光纤对准基座阵列的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种光纤对准基座阵列的制造方法，包括步骤：在硅晶圆的正面依次生长第一氧化硅薄膜和第二单晶硅薄膜；在硅晶圆的背面生长第三氧化硅薄膜；进行正面涂布光刻胶并进行曝光显影；对第二单晶硅薄膜进行硅刻蚀形成正面硅通孔；去除光刻残留物；进行背面涂布光刻胶并进行曝光显影；对第三氧化硅薄膜进行刻蚀；对硅晶圆进行背面硅刻蚀形成背面硅通孔；去除光刻残留物；去除第三氧化硅薄膜、以及位于正面硅通孔和背面硅通孔之间的第一氧化硅薄膜。本发明能制造出高精度孔径的光纤对准基座，满足高精度精密光纤通讯器件的要求。
【专利说明】光纤对准基座阵列的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种光纤对准基座阵 列的制造方法。
【背景技术】
[0002] 当前，光通讯器件的应用越来越广泛，光纤到户工程也开始在全国大部地区逐步 实行。在一个光系统中需要多个光纤通道用于光信号的处理，而细长的光纤需要固定在数 量众多的光纤对准基座（0FA)上才能保证固定光纤的质量满足系统要求。因此光纤对准基 座阵列的孔径尺寸的精度越高，光纤的反射损耗愈小，更能满足高孔径精度的光纤材质的 需求，对精密光通讯器件的集成度更加方便。
[0003] 在目前已有的技术中，采用一步刻蚀光纤通孔的工艺方法，该工艺的技术弱点是 由于光纤通孔太深，通常为几百微米，因此一步刻蚀需要很厚的光刻胶以及介质膜作为掩 膜层，光刻胶越厚，孔径的均匀性越差，同时介质膜刻蚀以及深孔刻蚀的时间很长，最终光 纤基座阵列的正面孔径的均匀性比较差，无法满足高精度精密光纤通讯器件的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤对准基座阵列的制造方法，能制造出 高精度孔径的光纤对准基座，满足高精度精密光纤通讯器件的要求。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的光纤对准基座阵列的制造方法包括如下步 骤：
[0006] 步骤一、在硅晶圆的正面生长第一氧化硅薄膜。
[0007] 步骤二、采用外延生长工艺在所述第一氧化硅薄膜表面生长第二单晶硅薄膜。
[0008] 步骤三、在所述硅晶圆的背面生长第三氧化硅薄膜。
[0009] 步骤四、在所述第二单晶硅薄膜表面涂布光刻胶并采用第一光刻版进行曝光显影 形成第一光刻胶图形，所述第一光刻版定义有光纤对准基座阵列图形，该光纤对准基座阵 列图形定义出光纤对准基座的孔的尺寸和排列阵列；所述第一光刻胶图形的光纤对准基座 的孔的尺寸和排列阵列和所述光纤对准基座阵列图形的相同。
[0010] 步骤五、以所述第一光刻胶图形为掩膜，在硅干法刻蚀机台中对所述第二单晶硅 薄膜进行硅刻蚀形成正面硅通孔，所述正面硅通孔的刻蚀停止在所述第一氧化硅薄膜的上 表面上。
[0011] 步骤六、将所述正面硅通孔刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
[0012] 步骤七、将所述硅晶圆反转，在所述第三氧化硅薄膜的背面表面涂布光刻胶并采 用所述第一光刻版进行曝光显影并形成第二光刻胶图形，所述第二光刻胶图形的光纤对准 基座的孔和所述第二光刻胶图形的光纤对准基座的孔对准、且所述第二光刻胶图形的光纤 对准基座的孔的孔径比所述第一光刻胶图形的光纤对准基座的孔的孔径大5 μ m?20 μ m。
[0013] 步骤八、以所述第二光刻胶图形为掩膜，在介质膜刻蚀机台中对所述第三氧化硅 薄膜进行刻蚀形成氧化硅硬质掩膜图形，该氧化硅硬质掩膜图形的刻蚀停止在所述硅晶圆 背面表面中。
[0014] 步骤九、以所述第二光刻胶图形和所述氧化硅硬质掩膜图形为掩膜，在硅干法 刻蚀机台中对所述硅晶圆进行背面硅刻蚀形成背面硅通孔，所述背面硅通孔的刻蚀停止 在所述第一氧化硅薄膜的下表面上；所述背面硅通孔的孔径比所述正面硅通孔的孔径大 5 μ m ?20 μ m〇
[0015] 步骤十、将所述背面硅通孔刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
[0016] 步骤i^一、在湿法刻蚀机台中去除所述第三氧化硅薄膜、以及位于所述正面硅通 孔和所述背面硅通孔之间的所述第一氧化硅薄膜，刻蚀后，所述正面硅通孔和所述背面硅 通孔连通形成光纤对准基座通孔，并在整个所述硅晶圆上形成由所述光纤对准基座通孔组 成的光纤对准基座阵列。
[0017] 进一步的改进是，步骤一中所述第一氧化硅薄膜采用化学气相沉积或者物理气相 沉积的方法生长，所述第一氧化硅薄膜的厚度为0. 5 μ m?5 μ m。
[0018] 进一步的改进是，步骤二中所述第二单晶硅薄膜的厚度为5μπι?200μπι之间。
[0019] 进一步的改进是，步骤三中所述第三氧化硅薄膜采用化学气相沉积或者物理气相 沉积的方法生长，所述第三氧化硅薄膜的厚度为1 μ m?5 μ m。
[0020] 进一步的改进是，步骤四中涂布光刻胶的厚度为0. 2μπι?2μπι ;步骤七中涂布光 刻胶的厚度为1 μ m?5 μ m。
[0021] 进一步的改进是，步骤六和步骤十中都分别是在干法灰化去胶机台中采用干法灰 化去胶方法将光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
[0022] 进一步的改进是，所述娃晶圆的厚度为725 μ m。
[0023] 进一步的改进是，所述正面娃通孔的孔径为100 μ m?150 μ m。
[0024] 本发明方法通过正面刻蚀形成的正面硅通孔和背面刻蚀形成的背面硅通孔相连 通来组成光纤对准基座通孔，其中正面硅通孔的硅刻蚀的厚度可控，相比于现有技术中对 硅进行几百微米的刻蚀形成光纤通孔的方法，本发明方法形成的正面硅通孔的孔径精度高 且均匀性好，能够满足高精度精密光纤通讯器件的要求。本发明方法中背面硅通孔的孔径 设置的比正面硅通孔的孔径大，能够方便光纤穿入到光纤对准基座通孔，所以使用方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0026] 图1是本发明实施例方法流程图；
[0027] 图2A-图2J是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图。
【具体实施方式】
[0028] 如图1所示，是本发明实施例方法流程图；如图2A至图2J所示，是本发明实施例 方法各步骤中的器件结构图。本发明实施例光纤对准基座阵列的制造方法包括如下步骤：
[0029] 步骤一、如图2A所示，在硅晶圆1的正面生长第一氧化硅薄膜2。所述硅晶圆1的 厚度为725 μ m。所述第一氧化硅薄膜2采用化学气相沉积或者物理气相沉积的方法生长， 所述第一氧化硅薄膜2的厚度为0. 5 μ m?5 μ m。
[0030] 步骤二、如图2B所示，采用外延生长工艺在所述第一氧化硅薄膜2表面生长第二 单晶硅薄膜3。所述第二单晶硅薄膜3的厚度为5 μ m?200 μ m之间。
[0031] 步骤三、如图2C所示，在所述硅晶圆1的背面生长第三氧化硅薄膜4。所述第三氧 化硅薄膜4采用化学气相沉积或者物理气相沉积的方法生长，所述第三氧化硅薄膜4的厚 1 μ m ~ 5 μ m。
[0032] 步骤四、如图2D所示，在所述第二单晶硅薄膜3表面涂布厚度为0. 2μπι?2μπι 的光刻胶并米用第一光刻版进行曝光显影形成第一光刻胶图形5,所述第一光刻版定义有 光纤对准基座阵列图形，该光纤对准基座阵列图形定义出光纤对准基座的孔的尺寸和排列 阵列；所述第一光刻胶图形5的光纤对准基座的孔的尺寸和排列阵列和所述光纤对准基座 阵列图形的相同。中涂布光刻胶的厚度为〇. 2 μ m?2 μ m ;步骤七中涂布光刻胶的厚度为 1 μ m ?5 μ m〇
[0033] 步骤五、如图2E所示，以所述第一光刻胶图形5为掩膜，在硅干法刻蚀机台中对所 述第二单晶硅薄膜3进行硅刻蚀形成正面硅通孔3a，所述正面硅通孔3a的刻蚀停止在所述 第一氧化娃薄膜2的上表面上。所述正面娃通孔3a的孔径为100 μ m?150 μ m。
[0034] 步骤六、如图2F所示，在干法灰化去胶机台中采用干法灰化去胶方法将所述正面 硅通孔3a刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
[0035] 步骤七、如图2G所示，将所述硅晶圆1反转，在所述第三氧化硅薄膜4的背面表面 涂布为0. 2 μ m?2 μ m的光刻胶并采用所述第一光刻版进行曝光显影并形成第二光刻胶图 形6,所述第二光刻胶图形6的光纤对准基座的孔和所述第二光刻胶图形6的光纤对准基 座的孔对准、且所述第二光刻胶图形6的光纤对准基座的孔的孔径比所述第一光刻胶图形 5的光纤对准基座的孔的孔径大5 μ m?20 μ m。
[0036] 步骤八、如图2H所示，以所述第二光刻胶图形6为掩膜，在介质膜刻蚀机台中对所 述第三氧化硅薄膜4进行刻蚀形成氧化硅硬质掩膜图形，该氧化硅硬质掩膜图形的刻蚀停 止在所述硅晶圆1背面表面中。
[0037] 步骤九、如图21所示，以所述第二光刻胶图形6和所述氧化硅硬质掩膜图形为掩 膜，在硅干法刻蚀机台中对所述硅晶圆1进行背面硅刻蚀形成背面硅通孔la，所述背面硅 通孔la的刻蚀停止在所述第一氧化硅薄膜2的下表面上；所述背面硅通孔la的孔径比所 述正面娃通孔3a的孔径大5 μ m?20 μ m。
[0038] 步骤十、如图21所示，在干法灰化去胶机台中采用干法灰化去胶方法将所述背面 硅通孔la刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
[0039] 步骤十一、如图2J所示，在湿法刻蚀机台中去除所述第三氧化硅薄膜4、以及位于 所述正面硅通孔3a和所述背面硅通孔la之间的所述第一氧化硅薄膜2,刻蚀后，所述正面 硅通孔3a和所述背面硅通孔la连通形成光纤对准基座通孔，并在整个所述硅晶圆1上形 成由所述光纤对准基座通孔组成的光纤对准基座阵列。
[0040] 以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限 制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种光纤对准基座阵列的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、在硅晶圆的正面生长第一氧化硅薄膜； 步骤二、采用外延生长工艺在所述第一氧化硅薄膜表面生长第二单晶硅薄膜； 步骤三、在所述硅晶圆的背面生长第三氧化硅薄膜； 步骤四、在所述第二单晶硅薄膜表面涂布光刻胶并采用第一光刻版进行曝光显影形成 第一光刻胶图形，所述第一光刻版定义有光纤对准基座阵列图形，该光纤对准基座阵列图 形定义出光纤对准基座的孔的尺寸和排列阵列；所述第一光刻胶图形的光纤对准基座的孔 的尺寸和排列阵列和所述光纤对准基座阵列图形的相同； 步骤五、以所述第一光刻胶图形为掩膜，在硅干法刻蚀机台中对所述第二单晶硅薄膜 进行硅刻蚀形成正面硅通孔，所述正面硅通孔的刻蚀停止在所述第一氧化硅薄膜的上表面 上； 步骤六、将所述正面硅通孔刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除； 步骤七、将所述硅晶圆反转，在所述第三氧化硅薄膜的背面表面涂布光刻胶并采用所 述第一光刻版进行曝光显影并形成第二光刻胶图形，所述第二光刻胶图形的光纤对准基座 的孔和所述第二光刻胶图形的光纤对准基座的孔对准、且所述第二光刻胶图形的光纤对准 基座的孔的孔径比所述第一光刻胶图形的光纤对准基座的孔的孔径大5 μ m?20 μ m ; 步骤八、以所述第二光刻胶图形为掩膜，在介质膜刻蚀机台中对所述第三氧化硅薄膜 进行刻蚀形成氧化硅硬质掩膜图形，该氧化硅硬质掩膜图形的刻蚀停止在所述硅晶圆背面 表面中； 步骤九、以所述第二光刻胶图形和所述氧化硅硬质掩膜图形为掩膜，在硅干法刻蚀机 台中对所述硅晶圆进行背面硅刻蚀形成背面硅通孔，所述背面硅通孔的刻蚀停止在所述 第一氧化硅薄膜的下表面上；所述背面硅通孔的孔径比所述正面硅通孔的孔径大5 μ m? 20 μ m ； 步骤十、将所述背面硅通孔刻蚀后所残留的光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除； 步骤十一、在湿法刻蚀机台中去除所述第三氧化硅薄膜、以及位于所述正面硅通孔和 所述背面硅通孔之间的所述第一氧化硅薄膜，刻蚀后，所述正面硅通孔和所述背面硅通孔 连通形成光纤对准基座通孔，并在整个所述硅晶圆上形成由所述光纤对准基座通孔组成的 光纤对准基座阵列。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中所述第一氧化硅薄膜采用化学气 相沉积或者物理气相沉积的方法生长，所述第一氧化硅薄膜的厚度为〇. 5 μ m?5 μ m。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述第二单晶硅薄膜的厚度为 5 μ m ~ 200 μ m 111〇。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中所述第三氧化硅薄膜采用化学气 相沉积或者物理气相沉积的方法生长，所述第三氧化硅薄膜的厚度为1 μ m?5 μ m。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤四中涂布光刻胶的厚度为0. 2 μ m? 2 μ m ;步骤七中涂布光刻胶的厚度为1 μ m?5 μ m。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤六和步骤十中都分别是在干法灰化去 胶机台中采用干法灰化去胶方法将光刻胶和有机刻蚀反应聚合物去除。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅晶圆的厚度为725 μ m。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述正面硅通孔的孔径为lOOym? 150 μ m〇
【文档编号】G02B6/13GK104062707SQ201310088820
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月19日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】袁苑, 罗啸 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司