一种夹具及其制造方法与流程

本发明涉及半导体、微纳器件加工技术领域，尤其涉及一种光纤准直夹具及其制造方法。

背景技术：

随着微纳米加工技术的不断进步，大部分器件的微型化已经逐步开始提上日程，传统型光纤准直器的夹具由于使用传统加工技术，导致其加工精度不高，光纤与底面间距控制能力也较为有限，难以将距离精确控制在100微米到300微米之间，且传统加工技术成本高、制造工艺复杂，不适用于大量生产。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种夹具及其制造方法，所述夹具能够将光纤准直器透镜到夹具底面的距离精确控制在100-300微米之间，且所述夹具制造成本低、制造工艺简单，适用于批量生产。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种夹具，用于夹持光纤准直器，所述夹具包括衬底以及设置于所述衬底上方的硅基本体，所述硅基本体顶部设置有第一导向孔，用于装设并固定所述光纤准直器，所述第一导向孔向下延伸出一限位孔，所述限位孔贯穿所述硅基本体到达所述衬底。

进一步地，所述衬底包括从上而下依次远离所述硅基本体设置的第一薄膜层、第二薄膜层；所述第二薄膜层的厚度为所述第一薄膜层厚度的2～3倍。

进一步地，所述第一薄膜层的材质为氧化硅，所述第二薄膜层的材质为氮化硅。

进一步地，所述第一薄膜层的厚度为1～2微米。

进一步地，所述限位孔的深度为100～300微米。

进一步地，所述硅基本体的厚度不大于1毫米。

进一步地，所述限位孔的横向尺寸为200～1800微米。

进一步地，所述第一导向孔向下延伸出两个第二导向孔，两个所述第二导 向孔分别设置于所述限位孔两侧。

本发明还提供了所述夹具的制造方法，包括：

在所述硅基本体顶部以及底部分别沉积一层氧化层；

通过刻蚀去除所述硅基本体顶部的氧化层，所述硅基本体底部的氧化层形成为第一薄膜层；

在所述第一薄膜层的底部沉积厚度为所述第一薄膜层厚度的2～3倍的第二薄膜层；

在所述硅基本体顶部涂覆光刻胶，以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述硅基本体顶部形成限位孔，使得所述限位孔贯穿所述硅基本体到达所述第一薄膜层。

去除所述硅基本体顶部的光刻胶，在所述形成有限位孔的硅基本体顶部重新涂覆光刻胶，以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述硅基本体顶部形成第一导向孔，使得所述第一导向孔与所述限位孔连接，

去除形成有所述第一导向孔以及所述限位孔的硅基本体顶部的光刻胶。

进一步地，所述第一薄膜层的材质为氧化硅，所述第二薄膜层的材质为氮化硅。

进一步地，所述第一薄膜层的厚度为1～2微米。

进一步地，所述限位孔的深度为100～300微米，其横向尺寸为200～1800微米。

进一步地，所述硅基本体的厚度不大于1毫米。

进一步地，所述第一导向孔向下延伸出两个第二导向孔，两个所述第二导向孔分别设置于所述限位孔两侧，所述方法还包括：

在所述形成有第一导向孔以及限位孔的硅基本体顶部涂覆光刻胶，以所述光刻胶为掩膜，刻蚀所述第一导向孔底部形成第二导向孔；

去除所述第一导向孔底部的光刻胶。

进一步地，去除光刻胶的方法为湿法去胶。

本发明提供的夹具能够对所述光纤准直器进行精确限位，所述夹具制造方法简单，通过所述方法制造出的夹具，能够将光纤准直器的固定误差控制在20 微米之内，所述夹具生产成本较低、适用于批量生产。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1为实施例1夹具结构示意图；

图2(s1-s6)为实施例1夹具制造方法流程图；

图3(s1-s6)为实施例1夹具另一制造方法流程图；

图4为实施例3夹具结构示意图；

图5(s1-s8)为实施例3夹具制造方法流程图；

图6(s1-s7)为实施例3夹具另一制造方法流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

实施例1

参照图1，本实施例提供的夹具1，用于夹持光纤准直器2，所述光纤准直器2上面固定有光纤3。所述夹具1包括衬底以及设置于所述衬底上方的硅基本体11。为了增加所述衬底的强度，其包括第一薄膜层12以及第二薄膜层13，所述硅基本体11顶部设置有第一导向孔11a，所述第一导向孔11a用于装设所述光纤准直器2并将其固定，因此，所述第一导向孔11a的尺寸与所述光纤准直器2的尺寸一致。所述第一导向孔11a向下延伸出一与所述光纤3对应的限位孔11b，所述限位孔11b贯穿所述硅基本体11到达所述第一薄膜层12，优选的，所述限位孔11b位于所述第一导向孔11a底部中心。所述限位孔11b用于对从所述光纤3中透出的光线进行导向，其中，所述限位孔11b的形状可以为圆形、方形，为了能够与所述光纤3的尺寸匹配，所述限位孔11b的横向尺寸为200～1800微米之间。

具体的，所述第一薄膜层12的材质为氧化硅，所述第二薄膜层13的材质为氮化硅，所述第一薄膜层12以及第二薄膜层13用于增加所述衬底的强度且能够调节所述硅基本体11受到的应力。所述光纤3中的光线穿过所述限位孔11b入射到所述第一薄膜层12与所述限位孔11b对应的面上，所述第一薄膜层12以及所述第二薄膜层13可以对所述光线进行调制，其中，可以根据实际需要在所述硅基本体11底部沉积具有特定折射率的第一薄膜层12以及第二薄膜层13，以达到对入射到所述第一薄膜层12以及第二薄膜层13上的光线进行调制的目的。

为了能够满足微纳器件加工技术要求，所述硅基本体11的厚度不大于1毫米，所述第一薄膜层12的厚度为1～2微米，所述第二薄膜层13的厚度为所述第一薄膜层12厚度的2～3倍，优选的，所述第二薄膜层13的厚度为所述第一薄膜层12厚度的3倍，其中，可以根据实际调制要求来设定所述第一薄膜层12以及所述第二薄膜层13的厚度。

为了对所述光纤准直器2进行精确限位，所述限位孔的深度为100～300微米，这样通过所述夹具1就可以将所述光纤准直器2透镜(图未标)到所述夹具1底部的距离精确控制在100～300微米之间，而且能够将光纤准直器2的固定误差控制在20微米之内。

参照图2(s1-s6)，本实施例还提供了上述夹具1的制造方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s1、在所述硅基本体11顶部以及底部分别沉积一层氧化层10，其中，所述硅基本体11的厚度不大于1毫米。

步骤s2、通过刻蚀去除所述硅基本体11顶部的氧化层10，所述硅基本体11底部的氧化层10形成为第一薄膜层12，所述第一薄膜层12的材质为氧化硅，所述第一薄膜层的厚度为1～2微米。

其中，可以通过干法刻蚀、湿法刻蚀或cmp抛光等方法去除所述硅基本体11顶部的氧化层10。

步骤s3、在所述第一薄膜层12的底部沉积厚度为所述第一薄膜层12厚度的2～3倍的氮化硅薄膜层20，形成为第二薄膜层13；所述氮化硅薄膜层20的沉积方法包括等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)或感应耦合等离子体-化学气相沉积法(icp-cvd)。

步骤s4、在所述硅基本体11顶部涂覆光刻胶30，以所述光刻胶30为掩膜(参照图2(s4a)所示)，刻蚀所述硅基本体11顶部形成限位孔11b，使得所述限位孔11b贯穿所述硅基本体11到达所述第一薄膜层12(参照图2(s4b))，其中，所述限位孔11b的横向尺寸为200～1800微米；刻蚀所述硅基本体11顶部形成限位孔的刻蚀方法为bosch工艺深硅刻蚀。

步骤s5、去除所述硅基本体11顶部的光刻胶30，在所述形成有限位孔11b的硅基本体11顶部重新涂覆光刻胶40(参照图2(s5a)所示)，以所述光刻胶40为掩膜，刻蚀所述硅基本体11顶部形成第一导向孔11a，使得所述第一导向孔11a与所述限位孔11b连接(参照图2(s5b)所示)，其中，所述第一导向孔11a底部到所述硅基本体11底部的距离为100～300微米。

步骤s6、去除形成有所述第一导向孔11a以及所述限位孔11b的硅基本体11顶部的光刻胶40。

其中，在步骤s4、步骤s6中，去除光刻胶的方法采用的是湿法去胶的方法。

实施例2

参照图3(s1-s6)，本实施例提供了实施例1所述夹具的另一种制造方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s1、在所述硅基本体11顶部以及底部分别沉积一层氧化层10，其中，所述硅基本体11的厚度不大于1毫米。

步骤s2、为了在所述硅基本体11的顶部形成特定图案，通过刻蚀去除所述硅基本体11顶部的氧化层10，所述硅基本体11底部的氧化层10形成为第一薄膜层12，所述第一薄膜层12的材质为氧化硅，所述第一薄膜层的厚度为1～2微米。

其中，可以通过干法刻蚀、湿法刻蚀或cmp抛光等方法去除所述硅基本体11顶部的氧化层10。

步骤s3、在所述第一薄膜层12的底部沉积厚度为所述第一薄膜层12厚度的2～3倍的氮化硅薄膜层20，形成为第二薄膜层13；所述氮化硅薄膜层20的沉积方法包括等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)或感应耦合等离子体-化学气相沉积法(icp-cvd)。

步骤s4、在所述硅基本体11顶部涂覆光刻胶40，以所述光刻胶40为掩膜 (参照图3(s4a)所示)，刻蚀所述硅基本体11顶部形成第一导向孔11a，使得所述第一导向孔11a底部到所述硅基本体11底部的距离为100～300微米(参照图3(s4b)所示)。

步骤s5、去除所述硅基本体11顶部的光刻胶40，在所述形成有第一导向孔11a的硅基本体11顶部重新涂覆光刻胶50(参照图3(s5a)所示)，以所述光刻胶50为掩膜，刻蚀所述第一导向孔11a底部形成限位孔11b(参照图3(s5b)所示)，优选的，在所述第一导向孔11a底部中心刻蚀所述限位孔11b，使得所述限位孔11b贯穿所述硅基本体11到达所述第一薄膜层12，所述限位孔11b的横向尺寸为200～1800微米；其中，刻蚀所述硅基本体11顶部形成限位孔11b的刻蚀方法为bosch工艺深硅刻蚀。

步骤s6、去除形成有所述第一导向孔11a以及所述限位孔11b的硅基本体11顶部的光刻胶50。

其中，在步骤s4、步骤s6中，去除光刻胶的方法采用的是湿法去胶的方法。

实施例3

参照图4，由于大面积刻蚀会导致刻蚀面的平整度降低，从而造成定位偏差，所以，为了改善所述夹具1定位的精确性，在本实施例中夹具结构与实施例不同之处包括所述夹具1还包括第二导向孔11c。具体的，所述第一导向孔11a底部两端分别向下、与所述限位孔11b平行延伸出第二导向孔11c。

参照图5(s1-s8)，本实施例中所述夹具制造方法与实施例1夹具制造方法不同之处在于还包括：

步骤s7、在所述形成有第一导向孔11a以及限位孔11b的硅基本体11顶部涂覆光刻胶60(参照图5(s7a)所示)，以所述光刻胶60为掩膜，刻蚀所述第一导向孔11a底部形成第二导向孔11c(参照图5(s7b)所示)，所述第二导向孔11c分别位于所述限位孔11a两侧。

步骤s8、去除形成有所述第一导向孔11a、所述限位孔11b以及所述第二导向孔11c的硅基本体11顶部的光刻胶60。

其中，在步骤s8中，去除光刻胶的方法采用的是湿法去胶的方法。

参照图6(s1-s7)，本实施例夹具也可以通过实施例2所述的夹具制造方法来制造，具体步骤包括：

步骤s1、在所述硅基本体11顶部以及底部分别沉积一层氧化层10，其中，所述硅基本体11的厚度不大于1毫米。

步骤s2、通过刻蚀去除所述硅基本体11顶部的氧化层10，所述硅基本体11底部的氧化层10形成为第一薄膜层12，所述第一薄膜层12的材质为氧化硅，所述第一薄膜层的厚度为1～2微米。

其中，可以通过干法刻蚀、湿法刻蚀或cmp抛光等方法去除所述硅基本体11顶部的氧化层10。

步骤s3、在所述第一薄膜层12的底部沉积厚度为所述第一薄膜层12厚度的2～3倍的氮化硅薄膜层20，形成为第二薄膜层13；所述氮化硅薄膜层20的沉积方法包括等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)或感应耦合等离子体-化学气相沉积法(icp-cvd)。

步骤s4、在所述硅基本体11顶部涂覆光刻胶40(参照图6(s4a)所示)，以所述光刻胶40为掩膜，刻蚀所述硅基本体11顶部形成第一导向孔11a，使得所述第一导向孔11a底部到所述硅基本体11底部的距离为100～300微米(参照图6(s4b)所示)。

步骤s5、去除所述硅基本体11顶部的光刻胶40，在所述形成有第一导向孔11a的硅基本体11顶部重新涂覆光刻胶70(参照图6(s5a)所示)，以所述光刻胶70为掩膜，刻蚀所述第一导向孔11a底部形成第二导向孔11c(参照图6(s5b)所示)。

步骤s6、去除所述硅基本体11顶部的光刻胶70，在所述形成有第一导向孔11a以及第二导向孔11c的硅基本体11顶部重新涂覆光刻胶80(参照图6(s6a)所示)，以所述光刻胶80为掩膜，刻蚀所述第一导向孔11a底部形成限位孔11b(参照图6(s6b)所示)，优选的，在所述第一导向孔11a底部中心刻蚀所述限位孔11b，使得所述限位孔11b贯穿所述硅基本体11到达所述第一薄膜层12，所述限位孔11b的横向尺寸为200～1800微米；其中，所述第二导向孔11c分别位于所述限位孔11a两侧，刻蚀所述硅基本体11顶部形成限位孔11b的刻蚀方法为bosch工艺深硅刻蚀。

步骤s7、去除形成有所述第一导向孔11a、所述限位孔11b以及所述第二导向孔11c的硅基本体11顶部的光刻胶80。

其中，在步骤s5、s6、s7中，去除光刻胶的方法采用的是湿法去胶的方法。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。