硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法技术

技术编号：41626668 阅读：2 留言：0更新日期：2024-06-13 02:25

本发明专利技术涉及一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，属于芯片端面磨抛技术领域。该方法包括：将芯片正面朝上重叠放置在磨抛夹具中，需要磨抛的芯片端面朝向磨抛夹具基准面；磨抛夹具倒置在基准板上，使需要磨抛的芯片端面与基准板完全接触；配制磨抛液，设置磨抛参数并开始芯片端面磨抛，使芯片端面与基准板之间形成一定角度；磨抛完毕后，对芯片进行去胶、清洗和干燥处理；对处理后的芯片端面进行镀膜。本发明专利技术可提高光的吸收率与利用率、提高波导端面磨抛的良率与效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于芯片端面磨抛，涉及一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法。

技术介绍

1、由于硅基锗薄膜外延技术的突破，基于硅基锗材料的光电子器件快速发展，其中以硅基锗光电探测器最为突出。锗可以实现近红外通信波段的光吸收，而且完全兼容硅的cmos工艺，硅基锗光电探测器根据光入射方式的不同，主要分为面入射和波导耦合两种器件结构，波导型结构较面入射结构更容易与其它光电器件集成，用于片上光互连。波导耦合性器件中光的入射方向与载流子的输运方向垂直，从而可以解除响应度与宽带的相互制约，在提高带宽的同时也保证了器件的响应度。

2、波导端面耦合的优点在于耦合效率较高，而且能够在不改变光路的情况下进行对准，但是在制备上工艺难度大、工艺容差小、需要特殊的端面磨抛技术，端面磨抛后的波导粗糙度和均匀性对波导损耗有非常重要的影响。而且在端面磨抛过后的波导表面镀一层特殊的膜层，可以显著的提升波导的光透过率，降低光损耗。

3、目前，在硅基锗波导端面磨抛技术上存在以下几个问题：(1)由于硅基锗波导芯片磨抛时是一个个划完片的小尺寸芯片，因此在磨抛时较难保证芯片的完整度与成品率；(2)在硅基锗波导芯片端面磨抛完后，将芯片其余区域的胶有效的去除是目前的一个难点，此外，如何对波导磨抛端面进行清洗、干燥处理，保证波导端面足够的干净目前也没有行之有效的方法；(3)针对小尺寸硅基锗波导，难以在端面磨抛完后的芯片上进行高精度、高均匀性镀膜。这些问题都严重的制约了硅基锗波导的制备与发展，因此亟需提出一种硅基锗波导芯片端面的磨抛与镀膜方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高吸收率小尺寸硅基锗波导芯片的端面磨抛与镀膜方法，通过对硅基锗波导端面进行固定角度的磨抛，形成具有特殊固定角度的端面入射界面，同时在磨抛形成的特殊角度的波导端面进行镀膜，大大增加入射光的透过率，提高波导的转化率与利用率。

2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、将需要磨抛的硅基锗波导芯片重叠放置在磨抛夹具中，且芯片正面朝上，需要磨抛的芯片端面朝向磨抛夹具基准面；

5、s2、将装满硅基锗波导芯片的磨抛夹具倒转90°放置在基准板上，压紧磨抛夹具的芯片支撑块，确保需要磨抛的芯片端面与基准板完全接触；

6、s3、配制硅基锗波导芯片端面磨抛液，设置抛光机磨抛参数并启动抛光机开始芯片端面磨抛，使芯片端面与基准板之间形成一定角度；

7、s4、硅基锗波导芯片端面磨抛完毕后，从磨抛夹具上取下已端面磨抛完毕的硅基锗波导芯片，将芯片端面朝上并放入清洗花篮的卡槽中，对芯片进行去胶、清洗和干燥处理；

8、s5、将处理后的硅基锗波导芯片放入镀膜夹具中，然后放入镀膜设备进行波导端面镀膜，生长一层tio2薄膜以提高硅基锗波导芯片端面光透过率，降低损耗。

9、进一步的，步骤s3中，所述磨抛液组分包括sf1抛光原液、50：1dhf和去离子水，配置比例为1：1：1。

10、芯片端面磨抛过程包括：开启端面磨抛液流量计，调整抛光机转速为20rpm，压力2kgf，磨抛2分钟，然后调整转速为35rpm，使用磨抛液对硅基锗波导芯片端面进行磨抛；磨抛30分钟后，换用去离子水继续磨抛2分钟，然后停止磨抛取下夹具。

11、进一步的，步骤s4中，所述对芯片进行去胶、清洗和干燥处理包括：将装有芯片的清洗花篮放入石英缸中，在石英缸中倒入去胶液并浸没芯片，加热石英缸直至缸中温度达到70℃，停止加热并浸泡芯片15min；浸泡完成后，将清洗花篮移至培养皿中用去离子水冲洗芯片10min；再将清洗花篮放进丙酮溶液培养皿中浸泡10min，浸泡完成后再放入乙醇溶液培养皿中浸泡5min，然后将清洗花篮放入薄晶圆干燥设备中用异丙醇溶液过滤后自然晾干。

12、进一步的，步骤s5中，生长的tio2薄膜的厚度为168±10nm，折射率为1.7。

13、本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在硅基锗波导芯片端面进行了特殊角度磨抛，从而在端面形成了一定的角度，使得只有特殊角度的光才能入射进波导内部，可以实现筛选作用。本专利技术在磨抛完成后的端面进行镀膜，对光起到增透作用，从而提高光的吸收率与利用率。本专利技术采用设计的专用夹具与设备，以及特殊的清洗工艺，可显著提高波导端面磨抛的良率与效率。

14、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

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【技术保护点】

1.一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤S3中，所述磨抛液组分包括SF1抛光原液、50：1DHF和去离子水，配置比例为1：1：1。

3.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤S3中，芯片端面磨抛过程包括：开启端面磨抛液流量计，调整抛光机转速为20rpm，压力2Kgf，磨抛2分钟，然后调整转速为35rpm，使用磨抛液对硅基锗波导芯片端面进行磨抛；磨抛30分钟后，换用去离子水继续磨抛2分钟，然后停止磨抛取下夹具。

4.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤S4中，所述对芯片进行去胶、清洗和干燥处理包括：将装有芯片的清洗花篮放入石英缸中，在石英缸中倒入去胶液并浸没芯片，加热石英缸直至缸中温度达到70℃，停止加热并浸泡芯片15min；浸泡完成后，将清洗花篮移至培养皿中用去离子水冲洗芯片10min；再将清洗花篮放进丙酮溶液培养皿中浸泡10min，浸泡完成后再放入乙醇溶液培

5.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤S5中，生长的TiO2薄膜的厚度为168±10nm，折射率为1.7。

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【技术特征摘要】

1.一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤s3中，所述磨抛液组分包括sf1抛光原液、50：1dhf和去离子水，配置比例为1：1：1。

3.根据权利要求1所述的一种硅基锗波导芯片端面磨抛与镀膜方法，其特征在于：步骤s3中，芯片端面磨抛过程包括：开启端面磨抛液流量计，调整抛光机转速为20rpm，压力2kgf，磨抛2分钟，然后调整转速为35rpm，使用磨抛液对硅基锗波导芯片端面进行磨抛；磨抛30分钟后，换用去离子水继续磨抛2分钟，然后停止磨抛取下夹具。

4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨修伟，刘钟远，郭培，朱梦楠，方刚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：

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