用于制造波導(dǎo)的方法和裝置及由其制造的波導(dǎo)制造方法及圖紙

適于制造波導(dǎo)（３０）的方法，該方法包括：測量光子器件（３１，３２，３４）相對于襯底（２０）的位置偏差；生成計算機可讀的指令，用于使用多個圖形元素（１６）以形成波導(dǎo)；以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導(dǎo)進(jìn)行照相排版。中間掩模（１４）包括多個圖形元素，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部。波導(dǎo)（３０）包括多個波導(dǎo)分段（２２），該多個波導(dǎo)分段中的每一個包括錐形端部且與該多個波導(dǎo)分段中其他的至少一個相鄰接。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

技術(shù)介紹
可以使用平版印刷技術(shù)利用聚合物或無機材料制造波導(dǎo)，在平版印刷技術(shù)中對準(zhǔn)掩模并曝光感光材料。在這類技術(shù)中，如果要通過單模波導(dǎo)連接幾個光學(xué)器件，器件的位置必須要精確到亞微米的公差。例如，在一種用于有源地將VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)對準(zhǔn)光纖的通用方法中，VCSEL芯片是在監(jiān)視波導(dǎo)輸出的同時對準(zhǔn)到波導(dǎo)上的。典型光子模塊的裝配成本的一大半是在這種有源對準(zhǔn)工藝過程中造成的。因此理想地是具有調(diào)節(jié)波導(dǎo)和器件位置的能力，從而放松制造過程中器件位置的定位公差的要求。此外有用的是，具有一種成本不高的制造技術(shù)，這種制造技術(shù)能夠在對準(zhǔn)之前將VCSEL芯片和探測器固定到位。
技術(shù)實現(xiàn)思路
簡單地說，根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例，一種用于自適應(yīng)地制造波導(dǎo)的方法包括測量光子器件相對于襯底的位置偏差；生成計算機可讀的指令，用于使用多個圖形元素形成波導(dǎo)；以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導(dǎo)進(jìn)行照相排版。按照本專利技術(shù)的另一實施例，計算機可讀媒體存儲計算機命令，以指揮計算機系統(tǒng)寫出計算機可讀的指令，用于使用多個圖形元素形成波導(dǎo)。在該實施例中，計算機命令包括訪問對準(zhǔn)文件(align file)，該文件包括描述光子器件在襯底上的實際位置的數(shù)據(jù)；訪問CAD(計算機輔助設(shè)計)閃速文件(flashfile)，該文件包括描述圖形元素在襯底上理想的安排位置的數(shù)據(jù)；訪問中間掩模索引(reticle index)，該索引包括多個中間掩模文件，每個中間掩模文件包括相應(yīng)中間掩模上可用圖形元素的列表；訪問適配類型文件(adaption typefile)，該文件包括關(guān)于中間掩模重疊的數(shù)據(jù)，用于光子器件的定位偏移誤差；以及使用對準(zhǔn)文件、CAD閃速文件、中間掩模索引和適應(yīng)類型文件以提供計算機可讀的指令，用于選擇中間掩模和控制支撐中間掩模的晶片步進(jìn)機(wafer stepper)和在中間掩模對側(cè)位置的光源，該光源用于通過中間掩模向襯底提供光。按照本專利技術(shù)的另一實施例，一種中間掩模包括多個圖形元素，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部。按照本專利技術(shù)的另一實施例，一種用于制造波導(dǎo)的方法包括選擇包括多個圖形元素的中間掩模，該多個圖形元素中至少一個包括錐形端部；使用計算機可讀的指令通過選擇的中間掩模圖形元素為波導(dǎo)進(jìn)行照相排版，該計算機可讀的指令包括這樣一些指令，這些指令經(jīng)設(shè)計以確保對至少一些成對的相鄰照相排版的波導(dǎo)分段中的每一對，至少有一個波導(dǎo)分段的一個錐形端部與另一波導(dǎo)分段的相鄰端重疊。按照本專利技術(shù)的另一實施例，一種波導(dǎo)包括多個波導(dǎo)分段，該多個波導(dǎo)分段的每一個包括錐形端部且與多個波導(dǎo)分段中的至少一個其他分段相鄰。附圖說明參照附圖閱讀以下的詳細(xì)說明將更好地理解本專利技術(shù)的這些及其他特征、方面和優(yōu)勢，在整個附圖中相同的標(biāo)記代表相同的部件，其中圖1示出了用于根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的波導(dǎo)制造系統(tǒng)。圖2為在圖1的實施例中任選使用的幾層材料的側(cè)視圖。圖3是包括多個圖形元素的中間掩模的俯視圖。圖4是使用圖3的中間掩模的圖形元素制造的波導(dǎo)Mach-Zender干涉儀設(shè)備的示例俯視圖。圖5是一截面?zhèn)纫晥D，示出了按照本專利技術(shù)的一個實施例制造的波導(dǎo)端點。圖6-9是按照本專利技術(shù)的若干實施例制造的波導(dǎo)的俯視圖。圖10是示出按照本專利技術(shù)的一個實施例的計算機文件的方框圖。圖11-18為俯視圖，示出了主要用于雙向光傳輸?shù)陌凑毡緦＠夹g(shù)的若干實施例的圖形元素的異形錐形或相應(yīng)的波導(dǎo)分段。圖19-24為俯視圖，示出了主要用于單向光傳輸?shù)陌凑毡緦＠夹g(shù)的若干實施例的圖形元素的異形錐形或相應(yīng)的波導(dǎo)分段。圖25是按照本專利技術(shù)的一個實施例的圖形元素或相應(yīng)波導(dǎo)分段的異形錐形的俯視圖。圖26是圖25的波導(dǎo)分段的截面的透視圖。圖27是兩個圖25所示類型的圖形元素或相應(yīng)波導(dǎo)分段的俯視圖。圖28和29分別是圖27所示類型的波導(dǎo)分段的截面的透視圖和俯視圖。圖30-33是按照本專利技術(shù)的若干實施例的圖形元素或相應(yīng)波導(dǎo)分段的俯視圖。具體實施例方式圖1示出了用于根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例的波導(dǎo)制造系統(tǒng)10，而圖2為在圖1的實施例中任選使用的幾層材料的側(cè)視圖。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例，一種適于制造波導(dǎo)30(意為“至少一個波導(dǎo)”)的方法包括測量光子器件31、32、34(圖5-9示出，且意為“至少一個光子器件”)相對于襯底20的位置偏差，生成計算機可讀的指令以使用多個圖形元素16通過應(yīng)用位置偏差的測量結(jié)果形成波導(dǎo)30，以及按照計算機可讀的指令在襯底上為波導(dǎo)進(jìn)行照相排版。典型地，波導(dǎo)30包括，例如，諸如聚合物的有機材料，或例如，諸如淀積玻璃或半導(dǎo)體材料的無機材料，且根據(jù)所選的材料和層數(shù)，具有大約兩微米到大約五十微米左右的厚度。由于波導(dǎo)30薄的本質(zhì)，為防止襯底20的粗糙引起通過波導(dǎo)30的光發(fā)生反射，襯底20典型地包括基本平坦的襯底。這里使用“基本平坦”是指平坦度與拋光的硅晶片相當(dāng)。在一個實施例中，襯底30進(jìn)一步包括一種穩(wěn)定的低膨脹系數(shù)材料(亦即，具有大約4ppm/度C(每攝氏度百萬分之)左右的熱膨脹系數(shù))。襯底的一個示例材料為拋光的石英。光子器件31的例子包括垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)32和光探測器34。VCSEL在使用時一般放置得基本水平且與波導(dǎo)的表面垂直。本專利技術(shù)不僅僅局限于通信用的單模VCSEL但對其特別有用，這種VCSEL要求高質(zhì)量的信號和高的數(shù)據(jù)速率。在更為具體的實施例中，在VCSEL32上方提供微透鏡35(圖5)，用于聚焦從VCSEL發(fā)出的發(fā)散光。典型地，在測量位置偏差之前在襯底20上形成標(biāo)記21(圖6)，且相對于該標(biāo)記測量光子器件31。在一個例子中，使用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)制造高對比度的″+″。在一個實施例中，測量光子器件31相對于襯底20的位置偏差包括通過平動誤差(translational error)表示光子器件31的實際位置。典型地平動誤差由X和Y方向的位置誤差表示。可以從市場上買到，例如Visionary Systems這類公司生產(chǎn)的亞微米測量系統(tǒng)。在該實施例中，在確定平動誤差之后，生成計算機可讀的指令以補償嵌入式光子器件的平動誤差。在有些實施例中，光子器件31的實際位置還由轉(zhuǎn)動誤差(rotational error)表示，而計算機可讀的指令補償兩種誤差。轉(zhuǎn)動誤差典型地由θ方向的位置誤差表示，該誤差在光子器件31不與襯底垂直時發(fā)生。對轉(zhuǎn)動誤差進(jìn)行補償?shù)哪芰σ话惆ㄔ谝r底和照相排版裝置(作為例子，在圖1中示為光源12、中間掩模14和聚焦光學(xué)器件18)之間轉(zhuǎn)動。在此類轉(zhuǎn)動不適合時，另一個選擇是通過平動誤差表示孔隙本身的實際位置或光子器件的其他點光源。典型地，計算機可讀的指令的生成包括確認(rèn)用于照相排版期間的中間掩模14(意為“至少一個中間掩?！?。該中間掩模用于提供大小與圖形元素16相同的(這些中間掩模常被稱為“掩模(mask)”或1X中間掩模)或大小與圖形元素不同的波導(dǎo)分段22。在一個實施例中，舉例來說，該不同尺寸為大約為5的減縮系數(shù)。圖形元素可以包括開口或厚度的減少或者不透明得足以允許所需量的光通過，或者是開口和厚度減少的組合。在一個實施例中，波導(dǎo)分段與圖形元素相比不同的尺寸為大約是5的減縮系數(shù)。在更為具體的實施例中，中間掩模14包括具有約127mm邊的正方形，該正方形又包括一內(nèi)部有源區(qū)(包括圖形元素的區(qū)域)，該內(nèi)部有源區(qū)包括邊長約為50mm的正本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種適于制造波導(dǎo)（３０）的方法，其包括：（ａ）測量光子器件（３１，３２，３４）相對于襯底（２０）的位置偏差；（ｂ）生成計算機可讀的指令，用于使用多個圖形元素（１６）來形成所述波導(dǎo)；（ｃ）按照所述計算機可讀的指令在所述 襯底上為所述波導(dǎo)進(jìn)行照相排版。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：歐內(nèi)斯特W鮑爾奇，倫納德R道格拉斯，施旻宜，
申請(專利權(quán))人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]