二氧化硅基波导薄膜的制备方法.pdfVIP

29卷 第 3期 山东陶瓷 Vo1．29No．3 2006年 6月 SHANDONG CERAM ICS Jun．2006 · 综述 · 文章编号：1005—0639(2006)03—0017—03 二氧化硅基波导薄膜的制备方法 朱晓辉，夏君 旨 (唐山工业职业技术学院，唐 山063020) 摘 要 本文总结了目前制备二氧化硅基波导薄膜的各种制备工艺，包括广泛采用的等离子增强 化学气相沉积法(PECVD)和火焰水解法(FHD)以及低压化学气相沉积法、溅射法、离子交换法、离子 注入法和溶胶一凝胶法等制备方法，并对各种工艺的原理、特点和应用现状进行 了详细的介绍。 关键词 二氧化硅基波导薄膜 ；制备工艺 控制精度高、均匀性好、针孔和空洞少、膜密度较 1 引言 高。但PECVD法的沉积速率相对火焰水解法要 光纤通信技术开辟 了大容量、高速和低损耗 慢得多，只有 0．1t0．3~tm／rnin。尤其是在沉积较 的通信方式。集成光学器件是构成光通讯网和系 厚的Si02膜时，每沉积3～5m的Si02薄膜，就需 统的重要组成部分，在光互连、分插复用、波分复 要在900℃左右退火一次，以防止 Si02龟裂 ，并消 用、光滤波等领域扮演不可替代的作用 。二氧化 除si—H和N—H键以降低薄膜的光学损耗。 硅基集成光学器件更是以低成本、高性能、工艺稳 2．2 火焰水解法 (FHD) 定等特点 占据了商用集成光学器件的绝大部分市 火焰水解法起源于制造光纤预制棒时采用的 场，所以，二氧化硅基波导器件的研究成为集成光 气相轴向沉积法( )。在 1990年才被用作光波 学领域的研究重点。目前，二氧化硅集成光学器件 导的制备[2]。该工艺的第一步是利用 SiCl4的水解 的研究主要集中于器件制备工艺的研究，作为器件 反应，在硅基片上沉积出两层玻璃粉末层，分别作 制作工艺的基础——二氧化硅基波导薄膜 的制备 为下包层和芯层。在沉积芯层时，通常利用GeCl~、 更是成为研究的重中之重。本文总结了 目前制备 POCl。和 BBr3的水解反 应掺入 Ge0z、Pz()s和 二氧化硅基波导薄膜的各种制备工艺，并对各种工 B203，以调节折射率，调整玻璃的高温性能。然后， 艺的原理、特点和应用现状进行了详细的介绍。 经过 1000~1380℃的高温烧结，这种粉末就转化成 不同折射率的玻璃 。再经过光刻和刻蚀，可以形成 2 二氧化硅基波导薄膜的制备方法 所需的波导脊形结构。最后再用FHD法覆盖一层 2．1 等离子增强化学气相沉积法IPECVD)LI 上包层。这种方法连续沉积不同折射率 Si02层， 用PECVD沉积二氧化硅通常用 Sill ，O ， 很容易形成埋层光波导结构。火焰水解法沉积速 N：0或 CO 在等离子状态下反应 ，Nz0经过 电 率很快(可达到几 ~tm／min)，用不同反应先驱体的 子碰撞分解产生分子氧 (或原子氧)，与硅烷发生 共沉积可以显著改变玻璃的成分。火焰水解法制 氧化反应形成 Si0 ，反应温度通常为 350℃。反 备的薄膜的光学性能非常好，光损耗非常低。 应中可