芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔，包括氧化硅微盤和硅柱，氧化硅微盤通過硅柱支撐在基片上，氧化硅微盤的側(cè)面為斜面，斜面與氧化硅微盤底面的夾角為45o~90o。本發(fā)明的芯片上的氧化硅微盤諧振腔側(cè)壁傾角大，易于實(shí)現(xiàn)耦合。本發(fā)明還公開了芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，利用本方法制備出的片上氧化硅微盤諧振腔品質(zhì)因子高，且側(cè)壁傾角大，易于實(shí)現(xiàn)耦合；制備流程與傳統(tǒng)的集成電路工藝相兼容，具有操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性強(qiáng)和易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微光學(xué)元件領(lǐng)域，具體涉及一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]回音壁模式的氧化硅微盤諧振腔是一種重要的微納光子器件，在低閾值激光器、腔光力學(xué)和生物傳感等方面有著廣泛的應(yīng)用。特別地，在集成光學(xué)領(lǐng)域，如何在芯片上實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)與光學(xué)微腔以及光學(xué)微腔間的相互耦合，這是一個(gè)至關(guān)重要的課題。已有的氧化硅微盤的制備技術(shù)，采用的是氫氟酸腐蝕二氧化硅的方法。由于濕法腐蝕的各向同性，所以由傳統(tǒng)工藝得到的氧化硅微盤，它的側(cè)壁傾角一般在四十五度以下，無法得到大傾角的側(cè)壁。而側(cè)壁傾角與光在氧化硅微盤邊緣的模式分布有關(guān)，傾角越小，光場(chǎng)分布越靠近內(nèi)側(cè)，越不利于耦合。因而用現(xiàn)有方法制得的氧化硅微盤腔，很難在芯片上實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)與光學(xué)微腔以及光學(xué)微腔間的相互f禹合。
[0003]因此，需要一種新的氧化硅微盤諧振腔以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中氧化硅微盤諧振腔側(cè)壁傾角較小，難以在芯片上實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)與光學(xué)微腔以及光學(xué)微腔間的相互耦合的缺陷，提供一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的片上大傾角氧化硅微盤諧振腔所采用的技術(shù)方案為:
一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔，包括氧化硅微盤和硅柱，所述氧化硅微盤通過所述硅柱支撐在基片上，所述氧化硅微盤的側(cè)面為斜面，所述斜面與所述氧化硅微盤底面的夾角為45°、0°。
[0006]更進(jìn)一步的，所述氧化硅微盤的直徑為10 μm~lmm。
[0007]更進(jìn)一步的，所述氧化硅微盤的厚度為0.2 μM~3 μ m。
[0008]有益效果:本發(fā)明的片上氧化硅微盤諧振腔側(cè)壁傾角大，易于實(shí)現(xiàn)耦合。
[0009]本發(fā)明還公開了一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，包括以下步驟:
1)、準(zhǔn)備基片，所述基片為硅片，所述硅片的表面生長(zhǎng)有一層二氧化硅層；
2)、對(duì)所述基片進(jìn)行清洗、烘干，在所述基片帶有二氧化硅層的一面甩一層光刻膠；
3)、利用光刻技術(shù)，曝光、顯影后得到圓形的光刻膠圖案；
4)、以圓形的光刻膠為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)等離子體刻蝕，得到氧化硅微盤，所述氧化硅微盤的側(cè)面為斜面(2)，所述斜面(2)與所述氧化硅微盤(I)底面的夾角為45°、0° ；
5)、用濃硫酸溶液洗去光刻膠；
6)、采用XeF2氣體，腐蝕二氧化硅層下的硅基底，形成用以支撐氧化硅微盤的硅柱，得到本發(fā)明的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔。
[0010]更進(jìn)一步的，步驟I)中所述二氧化硅層的厚度為0.2μπι μ m0
[0011]更進(jìn)一步的，步驟3)中所述圓形的光刻膠圖案的直徑為ΙΟμm-1mm 更進(jìn)一步的，步驟4)中所用的刻蝕氣體包括SF6、CHF3和He。
[0012]有益效果:利用本方法制備出的片上大傾角氧化硅微盤諧振腔品質(zhì)因子高，且側(cè)壁傾角大，易于實(shí)現(xiàn)耦合；制備流程與傳統(tǒng)的集成電路工藝相兼容，具有操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性強(qiáng)和易于集成等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是氧化硅微盤諧振腔的立體圖；
圖2是氧化硅微盤諧振腔的側(cè)視圖；
圖3是氧化硅微盤諧振腔的制備流程圖；
圖4是氧化硅微盤諧振腔的實(shí)物圖；
圖5是實(shí)施例1制得的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的品質(zhì)因子圖；
圖6是實(shí)施例2制得的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的品質(zhì)因子圖；
圖7是實(shí)施例3制得的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的品質(zhì)因子圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0015]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔，包括氧化硅微盤I和硅柱3，氧化硅微盤I通過硅柱3支撐在基片上，氧化硅微盤I的側(cè)面為斜面2，斜面2與氧化硅微盤I底面的夾角為45°、0°。其中，斜面2即為氧化硅微盤的側(cè)壁，斜面2與氧化硅微盤I底面的夾角α即為側(cè)壁傾角。本發(fā)明的大傾角氧化硅微盤諧振腔，要求側(cè)壁傾角為45°、0°。氧化硅微盤的直徑為10 μ nTlmm。氧化硅微盤的厚度為0.2 μ mμ m。
[0016]本發(fā)明的片上氧化硅微盤諧振腔側(cè)壁傾角大，易于實(shí)現(xiàn)耦合。
[0017]實(shí)施例1
結(jié)合圖3，具體說明實(shí)施例1。
[0018]I)、準(zhǔn)備一片硅片上長(zhǎng)有二氧化硅層的基片，二氧化硅層的厚度為2μπι;
2)、把基片進(jìn)行清洗、烘干后，在基片上甩一層光刻膠；
3)、利用光刻技術(shù)，曝光、顯影后得到圓形的光刻膠圖案，直徑為80μ m ;
4)、以圓形的光刻膠為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)等離子體刻蝕，得到氧化硅微盤。其中所用的刻蝕氣體包括SF6、CHF3和He ；
5)、用濃硫酸溶液洗去光刻膠；
6)、采用XeF2氣體，腐蝕二氧化硅層下的硅基底，形成用以支撐氧化硅微盤的硅柱，最終完整的大傾角氧化硅微盤腔得以制成。
[0019]圖4中(I)和(4)是實(shí)施例1所制得樣品的電鏡照片。如圖中所示，所制備的氧化硅微盤的側(cè)壁傾角約為60度，氧化硅微盤的直徑約為80 μ m。圖5是實(shí)施例1制得的氧化娃微盤的品質(zhì)因子圖。從圖5可知，實(shí)施例1的品質(zhì)因子為7.3X106。
[0020]實(shí)施例2
結(jié)合圖3，具體說明實(shí)施例2。
[0021]I)、準(zhǔn)備一片硅片上長(zhǎng)有二氧化硅層的基片，二氧化硅層的厚度為2μπι;
2)、把基片進(jìn)行清洗、烘干后，在基片上甩一層光刻膠；
3)、利用光刻技術(shù)，曝光、顯影后得到圓形的光刻膠圖案，直徑為80μ m ;
4)、以圓形的光刻膠為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)等離子體刻蝕，得到氧化硅微盤。其中所用的刻蝕氣體含有SF6、CHF3和He ；
5)、用濃硫酸溶液洗去光刻膠；
6)、采用XeF2氣體，腐蝕二氧化硅層下的硅基底，形成用以支撐氧化硅微盤的硅柱，最終完整的大傾角氧化硅微盤腔得以制成。
[0022]圖4中(2)和(5)是實(shí)施例2所制得樣品的電鏡照片。如圖中所示，所制備的氧化硅微盤的側(cè)壁傾角約為70度，氧化硅微盤的直徑約為80 μ m。圖6是實(shí)施例2制得的氧化娃微盤的品質(zhì)因子圖。從圖6可知，實(shí)施例2的品質(zhì)因子為4.7X IO0o
[0023]實(shí)施例3
結(jié)合圖3，具體說明實(shí)施例3。
[0024]I)、準(zhǔn)備一片硅片上 長(zhǎng)有二氧化硅層的基片，二氧化硅層的厚度為Ιμ--;
2)、把基片進(jìn)行清洗、烘干后，在基片上甩一層光刻膠；
3)、利用光刻技術(shù)，曝光、顯影后得到圓形的光刻膠圖案，直徑為80μ m
4)、以圓形的光刻膠為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)等離子體刻蝕，得到氧化硅微盤。其中所用的刻蝕氣體包括SF6、CHF3和He ；
5)、用濃硫酸溶液洗去光刻膠；
6)、采用XeF2氣體，腐蝕二氧化硅層下的硅基底，形成用以支撐氧化硅微盤的硅柱，最終完整的大傾角氧化硅微盤腔得以制成。
[0025]圖4中(3)和(6)是實(shí)施例3所制得樣品的電鏡照片。如圖中所示，所制備的氧化硅微盤的側(cè)壁傾角約為83度，氧化硅微盤的直徑約為80 μ m。圖7是實(shí)施例3制得的氧化娃微盤的品質(zhì)因子圖。從圖7可知，實(shí)施例3的品質(zhì)因子為1.8X106。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔，包括氧化硅微盤(I)和硅柱(3)，所述氧化硅微盤(I)通過所述硅柱(3)支撐在基片上，所述氧化硅微盤(I)的側(cè)面為斜面(2)，其特征在于，所述斜面(2 )與所述氧化硅微盤(I)底面的夾角為45°、0°。
2.如權(quán)利要求1所述的片上大傾角氧化硅微盤諧振腔，其特征在于，所述氧化硅微盤的直徑為10 μ nTlmm。
3.如權(quán)利要求1所述的片上大傾角氧化硅微盤諧振腔，其特征在于，所述氧化硅微盤的厚度為0.2 μ m~3 μ m。
4.一種芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、準(zhǔn)備基片，所述基片為硅片，所述硅片的表面生長(zhǎng)有一層二氧化硅層； 2)、對(duì)所述基片進(jìn)行清洗、烘干，在所述基片帶有二氧化硅層的一面甩一層光刻膠； 3)、利用光刻技術(shù)，曝光、顯影后得到圓形的光刻膠圖案； 4)、以圓形的光刻膠為掩膜，進(jìn)行反應(yīng)等離子體刻蝕，得到氧化硅微盤，所述氧化硅微盤的側(cè)面為斜面(2)，所述斜面(2)與所述氧化硅微盤(I)底面的夾角為45°、0° ； 5)、用濃硫酸溶液洗去光刻膠； 6)、采用XeF2氣體，腐蝕二氧化硅層下的硅基底，形成用以支撐氧化硅微盤的硅柱，得到本發(fā)明的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔。
5.如權(quán)利要求4所述的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，其特征在于，步驟I)中所述二氧化硅層的厚度為0.2 μ mμ m。
6.如權(quán)利要求4所述的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述圓形的光刻膠圖案的直徑為ΙΟμm-1mm。
7.如權(quán)利要求4所述的芯片上的大傾角氧化硅微盤諧振腔的制備方法，其特征在于，步驟4)中所用的刻蝕氣體包括SF6、CHF3和He。
【文檔編號(hào)】B81B1/00GK103708405SQ201310556855
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】姜校順, 李冠宇, 楊超, 劉沛, 肖敏 申請(qǐng)人:南京大學(xué)