OEIC三维集成芯片灰度光刻技术的研究

发布时间：2017-04-25 04:11

  本文关键词：OEIC三维集成芯片灰度光刻技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通信技术迅速发展,人们对于通信速度和信息量的要求也逐渐提高,电通信技术有传输速率慢,带宽小等缺点,已经被光通信网络与光电互联技术所替代。采用光电互联技术的光电集成电路(Optoelectronic Integrated Circuit,OEIC),是利用光电子与微电子技术,将光学器件和电学器件集成在一起,完成光信号与电信号转换的一种集成电路,具有速度快,带宽大的优势。光电互联技术推动了光子集成芯片、光计算机、片上光互连等技术迅速发展。OEIC主要功能是光电互联,光路部分是光波导结构。现阶段光波导器件结构为平面光波导,而三维结构光波导器件具有尺寸小、集成度高、材料选择多样性等优点。本论文研究三维器件结构,制备工艺简单、低成本、性能优良的三维光波导器件。三维光波导器件通过耦合斜面将上下层波导进行耦合,耦合斜面需要灰度光刻版进行制备。该灰度光刻板的制备通过CO2激光器加工蒸铝掩膜版,然后蒸镀铝掩膜获得。灰度光刻制备的耦合斜面角度为3°-6°,由铝掩膜厚度决定。三维光波导器件中下层波导采用ICP刻蚀法制出凹槽,然后使用SU-8材料填槽制备出下层倒脊形波导;上层波导材料分为光敏材料和非光敏材料,其中光敏材料波导采用波导光刻和耦合斜面灰度光刻的二次光刻技术制备;非光敏材料是在上面先制备光敏材料的带有耦合斜面的波导,然后通过ICP刻蚀技术将其复制到非光敏材料上完成制备。对制备完成的基于绿光放大器的三维光波导器件进行了测试,上下层波导成功耦合。最后,研究灰度光刻技术与压印技术相结合,使三维光波导器件制备更加方便快捷,优化制作工艺。
【关键词】：OEIC 灰度光刻 平面光波导 三维集成 聚合物
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN252
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 OEIC的研究背景及意义9
• 1.2 OEIC中光波导的发展9-14
• 1.3 本论文的主要工作14-16
• 第2章 灰度光刻掩膜版制备的研究16-28
• 2.1 激光加工技术16
• 2.2 灰度光刻掩膜版材料的选择16-20
• 2.2.1 石英玻璃17
• 2.2.2 高分子聚合物17-20
• 2.3 CO_2激光器加工PMMA原理20-24
• 2.3.1 CO_2激光器加工PMMA理论基础20-22
• 2.3.2 CO_2激光器加工PMMA过程分析22-24
• 2.4 灰度光刻掩膜版的制备方法24-25
• 2.4.1 CO_2激光器加工PMMA基片24
• 2.4.2 蒸镀灰度光刻掩膜版铝掩膜24-25
• 2.5 检测灰度光刻形成的斜面角度25-28
• 第3章 三维光波导器件制备方法研究28-45
• 3.1 光波导器件理论28-32
• 3.2 ICP刻蚀技术研究32-36
• 3.2.1 ICP刻蚀技术的优势32-33
• 3.2.2 ICP刻蚀参数研究33-36
• 3.3 三维光波导器件下层波导制备36-38
• 3.4 光敏材料制作三维光波导器件上层波导38-40
• 3.5 非光敏材料制作三维光波导器件上层波导40-42
• 3.6 基于绿光光波导放大器利用灰度光刻技术制作三维光波导器件42-45
• 第4章 压印技术研究与展望45-52
• 4.1 压印技术优势45-46
• 4.2 热压印制作三维光波导器件下层波导46-48
• 4.3 紫外压印48-52
• 4.3.1 材料选择49-50
• 4.3.2 紫外压印制作三维波导器件上层波导50-52
• 第5章 总结52-53
• 参考文献53-59
• 作者简介及科研成果59-60
• 致谢60

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本文编号：325596