專利名稱：熱光移相器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低電功耗的熱光移相器及其制造方法。
背景技術(shù)：
在光通信領(lǐng)域中，多通道通信由于WDM(波分復(fù)用)通信系統(tǒng)而迅速發(fā)展。伴隨之，需要對(duì)應(yīng)于通道數(shù)量的大量光元件，以獲得每個(gè)通道的功能性控制，例如，每個(gè)通道的功率控制為固定功率并控制開(kāi)關(guān)。
為此，高度需求能應(yīng)用到光開(kāi)關(guān)并允許高密度集成的小型光電路部件。已經(jīng)應(yīng)用了單一單元的光開(kāi)關(guān)。已經(jīng)應(yīng)用了使用大量的這些光開(kāi)光并具有多個(gè)輸入輸出端口的矩陣開(kāi)關(guān)。提出了各種技術(shù)以實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)，如下即，通過(guò)機(jī)械地移動(dòng)輸入端口和輸出端口而將它們連接起來(lái)的方法(例如，日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 9-5653))，通過(guò)旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)鏡面以具有預(yù)定的角度而將輸入端口和輸出端口連接起來(lái)的方法(例如，日本未決專利申請(qǐng)(JP-P2001-255474A)，以及ElectronicInformation Communication Academy convention proceedings C-3-8(2002)p.140)，使用液晶的方法(例如，日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Showa 62-187826))，通過(guò)由在波導(dǎo)的交叉點(diǎn)中產(chǎn)生泡來(lái)控制光反射而改變輸入端口和輸出端口之間的連接的方法，等等。
在這些技術(shù)中，使用熱光移相器的平面光波電路(PLC)型器件在易于制造和集成方面極為出色，并且具有高級(jí)功能和高密度集成的優(yōu)勢(shì)的特征，因?yàn)槠渲圃旃に囀遣捎冒雽?dǎo)體電路的制造技術(shù)。
通常，熱光移相器以下面的方法制造。首先，在襯底上形成由包層和芯層構(gòu)成的光波導(dǎo)。在此光波導(dǎo)上形成金屬膜等，并且其被處理為具有沿光波導(dǎo)的細(xì)線形狀。當(dāng)外部地提供電功率到此薄膜上時(shí)，由薄膜的電阻產(chǎn)生熱以作為光波導(dǎo)的熱源。由熱源產(chǎn)生的熱經(jīng)過(guò)光波導(dǎo)的包層到達(dá)芯層。結(jié)果，在光波導(dǎo)中被熱源加熱的部分中的折射率增加，并且基于波導(dǎo)長(zhǎng)度和折射率的變化量而使有效波導(dǎo)長(zhǎng)度變長(zhǎng)，從而輸出端的光相位偏移。相位偏移量通過(guò)調(diào)整提供到熱源的電功率而能任意控制。應(yīng)該注意，當(dāng)光波導(dǎo)是由石英玻璃制成時(shí)，石英玻璃的折射率溫度系數(shù)(dn/dT)大約為1×10-5(/℃)。
一個(gè)光波導(dǎo)在輸入端口被分成兩個(gè)光波導(dǎo)，兩個(gè)光波導(dǎo)中的至少一個(gè)連接到熱光移相器，兩個(gè)光波導(dǎo)在輸出端口再次結(jié)合。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了光開(kāi)關(guān)。例如，如果在兩個(gè)光波導(dǎo)中傳播的光分量的相位被相互偏移半個(gè)波長(zhǎng)，那么在輸出端的輸出是零。而且，在沒(méi)有相移的情況下，光象其輸入那樣被輸出。這樣，能獲得輸出的On/Off控制。
但是，當(dāng)多個(gè)熱光移相器被提供在多通道的一個(gè)光學(xué)電路中，如果每個(gè)熱光移相器消耗大功率，那么整個(gè)光學(xué)電路的電功耗增加極大。例如，當(dāng)傳導(dǎo)通常用作光通信的波長(zhǎng)1550nm的光時(shí)，在傳統(tǒng)熱光移相器中使光的相位偏移半波長(zhǎng)需要每個(gè)通道大約400mW的電功率。此外，例如，當(dāng)在每個(gè)通道中提供使用上述熱光移相器的開(kāi)關(guān)，需要最大40×400mW＝16000mW＝16W的電功率來(lái)控制具有40通道的光通信電路。在研究階段已經(jīng)報(bào)道了具有每個(gè)通道大約40mW的電功耗的熱光移相器。但是，對(duì)于熱光部件的高集成的要求，電功消還是一個(gè)大問(wèn)題。
為減小熱光移相器的電功耗，提出了將形成光波導(dǎo)的材料變?yōu)榫哂写笳凵渎蕼囟认禂?shù)的材料的方法。例如，提出了使用聚合物作為波導(dǎo)的方法(例如，日本專利號(hào)2,848,144，Y.Hida等人的IEEE Photon.Technol.Lett.(Vol.5(1993)pp.782-784)，以及The Electronic InformationCommunication Academy convention proceedings C-3-10(2002)p.142).
此外，還提出了一種熱光移相器，其中在光波導(dǎo)之間提供溝槽以防止熱源產(chǎn)生的熱傳到外面(例如，The Electronic InformationCommunication Academy convention proceedings C-3-61(2001)p.226，The Electronic Information Communication Academy conventionproceedings C-3-64(2002)p.229，Q.Lai等人的IEEE Photon.Technol.Lett.(Vol.10(1998)pp.681-683))。根據(jù)這些參考文獻(xiàn)，通過(guò)提供溝槽能夠獲得具有更小電功率的理想的溫度增加量。
此外，還提出了加厚位于芯層下的包層以防止熱源產(chǎn)生的熱傳到襯底的方法。此外，還公開(kāi)了一種技術(shù)，其中光波導(dǎo)下的襯底的表面被去除以使在硅襯底上形成的熱光移相器中具有橋結(jié)構(gòu)，從而防止熱源產(chǎn)生的熱傳到襯底(例如，日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 1-158413)，日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 5-34525)，和日本未決專利申請(qǐng)(JP-P2001-222034A))。此外，在A.Sugita等人的論文(Trans.IEICE，Vol.E73(1990)pp.105-109)中公開(kāi)了一種技術(shù)，其中在光波導(dǎo)下的一部分硅襯底被保留以形成將光波導(dǎo)支撐在襯底上的柱。
此外，日本專利號(hào)3,152,182公開(kāi)了下面的技術(shù)。也就是，在石英襯底上選擇性地形成硅薄膜，并且形成下包層以覆蓋此硅薄膜。在下包層上的硅薄膜上形成芯層，并且形成上包層以覆蓋芯層。這樣，形成了光波導(dǎo)，并且在光波導(dǎo)上形成了熱源。然后，形成到達(dá)硅薄膜的溝槽以便使光波導(dǎo)在溝槽之間，通過(guò)使用溝槽去除硅薄膜。這樣，在光波導(dǎo)和石英襯底之間形成了間隙，以減小熱光移相器的電功耗。
但是，上述傳統(tǒng)技術(shù)具有下面的問(wèn)題。也就是，當(dāng)光波導(dǎo)是由聚合物形成的，由于聚合物的高吸濕屬性使聚合物在熱光移相器的制造和工作中吸收水分使聚合物的薄膜質(zhì)量變壞。由于這個(gè)原因，聚合物光波導(dǎo)同石英玻璃形成的光波導(dǎo)相比較具有較大的光傳播損耗。而且，難于在聚合物光波導(dǎo)上形成鈍化保護(hù)膜。因此，聚合物光波導(dǎo)同石英玻璃光波導(dǎo)相比較具有較低的穩(wěn)定性和差的可靠性。此外，提出了在石英玻璃光波導(dǎo)中部分地掩埋聚合物的方法。但是，該方法引起了各種問(wèn)題，諸如制造工藝復(fù)雜、低重復(fù)性、以及在石英玻璃和聚合物的界面中發(fā)生的傳播損耗增加。
此外，在光波導(dǎo)之間提供溝槽的方法中，可能防止熱從在某一光波導(dǎo)上直接提供的熱源傳導(dǎo)到另一個(gè)相鄰的光波導(dǎo)。但是，它不能防止熱從熱源傳到襯底。這樣，降低電功耗的效果變小。
此外，加厚芯層下的包層的方法中，具有在薄膜生長(zhǎng)中在包層中產(chǎn)生的應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。此外，還有由于應(yīng)力引起襯底彎曲的問(wèn)題。此外，由于該應(yīng)力，光波導(dǎo)的光學(xué)特性變差。此外，由于淀積時(shí)間變長(zhǎng)而不適合批量生產(chǎn)。因此，在工藝中難于形成厚包層。
此外，在去除光波導(dǎo)下的硅襯底的表面的技術(shù)中，需要例如氟硝酸(fluorinated nitric acid)的強(qiáng)酸作為腐蝕劑以便腐蝕硅襯底。在腐蝕硅襯底中，熱源通過(guò)被保護(hù)層覆蓋而被保護(hù)。保護(hù)層不能經(jīng)受氟硝酸的腐蝕并且通過(guò)腐蝕熱源受到破壞。這樣，在腐蝕硅襯底的方法中有工藝中的問(wèn)題。此外，硅襯底的部分去除導(dǎo)致了確保熱光移相器的強(qiáng)度的硅襯底自身的強(qiáng)度減弱。結(jié)果，元件的機(jī)械強(qiáng)度降低。而且，硅襯底的腐蝕導(dǎo)致了光波導(dǎo)的不穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)閼?yīng)力對(duì)包層的影響的狀態(tài)改變了。結(jié)果，光波導(dǎo)的包層的機(jī)械特性和光特性變差。此外，如果如在A.Sugita等人的論文(Trans.IEICE，Vol.E73(1990)pp.105-109)中所述的保留一部分硅襯底作為柱，由于硅具有高熱導(dǎo)率而使光波導(dǎo)的絕熱效果實(shí)際上變差。這樣，不能實(shí)現(xiàn)減小功耗的原始目的。
此外，在日本專利號(hào)3,152,182中公開(kāi)的技術(shù)中，即其中在襯底上選擇性地提供硅薄膜，并通過(guò)在后續(xù)工藝中腐蝕硅薄膜而在襯底和光波導(dǎo)之間形成間隙，其問(wèn)題在于硅薄膜的腐蝕還很困難。此外，由于下包層被形成以覆蓋硅薄膜，所以下包層的上表面變得不平。這樣，就有難于在下包層上形成芯層、上包層、以及熱源的問(wèn)題。
結(jié)合上面的說(shuō)明，在日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 6-148536)中公開(kāi)了光開(kāi)關(guān)及其制造方法。傳統(tǒng)光開(kāi)關(guān)具有可移動(dòng)部件，其是導(dǎo)電的并且可彈性形變的，以懸臂形狀支撐。電極鄰近于可移動(dòng)材料并且用靜電力在第一位置和第二位置間驅(qū)動(dòng)。停止部件在第一位置和第二位置的每個(gè)位置停止可移動(dòng)材料。在可移動(dòng)材料中形成第一光波導(dǎo)。當(dāng)可移動(dòng)材料在第一位置時(shí)，第二光波導(dǎo)光學(xué)地耦合到第一光波導(dǎo)。當(dāng)可移動(dòng)材料在第二位置時(shí)，第三光波導(dǎo)光學(xué)地耦合到第一光波導(dǎo)。
而且，在日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 11-201984)中公開(kāi)了半導(dǎo)體機(jī)械傳感器及其制造方法。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體機(jī)械傳感器包括支撐襯底、梁結(jié)構(gòu)、可移動(dòng)電極和固定電極。梁結(jié)構(gòu)以與支撐襯底電絕緣的狀態(tài)支撐在支撐襯底上，并且由半導(dǎo)體材料構(gòu)成以根據(jù)機(jī)械量位移?？梢苿?dòng)電極與梁結(jié)構(gòu)為整體(unitary body)。固定電極以與支撐襯底電絕緣的狀態(tài)支撐在支撐襯底上，并且由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。根據(jù)可移動(dòng)電極和固定電極間靜電電容的變化量以及梁結(jié)構(gòu)的位移來(lái)檢測(cè)作用在梁結(jié)構(gòu)上的機(jī)械力。信號(hào)輸出部分以與支撐襯底電絕緣的方式提供在支撐襯底上。信號(hào)輸出部分和固定電極部分通過(guò)具有空氣橋結(jié)構(gòu)的布線膜連接，其由多晶半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
此外，在日本專利號(hào)3,204,493中公開(kāi)了具有相位調(diào)節(jié)功能的光波導(dǎo)的制造方法。具有相位調(diào)節(jié)功能的傳統(tǒng)光波導(dǎo)包括形成在襯底上的包層，掩埋在包層中的芯層，以及提供在芯層上的以調(diào)節(jié)光路長(zhǎng)度的相位調(diào)節(jié)熱源。在制造具有相位調(diào)節(jié)功能的光波導(dǎo)的方法中，通過(guò)機(jī)械工藝去除一部分襯底并且形成去除的區(qū)域。具有熱導(dǎo)率比襯底低的襯底是通過(guò)機(jī)械工藝形成的以適合去除的區(qū)域。然后，兩個(gè)襯底結(jié)合為一個(gè)整體并形成了復(fù)合襯底。在復(fù)合襯底上形成有包層和芯層構(gòu)成的光波導(dǎo)。在具有低熱導(dǎo)率的襯底上形成相位調(diào)節(jié)熱源。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供熱光移相器，其制造工藝簡(jiǎn)單，光特性、機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性和可靠性好，并且功耗低。
本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種熱光移相器，包括襯底；熱源；直接或間接提供在襯底上的包層；在對(duì)應(yīng)于熱源的部分中離開(kāi)襯底和包層形成的橋部分包層；以及在橋部分包層內(nèi)提供的芯層。橋部分包層在除了熱源對(duì)應(yīng)部分之外的一部分移相器中與包層連接，并且橋部分包層和芯層在熱源對(duì)應(yīng)部分中形成橋部分光波導(dǎo)。熱源提供在離開(kāi)熱源對(duì)應(yīng)部分中的芯層的橋部分光波導(dǎo)的內(nèi)部或外部，并且產(chǎn)生熱以改變橋部分光波導(dǎo)中傳播的光信號(hào)的相位。
這里，理想的是在橋部分包層和襯底之間的距離等于或大于4μm。
芯層、包層和橋部分包層理想地由包含石英的玻璃材料構(gòu)成，理想的是芯層的玻璃材料包含鍺并且理想的是襯底由包含石英或硅的玻璃材料構(gòu)成。
而且，理想的是包層通過(guò)犧牲層形成在襯底上，并且犧牲層由具有腐蝕速率大于襯底的材料構(gòu)成。而且，犧牲層理想地由具有比襯底的熱導(dǎo)率小的材料構(gòu)成。而且，理想的是犧牲層由包含磷的玻璃材料構(gòu)成，并且包層由包含硼和磷的玻璃材料構(gòu)成。
而且，包層可以直接形成在襯底上。
熱源提供在橋部分包層上，并且熱源可以提供在離開(kāi)芯層的橋部分包層中。在這種情況下熱源可以提供在橋部分包層中的芯層下。
而且，熱光移相器可以進(jìn)一步包括提供在橋部分光波導(dǎo)和襯底之間的一部分間隔中的支撐部分以支撐橋部分包層。在這種情況下，提供支撐部分的一部分橋部分光波導(dǎo)的寬度比不提供支撐部分的一部分橋部分光波導(dǎo)的寬度寬。支撐部分理想地由熱導(dǎo)率小于襯底的材料構(gòu)成，并且支撐部分理想地由腐蝕速率大于襯底的材料構(gòu)成。
支撐部分可以由與包層相同的材料構(gòu)成。支撐部分可以在芯層延伸的方向中連續(xù)形成在橋部分光波導(dǎo)的全部長(zhǎng)度，或可以形成在芯層延伸的方向中的部分中。
而且，光波導(dǎo)包層在熱源對(duì)應(yīng)部分的端部具有比熱源對(duì)應(yīng)部分的中心更寬的寬度。
而且，熱光移相器可以進(jìn)一步包括在包層和光波導(dǎo)包層之間的溝槽中提供的加強(qiáng)梁，通過(guò)連接包層和光波導(dǎo)包層而使熱源對(duì)應(yīng)部分支撐光波導(dǎo)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)的制造熱光移相器的方法，包括在襯底上形成犧牲層，犧牲層具有比襯底大的腐蝕速率；形成下包層以覆蓋犧牲層，下包層具有比犧牲層小的腐蝕速率；在下包層上的預(yù)定部分中形成芯層；在下包層和芯層上形成上包層；在對(duì)應(yīng)于上包層上的預(yù)定部分的部分形成熱源；在對(duì)應(yīng)于熱源上的兩側(cè)的預(yù)定部分的部分形成溝槽以穿過(guò)上包層和下包層到達(dá)犧牲層；以及通過(guò)溝槽去除至少一部分犧牲層。
本發(fā)明的另一個(gè)方面中，制造熱光移相器的方法通過(guò)下面的步驟實(shí)現(xiàn)，包括在襯底上形成犧牲層，犧牲層具有比襯底大的腐蝕速率；形成第一下包層以覆蓋犧牲層，第一下包層具有比犧牲層小的腐蝕速率；在第一下包層上的預(yù)定部分中形成熱源；在第一下包層上形成第二下包層，下包層具有第一下包層和第二下包層；在對(duì)應(yīng)于第二下包層上的預(yù)定部分的部分中形成芯層；在下包層和芯層上形成上包層；在對(duì)應(yīng)于預(yù)定部分的部分中的熱源的兩側(cè)上形成溝槽以穿過(guò)上包層和下包層到達(dá)犧牲層；以及通過(guò)溝槽去除至少一部分犧牲層。
在此，去除可以由去除犧牲層以在下包層和襯底之間形成間隔來(lái)使溝槽相互連接，或由去除犧牲層以留下一部分，用來(lái)在對(duì)應(yīng)于預(yù)定部分的部分中支撐下包層。理想的是去除可以包括通過(guò)使用氫氟酸溶液或緩沖氫氟酸溶液去除犧牲層。
理想的是犧牲層的膜厚度等于或大于4μm。而且，形成犧牲層，以及形成下包層或形成第一下包層連續(xù)地進(jìn)行。
而且，形成上包層，形成芯層和形成下包層通過(guò)常壓化學(xué)氣相淀積方法或等離子化學(xué)氣相淀積方法進(jìn)行。
在本發(fā)明中，通過(guò)由熱源加熱光波導(dǎo)能夠改變?cè)诠獠▽?dǎo)中傳播的光的相位。此時(shí)，能夠限制熱源產(chǎn)生的熱通過(guò)包層直接傳輸?shù)揭r底，改善光波導(dǎo)和襯底之間的熱絕緣。這樣，光波導(dǎo)的溫度由于小熱量而可以有效地增加。而且，施加到光波導(dǎo)上的應(yīng)力通過(guò)用溝槽將包層與襯底分離而降低，并且防止了光特性的變差。此外，由于光波導(dǎo)通過(guò)溝槽與周?chē)陌鼘臃蛛x，所以施加到光波導(dǎo)上的應(yīng)力能夠顯著降低。由于應(yīng)力的作用而降低的光特性可以被限制。結(jié)果，熱光移相器的光特性良好并且大大降低了電功耗。因此，多個(gè)熱光移相器可以被大規(guī)模集成。而且，由于沒(méi)有采用聚合物，穩(wěn)定性和可靠性出色并且制造容易。而且，因?yàn)闆](méi)有用例如氟硝酸的強(qiáng)酸腐蝕硅的工藝，所以制造容易。
而且，在本發(fā)明中，能夠限制由熱源產(chǎn)生的熱直接通過(guò)包層傳遞到襯底。因此，光波導(dǎo)的溫度由于小的熱量而能夠有效地增加。
而且，犧牲層和包層能夠連續(xù)地形成并且制造工藝大大簡(jiǎn)化。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本降低和高產(chǎn)出。應(yīng)該注意的是通過(guò)間斷地提供犧牲層，由犧牲層產(chǎn)生的應(yīng)力能充分地釋放并且實(shí)現(xiàn)薄膜形成工藝的高可靠性和高重復(fù)性。
而且，在上述裂縫部分的一部分間隔中提供支撐部分并且在溝槽中支撐包層到所述襯底。這樣，因?yàn)槭┘拥焦獠▽?dǎo)上的應(yīng)力變小，光特性的降低能被避免。而且，能確保光波導(dǎo)的強(qiáng)度并且適合高密度集成。
而且，可以從犧牲層形成支撐部分。這樣，可以形成支撐部分而不用通過(guò)在中途停止腐蝕犧牲層的腐蝕工藝來(lái)提供支撐部分的特殊工藝?；蛘?，支撐部分可以由腐蝕速率小于犧牲層的材料形成。這樣，與在中途停止?fàn)奚鼘拥母g來(lái)保留支撐部分的情況相比較，支撐部分可以在自對(duì)準(zhǔn)中形成。制造的控制能力和重復(fù)性能夠改善并且支撐部分的形狀偏離小。而且，通過(guò)使用熱導(dǎo)率小的材料來(lái)制造支撐部分，熱光移相器的電功耗可以更加降低。
而且，理想的是犧牲層的熱導(dǎo)率小于襯底的材料的熱導(dǎo)率。這樣，即使假設(shè)一部分犧牲層被保留在熱源下的區(qū)域中，由于犧牲層的熱導(dǎo)率小而能夠防止熱源產(chǎn)生的熱傳遞到襯底。光波導(dǎo)的溫度能以小熱量有效的增加。結(jié)果，每一個(gè)熱光移相器的電功耗大大降低并且能夠大規(guī)模集成。
而且，理想的是犧牲層材料由包含磷的玻璃材料構(gòu)成并且包層由包含硼和磷的玻璃材料構(gòu)成。這樣，足以實(shí)現(xiàn)使用BHF溶液在犧牲層和包層之間的腐蝕速率差。包層在犧牲層去除工藝中不會(huì)變差，并且可以實(shí)現(xiàn)制造工藝的高可靠性和良好的重復(fù)性。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)在光特性上出色并且具有小的傳播損耗的熱光移相器。
而且，在芯層的正下方的芯層的延伸方向中的整個(gè)長(zhǎng)度上連續(xù)形成支撐部分。當(dāng)在強(qiáng)機(jī)械振動(dòng)的環(huán)境中使用光波導(dǎo)時(shí)，支撐部分作為支撐物，并且能避免諸如光波導(dǎo)的斷裂的麻煩。此外，與傳統(tǒng)技術(shù)中襯底用作上述支撐物的情況相比較，通過(guò)使支撐部分的熱導(dǎo)率比襯底的小，從熱源到襯底的熱量散失的路徑大大減少。這樣，能夠降低電功耗。另外，支撐部分可以形成在芯層下芯層的延伸方向中的一部分中。這樣，在其上提供熱源的光波導(dǎo)與包層分離，以完全釋放應(yīng)力，從而顯示光特性變差。而且，通過(guò)從襯底側(cè)支撐一部分光波導(dǎo)，可以確保機(jī)械強(qiáng)度。此外，由于除了支撐部分之外的部分具有高的熱絕緣，能大大降低電功耗并且能夠高密度集成熱光部件。
而且，理想的是光波導(dǎo)具有用于交叉溝槽和支撐包層的支撐梁。這樣，施加到光波導(dǎo)上應(yīng)力能完全釋放并且光波導(dǎo)的強(qiáng)度被改善。這樣，可以在強(qiáng)機(jī)械振動(dòng)的環(huán)境下使用光波導(dǎo)。應(yīng)該注意的是，由于支撐梁下的犧牲層被去除，盡管由于提供支撐梁而少量增加電功耗，但是通過(guò)支撐梁從光波導(dǎo)傳遞到襯底的熱被限制并且實(shí)現(xiàn)了足夠的電功耗減小的效果。
而且，理想的是接近芯層的和溝槽中平行芯層的延伸方向的襯底的側(cè)表面彎曲以在芯層的端部從光波導(dǎo)分離。這樣，由于不改變制造工藝的情況下，在象橋的光波導(dǎo)的根部中機(jī)械上最不牢固的部分能被加強(qiáng)，所以熱光移相器的可靠性能夠更加改善。
而且，在包層的表面上可以提供熱源。這樣，能夠防止熱直接散失到襯底而對(duì)光波導(dǎo)的溫度增加沒(méi)有貢獻(xiàn)，并且能改善光波導(dǎo)的熱效率。而且，熱光移相器的制造工藝能夠被簡(jiǎn)化，導(dǎo)致高產(chǎn)量。
另外，熱源可以提供在包層中。這樣，由于熱源不暴露在空氣中能夠使熱源穩(wěn)定。而且，在制造工藝中熱源不會(huì)由于腐蝕液體而受到形變并且質(zhì)量不變，能夠以高可靠性制造熱光移相器。
而且，理想的是芯層和包層由包含石英的玻璃材料構(gòu)成。這樣，可以實(shí)現(xiàn)具有小傳播損耗，在光特性和可靠性上出色的熱光移相器。而且，理想的是由包含石英或硅的玻璃材料構(gòu)成襯底。這樣，通過(guò)使用硅半導(dǎo)體工藝，能形成本發(fā)明的熱光移相器。熱光移相器的制造容易并且能夠改善可靠性和重復(fù)性。


圖1A是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱光移相器的平面圖；圖1B是沿圖1A所示的線A1-A1′的熱光移相器的剖面圖；圖2A到2D是熱光移相器的剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱光移相器的制造方法。
圖3A是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的熱光移相器的平面圖；圖3B是沿圖3A所示的線A2-A2′的熱光移相器的剖面圖；圖4A到圖4D是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法中熱光移相器的剖面圖；圖5A是示出了第三實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖5B是沿圖5A所示的線A3-A3′的熱光移相器的剖面圖；圖6A是示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖6B是沿圖6A所示的線A4-A4′的熱光移相器的剖面圖；圖7A是示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖7B是沿圖7A所示的線A5-A5′的熱光移相器的剖面圖；圖8A到圖8D是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖；圖9A是示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖9B是沿圖9A所示的線A6-A6′的熱光移相器的剖面圖；
圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖10B是沿圖10A所示的線A7-A7′的熱光移相器的剖面圖；圖11A到圖11D是本發(fā)明第七實(shí)施例中熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖；圖12A是示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖12B是沿圖12A所示的線A8-A8′的熱光移相器的剖面圖；圖13A是示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖13B是沿圖13A所示的線A9-A9′的熱光移相器的剖面圖；圖13C是沿圖13A所示的線B9-B9′的熱光移相器的剖面圖；圖14A是示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖14B是沿圖14A所示的線A10-A10′的熱光移相器的剖面圖；圖14C是沿圖14A所示的線B10-B10′的熱光移相器的剖面圖；圖15A是示出了根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖15B是沿圖15A所示的線A11-A11′的熱光移相器的剖面圖；圖15C是沿圖15A所示的線B11-B11′的熱光移相器的剖面圖；圖16A是示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖16B是沿圖16A所示的線A12-A12′的熱光移相器的剖面圖；圖16C是沿圖16A所示的線B12-B12′的熱光移相器的剖面圖；圖17A是示出了根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖；圖17B是沿圖17A所示的線A13-A13′的熱光移相器的剖面圖；圖17C是沿圖17A所示的線B13-B13′的熱光移相器的剖面圖；圖18A到圖18D是本發(fā)明第十三實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖；以及圖19是第十三實(shí)施例中熱光移相器的制造方法中圖18C所示的工藝的平面圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的熱光移相器。
首先，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱光移相器。圖1A是第一實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖并且圖1B是沿圖1A所示的線A1-A1′的熱光移相器的剖面圖。圖2A到2D是熱光移相器的剖面圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱光移相器的制造方法。如圖1A和1B所示，在第一實(shí)施例中的熱光移相器例如0.8mm厚的硅襯底1。在襯底上提供了犧牲層2。犧牲層2由例如添加了磷的硅玻璃(PSG)形成，其中磷摻雜到玻璃中。PSG的膜厚度是例如5μm。在犧牲層2上提供包層13。包層13具有在犧牲層2上的下包層3，和在下包層3上的上包層5。下包層3和上包層5由BPSG形成，其中在玻璃中摻雜硼和磷。下包層3和上包層5的膜厚度分別為14μm和15μm。應(yīng)該注意，襯底1可以由半導(dǎo)體或除了Si的例如石英玻璃的絕緣體構(gòu)成。此外，犧牲層2并不局限于PSG膜而是可以由其它的材料形成，只要這種材料的腐蝕速率大于襯底1和包層13的腐蝕速率并且能夠?qū)σr底1和包層13進(jìn)行選擇性腐蝕。犧牲層2可以由除了半導(dǎo)體或PSG的其它玻璃形成，只要滿足上述要求。
在下包層3上提供芯層4以平行于襯底1的表面延伸。提供上包層5以覆蓋在芯層4。從芯層4和包圍著芯層4的包層13形成光波導(dǎo)14。芯層4優(yōu)選地以直線形成但可以形成為曲線形狀。在與芯層4的縱向垂直的方向中，芯層4的剖面形狀例如是5μm高和5.5μm寬的矩形。此外，芯層4由比包層13的折射率大的材料形成，例如，GPSG(添加鍺和磷的硅玻璃)。例如，芯層4和包層13的具體折射率差Δ是0.65％。
此外，在光波導(dǎo)14上，也就是，在上包層5的表面上，提供薄膜熱源6。薄膜熱源6例如由鉻形成并且厚度0.2μm。薄膜熱源6在任何一端具有電極部分6a，在電極部分6a之間具有熱源部分6b。電極部分6a的形狀例如是正方形，熱源部分6b的形狀例如是4mm長(zhǎng)和10μm寬的細(xì)線。
此外，在對(duì)應(yīng)于薄膜熱源6的包層13的兩側(cè)上形成溝槽8，以平行于芯層4的方向延伸。也就是說(shuō)，形成溝槽8以將光波導(dǎo)14置于其間。在縱向中溝槽8的長(zhǎng)度，也就是在延伸方向中的芯層4的長(zhǎng)度是例如4mm。溝槽8的寬度，也就是，在芯層4的縱向的垂直方向中的溝槽8的長(zhǎng)度是例如250μm，并且溝槽8的深度是例如29μm。溝槽之間的距離，也就是光波導(dǎo)14的脊的寬度例如是25μm。
在光波導(dǎo)14和襯底1之間通過(guò)去除犧牲層2形成間隔15。間隔15的高度等于犧牲層2的膜厚度，例如是5μm。結(jié)果，光波導(dǎo)14被兩個(gè)溝槽8和間隔15與除光波導(dǎo)14外的包層13、犧牲層2、以及襯底1分開(kāi)，并且形成了懸橋光波導(dǎo)。應(yīng)該注意，犧牲層2形成在除了間隔15的襯底1的整個(gè)表面上。此外，可以形成溝槽8以便到達(dá)犧牲層2。
接下來(lái)，說(shuō)明在第一實(shí)施例中制造熱光移相器的方法。首先，如圖2A所示，由例如常壓化學(xué)氣相沉積方法(AP-CVD)在具有厚度0.8mm的硅襯底1上形成犧牲層2。犧牲層2的材料對(duì)于襯底1和包層13具有足夠的選擇腐蝕特性。例如，犧牲層2的材料可以是半導(dǎo)體或玻璃等，在本實(shí)施例中采用PSG。此外，犧牲層2的厚度例如是5μm。
接下來(lái)，通過(guò)AP-CVD方法淀積具有石英作為主要成分的玻璃膜例如BPSG膜以具有14μm厚度。這樣，形成了下包層3。通過(guò)改變摻雜過(guò)程中的摻雜元素，通過(guò)AP-CVD方法連續(xù)淀積能夠形成犧牲層2的PSG和下包層3的BPSG。
薄膜4a由具有折射率大于下包層3的折射率的材料形成在下包層3上。薄膜4a由GPSG(添加鍺和磷的硅玻璃)形成，其中鍺和磷的混合量被調(diào)整從而與下包層3的具體的折射率差Δ是例如0.65％。薄膜4a例如由AP-CVD方法形成以具有5.5μm的厚度。
接下來(lái)，如圖2B所示，通過(guò)光刻方法和反應(yīng)離子刻蝕(RIE)方法進(jìn)行薄膜4a的圖形形成。這樣，形成平行于襯底1的表面延伸的芯層4，其在垂直與平行方向的方向中具有矩形截面。芯層4的寬度是例如5.5μm。接著，由AP-CVD方法形成例如是BPSG的上包層5，以覆蓋芯層4并具有例如15μm的厚度。這樣，形成了掩埋型光波導(dǎo)。
接下來(lái)，如圖2C所示，例如鉻膜的金屬膜通過(guò)電子束淀積方法直接形成在上包層5的表面上的芯層4上以具有例如0.2μm的厚度。接著，金屬膜通過(guò)光刻方法和濕法腐蝕方法構(gòu)圖為預(yù)定形狀。這樣，形成了薄膜熱源6。
接下來(lái)，如圖2D所示，形成保護(hù)層7以覆蓋上包層5和薄膜熱源6。通過(guò)光刻方法在薄膜熱源6的兩側(cè)上的保護(hù)層7中形成兩個(gè)開(kāi)口7a。開(kāi)口7a之間的距離例如是25μm。接著，使用保護(hù)層7作為掩模通過(guò)RIE進(jìn)行腐蝕。對(duì)應(yīng)于薄膜熱源6的兩側(cè)的包層13和犧牲層2的區(qū)域被選擇性地去除從而形成深度到達(dá)襯底1的溝槽8。
接下來(lái)，如圖1B所示，保留保護(hù)層7以保護(hù)薄膜熱源6的同時(shí)，用緩沖氫氟酸溶液(BHF)通過(guò)溝槽8進(jìn)行犧牲層2的濕法腐蝕。這樣，去除了在橋單元光波導(dǎo)14下的犧牲層2。結(jié)果，在溝槽8之間，以及襯底1和包層13之間形成間隔15。間隔15的高度等于犧牲層2的膜厚度，且厚5μm。此時(shí)，當(dāng)緩沖氫氟酸溶液(BHF)被用作腐蝕劑時(shí)，對(duì)作為犧牲層2的材料的PSG的腐蝕速率大約為作為包層13的材料的BPSG的腐蝕速率的6到10倍。而且，作為襯底1的材料的硅幾乎不被腐蝕。因此，PSG膜作為犧牲層。這樣，制成了本實(shí)施例的熱光移相器。
接著，將說(shuō)明在第一實(shí)施例中的熱光移相器的工作。從外部電源(未示出)將電能提供給薄膜熱源6。結(jié)果，薄膜熱源6產(chǎn)生熱而使光波導(dǎo)14的溫度增加，從而改變了光波導(dǎo)14的折射率。結(jié)果，改變了光波導(dǎo)14的有效長(zhǎng)度。這樣，從輸入端(未示出)輸入到光波導(dǎo)14的光的相位在輸出端(未示出)改變。
在第一實(shí)施例中，光波導(dǎo)14被與除了光波導(dǎo)14的襯底和包層13分離。為此，能夠限制從薄膜熱源6產(chǎn)生的熱被傳遞或傳導(dǎo)到襯底1和包層13，光波導(dǎo)14可以有效地被加熱。
應(yīng)該注意的是在本實(shí)施例中，由薄膜熱源6產(chǎn)生的熱稍微被填充在溝槽8和包層13的縱向上的間隔15中的空氣所傳導(dǎo)。但是，由于熱傳導(dǎo)路徑的數(shù)目少，在該實(shí)施例的熱光移相器的結(jié)構(gòu)中卡路里的降低極小。因此，光波導(dǎo)14可以有效地被加熱。這樣，在熱光移相器的驅(qū)動(dòng)中電功耗極小。
而且，通過(guò)擴(kuò)大在襯底1和光波導(dǎo)14之間的距離，也就是，間隔15的尺寸，光波導(dǎo)14的熱絕緣得到改善。這樣，降低了熱光移相器的電功耗。通過(guò)將間隔15的高度，也就是，犧牲層2的膜厚度，設(shè)定到4μm或更大，熱光移相器的電功耗能夠被降低到20mW或更低，這是傳統(tǒng)的最低電功耗40mW的一半。因此，最好將間隔15設(shè)定為高4μm或更大。
在該實(shí)施例中，當(dāng)具有波長(zhǎng)1550nm的光被用作輸入光時(shí)，波長(zhǎng)的一半的移相器所需的電功率在實(shí)際測(cè)量中大約是10mW。這是個(gè)極小的值，其是傳統(tǒng)熱光移相器的電功耗的1/40。也就是說(shuō)，當(dāng)使用根據(jù)本實(shí)施例的熱光移相器制造具有40個(gè)通道的光開(kāi)關(guān)時(shí)，光開(kāi)關(guān)能被控制在傳統(tǒng)熱光移相器方法的光開(kāi)關(guān)的一個(gè)通道的電功耗。因此，通過(guò)簡(jiǎn)化電源電路等可以達(dá)到外封裝的小型化，并且能夠進(jìn)一步使器件小型化和集成化。
在第一實(shí)施例中，由于光波導(dǎo)14與襯底1和包層13分離，因此從襯底1和包層13施加的應(yīng)力小。而且，由于犧牲層2的厚度大約5μm薄，所以從犧牲層2施加到光波導(dǎo)14上的應(yīng)力小。此外，從襯底1施加到光波導(dǎo)14的應(yīng)力不改變，與腐蝕無(wú)關(guān)，從而由于襯底1沒(méi)有被腐蝕而不會(huì)變得不牢固。此外，由于在形成下包層3的時(shí)候在襯底1上形成了犧牲層2以覆蓋襯底1的整個(gè)表面，所示下包層3的表面變得光滑。因此，在此光滑表面上可以形成芯層4。結(jié)果，在本實(shí)施例的熱光移相器中，不僅有優(yōu)良的光特性，而且依賴應(yīng)力的極化低，并且機(jī)械強(qiáng)度高。此外，由于沒(méi)有使用聚合物作為材料，所以在本實(shí)施例的熱光移相器中熱耐力高，且穩(wěn)定性和可靠性高。
已經(jīng)證實(shí)本實(shí)施例的熱光移相器不比傳統(tǒng)熱光移相器的任何光學(xué)特性差，并且即使在熱光移相器被加熱到實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)的三倍的相移量的溫度(提供電功率大約為60mW)，也不發(fā)生由于熱應(yīng)力導(dǎo)致的破裂且保持了機(jī)械強(qiáng)度。
此外，由于在本實(shí)施例中不存在硅的腐蝕工藝，所以不需要使用例如氟硝酸的強(qiáng)酸作為腐蝕劑。此外，如上所述，由于在襯底1的整個(gè)表面上形成犧牲層2，在下包層3的表面上不形成任何臺(tái)階，并且表面是平坦的。此外，能夠使用保護(hù)層7，其被提供以形成溝槽8，在溝槽8形成之后實(shí)際上作為薄膜熱源6的覆蓋層。結(jié)果，在形成溝槽8之后不需要重新形成保護(hù)層。此外，由于沒(méi)有使用聚合物作為熱光移相器的材料，所以還不需要對(duì)退火進(jìn)行限制。因此，在本實(shí)施例中的熱光移相器的制造是簡(jiǎn)單的。在本實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法與熱光移相器的傳統(tǒng)制造方法幾乎沒(méi)有差別，不需要引進(jìn)新的腐蝕設(shè)備等。此后，沒(méi)有引起產(chǎn)量降低的高負(fù)載的工藝，能夠容易地應(yīng)用到任何光波導(dǎo)中。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱光移相器。圖3A是示出了本發(fā)明第二實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，以及圖3B是沿圖3A所示的線A2-A2′的熱光移相器的剖面圖。在第二實(shí)施例中的光波導(dǎo)14、薄膜熱源6、以及溝槽8的結(jié)構(gòu)和制造方法與上述第一實(shí)施例中的基本相同。因此，省略他們的詳細(xì)說(shuō)明。在第一實(shí)施例中，在薄膜熱源6下面的犧牲層2被腐蝕并完全去除。然而，在第二實(shí)施例中，保留一部分犧牲層2以形成柱2a。保留的犧牲層2(柱2a)的寬度可以根據(jù)腐蝕時(shí)間調(diào)整。
當(dāng)熱光移相器收到諸如外部強(qiáng)振動(dòng)等的機(jī)械應(yīng)力時(shí)，在第一實(shí)施例中光波導(dǎo)14偶爾可能會(huì)斷裂，因?yàn)樵诘谝粚?shí)施例中的光波導(dǎo)14的結(jié)構(gòu)與懸橋相似。而且，即使光波導(dǎo)14不損壞，也可能使光波導(dǎo)14彎曲而接觸到除了光波導(dǎo)14的襯底1或包層13。在這種情況下，熱效率降低，并且電功耗增加。日本未決專利申請(qǐng)(JP-A-Heisei 1-158413)公開(kāi)了一種中途停止硅襯底腐蝕的方法以支撐光波導(dǎo)14。但是，如果柱如果是由諸如硅的具有高熱導(dǎo)率的材料形成，那么產(chǎn)生的問(wèn)題是電功耗顯著地增加。這樣，在確保強(qiáng)度和降低電功耗之間存在折中。另一方面，在第二實(shí)施例中，犧牲層2由具有低熱導(dǎo)率的PSG形成。保留在光波導(dǎo)14正下方的一部分犧牲層2以形成柱2a。結(jié)果，與用高熱導(dǎo)率的硅形成柱的情況相比較，更多地降低了電功耗。
在第二實(shí)施例中的熱光移相器的電功耗極大地依賴于要保留的犧牲層2的寬度，即柱2a的寬度。當(dāng)將1550nm波長(zhǎng)的光輸入到光波導(dǎo)14中時(shí)，實(shí)際地測(cè)量了完成波長(zhǎng)的一半的相移所需要的電功率。結(jié)果是，當(dāng)柱2a的寬度是5μm和10μm時(shí)電功耗分別是大約60mW和大約120mW。因此同傳統(tǒng)熱光移相器相比，足夠地降低了電功耗。
應(yīng)該注意的是在第二實(shí)施例中的光波導(dǎo)14需要的電功率是完全與襯底分離的第一實(shí)施例中的光波導(dǎo)的電功率的6-12倍。但是，在第二實(shí)施例中的熱光移相器的機(jī)械強(qiáng)度比第一實(shí)施例中的熱光移相器優(yōu)越。因此，根據(jù)使用目的優(yōu)選地選用第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的熱光移相器之一。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的熱光移相器。圖4A到圖4D是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的制造方法中熱光移相器的剖面圖。圖5A是示出了第三實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，以及圖5B是沿圖5A所示的線A3-A3′的熱光移相器的剖面圖。在第一實(shí)施例中，在襯底1的整個(gè)表面上形成犧牲層2，并且犧牲層2和下包層3順序地形成。但是，在第三實(shí)施例中，犧牲層2僅位于薄膜熱源6的正下方的區(qū)域中。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)在襯底1的整個(gè)表面上形成犧牲層2時(shí)，取決于犧牲層2的材料產(chǎn)生極大的應(yīng)力。結(jié)果，發(fā)生光波導(dǎo)14的光學(xué)特性變差和光波導(dǎo)形成中淀積的缺陷。因此，只形成犧牲層2，然后形成圖形從而僅保留犧牲層2所必需的一部分形成的層。
首先，如圖4A所示，犧牲層2形成在襯底1的整個(gè)表面上。通過(guò)光刻方法和RIE方法進(jìn)行犧牲層2的圖形形成以進(jìn)行選擇性地去除。此時(shí)，由于只在薄膜熱源6的正下方保留犧牲層2所以犧牲層2具有細(xì)線形狀。因此，釋放了應(yīng)力。例如，象第一實(shí)施例那樣，PSG用作犧牲層2的材料。
接下來(lái)，如圖4B所示，通過(guò)與第一實(shí)施例相同的方法在犧牲層2上形成下包層3、芯層4、以及上包層5。接著，如圖4C所示，在對(duì)應(yīng)于犧牲層2的區(qū)域中的上包層5的表面上形成薄膜熱源6。接著，如圖4D所示，如第一實(shí)施例那樣，在上包層5和薄膜熱源6上形成保護(hù)層7。接著通過(guò)使用保護(hù)層7作為掩模腐蝕上包層5、下包層3和犧牲層2。然后，在光波導(dǎo)14的兩面上形成用于腐蝕的溝槽8。
此后，如圖5A和5B所示，通過(guò)溝槽8進(jìn)行犧牲層2的濕法腐蝕(見(jiàn)圖4D)以去除犧牲層2。結(jié)果，不保留犧牲層2，形成熱光移相器，其中下包層3提供在溝槽8的外面的襯底1上。在第三實(shí)施例中除了修改之外結(jié)構(gòu)和制造方法與第一實(shí)施例基本相同。
在第三實(shí)施例中，選擇性地腐蝕犧牲層并且增加一個(gè)工藝。但是，可以釋放犧牲層中產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，可以進(jìn)一步降低光波導(dǎo)14的極化依賴性，并且更加改善光特性。由于事先進(jìn)行了犧牲層2的圖形形成，可以解決當(dāng)通過(guò)濕法腐蝕去除犧牲層2時(shí)的腐蝕變化，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的可靠性和改善產(chǎn)出。
此外，通過(guò)形成PSG的犧牲層2，可以使用BHF作為腐蝕劑。因此，無(wú)需如上上述日本專利號(hào)3,152,182所公開(kāi)的用硅形成犧牲層和用氟硝酸作為腐蝕劑。因此，在第三實(shí)施例中的熱光移相器比在專利號(hào)3,152,182中公開(kāi)的熱光移相器容易制造。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的熱光移相器。圖6A是示出了在第四實(shí)施例中的熱光移相器的剖面圖并且圖6B是沿圖6A所示的線A4-A4′的熱光移相器的剖面圖。第四實(shí)施例通過(guò)結(jié)合第二實(shí)施例和第三實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)。如圖6A和6B所示，犧牲層2(見(jiàn)圖4D)和光波導(dǎo)14的制造方法與第三實(shí)施例的相同。但是，在第四實(shí)施例中，保留一部分犧牲層2以形成柱2a。保留的犧牲層2的寬度在預(yù)先知道腐蝕時(shí)間時(shí)可以通過(guò)調(diào)整腐蝕時(shí)間來(lái)控制。形成柱2a的原因已經(jīng)在第二實(shí)施例的說(shuō)明中描述了，其中盡管降低電功耗的效果變小了但可以改善強(qiáng)度。因此，在高度需要機(jī)械強(qiáng)度并且對(duì)熱光移相器是必不可少的時(shí)候，在第四實(shí)施例中的熱光移相器能夠替代在第三實(shí)施例中的熱光移相器。結(jié)果，確保強(qiáng)度和減小低功耗可以平衡。
此后，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的熱光移相器。圖7A是示出了在第五實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖以及圖7B是沿圖7A所示的線A5-A5′的熱光移相器的剖面圖。圖8A到圖8D是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖。盡管在第一實(shí)施例中在上包層5的表面上形成薄膜熱源6，在第五實(shí)施例中在下包層3的內(nèi)部形成薄膜熱源6。也就是說(shuō)，下包層3包括形成在犧牲層2上的第一下包層9和形成在第一下包層9上的第二下包層10。在第一下包層9上形成薄膜熱源6。形成第二下包層10以覆蓋薄膜熱源6。此外，在第二下包層10和上包層5中提供過(guò)孔接觸11以提供電功率到薄膜熱源6的淀積部分6a。
接下來(lái)，說(shuō)明第五實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法。首先，如圖8A所示，在襯底1上形成犧牲層2，那么然后在犧牲層2上形成第一下包層9。接著，在第一下包層9上形成鉻膜并且之后對(duì)鉻膜進(jìn)行圖形形成以形成薄膜熱源6。接著，如圖8B所示，形成第二下包層10以將薄膜熱源6掩埋在下包層3中，為芯層4形成薄膜4a。接著，如圖8C所示，薄膜4a被形成圖形以形成芯層4并且之后形成上包層5。接著，如圖8D所示，形成溝槽8，并腐蝕犧牲層2。形成電極過(guò)孔接觸11以穿過(guò)上包層5和第二下包層10到達(dá)薄膜熱源6。電極過(guò)孔接觸11的形成通過(guò)光刻方法和RIE方法進(jìn)行。結(jié)果，能夠如圖7A和7B所示的光移相器。除了上述修改之外，第五實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)和制造方法與第一實(shí)施例中的基本相同。
在第一至第四實(shí)施例中，在形成溝槽8(見(jiàn)圖2D)中使用保護(hù)層7并且在形成溝槽8之后仍然保留它以便用來(lái)在腐蝕犧牲層2中保護(hù)薄膜熱源6。但是，當(dāng)光波導(dǎo)是由例如半導(dǎo)體的材料構(gòu)成的時(shí)候，要使用強(qiáng)酸對(duì)犧牲層進(jìn)行腐蝕。在這樣的情況下，保護(hù)膜不能經(jīng)受強(qiáng)酸。因此，為了保護(hù)薄膜熱源6免受強(qiáng)酸，在下包層3中提供薄膜熱源6。結(jié)果，能容易地制造熱光移相器并且能改善可靠性。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的熱光移相器。圖9A是示出了在第六實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖并且圖9B是沿圖9A所示的線A6-A6′的熱光移相器的剖面圖。通過(guò)結(jié)合第二實(shí)施例和第五實(shí)施例完成第六實(shí)施例。也就是說(shuō)，如圖9A和9B所示，在襯底1和光波導(dǎo)14之間的間隔15中提供由PSG形成的柱2a。形成柱2a的方法與第二實(shí)施例中的相同。此外，在第六實(shí)施例中除了上述修改之外的結(jié)構(gòu)和制造方法與在第五實(shí)施例中的基本相同。在第六實(shí)施例中，在腐蝕犧牲層中不用保護(hù)層就能保護(hù)薄膜熱源，并且可以保證極大的機(jī)械強(qiáng)度。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的熱光移相器。圖10A示出了在第七實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖并且圖10B是沿圖10A所示的線A7-A7′的熱光移相器的剖面圖。圖11A到圖11D是在本發(fā)明第七實(shí)施例中熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖。通過(guò)結(jié)合第三實(shí)施例和第五實(shí)施例完成第七實(shí)施例。在第五實(shí)施例中，犧牲層2是形成在襯底1的整個(gè)表面上，且順序形成犧牲層2和下包層3。但是，在第七實(shí)施例以及第三實(shí)施例中只在薄膜熱源6的正下方的區(qū)域中提供犧牲層2。也就是說(shuō)，如圖10A和10B所示，在第七實(shí)施例中，光波導(dǎo)14的下包層3包括第一下包層9和第二下包層10。在第一下包層9和第二下包層10之間提供薄膜熱源6。在第七實(shí)施例中除了上述修改之外的結(jié)構(gòu)和制造方法與在第三實(shí)施例中的基本相同。
接下來(lái)，說(shuō)明第七實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法。首先，如圖11A所示，如第三實(shí)施例那樣，在襯底1的表面上選擇性地形成犧牲層2。接著，如圖11B所示，象在第五實(shí)施例中那樣，在襯底1和犧牲層2上形成第一下包層9、薄膜熱源6、第二下包層10以及薄膜4a。接著，如圖11C所示，在薄膜4a上進(jìn)行圖形形成以形成芯層4。形成上包層5以覆蓋芯層4。接著，如圖11D所示，在上包層5上形成保護(hù)層7。然后，使用保護(hù)層7作為掩模腐蝕上包層5和下包層3。這樣，形成溝槽8。接著，如圖10A和10B所示，通過(guò)溝槽8腐蝕并去除犧牲層2。這樣，形成間隔15。形成穿過(guò)上包層5和第二下包層10的電極過(guò)孔接觸11。
如第三實(shí)施例中的原因那樣，在本實(shí)施例中通過(guò)釋放犧牲層中的應(yīng)力能夠改善熱光移相器的光特性和機(jī)械強(qiáng)度。此外，如第五實(shí)施例中所述的原因，在腐蝕中可以保護(hù)薄膜熱源6。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的熱光移相器。圖12A是示出了在第八實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，并且圖12B是沿圖12A所示的線A8-A8′的熱光移相器的剖面圖。如圖12A和12B所示，通過(guò)結(jié)合第四實(shí)施例和第五實(shí)施例完成第八實(shí)施例。換句話說(shuō)，通過(guò)結(jié)合第二實(shí)施例和第七實(shí)施例完成第八實(shí)施例。在第八實(shí)施例中，保留一部分犧牲層2并在間隔15中形成由PSG構(gòu)成的柱2a。除了上述修改之外在第八實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)和制造方法與在第七實(shí)施例中的基本相同。在第八實(shí)施例中，能夠獲得光特性和機(jī)械特性的改善，并且在腐蝕中薄膜熱源6可以被保護(hù)。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的熱光移相器。圖13A是示出了在第九實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，并且圖13B是沿圖13A所示的線A9-A9′的熱光移相器的剖面圖。圖13C是沿圖13A所示的線B9-B9′的熱光移相器的剖面圖。如圖13A和13B所示，接近芯層4的溝槽8的側(cè)表面8a在接近溝槽8的兩端8b時(shí)以漸縮的方式彎曲以離開(kāi)芯層4，其是與第九實(shí)施例的熱光移相器中芯層4的延伸方向平行的側(cè)面。溝槽8的側(cè)表面8a平行于溝槽8的縱向，即，芯層4的延伸方向。結(jié)果，光波導(dǎo)14的橋部分14a的根部分14b比除了根部分14b的一部分橋部分14a厚。而且，在根部分14b的正下方的區(qū)域中，腐蝕中保留犧牲層2，在間隔15中形成柱2a。除了上述修改之外在第九實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例中的相同。
在第一實(shí)施例的熱光移相器中，機(jī)械上最不牢固的部分是光波導(dǎo)14的橋部分14a的根部分14b。在此部分將集中最強(qiáng)機(jī)械應(yīng)力。這樣，在第九實(shí)施例中，根部分14b以漸縮方式彎曲并被加固。結(jié)果，熱光移相器的可靠性能更加改善。而且，為制造第九實(shí)施例中的熱光移相器，只需要改變?cè)诘谝粚?shí)施例中用來(lái)形成保護(hù)層7的圖形的光刻掩模圖形。因此，能夠象第一實(shí)施例中那樣在自對(duì)準(zhǔn)中形成熱光移相器，除了掩模形狀之外二不改變熱光移相器的制造工藝。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施例的熱光移相器。圖14A是第十實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，以及圖14B是沿圖14A所示的線A10-A10′的熱光移相器的剖面圖。圖14C是沿圖14A所示的線B10-B10′的熱光移相器的剖面圖。如圖14A到14B所示，在第十實(shí)施例中，在光波導(dǎo)14的橋部分14a的中部上提供加強(qiáng)梁16以支撐光波導(dǎo)14。加強(qiáng)梁16在垂直于芯層4的方向延伸，延伸到將光波導(dǎo)14跨在溝槽8上。除了上述修改之外在第十實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)基本上與第一實(shí)施例中的相同。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)光波導(dǎo)14的橋部分14a在縱向上長(zhǎng)時(shí)，橋部分14a的自由度在橋部分14a的橫向，即，在垂直于芯層4方向的方向上變高。在此情況下，能夠使光波導(dǎo)14在中部彎曲，從而由于橋部分14a與除了光波導(dǎo)14之外的襯底1或一部分包層13接觸而傳播損耗增加，或熱絕緣性被破壞。
另一方面，在第十實(shí)施例中，橋部分14a的水平方向中的橋部分14a的自由度通過(guò)提供加強(qiáng)梁16而受到限制。結(jié)果，即使當(dāng)光波導(dǎo)14受到外力時(shí)，也能防止橋部分14a在水平方向彎曲，從而改善了熱光移相器的可靠性。通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，熱絕緣破壞小。但是，當(dāng)加強(qiáng)梁16由足夠低熱導(dǎo)率的材料構(gòu)成時(shí)，由于到襯底1的導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)而不會(huì)形成大量熱的導(dǎo)熱路徑。為制造第十實(shí)施例中的熱光移相器，改變?cè)诘谝粚?shí)施例中用來(lái)形成保護(hù)層7的圖形的光刻掩模圖形就足夠了。因此，象第一實(shí)施例中那樣，可以在自對(duì)準(zhǔn)中形成熱光移相器，而除了掩模形狀之外不改變熱光移相器的制造工藝。應(yīng)該注意，加強(qiáng)梁16的數(shù)目并不局限于在每側(cè)中有一個(gè)，而是在每側(cè)中可以提供多個(gè)加強(qiáng)梁16。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的熱光移相器。圖15A是第十一實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，并且圖15B是沿圖15A所示的線A11-A11′的熱光移相器的剖面圖。圖15C是沿圖15A所示的線B11-B11′的熱光移相器的剖面圖。如圖15A到15B所示，在第十一實(shí)施例中，在光波導(dǎo)14的縱向中，在橋部分14的中央部分的下面的間隔15中提供柱2a。柱2a由與犧牲層2(見(jiàn)圖1D)相同的材料構(gòu)成，也就是，由PSG構(gòu)成。柱2a位于襯底1上，并且將光波導(dǎo)14支撐在襯底1上以在垂直方向中限制橋部分14a的自由度。應(yīng)該注意的是對(duì)應(yīng)于柱2a的橋部分14a的部分14c具有比其它部分大的寬度。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)橋部分14a在光波導(dǎo)14的縱向上長(zhǎng)的時(shí)候，橋部分14a的自由度在水平方向中變大。因此，光波導(dǎo)14有可能在中部彎曲，以通過(guò)接觸襯底1而增加傳播損耗或破壞熱絕緣。
為此，在第十一實(shí)施例中，通過(guò)在橋部分14a的合適的部分提供柱而避免上述現(xiàn)象。通過(guò)采用這樣的結(jié)構(gòu)，熱絕緣可以被破壞。但是，當(dāng)柱的尺寸在長(zhǎng)度和寬度上是10μm時(shí)，導(dǎo)熱足夠低，并且柱并不具有大量的熱的導(dǎo)熱路徑的功能，因?yàn)橹怯蒔SG形成的，其熱導(dǎo)率低于襯底。因此，為制造第十一實(shí)施例中的熱光移相器，改變用來(lái)形成保護(hù)層7的圖形的光刻掩模圖形就足夠了，從而象第九和第十實(shí)施例那樣，形成了比其它部分寬的光波導(dǎo)14的部分14c。結(jié)果，在犧牲層2的腐蝕中，在部分14c下保留犧牲層2以形成柱2a。這樣，象第一實(shí)施例那樣，能夠在自對(duì)準(zhǔn)中形成熱光移相器，而除了掩模形狀之外不改變熱光移相器的制造工藝。應(yīng)該注意的時(shí)，柱2a的數(shù)目并不局限于一個(gè)，而可以是多個(gè)。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的熱光移相器。圖16A是示出了根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，并且圖16B是沿圖16A所示的線A12-A12′的熱光移相器的剖面圖。圖16C是沿圖16A所示的線B12-B12′的熱光移相器的剖面圖。如圖16A到16C所示，通過(guò)組合第十實(shí)施例和第十一實(shí)施例來(lái)完成第十二實(shí)施例。在第十二實(shí)施例中，在橋部分14a的中部提供梁16和柱2a。除了上述修改之外第十二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和制造方法與第一實(shí)施例中的基本相同。
當(dāng)熱光移相器用在第九、第十、以及第十一實(shí)施例所示的熱光移相器的結(jié)構(gòu)中而強(qiáng)度變?nèi)醯那闆r下時(shí)，通過(guò)采用第十二實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)能限制橋部分14a在水平方向和在垂直方向中的自由度。這樣，盡管電功耗在某程度上增加了但確保了強(qiáng)度。為采用此結(jié)構(gòu)，只改變用在進(jìn)行溝槽腐蝕時(shí)的光刻掩模圖形就足夠了，并且可以以自對(duì)準(zhǔn)制造光波導(dǎo)而不改變制造工藝。
接下來(lái)，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的熱光移相器。圖17A是第十三實(shí)施例中的熱光移相器的平面圖，并且圖17B是沿圖17A所示的線A13-A13′的熱光移相器的剖面圖。圖17C是沿圖17A所示的線B13-B13′的熱光移相器的剖面圖。圖18A到圖18D是本發(fā)明第十三實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法中熱光移相器的剖面圖。圖19是第十三實(shí)施例中熱光移相器的制造方法中圖18C所示的工藝的平面圖。
如圖17A到17D所示，在第十三實(shí)施例中，在熱光移相器中的間隔15的一部分中形成柱12。柱12是由比犧牲層2(見(jiàn)圖1D)大的腐蝕速率的材料構(gòu)成。例如，當(dāng)犧牲層2是由PSG形成時(shí)，柱12是由BPSG形成。柱12位于橋部分14a的縱向中的橋14a的一部分中，以支持橋14a在襯底1上。柱12在縱向上限制了橋14a的自由度。
接下來(lái)，將說(shuō)明第十三實(shí)施例中的熱光移相器的制造方法。首先，如圖18A所示，例如，在襯底1上形成PSG構(gòu)成犧牲層2。通過(guò)光刻方法和RIE方法去除一部分犧牲層2，并在去除部分中掩埋BPSG以形成柱12。接著，如圖18B所示，通過(guò)與第一實(shí)施例中相同的方法形成下包層3和薄膜4a。接著，如圖18C和19所示，薄膜4a被形成圖形以形成芯層4，并且形成上包層5。接著，如圖18D所示，在上包層5上形成薄膜熱源6。然后，如圖17A到17C所示，形成兩個(gè)溝槽8以將光波導(dǎo)14置于二者其間。腐蝕并去除在光波導(dǎo)14下的犧牲層2，從而形成間隔15。此時(shí)，保留BPSG的柱12而不腐蝕。除了上述修改之外第十三實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)和制造方法與第一實(shí)施例中的相同。
在如上所述的第十一實(shí)施例中，通過(guò)在合適的時(shí)間停止?fàn)奚鼘拥母g而形成柱。但是，在第十三實(shí)施例中，在犧牲層的腐蝕中未被腐蝕的材料的犧牲層的一部分中形成柱。結(jié)果，即使當(dāng)犧牲層的腐蝕速率極快而難于在中途停止腐蝕時(shí)，也能在自對(duì)準(zhǔn)中形成柱。這樣，能改善制造工藝中的可靠性和重復(fù)性。
在上述的每個(gè)實(shí)施例中，光波導(dǎo)被說(shuō)明為掩埋型波導(dǎo)。但是，在本發(fā)明的熱光移相器中的波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)并不局限于此類型，并且本發(fā)明的效果在例如脊型波導(dǎo)中也能充分達(dá)到。
此外，薄膜熱源的形狀并不局限于直線形狀。它可以是多個(gè)直線形狀組合的形狀或可以是曲線。如果薄膜熱源能加熱光波導(dǎo)的芯層直到期望的溫度并且能產(chǎn)生足以引起折射率改變的熱，那么可以采用任何形狀。此外，當(dāng)提供柱時(shí)在光波導(dǎo)中的橋部分的寬度可以比當(dāng)不提供柱時(shí)在光波導(dǎo)中的橋部分的寬度更窄。
而且，在熱光移相器的制造中，氫氟酸溶液或緩沖氫氟酸溶液能用在犧牲層的腐蝕中，并且常壓化學(xué)氣相淀積或等離子化學(xué)汽相可以用于犧牲層，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯地。此外，提供柱的光波導(dǎo)中的一部分橋部分的寬度可以比不提供柱的光波導(dǎo)中的一部分橋部分的寬度寬，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯地。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的熱光移相器，從襯底上的芯層和包層形成光波導(dǎo)。通過(guò)在襯底和光波導(dǎo)之間提供4μm或更大的間隔來(lái)改善對(duì)于光波導(dǎo)的襯底的熱絕緣。而且，光特性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性和可靠性出色，并且電功耗小。此外，通過(guò)使用通常用于大規(guī)模電子集成電路的制造方法能夠容易地制造熱光移相器。因此，本發(fā)明對(duì)于達(dá)到光電路小型化、高功能性以及高密度極為有用。
權(quán)利要求
1.一種熱光移相器，包含襯底；熱源；直接或間接位于所述襯底上的包層；在對(duì)應(yīng)于所述熱源的部分中離開(kāi)所述襯底和所述包層形成的橋部分包層，所述橋部分包層在除了所述熱源對(duì)應(yīng)部分之外的一部分所述移相器中與所述包層連接；以及在所述橋部分包層內(nèi)提供的芯層，其中所述橋部分包層和所述芯層在所述熱源對(duì)應(yīng)部分中形成橋部分光波導(dǎo)，并且所述熱源提供在離開(kāi)所述熱源對(duì)應(yīng)部分中的所述芯層的所述橋部分光波導(dǎo)的內(nèi)部或外部，并且產(chǎn)生熱以改變所述橋部分光波導(dǎo)中傳播的光信號(hào)的相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱光移相器，其中在所述橋部分包層和所述襯底之間的距離等于或大于4μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熱光移相器，其中所述芯層、所述包層和所述橋部分包層由包含石英的玻璃材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的熱光移相器，其中所述芯層的所述玻璃材料包含鍺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述襯底由包含石英或硅的玻璃材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述包層通過(guò)犧牲層形成在所述襯底上，并且所述犧牲層由具有腐蝕速率大于所述襯底的材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熱光移相器，其中所述犧牲層由具有比所述襯底的熱導(dǎo)率小的材料構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的熱光移相器，其中所述犧牲層由包含磷的玻璃材料構(gòu)成，并且所述包層由包含硼和磷的玻璃材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述包層直接形成在所述襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述熱源提供在所述橋部分包層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述熱源提供在離開(kāi)所述芯層的所述橋部分包層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的熱光移相器，其中所述熱源提供在所述橋部分包層中的所述芯層下。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的任何一個(gè)的熱光移相器，其中還包含提供在所述橋部分光波導(dǎo)和所述襯底之間以支撐所述橋部分包層的支撐部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的熱光移相器，其中提供所述支撐部分的一部分所述橋部分光波導(dǎo)的寬度比不提供所述支撐部分的一部分橋部分光波導(dǎo)的寬度寬。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的熱光移相器，其中所述支撐部分由熱導(dǎo)率小于所述襯底的材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述支撐部分由腐蝕速率大于所述襯底的材料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-16的熱光移相器，其中所述支撐部分由與所述包層相同的材料構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述支撐部分在所述芯層延伸的方向中連續(xù)形成在所述橋部分光波導(dǎo)的全部長(zhǎng)度上。
19.根據(jù)權(quán)利要求13-17的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述支撐部分形成在所述芯層延伸的方向中的部分中。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19的任何一個(gè)的熱光移相器，其中所述光波導(dǎo)包層在所述熱源對(duì)應(yīng)部分的端部具有比所述熱源對(duì)應(yīng)部分的中心更寬的寬度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-20的任何一個(gè)的熱光移相器，進(jìn)一步包含在所述包層和所述光波導(dǎo)包層之間的溝槽中提供的加強(qiáng)梁，通過(guò)連接所述包層和所述光波導(dǎo)包層而使所述熱源對(duì)應(yīng)部分支撐所述光波導(dǎo)。
22.一種制造熱光移相器的方法，包含在襯底上形成犧牲層，所述犧牲層具有比所述襯底大的腐蝕速率；形成下包層以覆蓋所述犧牲層，所述下包層具有比所述犧牲層小的腐蝕速率；在所述下包層上的預(yù)定部分中形成芯層；在所述下包層和所述芯層上形成上包層；在所述上包層上對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定部分的部分形成熱源；在對(duì)應(yīng)于所述熱源上的兩側(cè)的所述預(yù)定部分的部分形成溝槽以穿過(guò)所述上包層和所述下包層到達(dá)所述犧牲層；以及通過(guò)所述溝槽去除至少一部分所述犧牲層。
23.一種制造熱光移相器的方法，包含在襯底上形成犧牲層，所述犧牲層具有比所述襯底大的腐蝕速率；形成第一下包層以覆蓋所述犧牲層，所述第一下包層具有比所述犧牲層小的腐蝕速率；在所述第一下包層上的預(yù)定部分中形成熱源；在所述第一下包層上形成第二下包層，下包層具有所述第一下包層和所述第二下包層；在所述第二下包層上對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定部分的部分中形成芯層；在所述下包層和所述芯層上形成上包層；在對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定部分的部分中的所述熱源的兩側(cè)上形成溝槽以穿過(guò)所述上包層和所述下包層到達(dá)所述犧牲層；以及通過(guò)所述溝槽去除至少一部分所述犧牲層。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23的制造熱光移相器的方法，其中所述去除包含去除所述犧牲層以在所述下包層和所述襯底之間形成間隔來(lái)使所述溝槽相互連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求22或23的制造熱光移相器的方法，其中所述去除包含去除所述犧牲層以留下一部分，用來(lái)在對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定部分的部分中支撐所述下包層。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的制造熱光移相器的方法，其中所述去除包含通過(guò)使用氫氟酸溶液或緩沖氫氟酸溶液去除所述犧牲層。
27.根據(jù)權(quán)利要求22-26中的任何一個(gè)的制造熱光移相器的方法，其中所述犧牲層的膜厚度等于或大于4μm。
28.根據(jù)權(quán)利要求22-27中的任何一個(gè)的制造熱光移相器的方法，其中所述形成犧牲層，以及所述形成下包層或所述形成第一下包層連續(xù)地進(jìn)行。
29.根據(jù)權(quán)利要求22-28中的任何一個(gè)的制造熱光移相器的方法，其中所述形成上包層，所述形成芯層和所述形成下包層通過(guò)常壓化學(xué)氣相淀積方法或等離子化學(xué)氣相淀積方法進(jìn)行。
全文摘要
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，熱光移相器包括襯底、熱源、直接或間接位于襯底上的包層，在對(duì)應(yīng)于熱源的部分中離開(kāi)襯底和包層形成的光波導(dǎo)包層，以及在橋部分包層內(nèi)提供的芯層。光波導(dǎo)包層與除了熱源對(duì)應(yīng)部分的移相器的部分中的包層連接。光波導(dǎo)包層和芯層形成熱源對(duì)應(yīng)部分中的光波導(dǎo)。熱源提供在離開(kāi)熱源對(duì)應(yīng)部分中的芯層的光波導(dǎo)的內(nèi)部或外部，并且產(chǎn)生熱以改變光波導(dǎo)中傳播的光信號(hào)的相位。
文檔編號(hào)G02B6/13GK1659469SQ03813268
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者高橋森生 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社