一种硅基倒金字塔定位通孔一体化MPO插芯制备方法与流程

本发明属于光纤通信连接器，涉及一种硅基倒金字塔定位通孔一体化mpo插芯制备方法。

背景技术：

1、mpo/mt多芯光纤连接器是高速光模块、数据中心光互连、cpo共封装光学系统的核心连接器件，其核心部件为mt插芯。

2、目前商用mt插芯主要采用氧化锆陶瓷或工程塑料材质，通过机械钻孔、研磨、v 槽成型等方式制备，存在以下不足：

3、1、陶瓷插芯机械加工精度有限，高密度阵列一致性差，定位精度难以满足超高速光模块需求；

4、2、塑料插芯耐高温、抗老化性能弱，大功率传输场景易出现热变形、端面烧蚀；

5、3、传统硅基光纤阵列多采用长条v型槽结构，无背部贯通通孔，无法直接作为mpo插芯使用；

6、4、常规硅通孔工艺仅实现垂直通孔，缺少前端光纤自对准结构，装配同轴度低、耦合损耗高；

7、5、背面深硅刻蚀过程中，易对正面倒金字塔槽面造成刻蚀损伤与钻蚀，影响定位精度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硅基倒金字塔定位通孔一体化mpo插芯制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：一种硅基倒金字塔定位通孔一体化mpo插芯制备方法，包括如下步骤：

3、s1、基底处理：选取<100>晶向单晶硅片为基材，通过lpcvd工艺在硅片双面沉积sin膜层，作为湿法腐蚀硬掩膜；

4、s2、正面光刻与刻蚀：在硅片正面进行光刻，形成光纤定位窗口与对位标记mark图形，刻蚀sin膜层以露出硅基底；

5、s3、倒金字塔腐蚀：采用腐蚀液对硅基底进行湿法腐蚀，形成阵列化倒金字塔型光纤定位凹坑，并保留对位标记；

6、s4、背面介质层制备：在硅片背面采用pecvd工艺沉积二氧化硅膜层，作为背面深硅刻蚀掩膜；

7、s5、槽面保护层制备：在倒金字塔槽面区域，通过磁控溅射沉积多层复合保护层，用于保护槽面在后续深硅刻蚀中不被损伤、不被钻蚀；

8、s6、背面对位光刻：以正面保留的mark为基准进行双面精准对位光刻，刻蚀背面二氧化硅形成通孔图形；

9、s7、背面深硅刻蚀：对硅片背面进行深硅刻蚀，形成与正面倒金字塔底部精准贯通的垂直光纤通孔，并同步形成mpo标准定位针孔；

10、s8、后处理：去除残余掩膜与保护层，得到硅基mpo/mt插芯。

11、优选的，步骤s1中：sin 膜层厚度为 100–300nm。

12、优选的，步骤s5中：多层复合保护层为刻蚀防护层，用于防止深硅刻蚀对倒金字塔槽面造成损伤与钻蚀。

13、优选的，步骤s7中：深硅刻蚀为 drie 深反应离子刻蚀、刻蚀深度≥500μm。

14、优选的，步骤s2中：对位标记为组合结构，所述组合结构包括十字 mark 、方形mark、标尺，尺寸为 10–200μm。

15、优选的，步骤s3中：所述腐蚀液为 koh 或 tmah 碱性各向异性腐蚀液。

16、优选的，步骤s8中，去除残余掩膜与保护层后依次进行划片、减薄、端面研磨与清洗。

17、优选的，步骤s1中，所述 <100> 晶向单晶硅片厚度为 300–1500 μm、为n型<100>硅片或p型<100>硅片。

18、与现有技术相比，本发明提供的一种硅基倒金字塔定位通孔一体化mpo插芯制备方法，至少实现了如下的有益效果：

19、1、定位精度极高：采用光刻版图定义定位结构，孔定位精度可达±0.5μm，远优于传统陶瓷与机械加工方案；

20、2、集成密度极高：当前可批量实现424 芯超高密度mpo插芯，并可通过版图设计进一步提升集成密度；

21、3、槽面防护可靠：倒金字塔槽面设置复合保护层，在背面深硅刻蚀中有效保护槽面形貌，避免损伤与钻蚀，保证高精度定位；

22、4、双面精准对位：依靠正面mark实现高精度对位，通孔与倒金字塔同轴度高，光纤装配便捷、耦合损耗低；

23、5、硅基材稳定性优异：单晶硅尺寸稳定性好、加工一致性高，适配800g/1.6t及cpo高速光模块场景；

24、6、工艺可量产：兼容标准mems微纳加工产线，良率高、一致性好，可大规模制造。

1.一种硅基倒金字塔定位通孔一体化mpo插芯制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于：所述步骤 s1 中，所述sin 膜层厚度为100–300nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s5中：所述多层复合保护层为刻蚀防护层，用于防止深硅刻蚀对倒金字塔槽面造成损伤与钻蚀。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s7中，所述深硅刻蚀为 drie 深反应离子刻蚀、刻蚀深度≥500μm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s2中：所述对位标记为组合结构，所述组合结构包括十字 mark 、方形 mark、标尺，尺寸为 10–200μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s3中：所述腐蚀液为 koh 或tmah 碱性各向异性腐蚀液。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s8中，去除残余掩膜与保护层后依次进行划片、减薄、端面研磨与清洗。

8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述 <100> 晶向单晶硅片厚度为 300–1500 μm、为n型<100> 硅片或p型<100>硅片。