一种带工艺误差自补偿亚波长结构的AWG芯片制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种带工艺误差自补偿亚波长结构的awg芯片制备方法。

背景技术：

1、随着硅基光电集成技术的快速发展，基于高折射率差波导结构的阵列波导光栅（arrayedwaveguidegrating,awg）芯片已经成为数据中心、ai算力互连和5g-a传输系统中，实现高密度波分复用的核心器件。其中，在awg芯片中引入亚波长结构是目前业内用于抑制awg芯片通道串扰、降低相位误差的主流技术手段。

2、但是，现有亚波长结构设计多为针对固定折射率差的静态参数设计，仅公开了不同折射率差梯度对应的固定占空比修正方案，无法适配量产过程中不同批次晶圆的光刻工艺波动。当光刻精度出现微小漂移，就会导致亚波长结构的等效折射率偏移，最终引发通道串扰上升5至10db，大幅降低量产良率。

3、综上，现有技术存在高折射率差awg芯片在量产过程中，亚波长结构随工艺批次波动带来的性能不稳定的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种带工艺误差自补偿亚波长结构的awg芯片制备方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种带工艺误差自补偿亚波长结构的awg芯片制备方法，包括：

4、对晶圆进行清洗，以及对清洗后的晶圆进行芯层沉积处理；

5、修改所述晶圆的输入平板区、阵列波导区、输出平板区中亚波长结构单元的线宽参数，以使得所述亚波长结构单元沿光传输方向呈连续线宽渐变；

6、对所述晶圆进行光刻处理，以及对所述晶圆进行刻蚀处理；

7、对刻蚀后的晶圆进行上包层沉积以及退火处理；

8、对所述晶圆进行切割得到awg芯片；

9、对所述awg芯片进行抛光处理；

10、对抛光处理后的awg芯片进行性能测试，并将通过性能测试的awg芯片，确定为目标awg芯片。

11、可选地，所述对清洗后的晶圆进行芯层沉积处理，包括：

12、将所述晶圆放入原子层沉积设备，向所述原子层沉积设备通入三甲基硅烷和氧气，对所述晶圆执行沉积操作，在所述晶圆上沉积二氧化硅缓冲层；

13、将所述晶圆放入等离子体增强化学气相沉积pecvd设备，向pecvd设备通入包括硅烷、氧气、氮气的混合气体，对所述晶圆执行沉积操作，在所述晶圆上沉积二氧化硅下包层；

14、将所述晶圆放入所述pecvd设备，向所述pecvd设备通入包括硅烷、锗烷、氧气、氮气的混合气体，对所述晶圆执行沉积操作，在所述晶圆上沉积锗掺杂二氧化硅芯层。

15、可选地，所述修改所述晶圆的输入平板区、阵列波导区、输出平板区中亚波长结构单元的线宽参数，包括：

16、将所述晶圆的输入平板区、阵列波导区、输出平板区中亚波长结构单元的起始端的线宽设置为300nm，末端的线宽设置为340nm，渐变斜率设置为0.1nm/μm；

17、其中，所述起始端为所述亚波长结构单元中靠近所述光传输方向中光入射侧的一端，所述末端为所述亚波长结构单元中靠近所述光传输方向中光出射侧的一端。

18、可选地，所述对所述晶圆进行光刻处理，包括：

19、对所述晶圆进行光刻胶旋涂；

20、对旋涂后的晶圆进行软烘以及深紫外曝光；

21、对曝光后的晶圆进行显影处理，并对显影后的晶圆进行检查，得到显影结果。

22、可选地，所述对所述晶圆进行刻蚀处理，包括：

23、将显影结果表征显影成功的晶圆放入感应耦合等离子体icp干法刻蚀设备，向icp干法刻蚀设备通入包括六氟化硫和八氟环丁烷的混合气体，对所述晶圆进行刻蚀处理；

24、对刻蚀完成后的晶圆进行去胶清洗。

25、可选地，所述对刻蚀后的晶圆进行上包层沉积以及退火处理，包括：

26、将刻蚀后的晶圆放入pecvd设备，向所述pecvd设备通入包括甲硅烷、乙硼烷、三氯氧磷、氧气、氮气的混合气体，对所述晶圆执行沉积操作，在所述晶圆上沉积硼磷掺杂二氧化硅上包层；

27、将上包层沉积完成的晶圆放入高温退火炉，进行高温退火处理。

28、可选地，所述对所述晶圆进行切割得到awg芯片，包括：

29、将所述晶圆放入激光打码机，通过所述激光打码机在所述晶圆的划片道位置进行激光定位划线；

30、将定位完成的晶圆放入划片机，通过所述划片机按照划线位置对所述晶圆进行切割，得到awg芯片。

31、可选地，所述对所述awg芯片进行抛光处理，包括：

32、通过抛光夹具固定awg芯片；

33、采用粗抛抛光液对所述awg芯片进行粗抛处理；

34、采用精抛抛光液对所述粗抛后的awg芯片进行精抛处理；

35、清洗抛光完成后的awg芯片。

36、可选地，所述对抛光处理后的awg芯片进行性能测试，并将通过性能测试的awg芯片，确定为目标awg芯片，包括：

37、将awg芯片放入测试台；

38、将输入光纤对准所述awg芯片的输入端面，将输出光纤对准所述awg芯片的输出端面，并调整所述awg芯片的耦合位置；

39、依次输入预设范围内的测试波长信号，测试所述awg芯片中每个通道的插入损耗、通道串扰和偏振损耗；

40、基于所述插入损耗、所述通道串扰和所述偏振损耗，生成性能测试结果；

41、将所述性能测试结果表征测试通过的awg芯片，确定为目标awg芯片。

42、可选地，所述基于所述插入损耗、所述通道串扰和所述偏振损耗，生成性能测试结果，包括：

43、在所述插入损耗小于等于2.5db、所述通道串扰小于等于-25db、且所述偏振损耗小于等于0.2db的情况下，生成表征测试通过的性能测试结果；

44、在所述插入损耗大于2.5db、所述通道串扰大于-25db、或所述偏振损耗大于0.2db的情况下，生成表征测试未通过的性能测试结果。

45、本发明的有益效果是：

46、本申请中，通过修改晶圆的输入平板区、阵列波导区、输出平板区中亚波长结构单元的线宽参数，以使得亚波长结构单元沿光传输方向呈连续线宽渐变，使得线宽偏移带来的等效折射率偏差可以在单元内部实现自抵消，以此提高亚波长设计的线宽误差容忍范围，可适配量产过程中不同批次晶圆的光刻工艺波动，进而提升量产良率。

1.一种带工艺误差自补偿亚波长结构的awg芯片制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对清洗后的晶圆进行芯层沉积处理，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述修改所述晶圆的输入平板区、阵列波导区、输出平板区中亚波长结构单元的线宽参数，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述晶圆进行光刻处理，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述晶圆进行刻蚀处理，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对刻蚀后的晶圆进行上包层沉积以及退火处理，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述晶圆进行切割得到awg芯片，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述awg芯片进行抛光处理，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对抛光处理后的awg芯片进行性能测试，并将通过性能测试的awg芯片，确定为目标awg芯片，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述插入损耗、所述通道串扰和所述偏振损耗，生成性能测试结果，包括：