[发明专利]一种模斑转换器中的磷化铟垂直楔形结构的制备方法

权利要求书

1.一种模斑转换器中的磷化铟垂直楔形结构的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：

(1)光刻胶条带列图案的单次曝光光刻制作

(1.1)匀胶

在长方形板状的磷化铟基底(1)的一侧面上均匀涂设正性光刻胶层(2)，得到具有正性光刻胶层(2)的基片；

(1.2)前烘、曝光、显影

将具有正性光刻胶层(2)的基片烘干；使用接触式光刻机对正性光刻胶层(2)进行单次曝光，使用与正性光刻胶相对应的显影液进行显影，得到磷化铟基底(1)上的光刻胶条带列图案(3)，以及光刻胶条带列图案(3)两端的第一保护区域(4)和第二保护区域(5)；

所述光刻胶条带列图案(3)中，光刻胶条带列的高度即光刻胶胶厚，且高于所要制备的垂直楔形结构的斜坡高度；相邻条带间的沟槽带隙宽度Δx为1.5μm～3.5μm；光刻胶条带列的总长度为所有各条带间的沟槽带隙宽度和所有条带线宽之和，即为所需垂直楔形结构的斜坡长度；光刻胶条带列的前端对应垂直楔形结构的斜坡高端，光刻胶条带列的末端对应垂直楔形结构的斜坡的低端；

(2)光刻胶斜坡掩模的制作

(2.1)蒸汽回流处理

先将具有光刻胶条带列图案(3)的磷化铟基底(1)进行预热处理，接着在温度45℃的丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)蒸汽中，蒸汽回流处理2～5min；

(2.2)热熔回流处理

将经过蒸汽回流处理的磷化铟基底(1)放置在温度130℃的热板上，进行20～40min热回流处理，使光刻胶条带列图案(3)形成光刻胶斜坡结构，得到光刻胶梯形结构(6)，将所述光刻胶梯形结构(6)分为位于上方的光刻胶斜坡结构(7)和位于光刻胶斜坡结构(7)下部的光刻胶长方形底座(8)两个部分；

(2.3)光刻胶掩模减薄

使用反应离子刻蚀机，去除位于光刻胶斜坡结构(7)下方的光刻胶长方形底座(8)，得到减薄的光刻胶斜坡掩模；

(3)磷化铟垂直楔形结构的常温下干法刻蚀

通过电感耦合等离子体(ICP)刻蚀机和光刻胶斜坡掩模，在温度25℃、射频功率(RF)50W～85W、电感耦合等离子体(ICP)功率100W～500W、气体流量12sccm～18sccm、腔体压力5～8mTorr条件下，使磷化铟基底(1)上刻蚀呈现部分斜坡结构；完成磷化铟基底(1)上转移刻蚀，得到磷化铟基底(1)上的垂直楔形结构(10)，垂直楔形结构(10)为小角度斜坡，斜坡表面光滑度良好；与所述第一保护区域(4)对应的磷化铟基底(1)上形成第一保护平台(11)，与所述第二保护区域(5)对应的磷化铟基底(1)上形成第二保护平台(12)；

所述垂直楔形结构(10)实现将单模光纤出射光的模式绝热地转换为模斑转换器所连接的探测器传输波导所支持的模式，完成对单模光纤出射光的模斑的缩小；

在所述干法刻蚀中，当温度25℃，射频功率(RF)源功率为50～85W、电感耦合等离子体(ICP)功率为100～500W、气体流量12sccm～18sccm、腔体压力5～8mTorr时，刻蚀选择比υ_InP:υ_PR为1:1～1.6:1。

2.根据权利要求1所述一种模斑转换器中的磷化铟垂直楔形结构的制备方法，其特征在于：步骤(1.1)中，所述正性光刻胶层(2)材料为正性AZ5214光刻胶或正性AZ4562光刻胶。

3.根据权利要求1所述一种模斑转换器中的磷化铟垂直楔形结构的制备方法，其特征在于：步骤(1.1)中，所述接触式光刻机为i线接触式光刻机，曝光波长为365nm。

4.根据权利要求1所述一种模斑转换器中的磷化铟垂直楔形结构的制备方法，其特征在于：步骤(1.2)中，所述光刻胶条带列图案(3)中，光刻胶条带列中的第一个条带的线宽为其中k是所需的光刻胶斜坡斜率，b是光刻胶的厚度；这之后的光刻胶条带列中第n个条带的线宽为当对应的条带列的总长度达到所需的斜坡长度，或者对应的第n+1个条带的宽度小于Δx，此时n截止；随着n的增大，条带线宽逐渐减小，之后的处理中光刻胶回流自然形成光刻胶斜坡。