[发明专利]一种曲线型阵列波导光栅芯片的切割方法及其切割用夹具

说明书

技术领域

本发明涉及光通信用波分复用/解复用器的切割方法，更具体地是涉及一种曲线型阵列波导光栅芯片的分割方法以及切割用夹具，本发明属于通信领域。

背景技术

阵列波导光栅（AWG）是实现多通道密集波分复用（DWDM）光网络的最理想器件。1988年，荷兰Delft大学的Smit首先提出AWG 的概念，它的基本功能是进行波长的合波/分波，凭借其通道数多、体积小、易于与其它器件集成、价格低的优势已经取代传统的TFF的密集波分复用/解复用器，在骨干网和城域网中得到了广泛的商用多年；另外，AWG能灵活地与其它光器件构成多功能器件和模块，如波长路由器、光分插复用器、多波长光源、光波长选择器（OWS）、多波长接收器、多信道均衡器等。AWG器件是以光集成技术为基础的平面波导型器件，具有高稳定性及好的性价比，适宜于批量生产，重复性好，尺寸小，插入损耗均匀性较好，易于与其它器件集成等特点，是目前DWDM系统中商用的主流复用/解复用器。

AWG的波导制作材料主要有SiO2、InGaAsP、Polymer和Si，其中硅基二氧化硅光波导集成技术由于具有成熟的半导体工艺技术基础、与光纤耦合效率好、成本低廉等优势，已经成为AWG芯片生产厂家普遍采用的主流技术。

光通信用器件的价格每年约降低10%，成本是每个器件供应商必须考虑的重要因素。尤其对已经商用多年的AWG芯片，许多研究者已经提出了多种方案来降低成本，其中，减小芯片尺寸是一种有效的降低成本的手段。目前已报道的专利文献，减小芯片尺寸的方案主要有两种：提高波导的折射率差、优化AWG结构本身图案。优化结构图案有个极限、提高折射率差对设计及工艺都需要重大技术突破。目前AWG芯片的外形轮廓都是方形，针对这种问题，本发明提出了一种简单的曲线切割方案来减小AWG芯片的尺寸，切割后的AWG芯片的外形轮廓为曲线型，并且芯片的性能指标、稳定性与方形芯片完全相同。

如图1所示，阵列波导光栅由N个输入波导、M个输出波导和两个波导星形耦合器及一个相邻波导间具有恒定路径长度差的波导阵列组成。输入光从第一个星形耦合器的输入端同一输入波导输入，该耦合器把光功率分配到每一个阵列波导中，由于波导阵列中的波导长度不等，产生不同的相位延迟，在输出星型耦合波导中相干叠加, 从而表现出光栅的功能和特性,输出端口与波长有一一对应的关系。不同光波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同出现在不同的波导端口上。精确设计阵列波导的长度差，可以使不同波长的信号从不同的输出端口输出，从而起到解复用器的作用。

以圆形的阵列波导光栅晶圆片为基底，在其上依次通过热氧化、下包层沉积、波导芯层沉积、光刻、刻蚀和上包层沉积、表面钝化、退火等工艺，在整个阵列波导光栅晶圆片上一次性制作出多个AWG芯片；然后将包含有多个AWG的阵列波导光栅晶圆片用切割设备切割成单个的芯片。受限于采用的切割技术，目前已知的切割技术是采用机械运动的方式进行切割，只能进行直线切割，因此阵列波导光栅晶圆片上的多个AWG只能低密度地分开排放，见图1，AWG芯片包括输入波导2、阵列波导3、输出波导4、平板波导5。直线切割后的AWG芯片只能是方形的轮廓，见图2，如果AWG芯片的外形轮廓为方形，那么单个衬底基片可以排放的芯片总个数有限，这种直线切割技术浪费了大量可用空间。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的技术缺陷，提供一种曲线型阵列波导光栅芯片的分割方法以及切割用夹具，采用本发明方法可以能大大减小芯片尺寸，进一步降低芯片成本。

本发明所采用的技术方案是：

一种曲线型阵列波导光栅芯片的切割方法,阵列波导光栅芯片位于阵列波导光栅圆晶，包括如下步骤:

步骤1：沿阵列波导光栅芯片输入端和输出端侧面将阵列波导光栅晶圆分切成条状硅晶芯片；

步骤2：在条状硅晶芯片中的单个阵列光栅芯片表面外围制作凹槽，该凹槽是一个连接整体凹槽体，或者是由多个排列紧密的凹槽单体组成的凹槽体；

步骤3：对暴露在外的条状硅晶芯片表面进行保护处理；

步骤4：采用夹具将条状硅晶芯片固定于切割台；

步骤5：沿着条状硅晶芯片的阵列光栅芯片外围凹槽的曲线方向进行激光划片。

所述步骤1和步骤2之间有步骤A：在条状硅晶芯片有图形一面沿步骤1切割后的边沿，将盖片平行对齐粘贴在条状硅晶芯片的输入以及输出端两侧；

所述步骤A中盖片粘接位置需要考虑盖片8°角或15°角的抛光距离，且盖片突出于条状硅晶芯片边缘表面1～2mm。