ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 4
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.4.1
УДК 628.953.2: 533.9.082.74:681.7.068
Осаждение планарных волноведущих структур со фторсиликатной оболочкой на кремниевые и кварцевые подложки в локальном свч-разряде пониженного давления
Л. Ю. Кочмарев, И. П. Шилов
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им В. А. Котельникова РАН, 141190, Фрязино Московской обл., пл. Введенского, 1
Статья поступила в редакцию 26 марта 2021 г.
Аннотация. Представлен эффективный метод газофазного многослойного гетерогенного осаждения кварцевого и фторсиликатного стекла в неизотермической плазме резонансного локального СВЧ-разряда пониженного давления на подложки из кварцевого стекла и кремниевые пластины для формирования оптических структур волноводов и других волноводных элементов на их основе. Показано, что неизотермическая плазма резонансного локального СВЧ-разряда пониженного давления является эффективным инструментом формирования на кремниевых и кварцевых подложках пленок как чистой двуокиси кремния, так и легированной фтором. Не наблюдается наличия трещин в пленках, легированных фтором даже при значительных их толщинах (20…60 мкм). Достигнуты высокие скорости и эффективности осаждения кварцевого стекла, легированного фтором (до 7 вес.% легирования стекла фтором при скорости осаждения пленки свыше 3 мкм/мин). Созданы планарные и полосковые многомодовые и одномодовые оптические волноводы, которые являются базовыми структурами различных волоконно-оптических компонентов локальных систем передачи информации.
Ключевые слова: СВЧ-плазмохимическая технология, плазмотрон на волне Н10, осаждение фторсиликатных нанослоев, кремниевые пластины, стехиометрия, планарный оптический волновод, интегрально-оптические волноводы, кремниевая микроэлектроника, радиофотоника.
Abstract. An efficient method of gas-phase multilayer heterogeneous deposition of quartz and fluorosilicate glass in a non-isothermal plasma of a resonant local low pressure microwave discharge on quartz glass substrates and silicon wafers for the optical structures formation of waveguides and other waveguide elements based on them, is presented. It is shown that the nonisothermal plasma of a resonant local low pressure microwave discharge is an effective tool for the films formation on silicon and quartz substrates, both pure silicon dioxide and doped with fluorine. The cracks presence in films doped with fluorine is not observed even at their considerable thicknesses (20…60 µm). Deposition high rates and efficiency of silica glass doped with fluorine have been achieved (up to 7 wt.% of glass doping with fluorine at a film deposition rate of more than 3 μm/min). Planar and strip multimode and single-mode optical waveguides have been created. They are the basic structures of various fiber-optic components of local information transmission systems.
Key words: microwave plasma-chemical technology, plasmatron on the H10 wave, fluorosilicate nanolayers deposition, silicon wafers, stoichiometry, planar optical waveguide, integrated optical waveguides, silicon microelectronics, radiophotonics.
Литература
1. Житковский В.Д., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многополюсные разветвители на основе слоевых структур из стекла для волоконно-оптических информационных систем. Системы и средства связи, телевидения и радиовещания. 2002. №1-2. С.68-73.
2. Meint K. Smit, Van Dam C. PHASAR-Based WDM-Devices: Principles, Design and Applications. IEEE Journal of selected topics in quantum electronics. 1996. Vol.2. No.2. P.236-250. https://doi.org/10.1109/2944.577370
3. Гончаров А.А. , Кузмин С.В. , Светиков В.В. , Свидзинский К.К. , Сычугов В.А. , Трусов Н.В. Интегрально-оптический демультиплексор на основе волноводной структуры SiO2–SiON. Квантовая электроника. 2005. Т.35. №12. С.1163-1166.
https://doi.org/10.1070%2FQE2005v035n12ABEH013044
4. Wang X., Zhou L., Li R., Xie J., Lu L., Wu K., Chen J. Continiously tunable ultra-thin silicon waveguide optical delay line. Optica. 2017. Vol.4. No.5. P.507-515. https://doi.org/10.1364/OPTICA.4.000507
5. Гонтарев Г.Г., Блинов Л.М., Володько В.В., Лысов Г.В., Заморенов А.Т., Трухин А.В. СВЧ плазматрон на волне Н10. Авт. свид. № 231037, 20.09.1967.
6. Артюшенко В.Г., Блинов Л.М., Гуляев Ю.В., Дианов Е.М., Прохоров А.М., Шилов И.П Кварцевые волоконные световоды для передачи мощного лазерного излучения. Известия АН СССР. 1990. Т.54. №8. С.1570-1573.
7. Блинов Л.М., Гуляев Ю.В, Черепенин В.А., Герасименко А.П. Резонансные неравновесные СВЧ плазмохимические системы в технологии синтеза специальных кварцевых волоконных световодов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2014. №12. URL: http://jre.cplire/jre/dec14/4/text.pdf
8. Блинов Л.М., Заморенов А.Т., Кирсанов А.В., Лысов Г.В., Петров Е.А. Установка для сверхвысокочастотной плазменной обработки. Авторское свид. СССР № 876039, 29.02.1980.
9. Бабенко В.А., Григорьянц В.В., Шилов И.П. и др. Кварцевые волоконные световоды для передачи лазерного излучения повышенной мощности. 10-ая Международная научно-техническая конференция «Лазеры в науке, технике и медицине». Тезисы докладов. Москва, 1999. С.71-73.
10. Долгов И.И., Иванов Г.А., Чаморовский Ю.К., Яковлев М.Я. Радиационно-стойкие одномодовые оптические волокна с кварцевой сердцевиной. Фотон-Экспресс. 2005. Т.46. №6. С.4-10.
11. Бабенко В.А., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П. Сверхвысокочасточный разряд волноводного плазмотрона для осаждения высокоапертурных структур на основе квацевого стекла. Радиотехника и электроника. 2005. Т.50, №1. С.100-107.
12. Бабенко В.А., Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П. Устройство для изготовления оптических волноводов. Патент на полезную модель № 7428, 10.07.2008.
13. Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В., Шилов И.П. и др. СВЧ-плазмохимическое осаждение планарных волноводных структур на основе кварцевого стекла. Микросистемная техника. 2004. №8. С.28-33.
14. Шилов И.П., Григорьянц В.В., Кочмарев Л.Ю., Берикашвили В.Ш., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Планарные и полосковые многомодовые волноводы из кварцевого стекла, полученные в микроволновой плазме пониженного давления. Труды XII Международной научно-технической конференции «Высокие технологии в промышленности России» (Материалы и устройства функциональной электроники и микрофотоники). Москва, ОАО ЦНИТИ ТЕХНОМАШ, 7-9 сентября 2006. С.363-369.
15. Шилов И.П., Берикашвили В.Ш., Григорьянц В.В, Кочмарев Л.Ю., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Многоканальные оптические разветвители на основе планарных многомодовых волноводов из кварцевого стекла. Радиотехника и электроника. 2008. Т.53. №8. С.1017-1022.
Для цитирования:
Кочмарев Л.Ю., Шилов И.П. Осаждение планарных волноведущих структур со фторсиликатной оболочкой на кремниевые и кварцевые подложки в локальном СВЧ-разряде пониженного давления. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.4.1