Многослойное осаждение кварцевого и фторсиликатного стекла на кремниевые пластины в  плазме резонансного локального СВЧ  разряда пониженного давления

 

Л. М.  Блинов¹,  А. П.  Герасименко³,  Ю. В. Гуляев¹,  А. П.  Долгов³, Л. Ю.  Кочмарев²,  В. А. Черепенин¹,  И. П.  Шилов²

¹ Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

² Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 141190, Московская область, г. Фрязино, пл. академика Введенского, д.1

³ АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», 127083, Москва, ул. 8 марта, 10, стр. 1

 

Статья поступила в редакцию 8 июня 2018 г.   

        

Аннотация. Представлен эффективный метод газофазного многослойного осаждения в неизотермической плазме резонансного локального СВЧ-разряда пониженного давления кварцевого и фторсиликатного стекла на  кремниевые пластины для формирования  оптических структур волноводов и других волноводных элементов на их основе.

Ключевые слова: планарные   оптические волноводы; оптические волноводы на основе чистого и легированного кварцевого стекла, интегрированные в кремний; СВЧ плазма пониженного давления; плазмохимическое осаждение кварцевого стекла из газовой фазы; резонансный СВЧ плазмотрон; СВЧ-разряд.

Abstract. An effective method of multilayer, gas – phase deposition of pure and fluorine doped silica glass to the silicon wafers for realization of planar waveguides and other waveguide elements optical structures, is presented. This method is based on using of microwave discharge low pressure plasma (Plasma Chemical Vapour Deposition – PCVD). The paper shows that a non-isothermal plasma of resonance local low pressure microwave discharge is an effective instrument for a forming of  thin pure and also fluorine doped silica glass layers. Cracks in layers, doped by fluorine do not observed, even for significant layer thickness (20 – 50 μm).  The controlled, smooth reduction of a doped layers refraction index to 1, 40 – 1, 43, can be very useful for extension of a work area of waveguides developed. Using of PCVD allows to achieve a significantly better stoichiometry of deposited SiO₂ glass layers, than using of other known methods, including the standard for silicon integral technology, PECVD method. High deposition rates achieved are reported in this paper (more, than 1 μm / min). This can significantly increase the actual efficiency of the SiO₂ deposition technology. Additionally, the level of optical losses in layers described here, much less, then in standard technologies, due to high transparency and uniformity of glass material, deposited in PCVD method. For deposition of planar waveguide structures on silicon wafers of great diameters (more, then 100 mm), it is necessary to develop a new design of microwave resonance plasmatron, allowing accommodation to great wafers and uniform distribution of microwave electrical field along this great diameters.

Key words: planar optical waveguides; Si-integrated planar waveguides, based on pure and doped silica layers; plasma chemical vapour deposition; resonance microwave plasmatron; microwave discharge.

 

Для цитирования:

Л. М.  Блинов,  А. П.  Герасименко,  Ю. В. Гуляев,  А. П.  Долгов, Л. Ю.  Кочмарев,  В. А. Черепенин,  И. П.  Шилов. Многослойное осаждение кварцевого и фторсиликатного стекла на кремниевые пластины в  плазме резонансного локального СВЧ  разряда пониженного давления. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun18/11/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.6.11