本章共分兩小節，第一節將介紹埋藏式波導的製作流程，第二節 為實驗結果與討論。
3-1 埋藏式波導的製作流程
步驟（一）試片的準備
1. 準備於 Si 晶片上用 PECVD 法成長好 SiO2的試片，大小為 2.5
㎝ × 2.5 ㎝ 。
2. 將試片依序浸泡在丙酮溶液及異丙醇溶液中，置於超音波震盪 器以強度 9 振 20 分鐘，藉以去除於 SiO2表面的微塵粒子及污 垢，避免影響之後成長保護金屬的品質。
3. 將試片浸泡在去離子水中，同樣以強度 9 在超音波震盪器振 20 分鐘，以去除殘留在試片表面的有機溶液。
4. 使用氮氣槍將試片吹乾，再放入烤箱以攝氏 120℃烘烤 60 分 鐘，藉以將殘留在試片上的水氣去除乾淨。
步驟（二）保護層材料的成長
利用熱蒸鍍法成長金屬保護層鉻（Cr）於試片表面，所鍍厚度
步驟（三）光微影術與溼蝕刻
1. 使用旋轉式光阻塗佈機將光阻劑 AZ-4210 塗鋪在已鍍妥保護層 的試片上，設定轉速為 4000 rpm，時間為 40 sec。
2. 將試片置於 Hot Plate 進行軟烤，溫度設為 100℃，時間為 90 sec，藉以去除光阻內溶劑，而增加光阻與試片表面的附著力。
3. 利用光罩對準機 I-line 曝光，通道結構波導之曝光時間為 40 sec，偏折結構則降低為 37sec。
4. 以加水稀釋濃度為20％之 AZ400K 的顯影液進行顯影的工作。
5. 將試片再置於Hot Plate 進行硬烤，溫度設為 120℃，時間為 120 sec，用以將光阻的溶劑量去除至最低,，而進一步地提高光阻 的附著力。
6. 於室溫下將試片放入Cr-7 溶液中，其蝕刻速率約為 35 Å/sec。
7. 利用丙酮溶液去除試片表面殘留的光阻。
步驟（四）槽溝的製作
1. 利用 RIE 與 ECR 蝕刻出寬為 5 µm 及深度為 5 µm 的槽溝，其條 件如下：
蝕刻功率：RIE=100W，ECR=200W 蝕刻氣體：SF6 = 6 sccm
SiO2的蝕刻速率：0.045µm/min
2. 蝕刻完成後將殘餘試片表面的鉻以Cr-7 溶液去除乾淨。
步驟（五）高分子材料的塗鋪
1. 以塗鋪機分兩段轉速塗鋪高分子材料，條件如下：
慢轉 500rpm，時間 60sec 快轉速 5000rpm，時間 40sec
2. 將試片放入烤箱以 70℃加熱 20 分鐘。
步驟（ 六）元件的平坦化
1. 將光阻劑 AZ-4620 塗鋪在已固化完高分子材料的試片上，設定 轉速為 4000 rpm，時間為 40 sec。
2. 將試片再置於Hot Plate 進行硬烤，溫度設為 120℃，時間為 120 sec，以去除光阻的溶劑量至最低,，而提高光阻的附著力。鋪光 阻的目的即在於平坦化製程中，我們利用乾蝕刻去除表面材料 至光阻與高分子材料接面處時，可利用反應氣體對兩者不同蝕 刻速率來平坦地去除表面高分子材料。
3. 利用乾蝕刻去除槽溝以外的光阻及高分子材料，其條件如下：
蝕刻功率：RIE=100W，ECR=200W 蝕刻氣體：SF6 = 6 sccm
O2 = 4 sccm 操作壓力：8 mtorr 蝕刻速率：1980 Å/min
4. 最後以塗裝機塗鋪上SOG（Spin On Glass）。與以前製程有所不 同的是，為了解決SOG 在固化後易裂的問題，在轉速上我們將 原本的4000rpm 提高為 5000rpm，時間同樣為 40sec，藉以降低 SOG 塗鋪後的厚度〔18,19〕。
5. 在 5× 10-5mtorr 氣壓下以圖 3-2 的條件加熱，同樣地為了解決
℃，改為加至 200℃便停止，而停留的時間也由原先的 90 分鐘 降至 60 分鐘。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Temperature(℃)
Curing time(min)
圖 3-2 SOG 固化溫度曲線圖
Si Substrate SiO2
SiO2
Si Substrate 以下為埋藏式波導的製程流程圖
（1）保護材料的成長
（2）光阻的塗鋪與光微影術
（3）溼蝕刻
Cr
光阻 AZ4210 SiO2
Si Substrate
SiO2
Si Substrate Si Substrate Si Substrate
SiO2 SiO2
（4）去光阻
（5）乾蝕刻槽溝
（6）去鉻
SiO2
Si Substrate
Si Substrate
SiO2
Si Substrate
SiO2
（7）塗鋪 BCB 與光阻
（8）回蝕完成平坦化
（9）塗鋪 SOG 完成波導的製作
光阻AZ4620
BCB
BCB
SOG
圖3-3 製作完成之波導截面圖 BCB
SiO2 SOG
SiO2 Trench
圖 3-5 完成之 4° 波導偏折處上示圖
圖 3-6 完成之 6° 波導偏折處上示圖
圖 3-8 完成之 10° 波導偏折處上示圖 圖 3-7 完成之 8° 波導偏折處上示圖
3-2 實驗結果與討論
在本論文中我們已經完成寬 5μm 深 5μm 的通道式結構波導，
在偏折結構部份也已完成二次偏折 4° 、6° 、8° 、10° 等四種偏折 角度之製作。首先從乾蝕刻槽溝的結果來看，如圖 3-3，除側邊稍微 租糙點，底部還算平坦且乾淨。而由圖 3-4 完成的波導結構圖看來，
在 SOG 塗鋪條件與固化條件的更改下成功地解決了 SOG 裂的問題，
SOG 十分平坦地披覆在 BCB 及二氧化矽層上，光在這樣的波導中傳 播可除去因 SOG 裂而漏光所造成的損耗。
在偏折結構部份，由圖 3-5 至 3-8 看來，在偏折處兩波導之尖端 部份並未能做得很好，皆有圓掉的現象甚至略為向外凸出，隨偏折角 度愈大狀況愈不好，可以想見在輸出效率上將會受到一定的影響，推 測原因可能有幾項：首先可能曝光時間的拿捏並不妥當，時間稍短而 使尖端部份並未能完全形成，顯影時再加上顯影劑在角落的堆積便易 使得此處有向外凸出的現象發現，此外我們所使用的光阻 AZ4210 解 析度不佳也為可能原因之一，此光阻為 G-line 及 I-line 皆可用。未來 改進方向可朝更改所用光阻為 I-line 專用且解析度較高的 AZ7000 系 列，再配合以最佳化之曝光顯影條件，相信在尖端處的形狀必有極佳 的改善，在輸出效率上也必然會有所提高，而更朝向VOA 的元件製 作上邁進一大步。