Técnicas de fabricación en cámara limpia para la ...

Tecnicas de fabricacion en camara limpia para larealizacion de guıa de ondas polimericas

Manuel Cano-Garcıa

CEMDATIC, Politenica de Madrid, Av. Complutense 30, 28040 Madrid, Spain

[email protected]

Septiembre 2017

Manuel Cano-Garcıa (CEMDATIC) Fabricacion de guia de ondas polimericas Septiembre 2017 1 / 40

Indice

1 IntroduccionCircuito fotonico integradoCristal lıquido

2 Circuitos fotonicos integradosGuia OndasDispositivos Fotonicos

3 DisenoSimulacionIntegracion de LC en PICs

4 Fabricacion

5 LogrosInterruptor optico


Indice




4 Fabricacion



¿Que es un circuito fotonico integrado (PICs)?


Cristal Lıquido

El cristal lıquido es un tipo especial de estado de agregacion de lamateria que tiene propiedades de las fases lıquida y solida.


Cristal Lıquido

neff (θ) =

√n2

on2e

n2o sin2(θ) + n2

e cos2(θ)


Indice




4 Fabricacion



Reflexion total interna (TIR)

θc = arcsinn2

n1

¡OJO! n1 > n2


Condicion de fase

φ2 − φ1 = m · 2π, donde m = 0, 1, 2...


Soluciones matematicas

Maxwell’s eqs.

∇× ~H = ~J + ∂~D

∂t

∇× ~E = −∂~B∂t

∇ · ~B = 0

∇ · ~D = ρ

+CondicionesContorno

⇒ Dos solucionesindependientes

Transversal Electrico (TE), i.e. paralelo al substrato

Transversal Magnetico(TM), i.e. perpendicular al substrato


Modos


Diferentes tipos de guıa de ondas


Pasivos vs activos


Elementos basicos


Acoplador direccional


Acoplador direccionalLongitud de batido

Lb =λ

2(neven − nodd )=⇒ Leff =

2Lb

πsin−1

√K

0 ≤ K ≤ 1Manuel Cano-Garcıa (CEMDATIC) Fabricacion de guia de ondas polimericas Septiembre 2017 16 / 40

Multi-mode interference(MMI)

Lπ =λ

2(n1 − n0)

Distancia a N auto-imagenes

L1xN =3

4

LπN

L2xN =LπN


MMI Field distribution

Electric Field distribution (LC no)


MMI Field distribution

Electric Field distribution (LC ne)


Mach-Zehnder Interferometer (MZI)

Pout = Pi (1 + cos(∆Φ)) = Pi (1 + cos(2π

λeffd))


Anillo resonador

Filtro por anillo resonador

λres = neff2πR

m


Diferentes plataformas

Polımero SOI InPTamano WG 0.5-8 [µm] 0.2-0.5 [µm] 0.8-2 [µm]

Longitudes de onda VIS & NIR NIR NIRPerdidas <1dB/cm <3dB/cm <4dB/cm

Elementos activos Si No SiPrecio Muy economico Electronica Caro

Flexible Si No No

Integracion electronica Organica Si No


Indice




4 Fabricacion



Pasos para el diseno

¿Que se necesita para fabricar un PIC?

1 Conocer el tamano del sustrato.

2 Escoger el tamano del chip.

3 Simular los componentes.

4 Disenar los diferentes chips.


Simulacion FEFD

La simulacion se utiliza para optimizar los parametros analıticos.


Diseno de la mascara


LC + PICs


Indice




4 Fabricacion



Proceso de fabricacion

1 Preparacion del sustrato.

2 Deposicion de la cubierta.

3 Curado y endurecimiento de la cubierta.

4 Deposicion del nucleo.5 Curado del nucleo.

I Fotolitografıa.I Direct write lithography (DWL).I Nano imprint lithography (NIL).

6 Revelado.

7 Endurecimiento del nucleo.

8 Deposicion de la cubierta.

9 Curado y endurecimiento de la cubierta.

10 Cortado de los chips.


Proceso de fabricacionPreparacion del sustrato

Cortado(Tiempo dependiente de lacantidad de cortes)

I A manoI Cortadora automatica

Lavado(∼45min)

Secado(30min)


Proceso de fabricacionDeposicion, curado y endurecimiento de la cubierta

Spinneado(0.5-1 min por muestra)

Curado(0.5-5 min)

Endurecimiento(0-180 min)


Proceso de fabricacionDeposicion, curado y revelado del nucleo

Fotolitografıa



Direct write lithography

(10min-24h)



Nano imprint lithography



Fotolitografıa

∼1µm

DWL

∼1µm

NIL

∼8nm


Proceso de fabricacionEjemplo de MMI


Proceso de fabricacionCortado de chips


Proceso de fabricacion

Tiempos de trabajo

Proceso Tiempo estimado [min]Preparacion del sustrato 80Deposicion de la cubierta 1

Curado y endurecimiento de la cubierta 10-180Deposicion del nucleo 1

Curado del nucleo 0.5-1440Revelado 1 - 3

Endurecimiento del nucleo 0-180Deposicion de la cubierta 1

Curado y endurecimiento de la cubierta 10-180Cortado de los chips 10

Total 114.5-2076

Desde 2h hasta 1 dıa y 11h


Acoplo de luz


Indice




4 Fabricacion



Interruptor


Final

Muchas Gracias


Técnicas de fabricación en cámara limpia para la ...

Documents

Transcript of Técnicas de fabricación en cámara limpia para la ...