Conception et fabrication de dispositifs photoniques à base de nitrure d'aluminium
Publication date
2022Author(s)
Guilbault, Alexandre
Subject
Optique intégréeAbstract
Les propriétés piézoélectriques du nitrure d'aluminium en font un matériau fréquemment
utilisé dans la fabrication de microsystèmes électromécanique (MEMS). Il est aussi popu laire pour faire de la fabrication de guide d'ondes, car il est transparent pour des longueurs
d'onde allant de 190 nm à plus de 10 µm, en plus de posséder des coe cients de Pockels
non nuls. L'indice de réfraction du matériau peut donc être modi é grâce à un champ
électrique, ce qui permet de fabriquer des dispositifs photoniques actifs.
L'objectif de ce projet est d'évaluer la possibilité de fabriquer des guides d'ondes en nitrure
d'aluminium déposé par Teledyne DALSA Semiconductors Inc (TDSI). Après avoir fait
une revue de la littérature existante sur les guides d'ondes en nitrure d'aluminium, ce
mémoire présente en détail un procédé de fabrication en salle blanche permettant de
concevoir, fabriquer et caractériser des guides d'ondes en nitrure d'aluminium.
La première étape du procédé de fabrication consiste à mesurer l'indice de réfraction com plexe du matériau sur une plage de longueur d'onde allant de 1 à 15 µm. Ces informations
permettent par la suite de concevoir des guides d'ondes monomodes fonctionnant à une
longueur d'onde de 1.55 µm. Cette conception est réalisée à l'aide de simulations électro magnétiques en 2D et permet de déterminer la largeur et la hauteur des guides d'ondes
voulus.
Pour fabriquer ces dispositifs à l'Université de Sherbrooke, il faut utiliser un procédé de
photolithographie à double couche permettant de faire des guides d'une largeur de 1 µm.
La méthodologie pour développer ce procédé est présentée. Le nitrure d'aluminium est par
la suite gravé avec une gravure plasma à base de Cl2/BCl3/Ar. Pour obtenir la meilleure
gravure possible, les e ets des 6 di érents paramètres contrôlant la chambre de gravure
sont évalué sur les di érentes caractéristiques de la gravure avec une plan d'expérience de
17 gravures.
Suite à la fabrication, les pertes de propagations dans les guides d'ondes sont mesurées
en comparant la puissance optique à la sortie de guides d'ondes de di érentes longueurs.
Les pertes mesurées sont autour de 15 dB/cm, ce qui plus élevé que ce qui est rapporté
dans la littérature. Ce résultat montre la di culté de fabriquer d'aussi petits dispositifs
par photolithographie.
Finalement, la possibilité de fabriquer des dispositifs plus complexes est démontrée en
mesurant la transmission dans des anneaux résonnants, qui se comportent comme prévu
par la simulation.
Collection
- Moissonnage BAC [4451]
- Génie – Mémoires [2085]