光学波导元件和用于制造光学波导元件的方法技术

本发明专利技术提供一种光学波导元件和一种用于制造光学波导元件的方法，这使得在降低制造所述光学波导元件的成本时可靠地消除影响主信号光的杂散光成为可能。所述光学波导元件的特征在于具有硅层和位于所述硅层上方和下方的二氧化硅层。这个光学波导元件的特征还在于，硅层包含脊形波导和位于距所述脊形波导至少规定距离处的杂质注入区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种光学波导元件和一种用于制造光学波导元件的方法，这使得在降低制造所述光学波导元件的成本时可靠地消除影响主信号光的杂散光成为可能。所述光学波导元件的特征在于具有硅层和位于所述硅层上方和下方的二氧化硅层。这个光学波导元件的特征还在于，硅层包含脊形波导和位于距所述脊形波导至少规定距离处的杂质注入区域。【专利说明】
本专利技术涉及一种光学波导元件和一种用于制造光学波导元件的方法。
技术介绍
由于高速强度调制信号和波长复用技术，更大容量和更长距离的光学纤维通信技术已经得到高度发展。另外，近年来，数字信号处理技术的改进已经使得能够使用偏振光复用和多级相位调制技术大幅度地增加在现有光学纤维网络中的传输容量。传输容量的大幅度增加已经引起了对于光学波导元件要求更高的功能、更高的精度和更小的尺寸。例如，在PTL I中公开了一种小型光学波导元件。然而，还要求降低光学波导元件的成本。为了满足这种矛盾的要求，已经实施了多项技术发展以实现与传统的玻璃波导相比能够大幅度地降低尺寸的硅光学波导。能够利用在大规模集成(LSI)的制造中使用的互补金属氧化物半导体(CMOS)加工技术(见NPL I)实现这种硅光学波导。然而，由玻璃形成的、用于通信的光学纤维和由硅形成的硅光学波导元件在传播模式中具有高度不同的尺寸。因此，在用于通信的这种光学纤维和这种硅光学波导元件之间的光耦合是困难的。在强的光学约束状态中硅光学波导电路的设计也是困难的，并且在传播光的损耗和性质等方面存在多个问题。在这种硅光学波导中，作为硅光学波导，脊形硅光学波导是有利的，因为脊形硅光学波导能够降低尺寸，在脊形硅光学波导和用于通信的光学纤维之间的耦合的损耗能够得到改进，并且在脊形硅光学波导中传播光的性质是可行的。PTL 2公开了一种包括脊形硅光学波导的光学开关。根据PTL 2的光学开关包括:光通过其传播的光学波导;和包括其能带宽度小于在光学波导中包括的半导体的能带宽度的材料的光吸收器。光吸收器吸收在除了光学波导之外的部分中泄漏的光，并且防止泄漏光流入光学波导中。PTL 2公开了，当光学波导包括InP时，在光吸收器中使用InGaAs等，并且当光学波导包括诸如玻璃或者铌酸锂材料时，在光吸收器中使用包含金属诸如铬，或者金属填料(粉末)的有机膜、树脂等。引用列表专利文献日本专利公开N0.8-313745日本专利公开N0.2004-264631非专利文献R.A.Soref和J.P.Lorenzo“All-silicon active and passive guided-wave components for I.3and 1.6μηι(用于1.3和1.6μηι的、全娃有源和无源导波构件”，Journal of Quantum Electronics,Vol.QE-22,N0.6,p.873(1986)
技术实现思路
技术问题如上所述，在PTL2中，其能带宽度小于在光学波导中包括的半导体的能带宽度的材料被用作光吸收器，并且光吸收器吸收从光学波导泄漏的光。然而，由于在能带宽度之间的差异而吸收光的光吸收器当吸收光时可以发射新的光。换言之，在根据PTL 2的光学开关中，在吸收从光学波导泄漏的光之后，光吸收器可以发射新的光，并且新的光可以成为杂散光。如上所述，根据PTL 2的光学开关存在杂散光未被充分地消除的问题。此外，在根据PTL2的光学开关中，其材料不同于光学波导层的材料的光吸收器在光学波导层中形成。因此，光学开关的制造要求在光学波导层中的光学波导的顶侧、底侧、右侧和左侧上置放由不同材料形成的光吸收器，由此增加了在CMOS过程技术中的过程诸如抗蚀剂图案化、蚀刻和抗蚀剂剥离的数目。相应地，根据PTL 2的光学开关存在制造光学开关所需要的成本增加的问题。本专利技术的一个目的在于解决上述问题，并且提供一种光学波导元件和一种用于制造光学波导元件的方法，这使得在降低制造光学波导元件的成本时，可靠地消除影响主信号光的杂散光成为可能。解决问题的方案本专利技术的一种光学波导元件包括硅层和置放在硅层上方和下方的二氧化硅层，其中硅层包括脊形光学波导和置放在距脊形光学波导不小于预定距离处的杂质注入区域。本专利技术的、一种用于制造光学波导元件的方法包括:利用第一抗蚀剂保护在硅层中除了被注入杂质的区域之外的区域的顶表面;从利用第一抗蚀剂保护的硅层的顶表面上方将形成电子或者空穴的杂质注入硅层中；在注入杂质之后剥离第一抗蚀剂;在剥离第一抗蚀剂之后，利用第二抗蚀剂保护在硅层中对应于脊形光学波导的顶表面的区域;在利用第二抗蚀剂保护的硅层中在除了利用第二抗蚀剂保护的区域之外的区域中从硅层的顶表面移除具有预定深度的部分;并且在移除具有该预定深度的部分之后剥离第二抗蚀剂。本专利技术的、用于制造光学波导元件的另一种方法包括:在二氧化硅层的顶表面上置放硅层；在硅层中在对应于包括脊形光学波导的凸起的顶表面的区域中置放第二抗蚀剂;对硅层的包括第二抗蚀剂的预定区域进行蚀刻;在蚀刻之后剥离第二抗蚀剂;在剥离第二抗蚀剂之后，在硅层中在除了被注入杂质的区域之外的区域的顶表面上置放第一抗蚀剂;从第一抗蚀剂和硅层上方注入形成电子或者空穴的杂质；在注入杂质之后剥离第一抗蚀剂;并且在被剥离了第一抗蚀剂的硅层的顶表面上置放另一个二氧化硅层。本专利技术的有利效果根据本专利技术的光学波导元件，能够在降低制造光学波导元件的成本时可靠地消除影响主信号光的杂散光。附图简要说明图1是根据本专利技术第一示例性实施例的光学波导元件I的截面视图。图2是根据本专利技术第二示例性实施例的光学波导元件I的截面视图。图3是代表制造根据本专利技术第二示例性实施例的光学波导元件I的过程的流程图。图4是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201期间在SlOl中SOI晶片201的截面视图。图5是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201期间在S103中SOI晶片201的截面视图。图6是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201期间在S105中SOI晶片201的截面视图。图7是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201期间在S106中SOI晶片201的截面视图。图8是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201期间在S107中SOI晶片201的截面视图。图9是利用本专利技术第二示例性实施例的制造过程形成的SOI晶片201的截面视图。图10是代表根据本专利技术第二示例性实施例制造光学波导元件I的其它过程的流程图。图11是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201的其它进程中的S202中SOI晶片201的截面视图。图12是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201的其它进程中的S203中SOI晶片201的截面视图。图13是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201的其它进程中的S206中SOI晶片201的截面视图。图14是在制造根据本专利技术第二示例性实施例的SOI晶片201的其它进程中的S208中SOI晶片201的截面视图。图15是根据本专利技术第三示例性实施例的SOI晶片201的截面视图。图16是根据本专利技术第四示例性实施例的SOI晶片201的截面视图。图17是使用根据本专利技术第五示例性实施例的数字相干系统的光学接收器的配置框图。图18是示意根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学波导元件，包括硅层和置放在所述硅层上方和下方的二氧化硅层，其中，所述硅层包括脊形光学波导和置放在距所述脊形光学波导不小于预定距离处的杂质注入区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥森生，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP