光电器件及其制造方法技术

一种光电器件及其制造方法。所述器件包括：多层光学活性叠层；输入波导，其被布置为将光引导到所述叠层中；输出波导，其被布置为将光引导出所述叠层；以及抗反射涂层，其位于所述输入波导和所述叠层以及所述叠层和所述输出波导之间；其中所述输入波导和所述输出波导由氮化硅形成。

Photoelectric device and its manufacturing method

A photoelectric device and a manufacturing method thereof. The device comprises: a multilayer optically active stack; an input waveguide arranged to guide light into the stack; an output waveguide arranged to guide light out of the stack; and an antireflection coating arranged between the input waveguide and the stack and the stack and the output waveguide; wherein the input waveguide and the output waveguide are formed of silicon nitride \u3002

【技术实现步骤摘要】
光电器件及其制造方法
本专利技术涉及一种光电器件，并且具体来说涉及包括氮化硅抗反射涂层的光电器件。
技术介绍
将SiGe量子限制斯塔克效应(QCSE)电吸收调制器(EAM)与硅波导集成在具有渐逝耦合结构、边缘耦合结构或渐逝边缘耦合结构的绝缘体上硅平台上存在许多挑战。通常，具有渐逝耦合结构的SiGeQCSEEAM对制造变化过于敏感。类似地，具有边缘耦合结构的SiGeQCSEEAM在非晶或SiGe填充处理器期间易于失效。此外，具有渐逝边缘耦合结构的SiGeQCSEEAM对制造工艺和SiGe再生长过程非常敏感。然而，期望使用对工艺变化不敏感的简单且一致的制造工艺来制造SiGeQCSEEAM。因此，将SiGeQCSEEAM与波导集成在具有除了提供低光学耦合损耗之外对工艺变化不敏感的简单的制造工艺的绝缘体上硅平台上将是有用的。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种光电器件，包括多量子阱外延结构，通过抗反射涂层(ARC)连接到氮化硅波导。第一方面，本专利技术提供一种光电器件，包括：多层光学活性叠层；输入波导，其被布置为将光引导到叠层中；输出波导，其被布置为将光引导出叠层；以及抗反射涂层，其位于输入波导和叠层以及叠层和输出波导之间；其中输入波导和输出波导由氮化硅形成。形成输入波导和输出波导的氮化硅可以由规则的氮化硅形成，并且可以形成为具有2.2的折射率，而ARC层可以由具有折射率2.8的富硅氮化硅形成。在一些示例中，多层光学活性叠层是多量子阱MQW波导。也就是说，术语多层光学活性叠层可以全部称为多量子阱波导。利用这种结构，可以实现从输入波导通过抗反射涂层到多层光学活性叠层(可能是MQW波导)，或从叠层通过抗反射涂层到输出波导的耦合效率约为96.1％。因此，从输入波导传递到输出波导的光所经历的组合耦合损耗可以是大约0.36dB。输入波导可以被耦合以通过直接或通过抗反射涂层提供基本上指向叠层的引导方向将光引导到叠层中。光可以进入输入波导，其具有可以基本上限制在波导的上包覆层和下包覆层内的光学模式。可以将光引导到光学活性叠层中，使得输入波导的光学模式大致与叠层的光学模式对准。类似地，输出波导可以被耦合以通过直接或通过抗反射涂层提供基本上指向叠层外部并沿着输出波导的引导方向将光引导出叠层。光可以进入输出波导，其具有可以基本上被波导的上包覆层和下包覆层限制的光学模式。可以从光学活性叠层引导光，使得输出波导的光学模式大致与叠层的光学模式对准。换句话说，输入和输出波导可以位于与光学活性叠层平行或基本平行的平面上。第二方面，本专利技术提供一种由绝缘体上硅晶片形成光电器件的方法，包括以下步骤：(a)在绝缘体上硅层上生长多层光学活性区；(b)图案化和蚀刻多层光学活性区，以提供多层光学活性叠层；(c)在叠层的至少一部分周围沉积抗反射涂层；以及(d)在叠层附近沉积氮化硅输入波导和输出波导，布置成分别将光引导进出叠层。绝缘体上硅层可以与绝缘体层相邻，即在远离晶片平面的方向上直接在其上方。可以对多层光学活性区进行图案化和蚀刻，以提供多层光学活性多量子阱波导。在通过图案化和蚀刻多层光学活性区形成多层光学活性叠层之后，可以将其称为多层光学活性台面。现在将阐述本专利技术的可选特征。这些可单独使用或与本专利技术的任何方面任意组合应用。抗反射涂层可以由氮化硅组合物形成，其折射率大于输入波导或输出波导的氮化硅芯层的折射率。抗反射涂层的折射率可以小于多层光学活性叠层的有效折射率。抗反射涂层的折射率可以为至少2.6且不大于2.85。当平行于输入波导的引导方向测量时，抗反射涂层可具有至少90nm且不大于200nm的长度。输入波导和输出波导的芯层的折射率可以是至少1.9并且不大于2.35。光学活性叠层可以包括多量子阱层。光电子器件还可以包括：第一电极，其设置在叠层的第一侧上并与之电连接；以及第二电极，其设置在叠层的第二侧上并与之电连接。光电器件还可以包括硅层，其邻近MQW波导的下表面。光电器件还可以包括绝缘层，其与MQW波导的下表面下方的硅层邻近。光电器件还可以包括设置在绝缘层下方的硅衬底。光电器件还可包括第一硅波导和第二硅波导，分别耦合到输入波导和输出波导。第一硅波导的高度和第二硅波导的高度可以分别类似于或大于输入波导的高度和输出波导的高度。第一硅波导的高度和第二硅波导的高度可以从第一高度到第二高度逐渐变细，第二高度分别与输入和输出波导的高度相匹配。在邻近光学活性叠层测量时，输入波导的芯层和输出波导的芯层可各自具有不大于1μm的高度。可以提供MQW波导的多层光学活性叠层可以具有不大于1.4μm的高度。第一和第二硅波导可以具有不大于3μm的高度。该方法还可以包括在光学活性叠层的上表面的顶部上沉积上包覆层的步骤。该步骤可以在波导蚀刻步骤之后和VIA图案化步骤之前执行。上包覆层可以由氧化硅层或氮化硅层形成。可以在两个绝缘层之间设置氮化硅层，每个绝缘层由氧化硅形成。氮化硅层可以用作蚀刻或化学机械平坦化停止层。图案化光学活性叠层可以包括在光学活性叠层的上表面的一部分上沉积光刻胶的步骤，光刻胶在蚀刻光学活性叠层的步骤之后被去除。在步骤(c)之后，该方法还可以包括蚀刻氮化硅抗反射涂层的步骤。该方法还可以包括在蚀刻抗反射涂层之后，将块状绝缘体沉积到器件上的步骤。该方法还可以包括：在沉积块状绝缘体之后，蚀刻块状绝缘体的步骤，使得块状绝缘体的上表面与光学活性叠层的缓冲层的最上表面对准。附图说明现在将参考附图以示例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1A示出了根据本专利技术的光电子器件的俯视图；图1B示出了图1A中的器件沿线A-A′的截面图；图1C示出了图1A中的器件沿线B-B′的截面图；图1D示出了图1A中的器件沿线C-C′的截面图；图1E示出了图1A中的器件沿线D-D′的截面图；图2示出了光学活性叠层的截面示意图；以及图3A-3Q(c)(ii)示出了根据本专利技术的各种制造步骤。具体实施方式现在将参考附图讨论本专利技术的各方面和实施例。其他方面和实施方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。本文中提到的所有文献都通过引用并入本文。图1A示出了根据本专利技术的光电子器件的俯视图。概括地说，该器件设置在掩埋氧化物层101(例如二氧化硅)上。光从输入波导102进入器件，输入波导102由氮化硅形成。输入波导被配置为将光引导到第一抗反射涂层104a中，第一抗反射涂层104a由具有与形成输入波导的氮化硅不同组分的氮化硅形成。抗反射涂层确保大部分光从输入波导102传输到光学活性叠层中，例如紧邻第一抗反射涂层设置的MQW波导110，如图1B中最清楚地示出的。然后，光通过第二抗反射涂层104b(由具有与第一抗反射涂层104本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电器件，其包括：/n多层光学活性叠层；/n输入波导，所述输入波导用于将光引导到所述叠层中；/n输出波导，所述输出波导用于将光引导出所述叠层；以及/n抗反射涂层，所述抗反射涂层位于所述输入波导和所述叠层以及所述叠层和所述输出波导之间；/n其中所述输入波导和所述输出波导由氮化硅形成。/n

【技术特征摘要】
20180511 GB 1807708.11.一种光电器件，其包括：
多层光学活性叠层；
输入波导，所述输入波导用于将光引导到所述叠层中；
输出波导，所述输出波导用于将光引导出所述叠层；以及
抗反射涂层，所述抗反射涂层位于所述输入波导和所述叠层以及所述叠层和所述输出波导之间；
其中所述输入波导和所述输出波导由氮化硅形成。


2.根据权利要求1所述的光电器件，其中所述抗反射涂层由氮化硅组分形成，所述氮化硅组分的折射率大于所述输入波导或所述输出波导的氮化硅芯层的折射率。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的光电器件，其中所述抗反射涂层的折射率为至少2.6且不大于2.85。


4.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其中平行于所述输入波导的引导方向测量的所述抗反射涂层的长度为至少90nm且不大于200nm。


5.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其中所述输入波导和所述输出波导的芯层的折射率为至少1.9且不大于2.35。


6.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其中所述光学活性叠层包括多量子阱层。


7.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其还包括：
第一电极，所述第一电极设置在所述叠层的第一侧上并与之电连接；以及
第二电极，所述第二电极设置在所述叠层的第二侧上并与之电连接。


8.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其还包括邻近所述叠层的下表面的绝缘层。


9.根据权利要求8所述的光电器件，其还包括设置在所述绝缘层下方的硅衬底。


10.根据前述权利要求中任一项所述的光电器件，其还包括第一硅波导和第二硅波导，所述第一硅波导和所述第二硅波导分别耦合到所述输入波导和所述输出波导。


11.根据权利要求10所述的光电器件，其中所述第一硅波导的高度和所述第二硅波导的高度分别大于所述输入波导的高度和所述输出波导的高度。

【专利技术属性】
技术研发人员：余国民，A齐尔基，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB