端面耦合器的制造方法技术

本公开提供端面耦合器的制造方法。该方法包括：提供绝缘体上半导体衬底，绝缘体上半导体衬底包括第一衬底、第一衬底上的绝缘层以及绝缘层上的半导体层；对半导体层进行图案化以形成第一波导；去除绝缘层和第一衬底的一部分，以形成延伸至第一衬底中的凹槽；形成填充凹槽的第一介质层；在第一介质层和第一波导上形成第二介质层；在第二介质层上形成第二波导，第二波导包括亚波长光栅和传输波导，其中，亚波长光栅用于将从光纤接收的光进行模斑转换，并且将经模斑转换的光传输至传输波导，传输波导的至少一部分在竖直方向上与第一波导的至少一部分对准，从而将在传输波导中传输的光耦合至第一波导中；以及形成覆盖第二波导的第三介质层。第三介质层。第三介质层。

【技术实现步骤摘要】
端面耦合器的制造方法


[0001]本公开涉及半导体
，特别是涉及一种端面耦合器的制造方法。

技术介绍

[0002]硅光集成技术被广泛应用于大容量通信、光信号处理、航电系统等重要领域。目前，抑制硅光子芯片广泛应用的关键问题之一是光纤与硅光子芯片的耦合。
[0003]在一些情况下，硅光子芯片中的光波导的模斑尺寸与光纤的模斑尺寸相差较大，因模斑失配产生的硅光子
‑
光纤耦合损耗高。因此，一般可以通过耦合器来实现光纤与芯片中光波导之间的耦合问题。
[0004]相关技术中的耦合器存在耦合效率低、耦合带宽窄等问题。为减小耦合器的损耗，有些耦合器的关键部位处于悬空状态，这导致其结构的可靠性不高，在晶圆划片和芯片封装过程中容易折断，使得成本增高、抑制了产量。

技术实现思路

[0005]提供一种缓解、减轻或者甚至消除上述问题中的一个或多个的机制将是有利的。
[0006]根据本公开的一些实施例，提供了一种端面耦合器的制造方法，包括：提供绝缘体上半导体衬底，绝缘体上半导体衬底包括第一衬底、第一衬底上的绝缘层以及绝缘层上的半导体层；对半导体层进行图案化以形成第一波导；去除绝缘层和第一衬底的一部分，以形成延伸至第一衬底中的凹槽；形成填充该凹槽的第一介质层；在第一介质层和第一波导上形成第二介质层；在第二介质层上形成第二波导，第二波导包括亚波长光栅和传输波导，其中，亚波长光栅用于将从光纤接收的光进行模斑转换，并且将经模斑转换的光传输至传输波导，传输波导的至少一部分在竖直方向上与第一波导的至少一部分对准，从而将在传输波导中传输的光耦合至第一波导中；以及形成覆盖第二波导的第三介质层。
[0007]根据本公开的一些实施例，还提供了一种端面耦合器，该端面耦合器可以通过上述方法制造。
[0008]根据在下文中所描述的实施例，本公开的这些和其它方面将是清楚明白的，并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
[0009]在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
[0010]图1是根据本公开示例性实施例的端面耦合器的制造方法的流程图；
[0011]图2A至2I是根据本公开示例性实施例的在端面耦合器的制造方法的各个步骤中所形成的端面耦合器的示例结构的剖面示意图；
[0012]图3是根据本公开示例性实施例的第二波导的结构示意图；以及
[0013]图4是根据本公开示例性实施例的端面耦合器的部分结构的示意图。
具体实施方式
[0014]将理解的是，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分相区分。因此，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
[0015]诸如“在
…
下面”、“在
…
之下”、“较下”、“在
…
下方”、“在
…
之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是，这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的器件的不同取向。例如，如果翻转图中的器件，那么被描述为“在其他元件或特征之下”或“在其他元件或特征下面”或“在其他元件或特征下方”的元件将取向为“在其他元件或特征之上”。因此，示例性术语“在
…
之下”和“在
…
下方”可以涵盖在
…
之上和在
…
之下的取向两者。诸如“在
…
之前”或“在
…
前”和“在
…
之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。器件可以取向为其他方式(旋转90度或以其他取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外，还将理解的是，当层被称为“在两个层之间”时，其可以是在该两个层之间的唯一的层，或者也可以存在一个或多个中间层。
[0016]本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合，并且短语“A和B中的至少一个”是指仅A、仅B、或A和B两者。
[0017]将理解的是，当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时，其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时，没有中间元件或层存在。然而，在任何情况下“在
…
上”或“直接在
…
上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
[0018]本文中参考本公开的理想化实施例的示意性图示(以及中间结构)描述本公开的实施例。正因为如此，应预期例如作为制造技术和/或公差的结果而对于图示形状的变化。因此，本公开的实施例不应当被解释为限于本文中图示的区的特定形状，而应包括例如由于制造导致的形状偏差。因此，图中图示的区本质上是示意性的，并且其形状不意图图示器件的区的实际形状并且不意图限制本公开的范围。
[0019]除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。将进一步理解的是，诸如那些在通常使用的字典中定义的之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本说明书上下文中
的含义相一致的含义，并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释，除非本文中明确地如此定义。
[0020]如本文使用的，术语“衬底”可以表示经切割的晶圆的衬底，或者可以指示未经切割的晶圆的衬底。类似地，术语芯片和裸片可以互换使用，除非这种互换会引起冲突。应当理解，术语“薄膜”包括层，除非另有说明，否则不应当解释为指示垂直或水平厚度。需要说明的是，图中所示水听器的各材料层的厚度仅仅只是示意，并不代表实际厚度。
[0021]可以通过耦合器在光纤和芯片之间来实现光耦合。在实际应用中，可以通过表面耦合器或端面耦合器来实现前述光耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端面耦合器的制造方法，包括：提供绝缘体上半导体衬底，所述绝缘体上半导体衬底包括第一衬底、所述第一衬底上的绝缘层以及所述绝缘层上的半导体层；对所述半导体层进行图案化以形成第一波导；去除所述绝缘层和所述第一衬底的一部分，以形成延伸至所述第一衬底中的凹槽；形成填充所述凹槽的第一介质层；在所述第一介质层和所述第一波导上形成第二介质层；在所述第二介质层上形成第二波导，所述第二波导包括亚波长光栅和传输波导，其中，所述亚波长光栅用于将从光纤接收的光进行模斑转换，并且将经模斑转换的光传输至所述传输波导，所述传输波导的至少一部分在竖直方向上与所述第一波导的至少一部分对准，从而将在所述传输波导中传输的光耦合至所述第一波导中；以及形成覆盖所述第二波导的第三介质层。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在对所述半导体层进行图案化之前，在所述半导体层上形成阻挡层，其中，对所述半导体层进行图案化以形成第一波导，包括：对所述阻挡层和所述半导体层进行图案化，以形成所述第一波导。3.如权利要求2所述的方法，其中，形成填充所述凹槽的第一介质层，包括：形成覆盖所述阻挡层并且填充所述凹槽的第一介质材料层；以及对所述第一介质材料层进行平坦化，直到所述阻挡层被全部去除，从而形成所述第一介质层，其中，所述第一介质层的远离所述第一衬底的表面与所述第一波导的远离所述第一衬底的表面基本上齐平。4.如权利要求1所述的方法，其中，在所述第二介质层上形成第二波导，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博文，曹国威，冯俊波，朱继光，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：