【技术实现步骤摘要】
平滑波导结构和制造方法相关申请的引用本申请是于2018年8月14日提交的申请号为201810922621.3、专利技术名称为“平滑波导结构和制造方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及集成光学结构以及用于制造集成光学结构的方法。一些实施例特别地涉及光模转换器。
技术介绍
许多光子集成电路(PIC)包括将不同的器件层之间的光从一个波导传送到另一个波导的模式转换器。例如，以其他方式被实现在硅中的PIC可以在PIC的(一个或多个)输入和/或(一个或多个)输出处利用基于氮化硅的光栅耦合器，因为其可以跨比基于硅的耦合器更宽的温度范围进行操作。在这种情况下，模式转换器用于将光从硅器件层中的硅波导耦合到被布置在硅波导上面并且耦合到氮化硅光栅耦合器的氮化硅波导中(或者反之亦然)。在耦合区域中，硅波导被向下渐小到小截面。在锥形的大部分之上，光因此高度限于小截面面积，其使光对任何表面粗糙度更灵敏。利用传统制造技术实现的相对高表面粗糙度倾向于导致来自锥形的该部分的对应高散射损耗。高散射损耗进而有助于用于器件的较高的插入损耗...
【技术保护点】
1.一种光子集成电路PIC结构，包括：/n绝缘体上半导体衬底，包括半导体器件层；/n线波导，被形成在所述半导体器件层中，所述线波导具有顶表面和侧壁，并且包括在宽度上朝着窄端减小的渐小的区域；以及/n第二波导，在所述窄端处被设置在所述线波导的所述渐小的区域的上面或下面，所述第二波导由与所述线波导不同的材料制成，并且所述第二波导和所述线波导一起形成光学模式转换器，/n其中所述侧壁沿着在所述渐小的区域中的所述线波导的长度未横向延伸超过所述线波导的所述顶表面，并且基本上由与所述线波导的结晶平面一致的侧壁部分组成。/n
【技术特征摘要】
20170829 US 15/689,2961.一种光子集成电路PIC结构，包括：
绝缘体上半导体衬底，包括半导体器件层；
线波导，被形成在所述半导体器件层中，所述线波导具有顶表面和侧壁，并且包括在宽度上朝着窄端减小的渐小的区域；以及
第二波导，在所述窄端处被设置在所述线波导的所述渐小的区域的上面或下面，所述第二波导由与所述线波导不同的材料制成，并且所述第二波导和所述线波导一起形成光学模式转换器，
其中所述侧壁沿着在所述渐小的区域中的所述线波导的长度未横向延伸超过所述线波导的所述顶表面，并且基本上由与所述线波导的结晶平面一致的侧壁部分组成。
2.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述线波导具有底表面，所述底表面被形成在与所述绝缘体上半导体衬底的绝缘体层的接口处。
3.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述侧壁部分包括沿着在所述渐小的区域中的所述线波导的所述长度的一个或多个基本上平面上部以及一个或多个基本上平面下部，所述一个或多个基本上平面上部以相对于所述线波导的所述顶表面的锐角从所述线波导的顶边缘延伸，并且所述一个或多个基本上平面下部以相对于所述线波导的底表面的锐角从所述线波导的底边缘延伸，所述上部和所述下部在所述线波导的中间水平面处相接。
4.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述线波导的截面具有沙漏形状。
5.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述侧壁沿着所述渐小的区域中的所述长度具有亚纳米表面粗糙度。
6.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述侧壁部分是原子级平滑的。
7.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述衬底是绝缘体上硅衬底。
8.根据权利要求1所述的PIC结构，还包括：脊形波导，被形成在所述半导体器件层中、在所述线波导之上并且平行于所述线波导。
9.根据权利要求8所述的PIC结构，其中所述脊形波导在如下方向上在宽度和高度中至少一者方面被渐小：在沿着所述脊形波导的长度与在所述线波导相同方向上。
10.根据权利要求9所述的PIC结构，其中所述脊形波导被垂直地渐小到消失。
11.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述线波导的材料的折射率大于所述第二波导的所述材料的折射率。
12.根据权利要求11所述的PIC结构，其中所述线波导由硅制成，并且所述第二波导由氮化硅制成。
13.根据权利要求12所述的PIC结构，还包括：被耦合到所述第二波导的氮化硅光栅耦合器、以及被耦合到所述线波导的一个或多个硅器件。
14.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述侧壁部分是由对初始线波导结构的暴露的垂直侧壁的结晶湿式蚀刻到所述半导体器件层中而产生的。
15.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述半导体器件层和被形成在所述半导体器件层中的所述线波导由硅材料制成，并且其中所述线波导具有平行于所述半导体器件层的(011)晶面的截面。
16.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述线波导的所述渐小的区域的有效折射率与在所述渐小的区域上面或下面的所述第二波导的有效折射率匹配。
17.根据权利要求1所述的PIC结构，其中所述模式转换器被包括在有限脉冲响应滤波器中。
18.根据权利要求18所述的PIC结构，其中所述有限脉冲响应滤波器包括非对称马赫曾德干涉仪或阵列波导光栅。
19.根据权利要求18所述的PIC结构，其中所述有限脉冲响应滤波器的延迟完全被实现在所述第二波导的所述材料中。
20.一种制造光子集成电路PIC结构的方法，所述方法包括：
在绝缘体上半导体衬底的半导体器件层中，创建具有顶表面和直垂直侧壁的线波导，所述线波导包括渐小的区域，所述半导体器件层由第一半导体材料制成；
对所述线波导的所述直垂直侧壁进行结晶地湿式蚀刻，以沿着所述渐小的区域中的所述线波导的长度创建底切，所述底切限定与所述线波导的结晶平面一致的侧壁部分；
在所述器件层上面沉积第二半导体材料的层，所述第二半导体材料不同于所述第一半导体材料；以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·费沙利，J·哈钦森，J·鲍特斯，
申请(专利权)人：瞻博网络公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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