【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及硅光子设备，并且更具体地涉及用于光探测和测距(lidar)应用的硅光子设备及其制造方法。
技术介绍
1、lidar(有时也被称为激光radar)用于各种应用，包括成像和防撞。lidar系统中使用的各种部件(例如调制器、滤光器、光开关、光波导、光电二极管、移相器、波长转换器等)在互补金属氧化物半导体(cmos)兼容的硅光子芯片(例如绝缘体上硅(soi)平台)上实现。lidar系统开发中面临的一个关键挑战是各种部件的耦合效率、波长灵敏度、可靠性和链路预算性能相关的不足。
技术实现思路
1、根据一些实施例，本公开描述了用于lidar的硅光子设备的结构。硅光子设备包括衬底构件、形成在衬底构件上的天线、以及形成在衬底构件上并耦合到天线的光电二极管。天线是一维光栅耦合器。该天线包括在衬底构件的顶部上的第一光栅结构的第一构型、在第一光栅结构的顶部上的第一金属层的第二构型、以及在第一金属层的顶部上的扩散屏障和粘附层的第三构型，所述扩散屏障和粘附层以及所述第一金属层形成反射镜结构。例如，第一金属层是金属0(mt0)层。例如，第一金属层是来自铝、金、银和铜的组中的一种。该天线包括耦合到第一光栅结构的第一介电结构。例如，第一介电结构是来自氮化硅和硅的组中的一种。天线包括耦合到衬底构件的第二光栅结构和耦合到该第二光栅结构的第一金属层。该天线包括在衬底构件和第一光栅结构的第一构型之间的以及在第一光栅结构的第一构型和第一金属层的第二构型之间的氧化物层的中间构型。硅光子设备还包括耦合到第三介电结
2、根据一些实施例，本公开描述了硅光子设备的结构。硅光子设备包括衬底构件和形成在衬底构件上的第一天线。第一天线包括耦合到衬底构件的第一光栅结构、耦合到第一光栅结构的第一介电结构、以及耦合到第一介电结构的第一金属层。硅光子设备还包括形成在衬底构件上的第二天线。第二天线包括耦合到衬底构件的第二光栅结构，并且第一金属层耦合到第二光栅结构。硅光子设备还包括形成在衬底构件上并耦合到第二天线的光电二极管。第一天线还包括在第一金属层的顶部上的扩散屏障和粘附层，该扩散屏障和粘附层以及第一金属层形成反射镜结构。第一天线还包括在第一光栅结构和第一介电结构之间的以及在第一介电结构和第一金属层之间的中间氧化物层。例如，第一天线是一维光栅耦合器。例如，第一金属层是金属0(mt0)层。例如，第一金属层是来自铝、金、银和铜的组中的一种。例如，第一介电结构和第二介电结构是共面的。例如，第一介电结构、第二介电结构和第三介电结构使用来自氮化硅和硅的组中的一种来形成。例如，扩散屏障和粘附层是来自氮化钽、氧化铟、硅化铜、氮化钨和氮化钛的组中的一种。例如，第一介电结构的底部和第一光栅结构的顶部之间的第一距离在100纳米和500纳米之间的范围内，第一金属层的底部和第一光栅结构的顶部之间的第二距离在800纳米和1200纳米之间的范围内，并且第一介电结构的顶部和第一金属层的底部之间的第三距离在500纳米和1600纳米之间的范围内。例如，第二介电结构的顶部和第三介电结构的底部之间的第四距离为约450纳米。例如，第一介电结构和第二介电结构具有相同的高度。例如，第三介电结构的高度是第二介电结构的高度的约1/3。例如，第一金属层的高度是扩散屏障和粘附层的两倍。本公开描述了包括如本文所述的硅光子设备的lidar传感器。本公开描述了包括如本文所述的硅光子设备的自主车辆控制系统。
3、根据一些实施例，本公开描述了一种制造用于lidar的硅光子设备的方法。该方法包括获得衬底构件并在衬底构件上形成硅结构、在该硅结构上方形成第一介电结构和第二介电结构、在该第一介电结构和第二介电结构上方设置第一氧化物层、在该第一氧化物层和第二介电结构上方形成第三介电结构、在该第一氧化物层和第一介电结构上方形成金属层、以及在该金属层上方形成扩散屏障和粘附层。例如，硅结构是光栅。例如，金属层上方的扩散屏障和粘附层形成反射镜结构。例如，扩散屏障和粘附层是来自氮化钽、氧化铟、硅化铜、氮化钨和氮化钛的组中的一种。例如，金属层是来自铝、金、银和铜的组中的一种。例如，第一介电结构和第二介电结构彼此共面。该方法还包括以如下方式形成所述第一介电结构：在硅结构上方设置绝缘体化合物的第一层，并蚀刻绝缘体化合物的所述第一层，以形成第一介电结构。该方法还包括：在蚀刻绝缘体化合物的第一层之前，在衬底构件的底侧上设置绝缘体化合物的第二层；以及在形成第一介电结构之后，移除设置在衬底构件的底侧上的绝缘体化合物的所述第二层。例如，绝缘体化合物的所述第一层和绝缘体化合物的所述第二层是来自氮化硅(si3n4)和硅的组中的一种。例如，通过来自低压化学气相沉积(lpcvd)工艺和等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺的组中的一种工艺来执行在硅结构上方设置绝缘体化合物的所述第一层以及在衬底构件的底侧上设置绝缘体化合物的所述第二层的方法。该方法还包括在硅结构上方设置电阻金属合金加热器的膜。该方法还包括以如下方式形成第三介电结构：在金属层上方设置第二氧化物层，在该第二介电结构上方在第二氧化物层中蚀刻开口，以及在所述开口中在第二介电结构上方形成第三介电结构。该方法还包括在衬底构件上形成第二硅结构、掺杂第二硅结构的部分以形成光电二极管、以及在第二硅结构的掺杂部分上方形成用于光电二极管的金属触点。该方法还包括在衬底构件上形成第二硅结构、在该第二硅结构上方形成第二扩散屏障和粘附层、在该第二扩散屏障和粘附层以及第二硅结构上方形成第二金属层、以及在该第二金属层上方形成第三扩散屏障和粘附层。本公开描述了通过本文描述的方法制造的硅光子设备。本公开还描述了一种lidar传感器系统，其包括通过本文所述的方法制造的硅光子设备。
4、根据一些实施例，本公开描述了一种用于制造用于车辆的硅光子设备的方法。该方法包括获得衬底构件并形成耦合到衬底构件的第一硅结构、在该第一硅结构上形成第一氧化物层、在该第一氧化物层和第一硅结构上形成金属层、以及在该金属层上形成粘附层，该粘附层被构造用以充当扩散屏障并粘附到金属层。该方法还包括在第一氧化物层和第一硅结构上形成第一介电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造硅光子设备的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅结构是光栅。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一介电结构包括：
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，绝缘体化合物的所述第一层和所述第二层是来自氮化硅(Si3N4)和硅的组中的一种。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，通过来自低压化学气相沉积(LPCVD)工艺和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺的组中的一种工艺来执行在所述硅结构上方设置绝缘体化合物的所述第一层和在所述衬底构件的底侧上设置绝缘体化合物的所述第二层。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属层上方的所述扩散屏障和粘附层形成反射镜结构。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一介电结构和所述第二介电结构彼此共面。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，形成所述第三介电结构包括：
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属层是来自铝、金、银和铜的组中的一
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扩散屏障和粘附层是来自氮化钽、氧化铟、硅化铜、氮化钨和氮化钛的组中的一种。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括：
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
14.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述硅结构上方设置电阻金属合金加热器的膜。
15.一种通过根据权利要求1至14中任一项的方法制造的硅光子设备。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造硅光子设备的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅结构是光栅。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一介电结构包括：
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，绝缘体化合物的所述第一层和所述第二层是来自氮化硅(si3n4)和硅的组中的一种。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，通过来自低压化学气相沉积(lpcvd)工艺和等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺的组中的一种工艺来执行在所述硅结构上方设置绝缘体化合物的所述第一层和在所述衬底构件的底侧上设置绝缘体化合物的所述第二层。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属层上方的所述扩散屏...
【专利技术属性】
技术研发人员：林森，安德鲁·斯泰尔·迈克尔斯，
申请(专利权)人：欧若拉运营公司，
类型：发明
国别省市：
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