[发明专利]用于高速光I/O应用的集成光接收器结构

权利要求书

1.一种装置，包括：

硅衬底；

所述硅衬底上方的全内反射(TIR)镜结构，所述TIR镜结构包括第一部分和比所述第一部分更厚的第二部分；

锥形部分，其在所述TIR镜结构的所述第一部分和所述第二部分之间过渡；

V槽楔形物，其与所述TIR镜结构的所述第二部分是一体的；

波导，其位于所述TIR镜结构之上；以及

光检测器(PD)，其制备在所述波导上方，紧邻所述V槽楔形物。

2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

多路分配器，其形成于所述V槽楔形物前面的所述波导中。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述光检测器包括高速锗光检测器。

4.根据权利要求2所述的装置，其中所述多路分配器包括衍射光栅。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述衍射光栅包括能够多路分解单模式和多模式光束的蚀刻中阶梯光栅。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述波导包括厚度大约为20-30um的输入端。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述锥形之后的厚度大约为10um厚。

8.一种用于制造集成光接收器的方法，包括：

提供绝缘体上硅(SOI)晶片，其包括硅处理层、埋氧(BOX)层、硅波导层和硬掩模(HM)氧化物层；

在所述HM层和所述硅波导层中蚀刻出锥形；

在所述硅层的一部分中蚀刻出V槽；

用氧化物填充锥形和所述V槽以形成全内反射(TIR)镜结构；

对所述TIR镜结构进行平坦化；

将硅晶片结合到所述TIR镜结构；

将所述SOI晶片翻转过来；

除去所述硅处理层；以及

将高速光检测器(PD)制备到所述V槽上方。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

将多路分配器制备到所述硅波导层中。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述光检测器包括锗(Ge)光检测器。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述多路分配器包括衍射光栅。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述衍射光栅包括能够多路分解单模式和多模式光束的蚀刻中阶梯光栅。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述锥形包括厚度大约为20-30um的宽端和厚度大约为10um的较窄端。

14.根据权利要求8所述的方法，其中所述V槽被蚀刻到所述BOX层。

15.根据权利要求8所述的方法，其中对所述V槽的蚀刻未达到所述BOX层。

16.一种集成光接收器系统，包括：

硅衬底；

所述硅衬底上方的全内反射(TIR)镜结构；

所述TIR镜结构上方的硅波导，所述硅波导具有宽的输入端，该输入端逐渐锥化到较窄端，该输入端用于接收来自多模光纤的光线；

光检测器，其制备在所述波导的所述较窄端的一部分上方；以及

所述TIR镜结构上、所述光检测器下方的楔形物部分，用于将光线向上反射到所述光检测器。

17.根据权利要求16所述的系统，进一步包括：

所述多模光纤和所述硅波导输入端之间的透镜。

18.根据权利要求16所述的系统，进一步包括：

形成于所述波导中、所述楔形物之前的多路分配器。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述光检测器是锗光检测器。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述多路分配器是中阶梯光栅。