[发明专利]具有堆叠层的边缘耦合器

说明书

本发明涉及具有堆叠层的边缘耦合器，揭示包括边缘耦合器的结构以及制造包括边缘耦合器的结构的方法。该边缘耦合器包括波导芯，以及位于该波导芯的部分上方的成形层。该波导芯由第一材料组成，且该成形层由组分与该第一材料不同的第二材料组成。该第一材料可为例如单晶硅，且该第二材料可为例如氮化硅。

技术领域

本发明涉及光子芯片，尤其涉及包括边缘耦合器的结构以及制造包括边缘耦合器的结构的方法。

背景技术

光子芯片用于许多应用及系统中，例如数据通信系统及数据计算系统。光子芯片将光学组件(例如波导、光学开关、边缘耦合器，以及偏振片)与电子组件(例如场效应晶体管)集成于统一的平台中。除其它因素以外，布局面积、成本以及操作开销可通过集成两种类型的组件来减小。

边缘耦合器通常用于在半导体激光器与光子芯片上的光学组件之间耦合激光。该边缘耦合器可包括一段狭窄的波导芯，其剖面面积显着小于该半导体激光器所发射的激光束。由于模式大小以及模式形状，可能发生该半导体激光器与边缘耦合器的硅波导芯之间的耦合效率低下。这些效率低下可导致严重的耦合损失。

需要改进的包括边缘耦合器的结构以及制造包括边缘耦合器的结构的方法。

发明内容

在本发明的一个实施例中，一种结构包括具有波导芯的边缘耦合器，以及位于该波导芯的部分上方的成形层。该波导芯由第一材料组成，且该成形层由组分与该第一材料不同的第二材料组成。

在本发明的一个实施例中，一种方法包括：形成具有波导芯的边缘耦合器，以及形成位于该波导芯的部分上方的成形层。该波导芯由第一材料组成，且该成形层由组分与该第一材料不同的第二材料组成。

附图说明

包含于并构成本说明书的一部分的附图示例说明本发明的各种实施例，并与上面所作的有关本发明的概括说明以及下面所作的有关该些实施例的详细说明一起用以解释本发明的该些实施例。在该些附图中，类似的附图标记表示不同视图中类似的特征。

图1显示依据本发明的实施例包括处于处理方法的初始制造阶段的结构的光子芯片的顶视图。

图2显示大体沿图1中的线2-2所作的该结构的剖视图。

图3显示处于图1之后的制造阶段的该结构的顶视图。

图4显示大体沿图3中的线4-4所作的该结构的剖视图。

图5显示处于图4之后的制造阶段的该结构的剖视图。

图6-8显示依据本发明的替代实施例的结构的顶视图。

具体实施方式

请参照图1、2并依据本发明的实施例，边缘耦合器的结构10包括波导芯12，其具有倒锥14、与激光器15相邻的端部表面16，以及与倒锥14直接连接的非锥形段18。在一个实施例中，波导芯12的非锥形段18可为直线段。波导芯12(设于介电层20上方)可沿纵轴17排列。在该代表性实施例中，端部表面16终止于倒锥14且提供与激光器15对接并参与接收自激光器15发射的激光的具有给定剖面面积的表面。

波导芯12可由单晶半导体材料(例如单晶硅)组成。在一个实施例中，该单晶半导体材料可源自绝缘体上硅(silicon-on-insulator；SOI)晶圆的装置层，该晶圆还包括提供介电层20的埋置氧化物层，以及由单晶半导体材料(例如单晶硅)组成的衬底23。可在光子芯片的前端工艺处理期间通过光刻及蚀刻制程自该单晶半导体材料层图案化波导芯12。