[发明专利]光学器件和制造光学器件的方法

说明书

公开了制造具有高折射率材料的光学器件的方法。方法包括：在衬底上形成第一氧化物层；以及在第一氧化物层上形成具有第一沟槽和第二沟槽的图案化的模板层。图案化的模板层的材料具有第一折射率。方法还包括：在第一沟槽和第二沟槽内分别形成波导的第一部分和光耦合器的第一部分；在图案化的模板层的顶面上形成波导的第二部分和光耦合器的第二部分；以及在波导和光耦合器的第二部分上沉积包覆层。波导和光耦合器包括具有比第一折射率大的第二折射率的材料。本申请的实施例还涉及光学器件。

技术领域

本申请的实施例涉及光学器件和制造光学器件的方法。

背景技术

将光纤耦合至硅(Si)光子集成电路(PIC)上的波导的方法中的一个是利用诸如光栅耦合器的光耦合器件光耦合光纤和Si-PIC。光耦合器件减少了光纤和波导之间的光模尺寸不匹配，以便光在光纤和Si-PIC之间传输。但是，为了满足对更快的处理系统的日益增长的需求，Si-PIC尺寸的缩小已经增加了制造具有高光学效率的波导和光耦合器件的复杂性。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种制造光学器件的方法，包括：在衬底上形成第一氧化物层；在所述第一氧化物层上形成具有第一沟槽和第二沟槽的图案化的模板层，其中，所述图案化的模板层的材料具有第一折射率；在所述第一沟槽和所述第二沟槽内分别形成波导的第一部分和光耦合器的第一部分；在所述图案化的模板层的顶面上形成所述波导的第二部分和所述光耦合器的第二部分，其中，所述波导和所述光耦合器包括具有比所述第一折射率大的第二折射率的材料；以及在所述波导和所述光耦合器的第二部分上沉积包覆层。

本申请的另一些实施例提供了一种制造光学器件的方法，包括：在衬底上形成热氧化物层；在所述热氧化物层上形成图案化的半导体层，其中，所述图案化的半导体层的第一部分形成耦合器的底部光栅线，所述图案化的半导体层的第二部分形成牺牲层，所述图案化的半导体层的第三部分形成衬底层；在所述衬底层上形成图像传感器；在所述热氧化物层上形成具有沟槽的图案化的模板层；在所述沟槽内形成波导的肋部分，其中，所述图像传感器与所述波导相邻；在所述图案化的模板层的顶面上形成所述波导的平板部分和所述耦合器的顶部光栅线；以及在所述平板部分、所述顶部光栅线和所述图像传感器上沉积包覆层。

本申请的又一些实施例提供了一种光学器件，包括：衬底；热氧化物层，设置在所述衬底上；非热氧化物层，设置在所述热氧化物层上；波导，设置在所述热氧化物层上，其中，所述波导包括设置在所述非热氧化物层内的肋部分和锥形部分以及设置在所述肋部分和所述锥形部分上的平板部分；光栅耦合器，设置在所述热氧化物层上，其中，所述光栅耦合器包括设置在所述非热氧化物层内的底部光栅线以及设置在所述非热氧化物层的顶面上的顶部光栅线，并且其中，所述顶部光栅线和所述底部光栅线彼此不重叠；以及包覆层，设置在所述波导和所述光栅耦合器上。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。

图1A示出了根据一些实施例的具有波导和光耦合器件的光学器件的截面图。

图1B至图1D示出了根据一些实施例的边缘耦合器和波导的等距视图和截面图。

图2是根据一些实施例的用于制造具有波导和光耦合器件的光学器件的方法的流程图。

图3至图8示出了根据一些实施例的在其制造工艺的各个阶段的具有波导和光耦合器件的光学器件的截面图。

图9是根据一些实施例的用于制造具有波导和光耦合器件的光学器件的方法的流程图。

图10至图17示出了根据一些实施例的在其制造工艺的各个阶段的具有波导和光耦合器件的光学器件的截面图。

图18是根据一些实施例的用于制造具有波导和光耦合器件的光学器件的方法的流程图。

图19至图21示出了根据一些实施例的在其制造工艺的各个阶段的具有波导和光耦合器件的光学器件的截面图。