[实用新型]光子集成装置和光学系统

说明书

技术领域

本实用新型的实施方式和实施例的模式涉及光子集成电路，特别地涉及包括不同波导的光子集成电路，以及最特别地涉及用于将这些不同波导相互耦合的装置。

背景技术

常规地，在两个波导之间的接合区域中，例如在肋条波导和条带波导之间，肋条波导的板片逐步减小，直至其与条带波导的肋条相同宽度。

如图1和图2中所示，该接合类型可以常规地经由部分地刻蚀硅膜1的第一操作而制造，使用第一掩模M1(图1)实现刻蚀操作，并且刻蚀操作允许刻蚀界定了肋条波导的板片和肋条、并且特别地界定其宽度逐步减小的第一波导的板片的第一区域2。

使用第二掩模M2(图2)实现的、第二刻蚀操作允许界定条带波导，以及允许完全刻蚀位于两个波导任一侧上的绝缘层的区域3。

然而，当执行两个刻蚀操作时，可能在两个掩模之间发生对准误差，例如沿着横轴线X的、可以潜在地超过30纳米的偏移。

对于常规宽度(也即数百纳米)的条带波导而言，这些偏移在两个波导之间导致断裂或障壁，从而引起光学信号的显著衰减或寄生反射。

实用新型内容

因此，根据一个实施例，提出了一种在两个波导之间的接合区域并且其制造方法对于对准误差是稳健的，两个波导展现了大大减小了或甚至不存在的断裂。

根据一个方面，提出了一种光子集成装置，包括半导体衬底。半导体衬底包括第一侧部区域、第二侧部区域、中央区域、位于第一侧部区域和中央区域之间的第一中间区域、位于第二侧部区域和中央区域之间的第二中间区域。

衬底至少包括：包括在第一侧部区域中的一部分的第一波导，以及包括在第二侧部区域中的一部分的第二波导，两个波导由接合区域相互耦合。接合区域包括位于中央区域中的中央接合区域、第一中间接合区域和第二中间接合区域。第一中间接合区域和第二中间接合区域分别延伸至第一中间区域和第二中间区域中并同时逐渐变宽，以便于接触中央接合区域而以便于形成突节。

因此，突节有利地允许光学信号从一个波导传递至另一个波导,而同时依靠波导宽度的逐渐变化将光波维持在它们的基谐模式(fundamental mode)中，并且同时减小损耗和寄生反射的效应。用于制造该接合区域的方法也是有利的，如以下将描述。

至少第一波导包括在第二部分上制造的第一部分，第二部分比至少第一波导的第一部分更宽。另外，第一波导可以是肋条波导。

接合区域包括所述第二部分的一部分，从第一侧部区域延伸至第一中间区域中并且至中央区域的一部分中，而同时逐渐变窄直至达到中央接合区域的宽度。

因此，在中央区域中，保持在波导的中部中的光学信号不再受界定了波导边缘的界面的影响。因此，如果在该区域中发生波导形式的改变，将不会发生反射或信号损失。

根据该方面的第一实施例，第二波导也可以包括在第二部分上制造的第一部分，第二部分比第二波导的第一部分更宽，并且接合区域额外地包括所述第二部分的一部分，从第二侧部区域延伸至第二中间区域中并且至中央区域的一部分中，而同时逐渐变窄直至到达中央接合区域的宽度。

另外，第一波导和第二波导是肋条波导。

第一中间区域和第二中间区域的长度可以不同。

接合区域的总长度可以有利地小于或等于三十五微米。

根据另一方面，提出了一种用于制造光子集成装置的方法，光子集成装置包括由接合区域相互连接的两个波导，方法包括刻蚀半导体衬底的两个连续操作。

根据该另一方面的总体特征，除了由第一掩模掩蔽的第一区域之外，第一刻蚀操作包括部分刻蚀衬底，以及除了仍然由第一掩模掩蔽的第一区域之外，第二刻蚀操作包括完全刻蚀衬底，以及由第二掩模掩蔽的第二区域之外，第一刻蚀操作和第二刻蚀操作在衬底中限定了突节。

第一掩模可以例如常规地是氧化硅、氮化硅、非晶碳、或氮化钛的硬掩模，以及第二掩模可以常规地是抗蚀剂掩模。

根据实施方式的第一模式，衬底包括：第一侧部区域，第二侧部区域，中央区域，位于第一侧部区域和中央区域之间的第一中间区域，以及位于第二侧部区域和中央区域之间的第二中间区域，以及第一掩模包括位于第一侧部区域中的第一部分，位于第二侧部区域中的第二部分，位于中央区域中的中央掩模区域，分别延伸至第一和第二中间区域中而同时逐渐变宽以便于接触中央掩模区域的第一中间掩模区域和第二中间掩模区域，以及第二掩模包括恒定宽度的矩形掩模区域，以及延伸至第一中间区域中并至衬底的中央区域的一部分中而同时变窄的第二中间掩模区域。