[发明专利]一种层间耦合器、一种制备层间耦合器的方法

说明书

本说明书公开了一种层间耦合器、一种制备层间耦合器的方法。首先，层间耦合器包括：硅衬底、二氧化硅包层、硅波导层、氮化硅层。硅长方体位于层间耦合器的一端，混合结构与硅长方体相连接，混合结构由硅锥体以及相同尺寸的各硅波导块排列组成，亚波长光栅结构与混合结构相连接，亚波长光栅结构由不同尺寸的各硅波导块排列组成，且远离硅长方体的硅波导块的尺寸小于靠近硅长方体的硅波导块的尺寸，氮化硅层包括氮化硅长方体以及氮化硅结构，氮化硅长方体位于层间耦合器的另一端，氮化硅结构与氮化硅长方体相连接，氮化硅结构中的远离氮化硅长方体的横截面积小于靠近氮化硅长方体的横截面积。本方法可以降低功率泄露，从而，提高耦合效率。

技术领域

本说明书涉及封装集成电路领域，尤其涉及一种层间耦合器、一种制备层间耦合器的方法。

背景技术

波导的模斑尺寸为0.4-0.5微米，光纤的模斑尺寸为9-10微米，这两者的模斑尺寸相差较大，不能完全匹配。若是直接耦合，耦合损耗较大。

通常需要通过结构的设计，使得波导的模斑与光纤的模斑相匹配，达到较高的耦合效率。但是，现有结构的功率泄露较为严重，导致耦合效率较低。

因此，如何提高耦合效率，则是一个亟待解决的问题。

发明内容

本说明书提供一种层间耦合器、一种制备层间耦合器的方法，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

本说明书采用下述技术方案：

本说明书提供了一种层间耦合器，包括：硅衬底、设置在硅衬底上的二氧化硅包层、位于所述二氧化硅包层的下半部分的硅波导层、位于所述二氧化硅包层的上半部分的氮化硅层；

所述硅波导层包括硅长方体、亚波长光栅结构以及混合结构，所述硅长方体位于层间耦合器的一端，所述混合结构与所述硅长方体相连接，所述混合结构由硅锥体以及相同尺寸的各硅波导块排列组成，所述亚波长光栅结构与所述混合结构相连接，所述亚波长光栅结构由不同尺寸的各硅波导块排列组成，且远离所述硅长方体的硅波导块的尺寸小于靠近所述硅长方体的硅波导块的尺寸；

所述氮化硅层包括氮化硅长方体以及氮化硅结构，所述氮化硅长方体位于层间耦合器的另一端，所述氮化硅结构与所述氮化硅长方体相连接，所述氮化硅结构中的远离所述氮化硅长方体的横截面积小于靠近所述氮化硅长方体的横截面积。

可选地，所述混合结构由硅锥体以及按照相同间隔距离进行排列的相同尺寸的各硅波导块组成。

可选地，所述亚波长光栅结构由按照相同间隔距离进行排列的不同尺寸的各硅波导块组成。

可选地，所述硅波导层的厚度为220纳米。

可选地，所述氮化硅层的厚度为300纳米。

可选地，所述硅波导层与所述氮化硅层之间的层间隔距离为300纳米。

可选地，所述硅波导块之间的块间隔距离为300纳米，所述硅波导块的宽度范围为170纳米～300纳米。

可选地，所述硅锥体的宽度范围为120纳米～500纳米。

本说明书提供了一种制备层间耦合器的方法，包括：

获取硅衬底；

通过电子束暴光系统，构建硅波导层图案；

对所述硅波导层图案进行显影，得到显影后的硅波导层图案，并通过电感耦合等离子光谱发生仪对所述显影后的硅波导层图案进行刻蚀，生成硅波导层；

通过等离子体增强化学气相沉积法，在所述硅衬底表面生成第一二氧化硅层，包裹所述硅波导层，并在所述第一二氧化硅层表面生成氮化硅层之后，在所述氮化硅层表面生成第二二氧化硅层，以完成层间耦合器的制备。