具有一个或多个嵌入式布拉格反射器的光学组件的制作方法

本发明涉及光子芯片，尤其涉及用于光学组件(例如光学反射器或阶梯光栅(echelle grating))的结构以及形成此类结构的方法。

背景技术：

1、光子芯片用于许多应用及系统中，包括但不限于数据通信系统及数据计算系统。光子芯片将光学组件与电子组件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在同一芯片上集成两种类型的组件来减小。

2、布拉格光栅(bragg grating)及布拉格反射器(bragg reflector)是包括于许多光学组件(例如部署于波分复用应用及光栅耦合器中的阶梯光栅及布拉格滤波器)中的基本构建块元件。布拉格光栅及布拉格反射器包括分段波导芯以及填充片段之间的间隙或缝隙的介电材料。然而，无法可靠地制造可由无空洞介电材料填充的小间隙及缝隙阻碍了实现高性能光学元件的能力，并且也导致了所实现的性能的显著变异。

3、需要改进的用于光学组件(例如光学反射器或阶梯光栅)的结构以及形成此类结构的方法。

技术实现思路

1、在本发明的一个实施例中，提供一种用于光学反射器的结构。该结构包括：在半导体衬底上方沿垂直方向设置的第一波导芯。该第一波导芯包括锥形段(section)以及由多个间隙隔开的多个片段(segment)。第二波导芯(相对于该第一波导芯沿该垂直方向设置)包括邻近该第一波导芯设置的部分。

2、在本发明的一个实施例中，提供一种用于阶梯光栅的结构。该结构包括：在半导体衬底上方沿垂直方向设置的板区(slab region)，与该板区连接的第一波导芯，以及与该板区连接的多个第二波导芯。该板区包括弯曲的侧边。该结构还包括在该板区与该半导体衬底之间沿该垂直方向设置的多个布拉格反射器。各布拉格反射器与该板区的该侧边具有重叠关系，且各布拉格反射器包括由多个间隙隔开的多个片段。

3、在本发明的一个实施例中，提供一种形成用于光学反射器的结构的方法。该方法包括：形成在半导体衬底上方沿垂直方向设置的第一波导芯，以及形成相对于该第一波导芯沿该垂直方向设置的第二波导芯。该第一波导芯包括锥形段以及由多个间隙隔开的多个片段，且该第二波导芯包括邻近该第一波导芯设置的部分。

技术特征：

1.一种用于光学反射器的结构，其特征在于，该结构包括：

2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：

3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，该第二波导芯的该部分在该第一波导芯与该第三波导芯间沿横向方向设置。

4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，该第一波导芯及该第三波导芯包括多晶硅、非晶硅，或单晶硅，且该第二波导芯包括氮化硅。

5.如权利要求2所述的结构，其特征在于，该第二波导芯的该部分在该第一波导芯与该第三波导芯间沿该垂直方向设置。

6.如权利要求5所述的结构，其特征在于，该第一波导芯包括单晶硅，该第二波导芯包括氮化硅，且该第三波导芯包括多晶硅或非晶硅。

7.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第一波导芯包括单晶硅，且该第二波导芯包括氮化硅。

8.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第一波导芯包括多晶硅或非晶硅，且该第二波导芯包括氮化硅。

9.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第二波导芯以与该第一波导芯的该第一锥形段及该多个第一片段重叠布置的方式设置。

10.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第二波导芯包括端部以及终止于该端部的锥形段，且该第一波导芯的该第一锥形段邻近该第二波导芯的该锥形段设置。

11.如权利要求10所述的结构，其特征在于，该第二波导芯的该锥形段纵向偏离该第一波导芯的该多个第一片段。

12.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：

13.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第一波导芯的该第一锥形段经配置以接收从该第二波导芯传递的光，且该第一波导芯的该多个第一片段经配置以将该光反射回该第一波导芯的该第一锥形段，以传递至该第二波导芯。

14.一种用于阶梯光栅的结构，其特征在于，该结构包括：

15.如权利要求14所述的结构，其特征在于，该板区包括与该第一侧边相对的第二侧边，且该第一波导芯及该多个第二波导芯与该板区的该第一侧边连接。

16.如权利要求14所述的结构，其特征在于，该多个布拉格反射器相对于彼此以不同的倾斜角度倾斜。

17.如权利要求14所述的结构，其特征在于，各布拉格反射器包括邻近该多个片段设置的锥形段。

18.如权利要求14所述的结构，其特征在于，该第一波导芯、该多个第二波导芯，以及该板区包括氮化硅，且该多个布拉格反射器包括硅。

19.如权利要求14所述的结构，其特征在于，该第一波导芯经配置以将光输入该板区，且该多个布拉格反射器经配置以将该光朝向该多个第二波导芯反射，以从该板区输出。

20.一种形成用于光学反射器的结构的方法，其特征在于，该方法包括：

技术总结本发明涉及具有一个或多个嵌入式布拉格反射器的光学组件，提供用于光学组件(例如光学反射器或阶梯光栅)的结构以及形成此类结构的方法。该结构包括在半导体衬底上方沿垂直方向设置的第一波导芯。该第一波导芯包括锥形段以及由多个间隙隔开的多个片段。第二波导芯(相对于该第一波导芯沿该垂直方向设置)包括邻近该第一波导芯设置的部分。技术研发人员：卞宇生受保护的技术使用者：格芯（美国）集成电路科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5