[發(fā)明專(zhuān)利]低損耗三維硅波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510740433.5
• 申請(qǐng)日: 2015-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105223646B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙美珍;時(shí)文華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/125
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/125;G02B6/136
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種低損耗三維硅波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)，其包括：交叉設(shè)置且彼此無(wú)直接接觸的下光波導(dǎo)和上光波導(dǎo)；下波導(dǎo)包覆層，包覆在下光波導(dǎo)上，并作為上、下光波導(dǎo)之間的上隔離層；以及，上波導(dǎo)包覆層，包覆在上光波導(dǎo)上。本發(fā)明提供的制作所述低損耗三維硅波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)的方法中，通過(guò)將交叉波導(dǎo)分別制作在垂直方向的不同層中而構(gòu)成三維波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)，從物理上避免了波導(dǎo)交叉，可以大幅降低波導(dǎo)的交叉損耗，更重要的是，通過(guò)采用ICP?CVD生長(zhǎng)波導(dǎo)芯層材料，極大的降低了材料對(duì)光波的吸收，從而獲得了非常低的傳輸損耗；尤其是，通過(guò)采用SOG做波導(dǎo)的包覆層，獲得了非常平坦的隔離層表面，從而使交叉波導(dǎo)的各表面非常平整，大幅降低了各波導(dǎo)的損耗和串?dāng)_。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制作，特別提出了一種三維硅波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)的制作方法，屬于光互連、光子集成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從1969年被首次提出以來(lái)，光子集成技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了信息的高速率、大容量傳輸和超高的集成度，成為了銅互連技術(shù)的有力替代者。

光波導(dǎo)技術(shù)作為光集成技術(shù)最基本的和核心的技術(shù)，對(duì)光開(kāi)關(guān)、光耦合、功率分配器、調(diào)制解調(diào)器、濾波器、波分復(fù)用器等眾多光學(xué)器件有著至關(guān)重要的影響。此外，隨著芯片半導(dǎo)體工藝的快速發(fā)展，芯片集成度不斷提高，單個(gè)芯片上所能容納的計(jì)算核心數(shù)急劇增加，使得片內(nèi)光波導(dǎo)集成度也在不斷提高，波導(dǎo)交叉成為必須要面臨和解決的問(wèn)題。但是現(xiàn)有單層波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)傳輸損耗都比較大，而且需采用剝離和/或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)拋光工藝，制作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種低損耗三維硅波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

在一些實(shí)施例中提供了一種低損耗三維波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)，其包括：

交叉設(shè)置且彼此無(wú)直接接觸的的下光波導(dǎo)和上光波導(dǎo)；

下波導(dǎo)包覆層，包覆在所述下光波導(dǎo)上，并作為上、下光波導(dǎo)之間的上隔離層；

以及，上波導(dǎo)包覆層，包覆在所述上光波導(dǎo)上。

進(jìn)一步的，所述下光波導(dǎo)設(shè)置在下隔離層上。

進(jìn)一步的，所述下隔離層設(shè)置在基底上。

在一些較佳實(shí)施例中，所述下光波導(dǎo)的表面粗糙度小于20nm。

在一些較佳實(shí)施例中，所述下光波導(dǎo)和上光波導(dǎo)垂直交叉。

所述的低損耗三維波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)具有非常低的傳輸損耗和串?dāng)_。

在一些實(shí)施例中還提供了一種制作所述低損耗三維波導(dǎo)交叉結(jié)構(gòu)的方法，其包括：

在基底上生長(zhǎng)形成下隔離層，

在下隔離層上生長(zhǎng)波導(dǎo)芯層，并加工形成下光波導(dǎo)，

在下光波導(dǎo)上包覆波導(dǎo)包覆材料，形成下波導(dǎo)包覆層，

在下波導(dǎo)包覆層上生長(zhǎng)波導(dǎo)芯層，并加工形成與下光波導(dǎo)交叉但無(wú)直接接觸的上光波導(dǎo)，

在上光波導(dǎo)上包覆波導(dǎo)包覆材料，形成上波導(dǎo)包覆層。

在一些較佳實(shí)施例中，所述的制作方法包括：采用ICP-CVD工藝生長(zhǎng)波導(dǎo)芯層，生長(zhǎng)溫度小于200℃，優(yōu)選為75℃～100℃。其中，通過(guò)采用ICP-CVD進(jìn)行波導(dǎo)芯層材料的生長(zhǎng)，可極大降低材料對(duì)光(～1.55微米)的吸收，使波導(dǎo)具有極低的損耗。

進(jìn)一步的，所述的制作方法可以包括：采用光刻、刻蝕工藝加工波導(dǎo)芯層而形成所述上光波導(dǎo)或下光波導(dǎo)。