[發(fā)明專利]基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)及制造方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910156903.1 | 申請(qǐng)日： | 2019-03-01 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109738989A | 公開（公告）日： | 2019-05-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馮吉軍;孫曉宇;林圣福 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蘇州科沃微電子有限公司 |
| 主分類號(hào)： | G02B6/35 | 分類號(hào)： | G02B6/35;G02B6/122;G02F1/00;G02F1/01;G02F1/21 |
| 代理公司： | 上海灣谷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31289 | 代理人： | 李曉星 |
| 地址： | 215431 江蘇*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 二氧化硅 芯層 二氧化硅緩沖層 集成光開關(guān) 平面光波導(dǎo) 金屬電極 硅基襯 波導(dǎo) 二氧化硅上包層 波導(dǎo)輸出端口 多模干涉儀 調(diào)制相位 高速動(dòng)態(tài) 光路切換 低偏振 干涉臂 干涉儀 節(jié)點(diǎn)處 消光比 折射率 覆蓋 光網(wǎng) 加熱 干涉 應(yīng)用 制造 | ||
1.一種基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，包括：
硅基襯底；
覆蓋于所述硅基襯底上的二氧化硅緩沖層；
折射率高于所述二氧化硅緩沖層，并鍍?cè)谒龆趸杈彌_層上的二氧化硅芯層；以及
覆蓋于所述二氧化硅芯層上的二氧化硅上包層；
其中，所述二氧化硅芯層的芯層波導(dǎo)為兩個(gè)多模干涉儀組成的馬赫-曾德干涉儀，該馬赫-曾德干涉儀的馬赫-曾德干涉臂下埋有用于對(duì)波導(dǎo)進(jìn)行加熱以調(diào)制相位的金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，所述二氧化硅緩沖層的厚度大于10微米以上，所述二氧化硅上包層的厚度為10微米，折射率均為1.4444；所述二氧化硅芯層的厚度為6微米，折射率為1.4567。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，所述多模干涉儀的干涉區(qū)域長(zhǎng)度為9473微米，寬度為120微米，厚度為6微米；
所述馬赫-曾德干涉臂的長(zhǎng)度為500微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，所述多模干涉儀的干涉區(qū)域的輸入端口波導(dǎo)與輸出端口波導(dǎo)均為相同錐形波導(dǎo)和第一直波導(dǎo)的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，錐形波導(dǎo)的長(zhǎng)度為304.9微米，連接多模干涉儀端的寬度為12.4微米，連接第一直波導(dǎo)端的寬度為6微米；所述第一直波導(dǎo)的寬度為6微米，長(zhǎng)度為100微米，輸入端口波導(dǎo)和輸出端口波導(dǎo)中心各自與干涉區(qū)域中心偏移量為20.3微米；
輸入端口波導(dǎo)的輸入端和輸出端口波導(dǎo)的輸出端均為S型彎曲波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)的組成，其中，S型彎曲波導(dǎo)長(zhǎng)度為300微米，半徑為406微米，側(cè)向偏移的距離為100微米，第二直波導(dǎo)長(zhǎng)度為100微米；S型彎曲波導(dǎo)和第二直波導(dǎo)的寬度均為6微米，厚度均6微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于二氧化硅平面光波導(dǎo)的2×2集成光開關(guān)，其特征在于，所述金屬電極為Ti/Pt金屬加熱器，厚度為100/10納米，面積為300×8平方微米。
7.一種如權(quán)利要求1所述的2×2集成光開關(guān)的制造方法，其特征在于，包括：
步驟1，通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法在硅基襯底上生長(zhǎng)所述二氧化硅緩沖層的第一部分；
步驟2，將兩個(gè)所述金屬電極附著到所述二氧化硅緩沖層的第一部分上，再通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)所述二氧化硅緩沖層的第二部分；
步驟3，通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)所述二氧化硅芯層，采用磁控濺射在二氧化硅芯層上鍍鎘作為復(fù)合刻蝕掩模，使用光刻以及離子束刻蝕形成芯層波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；
步驟4，所述芯層波導(dǎo)經(jīng)過(guò)氧化電漿和濕化學(xué)工藝清洗后通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)所述二氧化硅上包層；
步驟5，在所述金屬電極之間以及金屬電極邊緣的氧化硅刻槽處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的2×2集成光開關(guān)的制造方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述二氧化硅緩沖層的第一部分的厚度大于10微米，其沉積時(shí)的溫度為350攝氏度；
所述步驟S2中，所述二氧化硅緩沖層的第二部分的厚度為3微米；
所述步驟S3中，所述二氧化硅芯層有鍺摻雜，并且厚度為6微米；
所述步驟S4中，所述二氧化硅上包層的厚度為10微米。
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