[发明专利]用于光学信号处理的器件和系统及制造半导体器件的方法

说明书

本发明提供一种用于光学信号处理的器件和系统及制造半导体器件的方法。用于光学信号处理的器件包括第一层、第二层和波导层。透镜设置在第一层内且相邻于第一层的表面。第二层位于第一层下方且相邻于第一层的另一表面。波导层位于第二层下方，并配置成波导在波导层中传输的光束。光栅耦合器设置在波导层之上。透镜配置成从光栅耦合器或光引导器件中的一者接收光束，并将光束聚焦到光引导器件或光栅耦合器中的另一者。

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于光学信号处理的器件和系统及制造半导体器件的方法。

背景技术

硅光子学(silicon photonics)是一种使能技术(enabling technology)，可提供具有低成本大规模制造能力的集成光子器件和系统。由于硅光子学不仅可应用在通信领域中，也可应用在传感领域中而引起关注。硅光子学的高集成密度带来的其中一个议题在于硅光子学的高效能集成波导器件与光纤或自由空间光学器件之间的介面。

发明内容

本发明实施例的一种用于光学信号处理的器件，其包括第一层、第二层和波导层。透镜设置在所述第一层内且相邻于所述第一层的表面。第二层位于所述第一层下方且相邻于所述第一层的另一表面。波导层，位于所述第二层下方，并配置成波导在所述波导层中传输的光束。光栅耦合器设置在所述波导层之上。所述透镜配置成从所述光栅耦合器或光引导器件中的一者接收所述光束，并将所述光束聚焦到所述光引导器件或所述光栅耦合器中的另一者。

本发明实施例的一种用于光学信号处理的系统，其包括配置成使用光束传输一个或多个光学信号的第一光纤，以及配置成处理所述一个或多个光学信号的光子管芯。光子管芯包括：第一层，由对所述光束透明的材料形成；第一透镜，形成于所述第一层内且相邻于所述第一层的顶面，所述第一透镜与所述第一光纤相关联；第二层，位于所述第一层下方，所述第二层由对所述光束透明的材料形成；波导层，位于所述第二层下方，且配置成波导所述光束；以及第一光栅耦合器，与所述第一透镜相关联且形成在所述波导层之上。

本发明实施例的一种用于制造半导体器件的方法，其包括：提供衬底层；在所述衬底层之上形成第一氧化层；在所述第一氧化层之上形成用于波导光束的波导层；在所述波导层之上形成对具有目标波长的所述光束透明的第二氧化层；在所述第二氧化层之上形成对所述光束透明的半导体层；以及形成设置在所述半导体层内且相邻于所述半导体层的表面的透镜。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最佳地理解本公开的各个态样。应注意，根据本行业中的标准惯例，图式中的各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1是说明示例性光电集成芯片的图，与本公开中的一些实施例一致。

图2A至图2E是分别说明光栅图案的可能示例的图，与本公开中的一些实施例一致。

图3是说明透镜的俯视图和侧视图的图，与本公开中的一些实施例一致。

图4是说明光电集成芯片的一部分的图，与本公开中的一些实施例一致。

图5是说明示例性透镜的图，与本公开中的一些实施例一致。

图6是说明示例性透镜的图，与本公开中的一些其他实施例一致。

图7是说明光电器件的示意图，与本公开中的一些实施例一致。

图8A是说明示例性光栅耦合器的图，与本公开中的一些实施例一致。

图8B是说明用于光电集成芯片的示例性光栅耦合器的图，与本公开中的一些实施例一致。

图9是说明用于光学信号处理的方法的流程图，与本公开中的一些实施例一致。

图10是说明用于制造用于光学信号处理的半导体器件的方法的流程图，与本公开中的一些实施例一致。

具体实施方式