專利名稱：在soi光學(xué)平臺上形成的亞微米平面光波設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面光學(xué)波導(dǎo)設(shè)備的形成，更特別的，涉及在絕緣層上覆硅(SOI)平臺的亞微米表面區(qū)上無源和有源平面光學(xué)設(shè)備的形成。
背景技術(shù)：
平面光波回路(PLC)是電子芯片的光學(xué)等價物，其操控和處理光信號而不是電信號。在多數(shù)情況下，PLC是在沉積在半導(dǎo)體基質(zhì)上相對薄的玻璃層、聚合物或者半導(dǎo)體層上形成的。光波回路本身是由一個或者多個光波導(dǎo)相互連接的光學(xué)儀器組成，波導(dǎo)用于引導(dǎo)光從一個光學(xué)設(shè)備到另一個設(shè)備，因此被認(rèn)為是電子芯片中金屬連接的光學(xué)等價物。光學(xué)設(shè)備可以包括無源光設(shè)備或者有源光電設(shè)備，其發(fā)揮的功能包括，例如反射、聚焦、校準(zhǔn)、分光、波長復(fù)用/解復(fù)用、開關(guān)調(diào)節(jié)和檢測，以及類似的。
通常用于光波設(shè)備集成的平臺是基于使用磷化銦(InP)、硅基二氧化硅、聚合物和氧氮化硅。由于大多數(shù)的電集成電路技術(shù)是基于硅平臺而不是任何上述用于光波設(shè)備的平臺，因此將電元件與這些光學(xué)設(shè)備集成的能力一直受到極度限制。因此，通過在硅平臺上形成光學(xué)設(shè)備，可以得到光和電真正的集成。這種集成的備選系統(tǒng)是絕緣層上覆硅(SOI)結(jié)構(gòu)，其可以在用于形成電元件的相同表面單晶硅層上(以下稱為“SOI層”)引導(dǎo)光。
目前為止，通常在SOI結(jié)構(gòu)上形成的平面光學(xué)設(shè)備使用相對厚(＞3-4μm)的SOI層，這樣通過例如邊緣照明(edge illumination)的方法可以相對容易地將光波信號耦合輸入/輸出SOI層。然而，對邊緣照明耦合的需要要求接觸芯片邊緣以及形成具有高表面質(zhì)量的邊緣。而且，在厚SOI層上制作高精確度結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是相當(dāng)困難的(例如形成用于波導(dǎo)的“光滑的”垂直壁、兩翼和鏡等)。硅的厚度也阻止了應(yīng)用傳統(tǒng)的CMOS制作工藝而同時形成電學(xué)和光學(xué)元件。而且，SOI層也限制了電子設(shè)備的速度。
一旦SOI層的厚度降到1微米以下(其優(yōu)選用以解決上述問題)，在根據(jù)耦合足夠量的光波進出這樣相對薄層方面會存在一個顯著的挑戰(zhàn)。正在開發(fā)的將光耦合入薄SOI層的技術(shù)包括波導(dǎo)光柵、反轉(zhuǎn)納米錐(taper)以及三維角狀錐。然而，耦合的光在SOI層中傳輸只有垂直方向的限制(平面波導(dǎo))。光在橫向上的傳輸與在自由空間中相似，媒介的折射率與硅的相同。為了實際應(yīng)用耦合光，需要在亞微米SOI層上有效地操控光。更特別的，需要發(fā)揮各種光學(xué)功能，例如轉(zhuǎn)角、聚焦、調(diào)節(jié)、衰減、開關(guān)和選擇性地分散耦合在硅層上的光。為了光和電的真正集成，在沒有平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的情況下，實現(xiàn)所有這些光學(xué)功能。
發(fā)明概述本發(fā)明在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的需要，其涉及形成平面光波導(dǎo)設(shè)備，更特別的，涉及在絕緣層上覆硅(SOI)平臺的亞微米表面上形成有源和無源平面光設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，使用SOI結(jié)構(gòu)相對薄(例如，亞微米)的單晶硅表面層(以下稱為“SOI層”)形成各種平面光學(xué)設(shè)備(例如波導(dǎo)、錐、鏡、光柵、透鏡、側(cè)面瞬時耦合器(lateral evanescent coupler)、波導(dǎo)耦合器、分光器/合光器、環(huán)形諧振器、色散補償器、陣列波導(dǎo)光柵(AWG)，以及類似的)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是利用亞微米厚的SOI層形成光學(xué)設(shè)備，從而可以采用傳統(tǒng)的CMOS技術(shù)制作光學(xué)和電學(xué)設(shè)備。例如，可以使用諸如局部氧化或者多層沉積和蝕刻/氧化的技術(shù)來優(yōu)化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能?？梢岳矛F(xiàn)有的平版印刷技術(shù)來高度精確的確定光學(xué)結(jié)構(gòu)(例如大約0.005μm分辨率)。通過諸如等離子蝕刻的方法(例如，窄槽蝕刻(STI)、反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)或者誘導(dǎo)耦合蝕刻)得到高分辨率的蝕刻。
在本發(fā)明的另一實施方式中，在亞微米厚的SOI層上形成了亞微米厚的硅層(例如，聚硅)，并被薄絕緣層分隔開(三層的總厚度維持在1微米以下)?？梢允褂脗鹘y(tǒng)的CMOS技術(shù)加工層的組合形成各種形式的設(shè)備。由于硅層和SOI層可以被摻雜，因此除了無源光元件外，還可以形成有源光設(shè)備結(jié)構(gòu)(例如調(diào)節(jié)器、開關(guān)、波長選擇環(huán)形諧振器，等等)。
我們在2003年9月23日提交的共同等待批準(zhǔn)的申請No.10/668,947中公開了由于光耦合進入亞微米硅波導(dǎo)的能力，能夠有利地加工亞微米SOI層和硅層以形成各種形式的平面光元件。也就是說，再沒有必要使用相對厚的表面波導(dǎo)硅層來輔助光的耦合。
在本發(fā)明的另一實施例中，硅層可以被蝕刻以形成各種二維形式(透鏡、棱鏡光柵等)，其中當(dāng)光信號通過被定形的區(qū)域時，模指數(shù)變化提供了光信號所需要的操控。SOI層和硅層厚度的差異導(dǎo)致了波導(dǎo)有效折射率的變化，這可以用來調(diào)節(jié)光波信號在SOI層中的傳輸行為。特別的，各種形式例如透鏡、棱鏡、錐和光柵可以通過對硅層進行蝕刻來形成，以完成不同的光學(xué)功能。實際上，該層也可以使用半導(dǎo)體材料而不是硅，例如二氧化硅、氮化硅，或者例如鉺摻雜玻璃的材料，然后使用傳統(tǒng)的蝕刻工藝在這些其他材料(其表現(xiàn)出不同的折射率)中形成二維光學(xué)設(shè)備。
在下面討論中將結(jié)合附圖來清楚地闡明本發(fā)明的其他和進一步優(yōu)點。


現(xiàn)在引用附1是一個示例SOI結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，特別表示光模在SOI結(jié)構(gòu)的亞微米硅表面層(“SOI層”)的限制；圖2是另一示例SOI結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，包括聚硅情況下在SOI層上形成的設(shè)備硅層，這里是聚硅，其中聚硅層和SOI層具有亞微米厚度，圖2也表明了在聚硅層和SOI層內(nèi)被限制的光模的支持(帶有置于聚硅層和SOI層之間的薄絕緣層)；圖3表示在圖1的SOI結(jié)構(gòu)中反射垂直表面的形成；圖4表示在圖2的聚硅/SOI結(jié)構(gòu)中反射垂直表面的形成；圖5(a)-(h)表示示例加工步驟，用來在亞微米SOI層形成平面的、二維的光設(shè)備；圖6是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的等軸視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例錐狀波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明轉(zhuǎn)角和路由裝置一個示例的俯視圖，其包括在亞微米SOI層蝕上刻的多鏡區(qū)；圖9是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例分光器的俯視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一組聚焦和衍射的二維光學(xué)設(shè)備的俯視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例馬赫-澤德干涉儀(Mach-Zehnder interferoometer)的俯視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例多模干涉平面光學(xué)設(shè)備的俯視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層上形成的一個示例環(huán)形諧振器插/分設(shè)備的俯視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層內(nèi)形成的一對耦合光波導(dǎo)的俯視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層內(nèi)形成的一個示例光開關(guān)的俯視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層內(nèi)形成的一對交叉波導(dǎo)的示例裝置的俯視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層內(nèi)形成的一個示例重疊環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明在亞微米SOI層內(nèi)形成的一個示例有源可調(diào)環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖19和20表示在圖2結(jié)構(gòu)的亞微米聚硅層內(nèi)平面光學(xué)設(shè)備的形成，聚硅平面設(shè)備將有效模指數(shù)變化引入沿著SOI層傳輸?shù)男盘?；圖21是一些不同亞微米厚聚硅設(shè)備的等軸視圖，其可以在SOI層上形成從而將各種有效模指數(shù)變化引入傳輸?shù)墓獠ㄐ盘枴?br> 本發(fā)明詳細(xì)描述圖1顯示一個示例SOI結(jié)構(gòu)10，其表示光信號限制在SOI結(jié)構(gòu)10的硅上表面層12(以下稱為“SOI”層)內(nèi)，其中SOI層12的厚度t小于1微米。在我們已經(jīng)提交共同等待批準(zhǔn)的申請No.10/668,947中公開了一個裝置，通過其上表面將光耦合入亞微米SOI層12中。在圖1中，SOI結(jié)構(gòu)10包括硅基質(zhì)14和在基質(zhì)14上形成的絕緣層16(通常包含二氧化硅)。接著，在絕緣層16上形成SOI層12，其中層16在本領(lǐng)域中經(jīng)常被稱為“被包埋的絕緣材料”(例如，“被包埋的氧化物”稱為BOX)。然后在SOI層12上形成相對薄的絕緣層18。
圖2中描述了另一SOI結(jié)構(gòu)20，其表示利用聚硅層22并結(jié)合SOI層24來支持傳輸?shù)墓庑盘?。如圖1的實施方式，SOI結(jié)構(gòu)20包括硅基質(zhì)26和置于基質(zhì)26上的絕緣層28。相對薄的絕緣層30可以位于SOI層24和聚硅層22之間，但對于某些實施方式不是必須的。按照這個特定實施方式，SOI層24和聚硅層22的總厚度T，有或者沒有絕緣層30時都小于1微米。分別標(biāo)記為t1和t2的SOI層24和聚硅層22的各自厚度可以按照本發(fā)明的制作工藝來控制，從而確定光信號的垂直位置(也就是光模)。例如，當(dāng)t1＝t2時，每層中會有大約50％的信號強度。
圖3表述了根據(jù)本發(fā)明在圖1的SOI結(jié)構(gòu)10內(nèi)垂直反射面的形成。特別的，SOI層12是被蝕刻的(使用例如下面圖5中討論的工藝步驟)，從而在SOI層12的蝕刻區(qū)40內(nèi)形成“光學(xué)光滑”表面42。利用蝕刻步驟，反向的側(cè)壁44也是光學(xué)光滑的。根據(jù)圖3，光信號顯示為沿著SOI層12從左向右傳輸。遇到垂直表面42時，利用硅和“空氣”折射率的差別(其中另一種低折射率的材料，例如二氧化硅或者氮化硅，可以替代地置于蝕刻區(qū)40通過平面化該結(jié)構(gòu)來簡化后續(xù)處理步驟)，信號被完全反射(也就是說，“全內(nèi)反射”，TIR)。
圖4描述了在圖2的結(jié)構(gòu)20內(nèi)反射面的形成，其中在SOI層24上形成薄絕緣層30和硅層22。在結(jié)構(gòu)20上形成蝕刻區(qū)46，其包括垂直側(cè)壁48，其中垂直側(cè)壁48可以反射傳輸?shù)墓庑盘?。在這個實施方式中，使用SOI層和“光硅”層，與圖3中的裝置相比，光模是遷移的，這樣某些光能量沿著層22和24傳輸。如上所述，SOI層24和光硅層22的相對厚度將確定傳輸?shù)墓饽Ｔ谶@個結(jié)構(gòu)中的實際位置。
雖然圖3和圖4以切掉一邊的側(cè)面圖描述反射垂直側(cè)壁的形成，應(yīng)該理解蝕刻區(qū)的實際幾何形狀可以是任意所需的形狀，只由覆蓋物的圖形以及用來形成開口的加工步驟所控制，該開口位于在SOI層12上或者結(jié)合SOI層24和光硅層22。如圖5(a)-(f)所示，可以使用一個示例制造方法，在SOI層上進行圖形化并形成二維平面光設(shè)備。為了所討論的目的，所描述的方法涉及直接在SOI層上形成設(shè)備?？梢岳斫饪梢允褂靡唤M相似的方法步驟蝕刻SOI層、絕緣層和光硅層的結(jié)合，從而形成平面光學(xué)設(shè)備的相同選擇。
參考圖5(a)，該方法從圖1所示的結(jié)構(gòu)10開始，其包括硅基質(zhì)14、被包埋的絕緣層16和亞微米SOI層12。如圖5(b)所示，然后在亞微米SOI層12上表面52涂布光阻材料層50。接著將覆蓋物54放置在光阻材料50上，其中如上所述覆蓋物54被成型，從而恰當(dāng)?shù)仫@示需要被蝕刻入SOI層12的每一個二維結(jié)構(gòu)的輪廓。圖5(c)顯示覆蓋物54在SOI結(jié)構(gòu)10上光阻層50上的位置。如果覆蓋物54位置正確，該裝置暴露于特定類型的光，如圖5(d)所示，從而暴露光阻材料層50未覆蓋的區(qū)域。例如，穿過覆蓋物54的紫外光將覆蓋物54的圖形轉(zhuǎn)移到光敏光阻材料層50。然后使用傳統(tǒng)方法顯影光阻材料，圖像轉(zhuǎn)移到下層的亞微米SOI層12。
光阻材料層50包括“陽極”光阻材料或者“陰極”光阻材料。使用陽極光阻材料時，如圖5(d)所示的曝光步驟導(dǎo)致去除任何下層硅物質(zhì)，其按照在覆蓋物54上形成的圖形曝光。圖5(e)描述了使用陽極光阻材料的結(jié)果，去除了光阻材料層50內(nèi)的區(qū)域60。如圖5(f)所示，隨著光阻材料層50的圖形化，接著使用蝕刻過程來去除亞微米SOI層12的暴露部分。特別地，干法蝕刻(也就是等離子體蝕刻)方法優(yōu)于“濕”(化學(xué))蝕刻方法，因為亞微米幾何圖形與形成最終設(shè)備特征相關(guān)，只有干法蝕刻才被認(rèn)為可以提供這種水平的分辨率。傳統(tǒng)的濕化學(xué)蝕刻更適合于形成傳統(tǒng)的更大的(1微米及以上)電學(xué)元件。使用陰極光阻材料用于光阻層50時，圖5(d)所示的曝光步驟會形成圖5(g)所示的結(jié)構(gòu)，其中只有光阻層50的“暴露”部分保留。如圖5(h)所示，這種結(jié)構(gòu)的后續(xù)蝕刻可能導(dǎo)致在SOI層12內(nèi)形成亞微米“脊形”波導(dǎo)62。根據(jù)局部氧化和/或退火，可以采用進一步加工步驟，使由于蝕刻形成的側(cè)壁的特性“光滑化”。
考慮到在SOI層12(或者SOI層24與光硅層22的結(jié)合)上形成的空穴區(qū)的二維形狀是由蝕刻層12覆蓋物的圖形所控制，下面描述一些在該亞微米結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的不同的平面光學(xué)設(shè)備(無源和有源)，并在附圖中表示。然而，應(yīng)該理解這些各種設(shè)備只是示例；實際上，任何所需的平面光學(xué)設(shè)備或者平面光學(xué)設(shè)備的組合都可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)在亞微米SOI結(jié)構(gòu)上形成。而且，將會介紹許多設(shè)備，其通過蝕刻在SOI層12上的特定圖形/區(qū)域而形成。需要注意的是，相同的結(jié)構(gòu)也可以在亞微米厚的SOI層24、絕緣層30和光硅層22的組合上形成，其中在應(yīng)用后者結(jié)構(gòu)時，需要為某寫特性而確定附加的光硅層。
圖6包含在亞微米SOI層12內(nèi)形成的示例波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的等軸視圖。這種情況下，穿過沿著亞微米SOI層12的整個厚度蝕刻一對平行的直角開口70和72(因此暴露下層被包埋的絕緣層16)，形成平面二維波導(dǎo)。如圖6所示，利用硅和“空氣”折射率的差異所提供的橫向限制，光波信號沿著SOI層12從左邊傳輸，在蝕刻開口70和72之間形成的波導(dǎo)74內(nèi)被限制和引導(dǎo)。盡管蝕刻開口70和72顯示為直線，應(yīng)該理解任何其他的幾何形狀也是合適的，只要保持引導(dǎo)。實際上，可能由于已知蝕刻技術(shù)的高分辨率允許形成波導(dǎo)區(qū)域74，其具有極小的橫截面-亞微米的高度(由SOI層12的厚度確定)和亞微米的寬度w，由覆蓋物的特征決定。
圖7包括圖6中所示裝置的變體，這種情況下，描述用于與波導(dǎo)70相關(guān)使用的輸入錐76和輸出錐78的形成。為了形成這些錐，使用每一不同的覆蓋物來形成具有圖7所示形狀的蝕刻開口80和82。也就是說，在波導(dǎo)70的輸入，蝕刻圖形被控制以增加蝕刻開口80和82之間的間距。由于增加了開口80和82之間的間距，其間所形成的波導(dǎo)的寬度也同樣增加了，如圖7中所示具有寬度w1(波導(dǎo)70的寬度確定為w2)。相似的間距包含在波導(dǎo)的輸出側(cè)，分開的開口80和82形成寬度為w2的輸出波導(dǎo)區(qū)。某些情況下，可能需要利用絕熱錐，其中這種性質(zhì)所需的錐的尺寸可以很容易地限定在覆蓋物內(nèi)，并隨后用來蝕刻所需的絕熱形狀。
圖8包含為SOI層12內(nèi)的光信號提供轉(zhuǎn)向和路由的示例裝置的俯視圖，其中每個鏡包含蝕刻入SOI層12的三角形狀。各種蝕刻開口置于沿著SOI層12表面分隔的預(yù)定的位置，以提供所需的轉(zhuǎn)向和/或路由功能。在圖8所示的特定實施例中，以波長λ1傳輸?shù)牡谝还獠ㄐ盘柺紫扔龅界R區(qū)90，其中光波信號被鏡區(qū)90中45°垂直壁92反射90°。反射的信號接下來遇到了蝕刻鏡區(qū)94，并被蝕刻表面96反射，繼續(xù)傳輸直到遇到蝕刻鏡區(qū)98。光波信號然后被蝕刻鏡區(qū)98的垂直壁100反射后，向蝕刻鏡區(qū)102傳輸。然后信號被垂直壁104反射，遇到蝕刻鏡區(qū)106，被垂直壁108反射后向最后一個蝕刻鏡區(qū)110傳輸。信號被鏡110的垂直壁112反射后離開設(shè)備。提供第二個光波信號(這里描述為一個不同波長λ2，但可以使用相同的波長)作為輸入到蝕刻鏡區(qū)114，并被反射垂直壁116改變方向朝著第二蝕刻鏡區(qū)118傳輸。光波信號然后被蝕刻鏡區(qū)118的垂直壁120反射并離開設(shè)備。
圖9表示由本發(fā)明平面光學(xué)設(shè)備形成的分光裝置，其中認(rèn)為分光裝置130是在SOI層12內(nèi)形成的。如前面提到的，應(yīng)該理解裝置130以及這里討論的任何其他裝置，也可以在SOI層24、絕緣層30和光硅層22的“堆積”組合中形成。參考圖9，分光裝置130包括第一蝕刻三角區(qū)132，區(qū)132包括第一反射表面134和第二反射表面136。表面134和136之間的角θ是由用來形成裝置130的覆蓋物的輪廓來控制的。因此，輸入的光波信號將遇到由表面134和136確定的V型邊界，光波信號的第一部分(在圖9中標(biāo)記為“A”)并按照顯示的方式被改向為朝著蝕刻鏡區(qū)138。以相似的方式，光波信號的第二部分(在圖9中標(biāo)記為“B”)被改向朝著蝕刻鏡區(qū)140。光波信號部分A被蝕刻鏡區(qū)138的表面142反射，并改向為朝著蝕刻鏡區(qū)146的反射表面144，其中反射表面144的作用是將光波信號部分A部分改向為朝著光學(xué)合光器148。以類似的方式，光波信號部分B由蝕刻鏡區(qū)140的反射表面150改向為朝著蝕刻鏡區(qū)154的反射表面152。接著，光波信號部分B被反射表面152改向為朝著合光器148。如圖9所示，光學(xué)合光器包括一對反射表面156和158，其被實質(zhì)上相同的角度θ分開，使得兩個光信號部分A和B改向，將它們合并為輸出光波信號。
圖10是能夠通過對SOI結(jié)構(gòu)10的SOI層12進行圖形化處理形成的聚焦和衍射的俯視圖。特別地，描述了由SOI層12內(nèi)的蝕刻空穴所形成的凹面(聚焦)鏡，其中控制鏡160的蝕刻表面162的曲線(正確形成的圖形化覆蓋物)為拋物形狀，以便可以將進入的光聚焦在SOI層12的聚焦點F上。在使用一種以上波長的光學(xué)信號的系統(tǒng)中(例如WDM系統(tǒng))，如圖10所示，形成的凹面光柵164可以包括曲線反射面166，其中表面166具有光柵結(jié)構(gòu)168以分離每種波長并將每一單獨的信號在不同點聚焦。使用平版印刷/蝕刻方法形成凹面光柵164，可以很好地控制光柵結(jié)構(gòu)168的特殊參數(shù)(例如光柵的周期)以提供有效的平面光柵結(jié)構(gòu)用于WDM系統(tǒng)。同樣如圖10所述，形成的線性光柵170可以作為SOI層12的蝕刻空穴，并用于將輸入光信號分成其各自的波長組分。如圖所示，線性光柵170在SOI層12內(nèi)形成，以便與輸入光波信號定位在預(yù)定的角度，其中在線性光柵172表面174上的光柵170可以分離不同的波長。
根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解需要在共同SOI層12內(nèi)形成的每個平面的、二維光學(xué)元件是同時形成的，通過適當(dāng)限定用來圖形化光阻層的覆蓋物。例如，如圖10所示的完整結(jié)構(gòu)可以通過單一覆蓋物，單一曝光步驟和單一蝕刻步驟而形成。實際上，應(yīng)該理解可以形成任何所需的二維圖形，包括錐(特別是用于模轉(zhuǎn)換的隔熱錐)、分光器、合光器，等等。例如，圖11表示通過圖形化和蝕刻SOI層12的表面而形成的馬赫-澤德干涉儀(Mach-Zehnderinterferometer)180，包括第一蝕刻空穴182、第二蝕刻空穴184和第三蝕刻空穴186，這一組蝕刻空穴被特定圖形化以形成輸入波導(dǎo)部分190、第一干涉儀臂192、第二干涉儀臂194以及輸出波導(dǎo)部分196。如果馬赫-澤德干涉儀180顯示為是“對稱的”，因為輸入波導(dǎo)部分190將等量的光能分到臂192和194中，顯然可以很容易地調(diào)整用來蝕刻SOI層12的覆蓋圖形以形成對稱的干涉儀。
圖12表示通過對SOI結(jié)構(gòu)10的SOI層12進行圖形化和蝕刻而形成的多模干涉(MMI)分離器200。如圖所示，分離器200是通過對202區(qū)和204區(qū)進行蝕刻所形成的，大小和位置如圖12所示，形成輸入波導(dǎo)部分206和空穴區(qū)208，空穴區(qū)208的功能是使輸入信號被由蝕刻區(qū)202和204形成的各種內(nèi)反射垂直壁所反射，這樣形成由空穴區(qū)208大小決定的干涉圖形。如圖所示，單獨的蝕刻結(jié)構(gòu)210定位在蝕刻區(qū)202和204之間，以形成一對輸出波導(dǎo)212和214。替代地，一組蝕刻結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在蝕刻區(qū)202和204之間，形成多重N輸出波導(dǎo)。
圖13表示插/分環(huán)形諧振器220，通過在SOI層12適當(dāng)蝕刻各種特征來形成。如圖所示，對SOI層12進行蝕刻以形成波導(dǎo)222，限定第一環(huán)形諧振器224大小使其對波長λ1敏感，以便沿著波導(dǎo)222插入這種波長的信號，或者過濾以該波長傳輸?shù)男盘?，輸出耦合裝置如圖13所示。限定也沿著波導(dǎo)222設(shè)置的環(huán)形諧振器226的大小，使其對波長λ2敏感。波導(dǎo)耦合器230如圖14所示，是通過對一組的三個區(qū)232、234和236進行簡單蝕刻而形成。
圖15描述了示例的光學(xué)開關(guān)240，其可以在SOI結(jié)構(gòu)10的SOI層12內(nèi)形成。形成一組蝕刻區(qū)242、244和246以限定2×2開關(guān)240的輪廓。區(qū)244的內(nèi)部248被恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置大小，使沿著第一波導(dǎo)250傳輸?shù)墓庑盘柋凰矔r耦合入第二波導(dǎo)252。交叉波導(dǎo)裝置260如圖16所示，其中通過蝕刻如圖16所放置的一組四個直角區(qū)266、268、270和272而形成第一波導(dǎo)262和第二波導(dǎo)264。重疊環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)280如圖17所示，其中SOI層12被圖形化和蝕刻而形成一對波導(dǎo)282和284，環(huán)形結(jié)構(gòu)286與波導(dǎo)對282和284部分重疊。
如前所述，應(yīng)該了解任何上述各種設(shè)備以及任何其他形式的平面光學(xué)設(shè)備也可以使用圖2所示的SOI結(jié)構(gòu)20通過蝕刻方法去除光硅層22、絕緣層30(如果有的話)以及SOI層24來形成。而且，本發(fā)明的一個重要方面是可以選擇性地?fù)诫s不同設(shè)備的區(qū)來形成有源結(jié)構(gòu)，蝕刻提供了波長選擇的能力，例如，“調(diào)節(jié)”光設(shè)備。圖18表示示例的可調(diào)環(huán)形諧振器300，其中光硅層22和SOI層24的區(qū)302被摻雜用來調(diào)節(jié)設(shè)備的電導(dǎo)性。因此，通過向區(qū)302使用對照信號(未標(biāo)明)，由可調(diào)設(shè)備300的環(huán)形諧振器304過濾出特定波長。以相似的方式，如上所述的任一不同設(shè)備可以被選擇性地?fù)诫s以提供波長敏感性，其中覆蓋和摻雜蝕刻結(jié)構(gòu)選擇部分的方法在集成電路制造工業(yè)是中已知的。
而且，本發(fā)明的一個優(yōu)點是與光學(xué)組件運作相關(guān)的電學(xué)組件可以與光學(xué)元件同時形成，如我們在2004年4月21日提交的共同等待批準(zhǔn)的申請文件No.＿＿所公開的，使用相同的覆蓋物以確定光學(xué)和電學(xué)組件的性能。實際上，我們在2004年4月5日提交共同等待批準(zhǔn)的申請No.10/818,415中公開了一種特別方法，其使用常用的曼哈頓幾何布局工具(Manhattan geometrylayout tool)集成光學(xué)和電學(xué)組件的布局。例如某些電學(xué)組件可以用來“調(diào)節(jié)”各種有源光組件的性能，特別是波長敏感性。
如前所述并結(jié)合圖2，根據(jù)本發(fā)明，亞微米厚的聚硅層22可以在亞微米SOI層24上形成，然后圖形化并蝕刻該組合結(jié)構(gòu)而形成平面光學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中光的操控可以通過調(diào)節(jié)SOI層24和聚硅層22組合的有效模指數(shù)來完成。特別的，參考圖19，SOI結(jié)構(gòu)20的聚硅層22在聚硅層22上按照輪廓310被圖形化，形成用來調(diào)節(jié)有效模指數(shù)的平面光學(xué)設(shè)備。然后對圖19中的裝置進行蝕刻，如圖20所示，去除大部分聚硅層22，在絕緣層30上只留下透鏡結(jié)構(gòu)312。有利地，使用絕緣層30作為“蝕刻終端”以防止SOI層22在蝕刻的過程中被清除。因此，當(dāng)沿著SOI層24傳輸?shù)墓庑盘栍龅酵哥R312時，會“看到”有效模指數(shù)的變化，使得信號被透鏡312聚焦。
如圖21所示，使用相同的蝕刻技術(shù)可以形成多種平面光學(xué)設(shè)備。特別的，圖21包含SOI結(jié)構(gòu)20的俯視圖，其中絕緣材料30被暴露以形成大部分表面區(qū)。如前所述，結(jié)合圖19和20，聚硅透鏡包含在這組根據(jù)本發(fā)明形成的“改變模指數(shù)”的示例設(shè)備中。圖21中還顯示了凹面透鏡314、棱鏡316，分光器318、成排光柵320、成排衍射光柵322和衍射菲涅耳(Fresnel)透鏡324。通過控制在用來蝕刻聚硅層22的覆蓋物上形成的圖形，每個結(jié)構(gòu)可以很容易的形成，每一設(shè)備尺寸只由蝕刻方法的分辨率來確定。另外，如上所述，如果適合的話，這些設(shè)備的選擇部分可以被摻雜，形成有源的可調(diào)的平面光學(xué)設(shè)備。
最后，如圖21所示，可能使用不是聚硅的材料來形成模指數(shù)改變的光學(xué)設(shè)備。例如，二氧化硅、氮化硅，或者甚至是被摻雜的玻璃材料(例如，稀土材料如鉺)。
本發(fā)明已經(jīng)由某些特別優(yōu)選的實施方式進行了說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道優(yōu)選的實施方式不能用于限制本發(fā)明，并且了解這些實施方式的各種變形和擴展都應(yīng)該在本發(fā)明的主題范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明不能被限制于任何所述的實施方式，而是由權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種SOI基光學(xué)裝置，用于調(diào)節(jié)傳輸?shù)墓獠ㄐ盘?，該裝置包括硅基質(zhì)；置于硅基質(zhì)上的絕緣層；和置于絕緣層上的單晶硅層，該單晶硅層具有小于1微米的厚度，并在預(yù)定的區(qū)域被蝕刻以便暴露下面的絕緣層，在殘余的亞微米單晶硅區(qū)和產(chǎn)生界面的蝕刻區(qū)之間折射率的差異用于調(diào)節(jié)傳輸?shù)墓庑盘柕男阅堋?br> 2.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中單晶硅層被蝕刻以形成至少一個蝕刻區(qū)，該區(qū)包括至少一個垂直側(cè)壁，以及在殘余的亞微米單晶硅和至少一個產(chǎn)生反射表面的垂直側(cè)壁之間形成的界面。
3.權(quán)利要求2所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個垂直側(cè)壁包括與傳輸?shù)墓獠ㄐ盘栐O(shè)置成預(yù)定角度的垂直側(cè)壁。
4.權(quán)利要求3所述的SOI基光學(xué)裝置，其中垂直側(cè)壁設(shè)置成與光波信號傳輸方向呈45°角并形成轉(zhuǎn)向鏡。
5.權(quán)利要求2所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個垂直側(cè)壁包括具有阻斷傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕那€表面的垂直側(cè)壁。
6.權(quán)利要求5所述的SOI基光學(xué)裝置，其中曲線表面是用于將傳輸光聚焦到預(yù)定焦點的凹面。
7.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層被蝕刻成為包括在寬度為w1的第一蝕刻波導(dǎo)和寬度為w2的第二蝕刻波導(dǎo)之間的錐形轉(zhuǎn)換單晶硅區(qū)。
8.權(quán)利要求7所述的SOI基光學(xué)裝置，其中w1＞w2，并且蝕刻錐被限定為輸入錐。
9.權(quán)利要求7所述的SOI基光學(xué)裝置，其中蝕刻錐在第一蝕刻波導(dǎo)和第二蝕刻波導(dǎo)之間提供絕熱轉(zhuǎn)換。
10.權(quán)利要求7所述的SOI基光學(xué)裝置，其中w1＞w2，并且將蝕刻錐被限定為輸出錐。
11.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層被蝕刻形成V型蝕刻區(qū)，其相對光波信號的傳輸而置放，使得信號可以被V型的每一邊反射并被分隔沿著一對信號通路以相反方向傳輸，V型蝕刻區(qū)形成分光器。
12.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層被蝕刻以形成光柵結(jié)構(gòu)，用于阻斷傳輸?shù)墓獠ㄐ盘枴?br> 13.權(quán)利要求12所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵結(jié)構(gòu)是線性的。
14.權(quán)利要求12所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵結(jié)構(gòu)包含凹面彎曲。
15.權(quán)利要求12所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵結(jié)構(gòu)包含閃耀光柵。
16.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層被蝕刻形成波導(dǎo)圖形，殘余波導(dǎo)的寬度小于1微米。
17.權(quán)利要求16所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一部分波導(dǎo)圖形包括在亞微米單晶硅層的上表面內(nèi)被蝕刻的光柵結(jié)構(gòu)。
18.權(quán)利要求16所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括波導(dǎo)耦合器裝置，其包括第一波導(dǎo)部分，其具有輸入部分、耦合部分和輸出部分；和第二波導(dǎo)部分，其與第一波導(dǎo)部分平行放置并具有輸入部分、耦合部分和輸出部分，其中設(shè)置第一波導(dǎo)部分和第二波導(dǎo)部分的形狀使得平行的耦合部分互相足夠接近以便傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柲軌驈牡谝黄叫旭詈喜糠竹詈系降诙叫旭詈喜糠帧?br> 19.權(quán)利要求16所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括線性波導(dǎo)部分；和至少一個環(huán)形波導(dǎo)，其與線性波導(dǎo)鄰近放置，這樣沿著線性波導(dǎo)傳輸?shù)墓庑盘柨梢员获詈先胫辽僖粋€環(huán)形波導(dǎo)，其取決于傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕牟ㄩL。
20.權(quán)利要求19所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個環(huán)形波導(dǎo)包括多重環(huán)形波導(dǎo)，其沿著線性波導(dǎo)部分的長度間隔放置。
21.權(quán)利要求19所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個環(huán)形波導(dǎo)包括多重環(huán)形波導(dǎo)，其以相鄰方式排列并以與線性波導(dǎo)部分垂直方向放置。
22.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中該裝置包括至少一個在單晶硅層的蝕刻區(qū)形成的多模干涉儀，該多模干涉儀包括輸入波導(dǎo)部分；混合部分，其與輸入波導(dǎo)部分耦合用于在傳輸?shù)墓獠ㄐ盘栔挟a(chǎn)生干涉圖形；和多重輸出波導(dǎo)部分，其與混合部分耦合并用于輸出耦合在混合部分中產(chǎn)生的干涉信號。
23.權(quán)利要求22所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個多模干涉儀包括多重級聯(lián)多模干涉儀，其中使用第一級該多重輸出波導(dǎo)部分作為形成第二級的多重多模干涉儀的輸入波導(dǎo)部分。
24.權(quán)利要求16所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括至少一個馬赫-澤德干涉儀，其包括輸入波導(dǎo)部分；輸入Y型部分，其與輸入波導(dǎo)部分耦合用以將傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柗殖梢粚为毠獠ㄐ盘?；第一波?dǎo)，其與輸入Y型部分的第一臂耦合；第二波導(dǎo)，其與輸入Y型部分的第二殘余臂耦合；輸出Y型部分，其在第一和第二臂分別與第一波導(dǎo)末端以及第二波導(dǎo)末端耦合，用于將一對單獨信號組合成輸出光波信號；和輸出波導(dǎo)部分，其與輸出Y型部分耦合用以接受輸出光波信號。
25.權(quán)利要求24所述的SOI基光學(xué)裝置，其中馬赫-澤德干涉儀是一種對稱干涉儀，其將等分能量耦合入第一和第二波導(dǎo)。
26.權(quán)利要求24所述的SOI基光學(xué)裝置，其中馬赫-澤德干涉儀是一種非對稱干涉儀，其將不等分能量耦合入第一和第二波導(dǎo)。
27.權(quán)利要求1所述的SOI基光學(xué)裝置，其中該裝置還包括置于SOI層上的相對薄的絕緣層；和置于相對薄絕緣層上的亞微米厚的設(shè)備硅層，其中設(shè)備硅層、相對薄絕緣層和單晶硅層的組合厚度小于1微米。
28.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米厚的設(shè)備硅層選自聚硅、不定形硅、顆粒大小增加的聚硅和顆粒整齊排列的聚硅。
29.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)備硅層和單晶硅層的選擇區(qū)域被摻雜用以形成有源光設(shè)備。
30.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)蝕刻設(shè)備硅層、相對薄絕緣層和單晶硅的組合，暴露下面的絕緣層，在殘余的亞微米單晶硅/設(shè)備硅區(qū)和產(chǎn)生界面的蝕刻區(qū)之間折射率的差異用于調(diào)節(jié)傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕男阅堋?br> 31.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中單晶硅層、相對薄絕緣層和設(shè)備硅層的組合被蝕刻而形成至少一個蝕刻區(qū)，其包括至少一個垂直側(cè)壁，以及在至少一個垂直側(cè)壁與殘余的亞微米單晶硅層和殘余的亞微米設(shè)備硅層組合之間形成反射面的界面。
32.權(quán)利要求31所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個垂直側(cè)壁包括與傳輸?shù)墓獠ㄐ盘栐O(shè)定成預(yù)定角度的垂直側(cè)壁。
33.權(quán)利要求32所述的SOI基光學(xué)裝置，其中垂直側(cè)壁與光波信號的傳輸方向成45°角并形成轉(zhuǎn)向鏡。
34.權(quán)利要求31所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個垂直側(cè)壁包括具有曲線表面用于阻斷傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕拇怪眰?cè)壁。
35.權(quán)利要求34所述的SOI基光學(xué)裝置，其中曲線表面是凹面用于將傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柧劢褂陬A(yù)定的焦點。
36.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層、相對薄絕緣層和設(shè)備硅層的組合被蝕刻成而包括在寬度為w1的第一蝕刻波導(dǎo)和寬度為w2的第二波導(dǎo)之間的錐形轉(zhuǎn)換區(qū)。
37.權(quán)利要求36所述的SOI基光學(xué)裝置，其中w1＞w2，并且蝕刻錐被限定為輸入錐。
38.權(quán)利要求36所述的SOI基光學(xué)裝置，其中蝕刻錐在第一蝕刻波導(dǎo)和第二蝕刻波導(dǎo)之間提供絕熱轉(zhuǎn)換。
39.權(quán)利要求36所述的SOI基光學(xué)裝置，其中w1＞w2，并且蝕刻錐被限定為輸出錐。
40.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中蝕刻亞微米單晶硅層、相對薄絕緣層和設(shè)備硅層的組合形成V型蝕刻區(qū)，其相對光波信號的傳輸而置放，使得信號可以被V型的每一邊反射并被分隔沿著一對信號通路以相反方向傳輸，V型蝕刻區(qū)形成分光器。
41.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層和設(shè)備硅層的組合被蝕刻以形成光柵結(jié)構(gòu)，用于阻斷傳輸?shù)墓獠ㄐ盘枴?br> 42.權(quán)利要求41所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵結(jié)構(gòu)是線性的。
43.權(quán)利要求41所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵結(jié)構(gòu)包含凹面彎曲。
44.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中亞微米單晶硅層、相對薄絕緣層和亞微米設(shè)備硅層的組合被蝕刻形成波導(dǎo)圖形，殘余波導(dǎo)的寬度小于1微米。
45.權(quán)利要求44所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一部分波導(dǎo)圖形包括在硅設(shè)備層內(nèi)被蝕刻的光柵結(jié)構(gòu)。
46.權(quán)利要求44所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括波導(dǎo)耦合器裝置，其包括第一波導(dǎo)部分，其具有輸入部分、耦合部分和輸出部分；和第二波導(dǎo)部分，其與第一波導(dǎo)部分平行放置并具有輸入部分、耦合部分和輸出部分，其中設(shè)置第一波導(dǎo)部分和第二波導(dǎo)部分的形狀使得平行的耦合部分互相足夠接近以便傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柲軌驈牡谝黄叫旭詈喜糠竹詈系降诙叫旭詈喜糠帧?br> 47.權(quán)利要求44所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括線性波導(dǎo)部分；和至少一個置于鄰近線性波導(dǎo)的環(huán)形波導(dǎo)，以便沿著線性波導(dǎo)傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柨梢择詈先胫辽僖粋€環(huán)形波導(dǎo)，取決于傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕牟ㄩL。
48.權(quán)利要求47所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個環(huán)形波導(dǎo)包括沿著線性波導(dǎo)部分的長度間隔放置的多重環(huán)形波導(dǎo)。
49.權(quán)利要求47所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個環(huán)形波導(dǎo)包含多重環(huán)形波導(dǎo)，其以相鄰方式排列并以與線性波導(dǎo)部分垂直的方向放置。
50.權(quán)利要求27所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包含至少一個多模干涉儀，其包括輸入波導(dǎo)部分；混合部分，其與輸入波導(dǎo)部分耦合用以在傳輸?shù)墓獠ㄐ盘栔挟a(chǎn)生干涉圖形和多重輸出波導(dǎo)部分，其與混合部分耦合并用于輸出耦合在混合部分中產(chǎn)生的多重干涉信號。
51.權(quán)利要求50所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個多模干涉儀包括多重級聯(lián)多模干涉儀，其中使用第一級該多重輸出波導(dǎo)部分作為形成第二級的多重多模干涉儀的輸入波導(dǎo)部分。
52.權(quán)利要求44所述的SOI基光學(xué)裝置，其中波導(dǎo)圖形包括至少一個馬赫-澤德干涉儀，其包括輸入波導(dǎo)部分；輸入Y型部分，其與輸入波導(dǎo)部分耦合用以將傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柗殖梢粚为毜墓獠ㄐ盘?；第一波?dǎo)，其與輸入Y型部分的第一臂耦合；第二波導(dǎo)，其與輸入Y型部分的第二殘余臂耦合；輸出Y型部分，其在第一和第二臂分別與第一波導(dǎo)末端以及第二波導(dǎo)末端耦合，用于將一對單獨信號組合成輸出光波信號；和輸出波導(dǎo)部分，其與輸出Y型部分耦合用以接受輸出光波信號。
53.權(quán)利要求52所述的SOI基光學(xué)裝置，其中馬赫-澤德干涉儀是一種對稱干涉儀，其將等分能量耦合入第一和第二波導(dǎo)。
54.權(quán)利要求52所述的SOI基光學(xué)裝置，其中馬赫-澤德干涉儀是一種非對稱干涉儀，其將不等分能量耦合入第一和第二波導(dǎo)。
55.一種SOI基光學(xué)裝置，用于調(diào)節(jié)傳輸?shù)墓獠ㄐ盘枺撗b置包括硅基質(zhì)；置于硅基質(zhì)上的絕緣層；和置于絕緣層上的單晶硅層，該單晶硅層具有小于1微米的厚度；置于單晶硅層上的相對薄絕緣層；和置于相對薄絕緣層上的設(shè)備半導(dǎo)體層，設(shè)備半導(dǎo)體層具有小于1微米的厚度，其中單硅晶層、相對薄絕緣層和設(shè)備半導(dǎo)體層的組合厚度也小于1微米，設(shè)備半導(dǎo)體層被蝕刻以形成至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備用以調(diào)節(jié)沿著下面單晶硅層傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕墓鈱W(xué)行為。
56.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備包括透鏡。
57.權(quán)利要求56所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個透鏡是凸透鏡。
58.權(quán)利要求56所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個透鏡是凹透鏡。
59.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備包括棱鏡。
60.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備包括光柵。
61.權(quán)利要求60所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)置光柵與光波信號的傳輸方向基本垂直。
62.權(quán)利要求60所述的SOI基光學(xué)裝置，其中光柵是啁啾光柵。
63.權(quán)利要求60所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)置光柵與光波信號的傳輸方向成預(yù)定的角度。
64.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備包括分光器。
65.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中至少一個平面的、二維光學(xué)設(shè)備包括衍射光學(xué)設(shè)備。
66.權(quán)利要求65所述的SOI基光學(xué)裝置，其中衍射光學(xué)設(shè)備包括菲涅耳透鏡。
67.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)備半導(dǎo)體層包括設(shè)備硅層。
68.權(quán)利要求67所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)備硅層包括設(shè)備聚硅層。
69.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)備半導(dǎo)體層包括設(shè)備氮化硅層。
70.權(quán)利要求55所述的SOI基光學(xué)裝置，其中設(shè)備半導(dǎo)體層包括硅石。
71.權(quán)利要求70所述的SOI基光學(xué)裝置，其中硅石包括稀土摻雜物用以放大傳輸?shù)墓獠ㄐ盘枴?br> 72.權(quán)利要求71所述的SOI基光學(xué)裝置，其中稀土摻雜物包括鉺。
全文摘要
一組平面的、二維的光學(xué)設(shè)備，其能夠在SOI結(jié)構(gòu)的亞微米表面層上或者在SOI表面層和覆蓋的聚硅層的亞微米厚組合物上制備?？梢詰?yīng)用傳統(tǒng)的覆蓋/蝕刻技術(shù)在SOI平臺上形成各種有源和無源設(shè)備?？梢詫υO(shè)備的各個區(qū)進行摻雜以形成有源設(shè)備結(jié)構(gòu)。另外，聚硅層可以被單獨圖形化，為傳輸?shù)墓庑盘柼峁┯行Ｖ笖?shù)變化區(qū)。
文檔編號G02B6/42GK101052905SQ200480010730
公開日2007年10月10日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者普拉卡什·約托斯卡, 馬格利特·吉龍, 羅伯特·凱斯·蒙特哥莫里, 威普庫馬·帕特爾, 卡爾潘都·夏斯特里, 索哈姆·帕塔克, 凱瑟琳·A·亞努舍弗斯奇 申請人:斯歐普迪克爾股份有限公司