CN103189768B

CN103189768B - 光波导的形成

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Publication number: CN103189768B
Application number: CN201080069982.XA
Authority: CN
Inventors: 基思·戈森
Original assignee: Empire Technology Development LLC
Current assignee: Empire Technology Development LLC
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: KR101521160B1; WO2012059779A1; JP5599516B2; KR20130112905A; JP2014500524A; CN103189768A; US20120106974A1; US8712203B2

Abstract

一般地描述了针对光波导、用于形成光波导的方法和系统、以及包括光波导的光学系统的技术。在一些示例中，光波导可以包括硅衬底的壁中的氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域。壁可以限定过孔。光波导可以包括衬底中的氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

Description

光波导的形成

背景技术

除非另有声明，这一部分中所述的材料并非是相对于该申请中权利要求的现有技术，并且并不因包括在这一部分中而就承认其是现有技术。

在三维叠层集成电路中，叠层中的一个集成电路可以适于与另一集成电路通信。例如，可以通过导电路径电学地执行通信。也可以通过光波导使用光通信来执行通信。

发明内容

在示例中，一般地描述了一种在硅衬底中形成的光波导。示例光波导可以包括硅衬底的壁中的氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域，并且壁可以限定过孔。光波导可以包括衬底中的氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

在示例中，一般地描述了一种在硅衬底中形成光波导的方法。示例方法可以包括在硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域，并且壁可以限定过孔。该方法还可以包括在硅衬底中形成氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

在示例中，一般地描述了一种包括在硅衬底中形成的光波导的光通信系统。示例光通信系统可以包括光信号发射机和光信号接收机。光信号接收机可以通过光波导与光信号发射机通信。光波导可以包括硅衬底的壁中的氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域，并且壁可以限定过孔。光波导可以包括衬底中的氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

在示例中，一般地描述了一种用于在硅晶片中形成光波导的系统。晶片可以包括限定过孔的壁。示例系统可以包括：反应腔室、第一气体的第一源、第二气体的第二源、热源和处理器。第一气体可以包括氮。第一源可以配置为与反应腔室连通。第二气体可以包括氧。第二源可以配置为与反应腔室连通。热源可以与所述反应腔室可操作地关联。处理器可以配置为与反应腔室、第一源、第二源和热源通信。处理器可以配置为操作第一源、第二源和热源以便在硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域。处理器可以配置为操作第一源、第二源和热源以便在衬底中形成氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

以上概述只是说明性的而不是意欲按照任何方式进行限制。除了上述说明性的方面、实施例和特征之外，另外的方面、实施例和特征通过参考附图和以下详细描述将变得清楚明白。

附图说明

根据以下说明和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将更加清楚。在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些示例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下，通过使用附图以额外的特征和细节来详细描述本公开，附图中：

图1示出了可以用于实现光波导形成的示例系统；

图2示出了可以用于实现光波导形成的示例系统；

图3示出了用于实现光波导形成的示例工艺的流程图；

图4示出了可以用于实现光波导形成的计算机程序产品；以及

图5是示出了可以配置为实现光波导形成的示例计算设备的方框图；

它们都根据这里描述的至少一些实施例进行设置。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的各方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。

本公开一般地主要涉及与形成光波导相关的方法、材料和设备。

简而言之，一般地描述了针对光波导、用于形成光波导的方法和系统、以及包括光波导的光学系统的技术。在一些示例中，光波导可以包括硅衬底的壁中的氮氧化硅区域。氮氧化硅区域可以限定光波导的内部区域。壁可以限定过孔(via)。光波导可以包括衬底中的氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

除了在工作示例或其他所示的情况之外，在说明书和权利要求中阐述的表示材料数量、反应条件、持续时间、材料的量化性质等的至少一些数字可以理解为由术语“大约”来修饰。

还应该理解，在说明书中明确或隐含公开和/或在权利要求中记载的属于结构上、成分上和/或功能上相关的化合物、材料或物质构成的组中的任意化合物、材料或物质包括该组中的各单独代表或者它们的所有组合。

图1示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的用于实现光波导形成的系统。示例光波导形成系统100可以包括过孔形成设备102、反应腔室104、热源107、含氧气体源106和/或含氮气体源108。这些元件中的至少一些可以设置为通过通信链路156与处理器154通信。在一些示例中，处理器154可以适于与存储器158通信，存储器158中存储有指令160。处理器154可以例如通过指令160而被配置为控制如下所述的操作、功能或动作中的至少一些。

如110所示，可以通过任意合适的方法在硅衬底101中形成过孔120。在示例中，过孔形成设备102可以包括受激准分子激光器，配置为施加光束109。光束109可以用于形成穿过硅衬底101的任意尺寸的过孔120，所述尺寸适于制造如下所述的波导。在其他示例中，过孔形成设备102可以包括反应离子刻蚀设备、等离子体刻蚀设备、离子束磨削设备或者电化学刻蚀设备等中的一个或多个。

如112所示，可以将包括过孔120的硅衬底101放置于反应腔室104中。在示例中，反应腔室104可以包括炉式或其他加热腔室。反应腔室104可以通过热源107加热至或者保持在范围从约1000至约1500摄氏度的反应温度下。在示例中，热源107可以配置为按照约每秒钟10摄氏度的速率将反应腔室104中的温度从环境温度升高至反应温度。

在示例中，处理器154可以配置为操作气体源106、108以将气体引入到反应腔室104中。在示例中，气体可以包括来自氮源108的氮172和来自氧源106的氧170。含氮气体172可以与硅衬底101中的硅反应以在限定过孔120的壁中形成氮氧化硅的区域130。例如，含氮气体172可以是例如N₂O之类的氧化氮，或者该气体可以包括例如氨气(NH₃)和氧气之类的气体的混合物、或者例如空气之类的氮气和氧气的混合物。氮氧化硅区域130可以用于限定光波导的区域，这在下面更加详细地讨论。氮氧化硅区域130对于将要传输通过波导的光的波长可以是透明的，并且典型地具有约1.46至约2.3的折射率。

如114所示，处理器154可以配置为操作气体源106、108以选择性地停止从氮源108供氮172，并且选择性地提供或者继续从氧源106供氧170。在示例中，可以将引入到反应腔室104中的气体突然地切换以排出氮172。例如，处理器154可以配置为操作气体源108以停止供氮172，并且操作真空泵152以从反应腔室104中去除氮172。在示例中，处理器154可以配置为操作气体源106、108以将含氧气体170与含氮气体172的比率逐渐增加，直到将实质上的纯氧气体170引入到反应腔室104中。

氧气170可以透过氮氧化硅区域130而接触氮氧化硅区域130下面的硅并且与之反应。这种反应可以形成与氮氧化硅区域130相邻的氧化硅区域140。氧化硅区域140可以形成光波导150的外部区域。在示例中，氧化硅可以具有范围在约1.45至约1.46的折射率。光波导150可以具有空的芯部或者填充有合适的透明材料184的芯部。例如，材料184可以包括聚合物，例如丙烯酸酯、硅氧烷、聚酰亚胺、环氧树脂等。

气体170、172的引入各自均可以保持范围为约10分钟至约20分钟的反应时间，反应时间可以依赖于反应温度以及所需的氮氧化硅和氧化硅区域的深度来变化。约1100摄氏度的反应温度可以用于形成环形光波导，其中区域130和140各自均具有范围从约1微米至约10微米的厚度。

如116所示，光通信系统可以包括光信号发射机180、光信号接收机182和波导150。波导150可以设置于光信号发射机180和光信号接收机182之间。波导150可以包括氮氧化硅区域130的芯部和设置在芯部130周围的氧化硅区域140形式的包层。集成电路70可以与光信号发射机180通信。

图2示出了根据这里描述的至少一些实施例设置的可以用于实现光波导形成的一些示例系统200。图2的系统200与图1的系统100基本上类似，但是包括附加的细节。为了清楚的目的，图2中标记为与图1部件相同的那些部件将不再描述。

如110所示，在一些示例中，可以如上所述在硅衬底101中形成过孔120。如190所示，处理器154可以配置为操作气体源106将氧气170供应到反应腔室104中。氧气170可以使用热氧化或气相沉积技术与衬底100的硅反应以形成氧化硅的区域140，如上所述。随后可以形成氮氧化硅区域130。处理器154可以配置为操作沉积设备194来将含氮气体196如N₂或NH₃等供应到腔室104中。气体196可以用于通过化学气相沉积(CVD)、等离子体气相沉积(PVD)或者适用于这里所述目的的任意其他沉积技术来在氧化硅区域140上沉积氮氧化硅区域130。

图3示出了根据这里所述的至少一些实施例的用于形成光波导的示例工艺250的流程图。例如，可以使用上述系统实现图3中的工艺。示例工艺可以包括如方框S2、S4和/或S6中的一个或多个所示的一个或多个操作、动作或功能。尽管图示为分立的方框，但是各方框可以依赖于所需的实施方式而被划分为附加的方框、组合为更少的方框、或者去除。处理可以开始于方框S2。

在方框S2“在衬底中形成过孔”，过孔形成设备可以配置为在硅衬底中形成过孔。在一些示例中，过孔形成设备可以包括激光器。在一些示例中，可以通过反应离子刻蚀、等离子体刻蚀、离子束磨削或电化学刻蚀来形成过孔。处理可以从方框S2继续至方框S4。

在方框S4“在硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域”，处理器可以配置为操作氮源将含氮气体供应到衬底以在硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域。在一些示例中，氮氧化硅区域限定了光波导的内部区域。壁可以限定衬底的过孔。在一些示例中，可以通过在反应腔室中在含氮气体中加热硅衬底来形成氮氧化硅区域。在一些示例中，可以通过气相沉积技术来形成氮氧化硅区域。处理可以从方框S4继续至方框S6。

在方框S6“在硅衬底中形成氧化硅区域”，处理器可以配置为操作氧源以在硅衬底中形成氧化硅区域。氧化硅区域可以限定与内部区域相邻的光波导的外部区域。

图4示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的用于实现光波导形成的计算机程序产品。计算机程序产品300可以包括信号承载介质302。信号承载介质302可以包括一个或多个指令304，当通过例如处理器执行时，所述指令304可以提供以上结合图1-3描述的功能。因此例如参考系统100和200，处理器154可以响应于由介质302传达给系统100和/或200的指令304进行图4所示方框中的一个或多个。

在一些实施方式中，信号承载介质302可以包含计算机可读介质306，例如但不限于硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质302可以包含可记录介质308，例如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实施方式中，信号承载介质302可以包含通信介质310，例如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此例如，可以通过RF信号承载介质302将程序产品300传达给系统100的一个或多个模块，其中通过无线通信介质310(例如符合IEEE 802.11标准的无线通信介质)传达信号承载介质302。

图5是示出了根据这里描述的至少一些实施例配置的用于实现光波导形成的示例计算设备的方框图。在非常基本的配置402中，计算设备400典型地包括一个或多个处理器404以及系统存储器406。存储器总线408可用于在处理器404和系统存储器406之间进行通信。

根据所期望的配置，处理器404可以是任意类型的，包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器404可以包括一级或多级缓存(例如，一级缓存410和二级缓存412)、处理器核414、以及寄存器416。示例处理器核414可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP核)或其任意组合。示例存储器控制器418也可以与处理器404一起使用，或者在一些实施方式中，存储器控制器418可以是处理器404的内部部件。

根据所期望的配置，系统存储器406可以是任意类型的，包括但不限于易失性存储器(如RAM)、非易失性存储器(如ROM、闪存等)或其任意组合。系统存储器406可以包括操作系统420、一个或多个应用程序422和程序数据424。

应用程序422可以包括光波导形成算法426，配置为执行这里所述的功能，包括之前结合图1至图4描述的那些功能。程序数据424可以包括光波导形成数据428，所述光波导形成数据可以对于实现这里所述的光波导形成是有用的。在一些实施例中，应用程序422可以设置为在操作系统420上以程序数据424操作，使得可以提供光波导的形成。这里所描述的基本配置402在图5中由虚线内的部件来图示。

计算设备400可以具有额外特征或功能以及额外接口，以有助于基本配置401与任意所需设备和接口之间进行通信。例如，总线/接口控制器430可以有助于基本配置402与一个或多个数据存储设备432之间经由存储接口总线434进行通信。数据存储设备432可以是可拆卸存储设备436、不可拆卸存储设备438或其组合。可拆卸存储设备和不可拆卸存储设备的示例包括磁盘设备(如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、光盘驱动器(如紧致盘(CD)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器)、固态驱动器(SSD)以及磁带驱动器，这仅仅是极多例子中的一小部分。示例计算机存储介质可以包括以任意信息存储方法和技术实现的易失性和非易失性、可拆卸和不可拆卸介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。

系统存储器406、可拆卸存储设备436和不可拆卸存储设备438均是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储设备，磁盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备，或可以用于存储所需信息并可以由计算设备400访问的任意其他介质。任何这种计算机存储介质可以是设备400的一部分。

计算设备400还可以包括接口总线440，以有助于各种接口设备(例如，输出设备442、外围设备接口444和通信设备446)经由总线/接口控制器430与基本配置402进行通信。示例输出设备442包括图形处理单元448和音频处理单元450，其可被配置为经由一个或多个A/V端口452与多种外部设备(如显示器或扬声器)进行通信。示例外围设备接口444包括串行接口控制器454或并行接口控制器456，它们可被配置为经由一个或多个I/O端口458与外部设备(如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等))或其他外围设备(例如，打印机、扫描仪等)进行通信。示例通信设备446包括网络控制器460，其可以被设置为经由一个或多个通信端口464与一个或多个其他计算设备462通过网络通信链路进行通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质典型地可以由调制数据信号(如载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据来体现，并可以包括任意信息传送介质。“调制数据信号”可以是通过设置或改变一个或多个特性而在该信号中实现信息编码的信号。例如，但并非限制性地，通信介质可以包括有线介质(如有线网络或直接布线连接)、以及无线介质(例如声、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质)。这里所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质。

计算设备400可以实现为小体积便携式(或移动)电子设备的一部分，如蜂窝电话、个人数据助理(PDA)、个人媒体播放设备、无线web浏览设备、个人耳机设备、专用设备或包括任意上述功能的混合设备。计算设备400也可以实现为个人计算机，包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置。

本公开不限于在本申请中描述的具体示例，这些具体示例意在说明不同方案。本领域技术人员清楚，不脱离本公开的精神和范围，可以做出许多修改和变型。本领域技术人员根据之前的描述，除了在此所列举的方法和装置之外，还可以想到本公开范围内功能上等价的其他方法和装置。这种修改和变型应落在所附权利要求的范围内。本公开应当由所附权利要求的术语及其等价描述的整个范围来限定。应当理解，本公开不限于具体方法、试剂、化合物组成或生物系统，这些都是可以改变的。还应理解，这里所使用的术语仅用于描述具体示例的目的，而不应被认为是限制性的。

至于本文中基本上任何关于多数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式，和/或从单数形式转换为多数形式，以适合具体环境和/或应用。为清楚起见，在此可以明确声明多种单数形式/多数形式的互换。

本领域技术人员应当理解，一般而言，所使用的术语，特别是所附权利要求中(例如，在所附权利要求的主体部分中)使用的术语，一般地应理解为“开放”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解，如果意在所引入的权利要求中标明具体数目，则这种意图将在该权利要求中明确指出，而在没有这种明确标明的情况下，则不存在这种意图。例如，为帮助理解，所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例，即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和/或“一个”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)；在使用定冠词来引入权利要求中的特征时，同样如此。另外，即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目，本领域技术人员应认识到，这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如，不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征，或者两个或更多该特征)。另外，在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

另外，在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下，本领域技术人员应认识到，本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。

本领域技术人员应当理解，出于任意和所有目的，例如为了提供书面说明，这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，在此所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解，所有诸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之类的语言包括所列数字，并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每一单独数字。因此，例如具有1～3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似地，具有1～5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。

尽管已经在此公开了多个方案和实施例，但是本领域技术人员应当明白其他方案和实施例。这里所公开的多个方案和实施例是出于说明性的目的，而不是限制性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。

Claims

1.一种在硅衬底中形成的环形光波导，所述环形光波导包括：

所述硅衬底的壁中的氮氧化硅区域，其中所述氮氧化硅区域限定所述环形光波导的内部区域，并且其中所述壁限定过孔；以及

所述硅衬底中的氧化硅区域，其中所述氧化硅区域限定与所述内部区域相邻的所述环形光波导的外部区域，

其中所述内部区域包括环形截面。

2.根据权利要求1所述的环形光波导，其中所述外部区域在所述内部区域和所述硅衬底的硅之间。

3.根据权利要求1所述的环形光波导，还包括所述内部区域中的聚合物树脂。

4.一种在硅衬底中形成环形光波导的方法，所述方法包括：

在所述硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域，其中所述氮氧化硅区域限定所述环形光波导的内部区域，并且其中所述壁限定过孔，并且其中所述内部区域包括环形截面；以及

在所述硅衬底中形成氧化硅区域，其中所述氧化硅区域限定与所述内部区域相邻的所述环形光波导的外部区域。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括在所述硅衬底中形成所述过孔。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过执行激光钻孔、反应离子刻蚀、等离子体刻蚀、离子束磨削或者电化学刻蚀中的至少一个，在所述硅衬底中形成过孔。

7.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过在反应腔室中使所述硅衬底与含氮气体进行反应，来形成所述内部区域。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述气体包括从一氧化二氮、氨和氧气的混合物以及氮气和氧气的混合物组成的组中选择的气体。

9.根据权利要求7所述的方法，其中反应条件包括范围从约1000摄氏度到约1500摄氏度的温度。

10.根据权利要求4所述的方法，还包括：通过在反应腔室中使所述硅衬底与含氧气体进行反应，来形成所述外部区域。

11.根据权利要求4所述的方法，还包括：

通过在反应腔室中使所述硅衬底与含氮的第一气体进行反应，来形成所述内部区域；以及

通过在所述反应腔室中使所述硅衬底与含氧的第二气体进行反应，来形成所述外部区域。

12.根据权利要求4所述的方法，还包括在形成所述内部区域之前形成所述外部区域。

13.根据权利要求4所述的方法，还包括在形成所述外部区域之前形成所述内部区域。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括通过化学气相沉积或等离子体气相沉积中的至少一个来形成所述内部区域。

15.一种光通信系统,包括在硅衬底中形成的环形光波导，所述光通信系统包括：

光信号发射机；以及

光信号接收机，其中所述光信号接收机配置为通过所述环形光波导与所述光信号发射机通信；以及

其中所述环形光波导包括：

所述硅衬底的壁中的氮氧化硅区域，其中所述氮氧化硅区域限定所述环形光波导的内部区域，并且其中所述壁限定过孔并且其中所述内部区域包括环形截面；以及

所述硅衬底中的氧化硅区域，其中所述氧化硅区域限定与所述内部区域相邻的所述环形光波导的外部区域。

16.根据权利要求15所述的光通信系统，其中所述硅衬底包括配置为与所述光信号发射机通信的集成电路。

17.一种用于在硅衬底中形成环形光波导的系统，其中所述硅衬底包括限定过孔的壁，所述系统包括：

反应腔室；

第一气体的第一源，其中所述第一气体包括氮，并且其中所述第一源配置为与所述反应腔室连通；

第二气体的第二源，其中所述第二气体包括氧，并且其中所述第二源配置为与所述反应腔室连通；

热源，其中所述热源与所述反应腔室可操作地关联；

处理器，其中所述处理器配置为与所述反应腔室、所述第一源、所述第二源和所述热源通信，并且其中所述处理器配置为操作所述第一源、所述第二源和所述热源以便：

在所述硅衬底的壁中形成氮氧化硅区域，其中所述氮氧化硅区域限定所述环形光波导的内部区域，并且其中所述内部区域包括环形截面；以及

在所述衬底中形成氧化硅区域，其中所述氧化硅区域限定与所述内部区域相邻的所述环形光波导的外部区域。

18.根据权利要求17所述的系统，还包括过孔形成设备，其中所述处理器配置为与所述过孔形成设备通信。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述过孔形成设备包括激光钻孔设备、反应离子刻蚀设备、等离子体刻蚀设备、离子束磨削设备或者电化学刻蚀设备中的至少一个。