CN104049300A

CN104049300A - 用于光学偏振分路旋转器的前端制程集成的材料结构

Info

Publication number: CN104049300A
Application number: CN201410092443.8A
Authority: CN
Inventors: T·巴尔维奇; D·M·吉尔; W·M·格林; M·H·哈提尔; Y·A·弗拉索夫
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: US8942519B2; CN104049300B; US8923665B2; US20140270628A1; US20140270622A1

Abstract

本发明涉及用于光学偏振分路旋转器的前端制程集成的材料结构。公开了晶片芯片的偏振分路旋转器、光电子器件及使用方法。所述晶片芯片的第一波导被配置成从光学器件接收光学信号并且传播所接收的光学信号的横电本征态。所述第二波导被配置成从所述第一波导接收所接收的光学信号的横磁本征态。所述第二波导包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层。

Description

用于光学偏振分路旋转器的前端制程集成的材料结构

技术领域

本发明涉及半导体光电子学，更具体地，涉及在晶片芯片的互补金属氧化物半导体（CMOS）结构的前端制程堆叠（front-end of the line stack）中光子器件的集成。

背景技术

可以在晶片芯片上制造光子结构以产生既能在电子学范畴也能在光学范畴内工作的晶片。当光纤被用于将光输入到晶片芯片上的波导中时，必须小心地正确控制光的偏振。偏振态在光纤中的取向随时间随机变化。晶片芯片上光子器件的性能对偏振态的取向非常敏感。因此，必须在晶片芯片上处理输入偏振态使其被重新取向成供光子器件最佳工作的偏振态。为了实现这种偏振重新取向，使用偏振分路旋转器（polarization splitter androtator，PSR）。

通常，晶片制造包括前端制程（FEOL）处理和后端制程（BEOL）处理，在FEOL期间将器件构建到晶片芯片的CMOS堆叠的底层中，BEOL用于构建晶片芯片的包含使在FEOL处理期间形成的器件互连的布线的顶层。底部FEOL层包括晶片芯片的晶体管及其各种部件（即，源极、漏极、栅极、栅极电介质），但是不包含到晶体管的顶部栅极、源极和/或漏极的金属连接部。标准CMOS堆叠的器件可以与各种光学器件集成，其中经由在BEOL处理期间形成在所述顶层处的元件进行电学输入。当前没有办法实现在CMOS堆叠的底部FEOL层处的PSR的光子集成。

发明内容

根据本发明的另一个实施例，一种晶片芯片的偏振分路旋转器包括：所述晶片芯片的第一波导，其被配置成从光学器件接收光学信号；以及第二波导，其被配置成从所述第一波导接收所接收的光学信号的横磁本征态，所述第二波导包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层。

根据本发明的另一个实施例，一种晶片芯片的光电子器件包括：晶片芯片的第一波导，其被配置成从光学器件接收光学信号；以及第二波导，其被配置成从所述第一波导接收所接收的光学信号的横磁本征态，所述第二波导包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层。

根据本发明的另一个实施例，一种控制晶片芯片上光学信号的偏振的方法，包括：在所述晶片芯片的前端制程层中设置第一波导和第二波导，其中所述第二波导的分路器端包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层；在所述第一波导的输入端处接收所述光学信号；在所述第一波导中传播所接收的光学信号的横电本征态；以及经由所述多个层在所述第二波导中传播横磁本征态，以便控制所述横磁本征态的偏振。

通过本发明的技术实现另外的特征和优点。本申请中详细描述了本发明的其它实施例和方面，这些实施例和方面被认为是所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特征，参考说明书和附图。

附图说明

在说明书的结论处的权利要求中特别指出并且清楚地要求保护被认为是本发明的主题。从以下结合附图给出的详细描述，本发明的前述及其它特征和优点是显而易见的，在附图中：

图1（现有技术）示出了已知晶片芯片设计，其具有基于模式演变的光子偏振分路旋转器；

图2示出了具有在晶片芯片的互补金属氧化物硅（CMOS）层中形成的示例性光子集成器件的晶片芯片；

图3示出了其中形成有第一波导和第二波导的图2的晶片芯片的CMOS层的分路器横截面；

图4示出了备选实施例中的图2的晶片芯片的CMOS层的分路器横截面；

图5示出了另一备选实施例中的图2的晶片芯片的CMOS层的分路器横截面；

图6示出了又一备选实施例中的图2的晶片芯片的CMOS层的分路器横截面；并且

图7示出了与图6的分路器横截面对应的图2的晶片芯片的CMOS层的旋转器横截面。

具体实施方式

图1（现有技术）示出了已知的基于模式演变的、具有光子偏振分路旋转器（PSR）的晶片芯片设计100。PSR包括形成在晶片芯片100上的第一波导102和第二波导104。PSR可以具有在前端的光分路器部分和在后端的旋转器部分。光分路器部分包括第一波导102的前端106和第二波导104的前端108。第一波导102的前端106可以通过间隙120而与第二波导104的前端108分隔开。为了描述的目的示出了坐标系125。第一波导102包括沿着第一波导102的长度基本是矩形的横截面。第一波导102的长边平行于晶片100的表面以传播光的横电（TE）本征态。第二波导104的在分路器端的横截面基本是矩形的，其中第二波导的长边垂直于晶片100的表面以传播光的横磁（TM）本征态。在晶片芯片设计100中，第一波导102和第二波导104由一种材料（例如，氮化硅）制成。

当光在第二波导104中传播时，第二波导104的横截面从用于传播TM本征态的分路器横截面130处的垂直取向矩形逐渐变成用于传播TE本征态的旋转器横截面140处的水平取向矩形。这通过在使z方向从前部108横跨到后部110时看来，逐渐减小第二波导104的高度（y维度）并且增加其宽度（x维度）来实现。一旦TM偏振本征态已经被旋转到TE偏振本征态，则可以对第一波导102和第二波导104中的TE本征态进行各种操作。

图2示出了具有示例性光子偏振分路旋转器（PSR）的本发明的晶片芯片200。该PSR包括形成在晶片芯片200中的第一波导202和第二波导204。PSR可以具有在前端的光分路器部分和在后端的旋转器部分。光分路器部分包括第一波导202的前端206和第二波导204的前端208。第一波导202的前端206可以通过间隙220而与第二波导204的前端208分隔开。为了描述的目的示出了坐标系225。分路器横截面230被示为与z轴正交，z轴横断前端206和前端208。前端206的分路器横截面具有基本矩形的轮廓。分路器横截面230处的前端206的宽度（即，x维度）大于分路器横截面230处的前端206的高度（即，y维度）。对于第二波导204的前端208，高度大于宽度。旋转器部分位于第二波导204的后端210。第一波导202的后端的横截面与第一波导202的前端206的横截面基本上相同。旋转器横截面240被示为在第二波导204的后端210处与z轴正交。第二波导204在旋转器横截面240处的宽度大于其在旋转器横截面240处的高度，类似于第一波导202在其前端206横截面处的几何结构。

在典型的PSR中，在波导202的前端206处接收的光具有任意的或随机取向的偏振。随机取向的偏振的特征在于光的偏振矢量或偏振本征态之间的随机变化的关系。可以沿着分路器部分中波导202和204的取向定义偏振本征态。例如，偏振本征态中的第一个被称为横电本征态（TE本征态），并且具有主要沿着水平方向（即，x方向）取向的电场。偏振本征态中的第二个在本文中被称为横磁本征态（TM本征态），并且具有主要沿着垂直方向（即，y方向）取向的电场。应当理解，PSR是双向器件。当在一端提供输入时，其可以用作分路旋转器，或者如果在另一端提供输入，则其可以用作反向旋转并路器（rotator and combiner）。为了示例的目的，假设在分路器端提供输入，PSR被讨论为具有偏振分路并且然后旋转的功能。然而，在备选实施例中，如果在旋转器端提供输入，则PSR可以用于反转光子功能。

光或光学信号通常经由基本上在z方向上行进的第一波导202的前端206处的光纤进入光分路器部分。第一波导202的前端206的取向与所接收的光学信号的TE本征态的传播共振。类似地，第二波导204的前端208的取向与TM本征态的传播共振。因此，光学信号的TE本征态被限制在第一波导202内，而TM本征态被跨过第一波导202和第二波导204之间的间隙220传输从而在第二波导204内传播。然后TE和TM本征态沿着它们各自的波导202和204传播。在分路器区域中沿着z方向，第二波导204的前部208从宽度w₀逐渐增加到选定宽度w₁。通常，所述间隙具有选定宽度，以沿着所述波导在至少一个位置处提供TM本征态的从第一波导202向第二波导的传输。因此，在一个实施例中，两个波导之间的间隙在沿着两个波导202和204的至少一个位置处不超过1000nm。间隙220也可以在前部208的尖端222处较大以避免反射并且然后被减小以加速TM本征态跨过其的传输。一旦偏振本征态已经被分路到它们相应的波导中，间隙220就沿着z方向增加。沿着z方向增加间隙避免了在旋转器区域中波导202和204之间的串扰。

当光在第二波导204中传播时，第二波导204的横截面从用于传播TM本征态的分路器横截面230处的垂直取向矩形逐渐变成用于传播TE本征态的旋转器横截面240处的水平取向矩形。这通过在使z方向从前部208横跨到后部210时看来，逐渐减小第二波导204的高度（y维度）并且增加其宽度（x维度）来实现。一旦TM偏振本征态已经被旋转到TE偏振本征态，则可以对第一波导202和第二波导204中的TE本征态进行各种操作。

图2的PSR被集成到诸如晶体管和其它电子器件的互补金属氧化物半导体（CMOS）结构中以便提高硅光子器件的性能。在示例性实施例中，第一和第二波导202、204可以在前端制程（FEOL）处理期间被制造到晶片芯片200的互补金属氧化物半导体（CMOS）层212中。与图1的PSR相反，图2中的CMOS层212可以包括由虚线213指示的不同材料的双层，该虚线213将CMOS层212的双层225和227分开。在备选实施例中，CMOS层212可以包括由多种不同材料制成的多层。由于CMOS层212是双层，第一波导202和第二波导204中的至少一者由不止一层材料制成，如第二波导204的层235和237所指示的。此外，用于第一和第二波导202、204中的任一者的材料可以用于操作CMOS层212内的其它器件的目的。因此，第一波导202和第二波导204中的任一者可以用作CMOS层器件的一部分，例如晶体管的一部分、晶体管的栅极等等。作为集成的FEOL工序的一部分，第一波导202和第二波导204可以使用已经在CMOS层中存在的材料形成。在下文中针对图3-7讨论FEOL CMOS层内PSR的各种实施例。在图3-7中，将波导沿着z轴的变化，即宽度和间隙220的变化，考虑为与图2所示的z-变化一致。

图3示出了示例性实施例中图2的CMOS层200的分路器横截面视图300。横截面视图300是沿着由坐标系325所指示的z轴所见的，并且对应于由分路器横截面230定义的PSR级。所述晶片包括形成在硅层302上的氧化物层304从而形成界面322。在各种实施例中，氧化物层304可以包括氧化硅，氧化硅可以通过热氧化、低压化学气相沉积、快速热化学气相沉积、溅射或等离子体增强的化学气相沉积或其它适当的技术生成。可以在氧化物层304顶上形成氮化物层314，以由此形成氮化物-氧化物界面324。氮化物层314可以包括氮化硅，氮化硅可以使用例如低压化学气相沉积、快速热化学气相沉积、溅射或等离子体增强的化学气相沉积或其它适当的技术形成。在各种实施例中，氮化物层314可以具有在约20nm到约200nm范围内的厚度。氮化物层314可以被顶部层316覆盖。顶部层316的厚度可以为约100nm到约1000nm。顶部层316可以包括硼磷硅酸盐玻璃（BPSG）层，BPSG层是添加有磷和硼的二氧化硅。在示例性实施例中，BPSG通过用磷代替最高15%的硅并且用硼代替最高15%的硅而得到。

氧化物层304包括用于限制和传播横电（TE）本征态的第一波导306以及用于限制和传播横磁（TM）本征态的第二波导308的一部分。第一波导306包括单晶硅层。第一波导306的单晶硅层可以由绝缘体上硅（SOI）材料制成，即，第一波导306可以是通过诸如氧化硅304的电介质而与单晶硅晶片302分隔开的单晶硅层。第二波导308的分路器端包括绝缘体上硅（SOI）材料310以及形成在SOI材料310的顶面附近的多晶硅层312。在各种实施例中，所述前端可以附加地包括氮化物层的一部分。在一个实施例中，第一波导306的单晶硅层可以为约60纳米（nm）到约600nm宽并且为约50nm到约300nm高。第一波导306和第二波导308的底面可以与界面322垂直分隔开一距离H，距离H在从约500nm到约5000nm的范围内。第一波导306的单晶硅层与第二波导308的SOI材料310之间的间隙220可以被氧化物层304的材料（例如氧化硅）填充。在各种实施例中，间隙220的宽度（在x方向上）可以为约50（nm）到约1000nm。

在各种实施例中，第二波导308的多晶硅层312也可以用作晶体管的栅极并且尤其在随后的FEOL步骤中在晶体管制造期间用于提供晶体管的对准。在备选实施例中，第二波导308的多晶硅层312可以用作在CMOS层中形成的任何其它适当器件的部件。多晶硅层312可以使用低压化学气相沉积、快速热化学气相沉积、溅射或等离子体增强的化学气相沉积或其它适当的技术沉积。在各种实施例中，多晶硅层312可以为约30nm到约600nm宽并且为约30nm到约200nm高。多晶硅层312可以通过薄氧化物层309而与SOI材料310分隔开，所述薄氧化物层309具有在约1nm到约10nm范围内的厚度。

在一个实施例中，第二波导308的一部分在氮化物-氧化物界面324上方延伸并且被氮化物层314的一部分覆盖。在各种实施例中，第二波导308的多晶硅层312在氮化物-氧化物界面324上方延伸。氧化硅脊（ridge）320可以形成于在氮化物-氧化物界面324上方延伸的多晶硅层312的一个或多个侧面上。在各种实施例中，脊320可以具有约5nm到约50nm的宽度。脊320可以在氮化物-氧化物界面324上方延伸到一高度，该高度为多晶硅层312的高度的约25%到约75%。脊320可以被设置在多晶硅层312与氮化物层314之间。在一些实施例中，氧化物层309可以用作晶体管结构中的间隔物（spacer）。

图3仅示出了第一和第二波导的分路器横截面230。沿着z轴从分路器部分朝向旋转器部分移动，间隙220如图2所示变化。在图3所示的示例性PSR的旋转器部分240，第二波导308的SOI材料310的宽度增加，而多晶硅层212的宽度减小到从约10nm到约130nm的宽度，在该点多晶硅层312中断。因此，在旋转器横截面240，第一和第二波导206和208看来是相似的。脊320以及第一波导306和第二波导308的SOI层的厚度沿着z轴基本不变，尽管在多晶层312中断时脊320也中断。

图4示出了本公开的备选实施例中的CMOS层200的分路器横截面视图400。备选实施例400包括在氧化物层304顶上的第一氮化物层314。第一氮化物层314具有约50nm到约300nm的厚度。第一氮化物层314可以在通常位于第二波导408处的BPSG层316中形成腔409。在示例性实施例中，使用氧化物层411和第二氮化物层413填充腔409。在各种实施例中，腔409的氧化物层411具有约10nm到约100nm的厚度，并且第二氮化物层413具有约10nm到约100nm的厚度。第二波导408的分路器端包括绝缘体上硅（SOI）材料410、形成在SOI材料410的顶面附近的多晶硅层412、第一氮化物层314的一些部分、第二氮化物层411的一些部分以及氧化物层411的一些部分。脊420可以被设置在多晶硅层412与第一氮化物层314之间。氧化物层411和氮化物层413在与光子结构集成的CMOS器件中是常用的，并且可以在晶片芯片的其它部分中用作密封层或蚀刻停止层。在示例性实施例中，氧化物层411和氮化物层413用于增加第二波导408中的光子限制。

图4的波导406和408如图2中所示沿着z轴变化。类似地，间隙220如图2所示沿着z轴变化。在旋转器横截面240处，第二波导408的宽度类似于图2的第二波导208的宽度。在旋转器横截面240处，SOI层410的宽度增加，而多晶层412的宽度减小到从约10nm到约130nm的宽度，在该点多晶层412可以中断。随着多晶层412的宽度减小，腔409的宽度可以对应地减小。一旦多晶层412中断，则具有氧化物层411和第二氮化物层413的腔409就可以中断。脊420以及各层的厚度沿着z轴基本不变，尽管在多晶层412中断时脊420也可以中断。

图5示出了备选实施例中的CMOS层200的分路器横截面视图。在该备选实施例中，第一波导506的高度（h₁）小于第二波导508的单晶硅层510的高度（h₂）。在示例性实施例中，第一波导的高度h₁不大于第二波导508的SOI层510的高度h₂的60%。在波导中的光限制不平衡的情况下使用波导506的高度的减小。减小506的高度增强了TM本征态跨过间隙220向波导508的传输。

图5的波导506和508如图2中所示沿着z轴变化。间隙220如图2所示沿着z轴变化。在分路器横截面240处，第二波导508的宽度类似于图2中第二波导208的宽度。在旋转器横截面240处，单晶硅层510的宽度增加，而多晶层512的宽度减小到从约10nm到约130nm的宽度，在该点多晶层512可以中断。在旋转器横截面240处，单晶硅层510的高度h₂可以减小到第一波导506的高度h₁。可以通过在制造时使用两种不同的光刻层实现高度的变化。因此，单晶硅层510的高度可以通过减小单晶硅层510的顶部的宽度而转化。单晶硅层510的高度可以与多晶层512的宽度的减小同时地逐渐减小，或者在多晶层512中断之后逐渐减小。脊520以及各层的厚度沿着z轴基本不变，尽管在多晶层512中断时脊520也可以中断。

图6示出了另一备选实施例中图2的CMOS层200的分路器横截面视图。第一波导606的底面可以与界面322分隔开一距离H，该距离H在从约500nm到约5000nm的范围内。第一波导606的顶面可以与氧化物-氮化物界面324分隔开一距离，该距离在从约1nm到约200nm的范围内。在另一个实施例中，第一波导606的顶面可以与氧化物-氮化物界面324分隔开一距离，该距离在从约20nm到约150nm的范围内。第一波导606的宽度可以为约100nm到约1000nm，并且第一波导606的高度可以为约20nm到约150nm。分路器端的第二波导608包括多晶硅层610。多晶硅层610被设置为使其底面与氧化物-氮化物界面324对准。距离L620对应于图2所示的分路器横截面230处的间隙220。在第二波导608的输入端处不存在单晶硅材料层。替代地，第二波导608可以包括（从底部到顶部）氧化物层304、多晶硅层610和氮化物层314。TE本征态被限制到第一波导606并且在第一波导606内传播，TM本征态被限制在多晶硅层610以及第二波导608内的氮化物层314的部分内并且在多晶硅层610以及第二波导608内的氮化物层314的部分内传播。氮化物层314可以具有约20nm到约200nm的高度。

图7示出了与图6所示的分路器横截面视图230相关的CMOS层200的旋转器横截面视图240。在旋转器横截面240处，第一波导606已经相对于第二波导608从其在分路器横截面230处的位置迁移。此外，第二波导608的SOI层710已经出现。随着光沿第二波导608的轴传播，多晶层610的宽度逐渐减小到从约10nm到约130nm的范围内的宽度，在该点多晶层610可以中断。此外，随着光沿着第二波导608的轴传播，SOI层710逐渐出现。通过SOI层710的这种逐渐出现以及多晶层610的逐渐消失，TM本征态被从多晶层610传输到SOI层610，由此将多晶层610的TM本征态旋转成SOI层710中的TE本征态。在图7的示例性旋转器横截面，第一波导606与第二波导616分隔开一分隔间隙220，该分隔间隙220具有至少500nm的长度L_g（L_g≥500nm）。分隔间隙220足够宽以防止第一波导606和第二波导710之间的串扰。

在此使用的术语是仅仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本发明。在此使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中明确地另外指出。还应理解，在用于该说明书中时，术语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。

在下面的权利要求中的所有装置或步骤加功能要素的对应结构、材料、动作和等价物旨在包括用于与具体地要求保护的其他要求保护的要素组合地执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的说明书是为了示例和说明的目的而给出的，而不旨在以所公开的形式穷举或限制本发明。只要不脱离本发明的范围和精神，多种修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。为了最好地解释本发明的原理和实际应用，且为了使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的具有适于所预期的特定用途的各种修改的示例性实施例，选择和描述了实施例。

本申请中描绘的流程图仅仅是一个例子。在不脱离本发明的精神的情况下，可以存在该流程图或其中描述的步骤的很多变型。例如，所述步骤可以以不同的顺序进行或者可以添加、删除或修改步骤。所有这些变型都被认为是所要求保护的发明的一部分。

尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是应当理解，现在以及将来，本领域技术人员可以进行落入后附权利要求的范围内的各种改进和增强。这些权利要求应当被解释为保持对被首次描述的本发明的适当保护。

Claims

1.一种晶片芯片的偏振分路旋转器，包括：

所述晶片芯片的第一波导，其被配置成从光学器件接收光学信号；以及

第二波导，其被配置成从所述第一波导接收所接收的光学信号的横磁本征态，所述第二波导包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层。

2.根据权利要求1所述的晶片芯片，其中，所述第一波导和所述第二波导中的至少一者与所述晶片芯片的晶体管共用相同的层。

3.根据权利要求1所述的晶片芯片，其中，所述分路器端还包括：在所述氮化物层的腔内的另外的氮化物层。

4.根据权利要求3所述的晶片芯片，还包括：位于所述腔中的氧化硅层。

5.根据权利要求1所述的晶片芯片，其中，所述第二波导的所述分路器端还包括氧化硅层。

6.根据权利要求5所述的晶片芯片，其中，所述第一波导的分路器端的氧化硅层的高度小于所述第二波导的所述分路器端的氧化硅层的高度的约60%。

7.根据权利要求5所述的晶片芯片，其中，所述第二波导的旋转器端至少包括具有与所述第一波导的单晶硅层的高度基本相同的高度的单晶硅层。

8.根据权利要求1所述的晶片芯片，还包括：在所述分路器端在所述多晶硅层与所述氮化物层之间沿着所述多晶硅层的侧面设置的氧化硅脊。

9.一种晶片芯片的光电子器件，包括：

晶片芯片的第一波导，其被配置成从光学器件接收光学信号；以及

10.根据权利要求9所述的光电子器件，其中，所述第一波导和所述第二波导中的至少一者与所述晶片芯片的晶体管共用相同的材料层。

11.根据权利要求9所述的光电子器件，其中，所述分路器端还包括：位于所述氮化物层的腔内的另外的氮化物层。

12.根据权利要求11所述的光电子器件，还包括：位于所述腔中的氧化硅层。

13.根据权利要求9所述的光电子器件，其中，所述第二波导的所述分路器端还包括氧化硅层。

14.根据权利要求13所述的光电子器件，其中，所述第一波导的分路器端的氧化硅层的高度小于所述第二波导的所述分路器端的氧化硅层的高度的约60%。

15.根据权利要求13所述的光电子器件，其中，所述第二波导的旋转器端至少包括具有与所述第一波导的单晶硅层的高度基本相同的高度的单晶硅层。

16.根据权利要求9所述的光电子器件，还包括：在所述分路器端在所述多晶硅层与所述氮化物层之间沿着所述多晶硅层的侧面设置的氧化硅脊。

17.一种控制晶片芯片上光学信号的偏振的方法，包括：

在所述晶片芯片的前端制程层中设置第一波导和第二波导，其中所述第二波导的分路器端包括分路器端、中间部分和旋转器端，其中所述分路器端包括多晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，所述旋转器端包括单晶硅层、氧化硅层和氮化硅层，并且所述中间部分包括单晶硅层、氧化硅层、多晶硅层和氮化硅层；

在所述第一波导的输入端处接收所述光学信号；

在所述第一波导中传播所接收的光学信号的横电本征态；以及

经由所述多个层在所述第二波导中传播横磁本征态，以便控制所述横磁本征态的偏振。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：使所述横电本征态在与所述晶片芯片中制造的晶体管共用的材料层中形成的所述第一波导和所述第二波导中的至少一者的旋转器端传播。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二波导的所述分路器端还包括：在包围另外的氮化物层和氧化硅层的所述氮化物层中的腔。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第二波导还包括位于所述分路器端处的氧化硅层，所述方法还包括使所述横磁本征态在所述第一波导的分路器端的氧化硅层中传播，在所述第一波导的分路器端的该氧化硅层的高度小于所述第二波导的所述分路器端的所述氧化硅层的高度的约60%。