CN113485033A - 光电装置 - Google Patents

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H.阿贝戴斯尔
G.C.拜尔德
K.穆思
张毅
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Abstract

本文公开一种光电装置，所述光电装置包括：肋形波导，所述肋形波导包括：脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；所述装置还包括加热器，所述加热器安置在所述平板部分的顶部上，其中所述加热器的最靠近脊部分的部分距离所述脊部分至少2 μm。所述装置还可以具有设置有底部包覆层的加热器，并且还可以包括各种热绝缘增强腔。

Description

光电装置
本申请是申请日为2019年2月21日、申请号为201910129798.2以及发明名称为“光电装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光电子学中的加热器，且具体地，涉及电吸收调制器中的加热器。
背景技术
光电装置，尤其是电吸收调制器(EAM)可以是对温度敏感的。例如，当装置的温度变化时，EAM的工作波长可以明显变化。其背后的物理机制是形成EAM的材料的带边波长可以具有温度依赖性。
例如，当以粗波分复用(CWDM)模式操作时，此温度依赖性可能有益。然而，在这种操作模式中，必须精确地控制装置的温度。
在传统装置中，加热器(相对于衬底)紧邻EAM放置或放置在EAM的顶部。在此类装置中，在EAM上可能形成严重的温度梯度，这可能显著降低EAM的性能。
发明内容
一般来说，本公开涉及以提供更均匀加热的方式在光电装置中提供加热器，并且涉及加热器的隔热以便有效地增加。在一个方面，本发明涉及提供腔或沟槽，以便将加热器和光学有源区隔热。
在第一方面，本发明提供一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
所述装置还包括加热器，所述加热器安置在所述平板部分的顶部上，其中所述加热器的最靠近脊部分的部分距离所述脊部分至少2 μm。
通过将加热器放置在距离脊部分至少2 μm的位置，可以在包括对温度敏感的光学有源区的波导的脊部分内建立均匀得多的温度。在一些实例中，加热器的最靠近脊部分的部分距离脊部分至少3 μm。
在第二方面，本发明提供一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
所述装置还包括加热器，所述加热器安置在位于所述平板部分下方的外延结晶包覆层中。
通过在外延结晶包覆层内提供加热器，可以获得更好的温度均匀性。此外，可以在提供加热器的同时将装置占地面积的增加降至最小。加热器也不使用装置的暴露表面区域，并且可能不遭受电迁移或自焦耳加热(这两者都是加热器中的失效机制)。
第一和第二方面的加热器可以允许包括在肋形波导中的电吸收调制器在一定范围的波长上操作。例如，当光学有源区提供电吸收调制器时，所述装置可以从至少1450 nm至不超过1610 nm，并且优选地至少1550 nm至不超过1610 nm的波长操作。这可以允许使用粗波分复用方案。光学有源区可以由SixGe1-x形成，其中0.005 ≤ x ≤ 0.01，并且优选地，其中0.005 < x < 0.01。
在第三方面，本发明提供一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；
底部包覆层，所述底部包覆层邻近所述平板部分安置；
以及隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述底部包覆层定位。
隔热沟槽用于将加热器和光学有源区与装置的其余部分隔热，因此可以提高加热器的效率。因此，可以需要更少的能量来将光学有源区保持在所需温度。
在第四方面，本发明提供一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
其中所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；
底部包覆层，所述底部包覆层邻近所述平板部分安置；以及
隔热腔，所述隔热腔位于所述底部包覆层的与所述平板部分相对的一侧。
隔热腔用于将加热器和光学有源区与装置的其余部分隔热，因此可以提高加热器的效率。因此，可以需要更少的能量来将光学有源区保持在所需温度。
在第五方面，本发明提供一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
其中所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；以及
电极，所述电极电连接至所述脊部分或所述平板部分，以及位于所述电极与所述脊部分之间的加热器；
其中所述电极包括至少一个隔热腔。
电极中的所述隔热腔或每个隔热腔用于将加热器和光学有源区与装置的其余部分隔热，因此可以提高加热器的效率。因此，可以需要更少的能量来将光学有源区保持在所需温度。
肋形波导可以意味着波导用于将波导的光学模式限制在波导的脊部分内。替代地，装置可以是脊形波导，所述脊形波导可以意味着波导的光学模式被限制在波导的平板部分内，并且脊部分可以用于引导穿过波导的光。作为另一替代方案，可以意味着光学模式被限制在脊部分和平板部分两者中。在上文讨论的所有方面中，底部包覆层可以是外延结晶包覆层。邻近可以意味着波导的平板部分紧邻脊部分。整个肋形波导可以被视为形成倒‘T’形，其中T的腿部由脊部分提供，且T的条形部由平板部分提供。平板部分可以在垂直于波导的引导方向的方向上与脊部分相邻。脊部分可以被视为波导的在远离硅衬底的方向上从平板部分延伸的部分。平板部分还可以包括波导的位于脊部分正下方(相对于装置的上表面)的部分。替代地，可以认为平板部分具有两个子部分，在脊部分的任一侧上具有一个子部分，使得脊部分平分整个平板部分。
现在将阐述本发明的任选特征。这些特征可以单独应用或与本发明的任何方面任意组合应用。
加热器的第一区的宽度可以在与肋形波导的引导方向平行或基本平行的方向上从第一宽度逐渐减小至第二宽度。加热器的第二区的宽度沿着与肋形波导的引导方向平行或基本平行的方向从第二宽度增加至第一宽度。锥形区可以用于将结电流密度降低至阈值以下，因此有助于避免电迁移(一些加热器失效的原因)。
加热器可以由以下中的任何一种形成：Ti、TiN、TiW、NiCr或W，并且可以优选地由Ti或TiN形成。
加热器可以包括多个金属条带，金属条带的一端连接至相邻金属条带以形成蛇形形状。通过这样做，可以增加加热器的电长度，同时不增加加热器在装置中的占地面积。电长度的这种增加可以增加加热器的电阻率，这可以降低波导中的电流密度。如果蛇形加热器由恒流源供电，则与非蛇形加热器相比，蛇形加热器可以显示出产生的热量增加。加热器可以包括至少2个金属条带且不超过9个金属条带，并且优选地至少2个金属条带且不超过5个金属条带。加热器可以包括用于加热器的第一和第二电极，所述电极在同一侧电连接至加热器。在同一侧可以意味着加热器可以是大致矩形的，并且电极可以在矩形的同一侧电连接至加热器。每个金属条带可以具有至少0.5 μm且不超过15 μm的宽度，并且优选地可以具有至少2.0 μm且不超过4.0 μm的宽度。相邻金属条带之间的间隙可以具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度，并且优选地可以具有至少1.0 μm且不超过2.0 μm的宽度。
加热器可以安置在平板部分的电触点上方并且通过绝缘体与所述电触点分离。通过这样做，可以保持装置的整体占地面积，同时确保加热器不会电干扰平板部分。
装置可以包括第二加热器，第二加热器与第一加热器相同或基本相同，并安置在脊部分的相对侧上。相对侧可以意味着平板部分具有两个区，一个位于脊部分的第一侧上且一个位于脊部分的第二侧上。相对侧可以是第二侧，并且第一加热器可以安置在第一侧上。相同可以意味着第二加热器在结构上与第一加热器相同，但在与脊部分对齐的平面中与第一加热器成镜像。
加热器可以包括外延结晶包覆层的掺杂区，或者安置在波导的平板部分下方的绝缘体上硅层的掺杂区。外延结晶包覆层可以由硅形成。外延结晶包覆层的掺杂区可以在与肋形波导的引导方向平行或基本平行的方向上延伸。掺杂区可以具有至少1 μm且不超过30μm的宽度，并且优选地具有至少3 μm且不超过20 μm的宽度。掺杂区可以具有至少0.1 μm且不超过0.3 μm的高度，并且优选地具有至少0.15 μm且不超过0.2 μm的高度。掺杂区可以具有至少1×1020cm-3且不超过2.5×1020cm-3的掺杂浓度。装置还可以包括外延结晶包覆层的未掺杂区，未掺杂区位于掺杂区与平板部分之间。
隔热沟槽可以填充有空气或二氧化硅，并且优选地填充有空气。隔热沟槽可以具有至少0.5 μm且不超过2.0 μm的宽度。装置可以包括多个隔热沟槽，多个隔热沟槽围绕平板部分的周边布置。周边可以意味着隔热沟槽围绕平板部分的最外边缘安置。最外边缘可以是离脊部分最远的边缘，如在装置的平面中测量的那样。例如，平板部分可以是大致矩形的，因此隔热沟槽将沿着矩形的边缘安置。
装置还可以包括掩埋氧化物层，所述掩埋氧化物层邻近底部包覆层的下表面安置，其中隔热腔位于掩埋氧化物层的相对侧并且邻近硅衬底。隔热腔的宽度可以大于平板部分的宽度。在底部包覆层与平板部分之间可以存在结晶稀土氧化物(CREO)或稀土氧化物(REO)层。此CREO或REO层和底部包覆层可以具有(111)的结晶取向。
用于调制器的电极可以包括呈阵列的多个隔热腔，其中阵列在与肋形波导的引导方向平行或基本平行的方向上延伸。阵列可以延伸至少50 μm且不超过100 μm的长度，并且优选地延伸至少50 μm且不超过70 μm的长度。电极可以包括至少2个腔且不超过30个腔，并且优选地包括至少5个腔且不超过10个腔。电极中的所述腔或每个腔可以具有至少2 μm且不超过30 μm的长度，并且优选地具有至少5 μm且不超过10 μm的长度。电极中的所述腔或每个腔可以具有至少1 μm且不超过10 μm，并且优选地至少3 μm且不超过5 μm的宽度。电极中的相邻腔之间的间隙可以具有至少1 μm且不超过20 μm的长度，并且优选地具有至少1 μm且不超过3 μm的长度。电极中的所述腔或每个腔可以填充有空气或SiO2。
附图说明
现在将参考附图以实例的方式描述本发明的实施方案，在附图中：
图1示出光电装置的俯视图；
图2A(i)示出图1中的装置沿着线A-A'的横截面视图；
图2B(i)示出用于光电装置的加热器的俯视图；
图2C示出图1中的装置沿着线B-B'的横截面视图；
图2A(ii)示出图1中的装置沿着线A-A'的变型横截面视图；
图2B(ii)示出用于光电装置的加热器的变型俯视图；
图3示出变型光电装置的俯视图；
图4A示出变型光电装置的俯视图；
图4B示出变型光电装置的俯视图；
图5A示出图4A中的装置沿着线A-A的横截面视图；
图5B示出图4A中的装置沿着线B-B'的横截面视图；
图5C示出用于光电装置的变型加热器的俯视图；
图6A示出变型光电装置的俯视图；
图6B示出图6A中的装置沿着线A-A'的横截面；
图6C示出用于光电装置的6A中的变型加热器的俯视图；
图7A至图7C分别示出用于光电装置的变型加热器元件的俯视图；
图8A和图8B分别示出变型光电装置的横截面视图；
图9示出隔热沟槽的两个实例；
图10示出变型光电装置的俯视图；
图11A示出变型光电装置的横截面视图；
图11B示出图11A的光电装置的俯视图；
图12A示出变型光电装置的横截面视图，且图12B示出图12A中所示的装置的放大部段；
图13示出变型光电装置的俯视图；
图14示出图13的俯视图的放大；
图15A示出变型光电装置的俯视图；
图15B示出图15A的装置沿着线A-A'的横截面视图；
图16示出图15A的装置的变型沿着线A-A'的横截面视图；
图17A示出变型光电装置的俯视图；
图17B示出图17A的装置沿着线A-A'的横截面视图；以及
图18A至图18D是示出各种装置的模拟结果的图表；以及
图19A至图19D是示出各种装置的模拟结果的图表。
具体实施方式
图1示出光电装置100的俯视图。输入波导101将光引导至肋形波导中，所述肋形波导包括脊部分102和绝缘体上硅层202顶上的平板部分103。脊部分可以例如包括或提供电吸收调制器(EAM)或光电二极管结构。取决于肋形波导的脊部分的性质，光可以通过输出波导104离开装置。电焊盘105连接至肋形和平板部分，所述电焊盘可以由钛或铝形成。通常，电极由1 μm厚的铝形成，并且可以在铝与平板之间包括10 nm厚的钛层作为电屏障。加热器106安置在平板部分103的一部分的顶部上。所述加热器由大致细长的金属条带形成，其位于与肋形波导的脊部分102相距不小于2 μm的位置。加热器在任一端连接至结107，所述结分别将加热器106的端部连接至金属迹线109。金属迹线109然后连接至用于加热器的电焊盘108。在此实例中，电焊盘由铝形成，并且加热器由Ti或TiN形成。金属迹线也可以由铝形成，并且通常会引入小于1 Ω，例如大约0.6 Ω的电阻。每个金属迹线的总长度可以为约400 μm，每个金属迹线的宽度可以为约20 μm，并且金属迹线可以具有约1 μm的高度。在图中指示光电装置的一些部分的尺寸。
肋形波导内的35℃的变化可以引起约27 nm或30 nm的波长偏移。肋形波导内的平均温度的这种变化可以称为ΔT。作为本发明的实施方案的加热器具有以下特性：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中w是加热器的宽度。R是电阻；I是电流，J是电流密度，Vin是输入电压，且Theater是温度，所有这些都是在ΔT=35℃时在加热器内测量的。加热器厚度t可以为至少30 nm且不超过500 nm，且优选地至少50 nm且不超过200 nm。此表中的值仅为实例，其中在平板下没有掩埋氧化物层。
在此阶段值得讨论与装置100相关联的主要方向。如y所指示，一个主要方向通常与输入波导101和输出波导104的引导方向对齐。与y成90度但仍然在装置的平面内的是主要方向x。并且与y方向和x方向两者成90度的是从装置平面延伸出来的方向z。
如图2A(i)所示，图2A(i)是图1中所示的装置沿着线A-A'的横截面，加热器106横跨用于波导的电焊盘105的宽度和平板部分103的一部分延伸，以将各个端部连接至金属迹线109。电焊盘105可以电连接至平板部分103，所述平板部分可以是掺杂的，例如n++掺杂的。此实例中的电焊盘高约1 μm，即在z方向上测量。从此横截面中可以看出，装置还包括位于硅衬底204上方的掩埋氧化物(BOX)层203 (其可以为400 nm厚)，以及位于掩埋氧化物层上方的绝缘体上硅层202 (其可以为400 nm厚)。通常，这些装置由上包覆层201覆盖，所述上包覆层可以由二氧化硅(SiO2)形成，并且可以为500 nm厚。上包覆层可以为约0.5 μm厚。此上包覆层可以用于钝化，即防止氧化。可以看出，加热器的中心部分沿着y方向延伸大约38μm，相应的连接器为加热器增加了大约10 μm的长度。在硅衬底204下方可以是另外的掩埋氧化物层，并且在另外的掩埋氧化物层下方可以存在另外的硅衬底，即整个装置设置在DSOI (双绝缘体上硅)晶片上。
图2B(i)是加热器106的局部俯视图。如在加热器的区106a中可见，如在方向x上测量的加热器的宽度在与引导方向(即方向y)平行的方向上从大约17 μm逐渐减小至2 μm，然后加热器的宽度在区106b中从2 μm增加至大约17 μm。这些锥形区106a和106b允许加热器连接至金属迹线109，同时确保在任何给定区中电流密度不会太高。图2C示出图1中的装置沿着线B-B'的横截面视图。可以看出，用于波导的电极105安置在加热器106下方，并且电连接至平板103的掺杂区。在一些实例中，平板103下方的掩埋氧化物层203可以被蚀刻掉并且用例如Si或SiGe的外延结晶半导体替代。
图2A(ii)和图2B(ii)示出图2A(i)和图2B(i)中所示的装置的变型，并且因此相同的特征由相同的附图标记表示。两个装置之间的区别在于，用于加热器的铝迹线109A包括远离绝缘体上硅层202，然后在加热器106的上表面上延伸的部分。因此，结107A和从迹线109至加热器106的电连接在加热器的上表面上形成。而在图2A(i)和图2B(i)中，电连接位于加热器的下表面与迹线之间。关于图2A(ii)和图2B(ii)描述的电学结107A可以比图2A(i)和图2B(i)中公开的等同物更可靠。
图3中示出变型光电装置，其中两个相同的加热器106A和106B安置在肋形波导的任一侧上。所述加热器是相同的，除了它们在与波导的脊部分对齐的平面中成镜像。下表给出了两个加热器(如图3所示)与单个加热器相比的差异的指示
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中加热器具有100 nm厚度t (在z方向上测量)和2 μm的最窄宽度w (在x方向上测量)。在表中，R是加热器的电阻，I是输入电流，V是输入电压，且Theater是加热器的温度。I、Vin、功率和Theater的值是指ΔT (波导平均温度的变化)为35℃时的值。表1中的值是用于当位于硅衬底204下方的掩埋氧化物层具有约0.4 μm的厚度时并且当位于硅衬底与平板103之间的掩埋氧化物层203已经用硅代替时的实例。值得注意的是，通过包括第二加热器，每个加热器内的温度增加大约是单个加热器实施方案情况的一半。而且，两个加热器实施方案中两个加热器所需的输入电压约为单个加热器实施方案中所需电压的70％。参数‘底切’和‘沟槽’表示存在腔或隔热沟槽，如下所述。
图4A示出变型光电装置，其中相同的特征由相同的附图标记表示。此光电装置与图1中所示的光电装置之间的区别在于，加热器406A包括多个金属条带，所述金属条带在y方向上延伸并且在一端连接至相邻金属条带。在此实例中，加热器406A由四个金属条形成并且形成大致蛇形的形状。通过这样做，可以增加加热器的电长度，因此可用的热量输出将类似地增加。电长度的这种增加可以增加加热器的电阻率，这可以降低波导中的电流密度。如果蛇形加热器由恒流源供电，则与非蛇形加热器相比，蛇形加热器可以显示出产生的热量增加。与图1中的加热器106一样，加热器406A的任何部分与波导102的脊部分相距不小于2 μm。在此图中还示出电迹线109都在加热器的同一侧，例如在最接近输入波导101的一侧接触加热器406A。这可以用于进一步减小包括加热器的装置的占地面积。图4B示出图4A中所示的装置的变型。在此图中，加热器406B包括奇数个金属条带，因此金属迹线109在相对于输入波导102的相对端连接至加热器。
通常，提供这种装置的工艺流程包括以下步骤：(i)沉积电焊盘并且在沉积用于波导的电焊盘的同时沉积用于加热器的金属迹线；(ii)沉积上包覆层并蚀刻通孔以连接至电焊盘和用于加热器的金属迹线；(iii)沉积至少50 nm且不超过200 nm厚的加热器层，例如100 nm厚的加热器层，并图案化所述层；以及(iv)沉积用于钝化加热器层的厚度约0.5 μm的氧化物。可以通过沉积钛来提供加热器。
图5A是图4A中所示的装置沿着线A-A'的横截面视图。其类似于图2A(i)中所示的横截面，因此相同的特征由相同的附图标记表示。值得注意的变化包括加热器现在包括多个金属条带，所述多个金属条带在x方向上测量的总宽度为大约17 μm。这一宽度是一个实例，但是可以使用许多其它总宽度。通常，宽度可以计算为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE004
是条带的数量，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
是单个条带的宽度，且
Figure DEST_PATH_IMAGE006
是相邻条带之间的间隙的宽度。还值得注意的是，但是也存在于图2A(i)中的是绝缘层407，其用于将加热器406与波导的电焊盘105电隔离。在上包覆层201中存在通孔，使得用于波导的电极105可以与平板区电接触。此通孔的宽度为大约18 μm且长度为大约38 μm。
图5B是图4A中所示的装置沿着线B-B'的横截面视图。这里可以更容易地看到加热器406的延伸。从金属迹线109至加热器406的连接距离不超过5 μm。在此实例中，包括加热器的材料远离加热器的核心区延伸并且通过上包覆层201中的单独通孔接触金属迹线109。图5C是包括在图4A中所示的装置中的加热器406的局部俯视图。可以看出，加热器的核心区由宽为17 μm且长为38 μm的矩形区限定。加热器的核心区的长度可以比EAM电极-SiGe平板的通孔的长度小2 μm至4 μm之间。加热器的核心区的宽度可以比通孔宽度的一半小1 μm至5 μm之间。虽然这里的加热器具有17 μm的宽度，但如上所述，可以使用其它值。通常，加热器的宽度定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。
图6A示出另一变型装置的局部俯视图。这里，加热器506类似于先前公开的加热器406，除了金属迹线109在z方向上远离绝缘体上硅层202延伸，然后进一步延伸至平板区上之外。这在图6B中最清楚地示出，其中金属迹线109通过上包覆层201中的通孔接触加热器506，所述通孔位于用于波导的电极105上方。图6C示出加热器506的局部俯视图。这里，加热器的核心区仍然由宽为17 μm且长为38 μm的矩形区限定。然而，在此实例中，金属迹线109在某种程度上延伸至此核心区中。
通常，提供这些装置的工艺流程包括(i)沉积用于波导的电触点，对其进行图案化，并沉积氧化物包覆；(ii)沉积用于可以由铝形成的加热器的1 μm厚的电触点和金属迹线，并对其进行图案化；(iii)沉积加热器层并对其进行图案化，加热器层可以为至少50 nm且不超过200 nm厚，例如100 nm厚；以及(iv)沉积氧化物用于钝化加热器层。步骤(ii)和(iii)可以互换。
图7A至图7C示出三个变型加热器的局部俯视图。在每一图中，金属条带810的数量是变化的。例如，在图7A所示的实例中，有八个金属条带。由于加热器的总占地面积保持不变，例如，38μm×17 μm，因此间隙g的厚度随着条带数量n的变化而变化。通常，如果n最小化，则加热器可以更有效。改变这些特性会改变参数，如下表2所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中‘底切’和‘沟槽’指示提供如下所述的底切和沟槽；I是当ΔT (波导平均温度的增加)为35℃时通过加热器的电流；J是当ΔT为35℃时的电流密度；并且Tmax是当ΔT为35℃时加热器的最高温度。以上实例包括仅在波导的一侧上的加热器。没有掩埋氧化物层直接位于波导的平板部分与硅层之间，如前所述，其用外延结晶包覆层代替。硅层605下方的掩埋氧化物层的厚度为0.4 μm，并且加热器的厚度为100 nm (在z方向上测量)且宽度为2μm。如上所述，加热器的宽度通常是n的函数，因此对于表2中的所有实例，加热器的宽度不一定恒定。
通过改变加热器与波导的脊部分之间的最近距离D来执行进一步表征，如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
以上实例包括仅在波导的一侧上的加热器。没有掩埋氧化物层直接位于波导的平板部分与硅层之间，如前所述，其用外延结晶包覆层代替。硅层605下方的掩埋氧化物层的厚度为0.4 μm，并且加热器的厚度为100 nm (在z方向上测量)且宽度为2 μm。这使得加热器的电阻为80 Ω。I、Vin、功率和Theater是当ΔT = 35℃时测得的。
图8A示出图4A中所示的装置沿着横截面A-A'的横截面视图。在此视图中示出脊部分102的更多细节，其包括第一掺杂区601和第二掺杂区602。脊的第一掺杂区601可以是n型掺杂的，并且脊的第二掺杂区602可以是p型掺杂的。平板部分也包括第一掺杂区603和第二掺杂区604。平板的第一掺杂区603可以是n型掺杂的，并且平板的第二掺杂部分604可以是p型掺杂的。当然，平板和脊部分的第一和第二掺杂区可以具有替代的掺杂类型。与脊的掺杂区相比，平板的第一掺杂区603和第二掺杂区604可以是更重掺杂的。
在平板部分的正下方是外延结晶包覆层605。所述外延结晶包覆层可以与US 62/528,900或US 15/700,055中公开的基本相同，其全部内容以引用的方式并入本文。基本上，绝缘体上硅晶片中的原始掩埋氧化物层已被蚀刻掉，并用外延生长的结晶结构(通常是半导体)代替。如在所述装置的此视图中清楚地示出，加热器406与肋形波导部分102的距离不小于2 μm。还示出用于连接至平板部分的掺杂区603和604的电焊盘105。下表2示出当在平板部分正下方存在外延结晶包覆层605时表1中列出的参数的变化：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中I、J、ΔTvert(波导中的垂直温差)，并且Tmetal是在ΔT = 10℃时的值。
从表4中可以看出，没有掩埋氧化物的实施例中的加热器的效率略低于具有掩埋氧化物层的加热器。除此之外，加热器的操作类似于在掩埋氧化物层上方实施的加热器。
图8B中示出变型实例，其是与图8A中所示相同的横截面视图。与图8A所示的实施方案相反，此实例包括位于底部包覆层605任一侧的隔热沟槽701。如上所述，底部包覆层可以是外延结晶包覆层。隔热沟槽701可以完全由二氧化硅形成，或由限定填充有空气的体积的二氧化硅外壁形成。在底部包覆层区域605正下方的是另一掩埋氧化物层704，在所述另一掩埋氧化物层的另一侧上是腔702。此另一掩埋氧化物层也可以存在于图8A中所示的实例中，但是在此实例中将存在在其另一侧上的硅衬底。腔702的特征在于不存在任何硅，并且形成在硅侧壁703之间。腔702 (可以称为底切)可以与平板部分的宽度一样宽或比平板部分的宽度更宽。
隔热沟槽701和腔702均可以用于将加热器和肋形波导部分与装置的其余部分隔热。这种绝缘可以提高加热器的效率，并且还确保通过肋形和平板部分的更均匀的温度分布。
如图9的左侧所示，隔热沟槽可以包括二氧化硅外壁801，其包围填充有空气的体积802；或者，隔热沟槽可以完全填充有二氧化硅801，如右图所示。沟槽的宽度可以为至少0.5 μm至最多2.0 μm。如果宽度≤ 1.0 μm，则沟槽可以完全填充有SiO2。如果宽度> 1.0 μm，则沟槽可以具有填充有空气的体积。
通过改变这些装置的设计参数，根据本发明的实施方案具有以下特性：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
在此表中公开的实施例中，在波导的平板部分的正下方不存在掩埋氧化物层。如上所述，用外延结晶包覆层代替所述掩埋氧化物层。此外，加热器包括单个金属条带，其厚度为100 nm，宽度为2 μm且长度为38 μm，所述金属条带的电阻为80 Ω。‘BOX’指示掩埋氧化物层704在腔702与波导的平板部分之间的高度(如在z方向上测量的)。‘底切’和‘沟槽’指示如果实例中存在沟槽或底切(也称为腔)的情况。I、Vin、功率和Theater都给出了ΔT为35℃时的值。
替代地，可以存在掩埋氧化物层203，其在波导603的平板部分与绝缘体上硅层605之间延伸。通常，此掩埋氧化物层将为约0.4 μm厚(如在z方向上测量的)。同样，通过改变装置的设计参数，根据本发明的装置具有以下特性：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
在此表中公开的实例中，掩埋氧化物层203在装置的整个宽度上延伸，因此存在于波导的平板部分的正下方并且具有0.4 μm的宽度。加热器包括单个金属条，其厚度为100nm且宽度为2 μm，并且电阻为80 Ω。I、Vin、功率和Theater都给出了ΔT为35℃时的值。在以上两个表中的实施例中，加热器长度(L)为38 μm。可以理解，加热器的效率为1/L，并且给定ΔT的所需功率为L。
图10示出另一变型装置，并且相同的特征由相同的附图标记表示。与先前的装置相比，图10中所示的装置还包括热保护环901，所述热保护环包括如前所述的多个隔热沟槽701。这些隔热沟槽围绕平板部分103的周边延伸，从而限定了热保护环。
图11A示出另一变型装置，并且相同的特征由相同的附图标记表示。与先前的装置相比，此实例中的加热器包括底部包覆层605中的掺杂区1006。如前所述，底部包覆层605可以是外延结晶底部包覆层。在此实例中，掺杂的加热区1006距肋形波导102小于2 μm，但是当然技术人员将理解(如在先前的实例中)，加热器的所有部分可以距肋形波导部分至少2μm。在此实例中，将加热器连接至电焊盘的金属迹线109延伸穿过上包覆层区域，以便电接触掺杂区1006。包括加热器的掺杂区可以是重掺杂区，例如，n++或p++。
图11B是图11A中所示的装置的俯视图。这里，由附图标记1006表示的虚线区示出掺杂的加热元件相对于平板部分103的大致位置。金属迹线109在掩埋加热器的任一端接触掺杂区1006。此实例还包括如上所述的热保护环901。
图12A示出上文讨论的掺杂加热器1006的另一实例。在此实例中，如上所述，存在隔热沟槽701和腔702。从图12A中可以更清楚地看出，在平板的第一掺杂区603中间存在未掺杂的底部包覆层区域605的部分，以使所述第一掺杂区与掺杂的加热器1006电隔离。底部包覆层的此未掺杂部分可以为大约400 nm厚。在此实例中，加热器的效率约为0.9℃/mW。没有隔热沟槽但是有腔的情况下效率约为0.35℃/mW。没有腔但是有隔热沟槽的情况下效率约为0.24℃/mW。没有腔或没有隔热沟槽的情况下加热器的效率约为0.20℃/mW。
图12B示出图12A中所示的装置的放大部分。这里指示加热器1006的宽度，如同其高度T和未掺杂区的厚度d。改变装置的一些参数会改变下表4中列出的特性：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
在这些实例中，加热器1006下方的掩埋氧化物层具有在z方向上测量的0.4 μm的高度，并且所有实例包括腔或底切以及隔热沟槽。参数I、Vin、功率和Theater用于ΔT为35℃的情况。可以看出，效率并非主要取决于W或T。还可以看出，在波导内部实现了接近均匀的温度分布(平均ΔT为35℃时，变化小于0.3℃)。W范围的可能值为至少1 μm至不超过20 μm，并且T范围的可能值为至少100 nm至不超过300 nm。优选地，W落入至少2 μm且不超过7 μm的范围内，并且T落入至少150 nm且不超过200 nm的范围内。观察到较大的W、T值或较大的掺杂浓度导致较小的电阻和较大的电流。对于在300K时约为1020cm-3的掺杂浓度，掺杂Si的电阻率测得为3Ω·μm。
图13示出另一变型装置的局部俯视图。这里，用于波导105的电极包括安置在其中的一个或多个腔1101。腔可以填充有二氧化硅或空气(如上面讨论的隔热沟槽的情况)。
图14示出图13中所示的电极的增强局部视图。这里讨论了腔的相对尺寸。a指示每个腔的长度，b指示相邻腔之间的间隙，且c指示每个腔的宽度。电极L的总长度施加以下约束：L = (N+1)×b +(N×a)，其中N是腔的数量。L可以取至少50 μm至不超过100 μm的值，并且优选地可以是至少50 μm且不超过70 μm。相应地，n可以是至少2且不超过30，或优选地至少5且不超过10。a可以取至少2 μm且不超过30 μm，或优选地至少5 μm且不超过10 μm的值。b可以取至少1 μm且不超过20 μm，或优选地至少1 μm且不超过3 μm的值。c可以取至少1 μm且不超过10 μm，或优选地至少3 μm且不超过5 μm的值。通过提供此类腔，可以实现约30％的加热器效率的增加。这主要是由于相对于加热器和波导的隔热的增强。
图15A和图15B示出光电装置的另一变型。在图15A中，由多个金属条带形成的蛇形加热器406位于平板部分的第一掺杂区603的正上方。此加热器的最近部分距离肋形波导部分102至少2 μm。整个装置位于绝缘体上硅层的腔内，所述腔具有约3 μm的高度(如从掩埋氧化物层测量的)。图15B示出沿着线A-A'的横截面。从这里可以看出，在外延结晶包覆层605与平板部分之间是结晶稀土氧化物(CREO)或稀土氧化物(REO)层1203，当生长时其可以用于进一步提高平板的结晶质量。层1203可具有至少20 nm至不超过400 nm的厚度。外延结晶包覆层和CREO或REO层的晶格取向可以是(111)。此外，装置包括重掺杂区1201和1202，所述重掺杂区分别连接至电焊盘105。重掺杂区可以降低平板和肋的掺杂部分的串联电阻。
图16示出图15B中所示的结构的变型结构，这里的不同之处在于上包覆层201在上表面上完全包围加热器406。
图17A和图17B示出另一变型装置。与图16中公开的实例对比，此装置还包括热保护环2101 (如上所述)，以及也包括位于掩埋氧化物层的与底部包覆层605相对的一侧上的腔702。
关于上文讨论的由多个金属条带形成的加热器，在一些实例中，加热器可以根据以下内容由Ti或TiN形成：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
图18A至图18D是示出根据本发明的各种装置的模拟结果的图表。图18A是效率对比加热器与脊部分之间的最小距离D的图表，且图18B是功率对比D以获得35℃的ΔT值的图表。虽然效率随着D的增加而降低，并且所需的功率随着D的增加而增加，但是在图18C中可以观察到温度均匀性(ΔTvert)的大大提高。图18D是加热器温度对比D以获得35℃的ΔT值的图表。图18A至图18D中模拟的装置具有以下参数：一个加热器；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
；没有底切，也没有提供沟槽。每个图表上的多条线指示具有不同
Figure DEST_PATH_IMAGE017
值的装置。
图19A至图19D是表示根据本发明的各种装置的模拟结果的图表。这些图表与图18A至图18D中所示的图表成镜像。然而，如上所述，图19A至图19D模拟的装置设置有底切和沟槽。如随后可以看到，当将这些表图与图18A至图18D中的图表进行比较时，效率提高并且所需的功率减小。
虽然已经结合上述示例性实施方案描述了本发明，但是所属领域的技术人员当使用本公开时将明白许多等同的修改和变化。因此，上文阐述的本发明的示例性实施方案被认为是说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对所描述的实施方案进行各种改变。
特征列表
光电装置 100
输入波导 101
肋形波导的脊部分 102
肋形波导的平板部分 103
输出波导 104
用于波导的电焊盘 105
加热器 106、406、506、1006
结 107
用于加热器的电焊盘 108
金属迹线 109
上包覆层 201
绝缘体上硅层 202
掩埋氧化物 203
硅衬底 204
绝缘体层 407
肋的第一掺杂区 601
肋的第二掺杂区 602
平板的第一掺杂区 603
平板的第二掺杂区 604
硅层 605
热绝缘沟槽 701
热绝缘腔 702
硅衬底 703
SiO2壁 801
空气腔 802
热保护环 901
电焊盘中的腔 1101。

Claims (124)

1.一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
所述装置还包括加热器，所述加热器安置在位于所述平板部分下方的外延结晶包覆层中。
2.如权利要求1所述的光电装置，其中所述加热器包括所述外延结晶包覆层的掺杂区。
3.如权利要求2所述的光电装置，其中所述外延结晶包覆层的所述掺杂区在与所述肋形波导的引导方向基本平行的方向上延伸。
4.如权利要求2或3所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1 μm且不超过30 μm的宽度。
5.如权利要求2-4中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1 μm且不超过0.3 μm的高度。
6.如权利要求2-5中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1×1020cm-3且不超过2.5×1020cm-3的掺杂浓度。
7.如权利要求2-6中任一项所述的光电装置，还包括所述外延结晶包覆层的未掺杂区，所述未掺杂区位于所述掺杂区与所述平板部分之间。
8.如权利要求1-7中任一项所述的光电装置，其中所述装置还包括：
隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述外延结晶包覆层定位。
9.如权利要求8所述的光电装置，其中所述隔热沟槽填充有空气或二氧化硅。
10.如权利要求8或9所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5 μm且不超过2.0μm的宽度。
11.如权利要求8-10中任一项所述的光电装置，其中所述装置包括多个隔热沟槽，所述多个隔热沟槽围绕所述平板部分的周边布置。
12.如权利要求1-11中任一项所述的光电装置，其中所述装置还包括：
隔热腔，所述隔热腔位于所述底部包覆层的与所述平板部分相对的一侧。
13.如权利要求12所述的光电装置，还包括：
掩埋氧化物层，所述掩埋氧化物层邻近所述底部包覆层的下表面安置，其中所述隔热腔位于所述掩埋氧化物层的相对侧并且邻近硅衬底。
14.如权利要求11或13所述的光电装置，其中所述隔热腔的宽度大于所述平板部分的宽度。
15.如权利要求1-14中任一项所述的光电装置，还包括电极，所述电极电连接至所述脊部分或所述平板部分，其中所述电极包括至少一个隔热腔。
16.如权利要求15所述的光电装置，其中所述电极包括呈阵列的多个隔热腔，其中所述阵列在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
17.如权利要求16所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50 μm且不超过100 μm的长度。
18.如权利要求15-17中任一项所述的光电装置，其中所述电极包括至少2个腔且不超过30个腔。
19.如权利要求15-18中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少2 μm且不超过30 μm的长度。
20.如权利要求15-19中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少1 μm且不超过10 μm的宽度。
21.如权利要求16-18中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的相邻腔之间的间隙具有至少1 μm且不超过20 μm的长度。
22.如权利要求15-21中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔填充有空气或SiO2。
23.一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；
底部包覆层，所述底部包覆层邻近所述平板部分安置；
以及隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述底部包覆层定位。
24.如权利要求23所述的光电装置，其中所述隔热沟槽填充有空气或二氧化硅。
25.如权利要求23或24所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5 μm且不超过2.0 μm的宽度。
26.如权利要求23-25中任一项所述的光电装置，包括多个隔热沟槽，所述多个隔热沟槽围绕所述平板部分的周边布置。
27.如权利要求23-26中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的顶部上，并且其中所述加热器的最靠近所述脊部分的部分距离所述脊部分至少2 μm。
28.如权利要求27所述的光电装置，其中所述加热器的第一区的宽度在与所述肋形波导的引导方向基本平行的方向上从第一宽度逐渐减小至第二宽度。
29.如权利要求28所述的光电装置，其中所述加热器的第二区的宽度沿着与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的所述方向从所述第二宽度增加至所述第一宽度。
30.如权利要求27所述的光电装置，其中所述加热器包括多个金属条带，所述金属条带的一端连接至相邻金属条带以形成蛇形形式。
31.如权利要求30所述的光电装置，其中所述加热器包括至少2个金属条带且不超过20个金属条带。
32.如权利要求30或31所述的光电装置，还包括用于所述加热器的第一和第二电极，所述电极在同一侧电连接至所述加热器。
33.如权利要求30-32中任一项所述的光电装置，其中每个金属条带具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
34.如权利要求30-33中任一项所述的光电装置，其中相邻金属条带之间的间隙具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
35.如权利要求30-34中任一项所述的光电装置，其中所述加热器由以下中的任一种形成：Ti、TiN、TiW、NiCr或W。
36.如权利要求27-35中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的电触点上方并且通过绝缘体与所述电触点分离。
37.如权利要求27-36中任一项所述的光电装置，还包括安置在所述加热器上的上包覆层。
38.如权利要求27-37中任一项所述的光电装置，还包括第二加热器，所述第二加热器与所述第一加热器基本相同并且安置在所述脊部分的相对侧上。
39.如权利要求23-25中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述底部包覆层中，所述底部包覆层是外延结晶包覆层。
40.如权利要求39所述的光电装置，其中所述加热器包括所述外延结晶包覆层的掺杂区。
41.如权利要求40所述的光电装置，其中所述外延结晶包覆层的所述掺杂区在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
42.如权利要求40或41所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1 μm且不超过30 μm的宽度。
43.如权利要求40-42中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1 μm且不超过0.3 μm的高度。
44.如权利要求40-43中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1×1020cm-3且不超过2.5×1020cm-3的掺杂浓度。
45.如权利要求40-44中任一项所述的光电装置，还包括所述外延结晶包覆层的未掺杂区，所述未掺杂区位于所述掺杂区与所述平板部分之间。
46.如权利要求23-45所述的光电装置，其中所述装置还包括：
隔热腔，所述隔热腔位于所述底部包覆层的与所述平板部分相对的一侧。
47.如权利要求46所述的光电装置，还包括：
掩埋氧化物层，所述掩埋氧化物层邻近所述底部包覆层的下表面安置，其中所述隔热腔位于所述掩埋氧化物层的相对侧并且邻近硅衬底。
48.如权利要求46或47所述的光电装置，其中所述隔热腔的宽度大于所述平板部分的宽度。
49.如权利要求23-48所述的光电装置，还包括电极，所述电极电连接至所述脊部分或所述平板部分，其中所述电极包括至少一个隔热腔。
50.如权利要求49所述的光电装置，其中所述电极包括呈阵列的多个隔热腔，其中所述阵列在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
51.如权利要求50所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50 μm且不超过100 μm的长度。
52.如权利要求49-51中任一项所述的光电装置，其中所述电极包括至少2个腔且不超过30个腔。
53.如权利要求49-52中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少2 μm且不超过30 μm的长度。
54.如权利要求49-53中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少1 μm且不超过10 μm的宽度。
55.如权利要求50-52中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的相邻腔之间的间隙具有至少1 μm且不超过20 μm的长度。
56.如权利要求49-55中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔填充有空气或SiO2。
57.一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
其中所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；
底部包覆层，所述底部包覆层邻近所述平板部分安置；以及
隔热腔，所述隔热腔位于所述底部包覆层的与所述平板部分相对的一侧。
58.如权利要求57所述的光电装置，还包括：
掩埋氧化物层，所述掩埋氧化物层邻近所述底部包覆层的下表面安置，其中所述隔热腔位于所述掩埋氧化物层的相对侧并且邻近硅衬底。
59.如权利要求57或58所述的光电装置，其中所述隔热腔的宽度大于所述平板部分的宽度。
60.如权利要求57-59中任一项所述的光电装置，还包括隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述底部包覆层定位。
61.如权利要求60所述的光电装置，其中所述隔热沟槽填充有空气或二氧化硅。
62.如权利要求60或61所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5 μm且不超过2.0 μm的宽度。
63.如权利要求60-62中任一项所述的光电装置，包括多个隔热沟槽，所述多个隔热沟槽围绕所述平板部分的周边布置。
64.如权利要求60-63中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的顶部上，并且其中所述加热器的最靠近所述脊部分的部分距离所述脊部分至少2 μm。
65.如权利要求64所述的光电装置，其中所述加热器的第一区的宽度在与所述肋形波导的引导方向基本平行的方向上从第一宽度逐渐减小至第二宽度。
66.如权利要求65所述的光电装置，其中所述加热器的第二区的宽度沿着与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的所述方向从所述第二宽度增加至所述第一宽度。
67.如权利要求64所述的光电装置，其中所述加热器包括多个金属条带，所述金属条带的一端连接至相邻金属条带以形成蛇形形式。
68.如权利要求67所述的光电装置，其中所述加热器包括至少2个金属条带且不超过20个金属条带。
69.如权利要求67或68所述的光电装置，还包括用于所述加热器的第一和第二电极，所述电极在同一侧电连接至所述加热器。
70.如权利要求67-69中任一项所述的光电装置，其中每个金属条带具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
71.如权利要求67-70中任一项所述的光电装置，其中相邻金属条带之间的间隙具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
72.如权利要求67-71中任一项所述的光电装置，其中所述加热器由以下中的任何一种形成：Ti、TiN、TiW、NiCr或W。
73.如权利要求63-72中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的电触点上方并且通过绝缘体与所述电触点分离。
74.如权利要求63-73中任一项所述的光电装置，还包括安置在所述加热器上的上包覆层。
75.如权利要求63-73中任一项所述的光电装置，还包括第二加热器，所述第二加热器与所述第一加热器基本相同并且安置在所述脊部分的相对侧上。
76.如权利要求57-62中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述底部包覆层中，所述底部包覆层是外延结晶包覆层。
77.如权利要求73所述的光电装置，其中所述加热器包括所述外延结晶包覆层的掺杂区。
78.如权利要求77所述的光电装置，其中所述外延结晶包覆层的所述掺杂区在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
79.如权利要求77或78所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1 μm且不超过30 μm的宽度。
80.如权利要求77-79中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1 μm且不超过0.3 μm的高度。
81.如权利要求77-80中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1×1020cm-3且不超过2.5×1020cm-3的掺杂浓度。
82.如权利要求77-81中任一项所述的光电装置，还包括所述外延结晶包覆层的未掺杂区，所述未掺杂区位于所述掺杂区与所述平板部分之间。
83.如权利要求56-82所述的光电装置，还包括电极，所述电极电连接至所述脊部分或所述平板部分，其中所述电极包括至少一个隔热腔。
84.如权利要求83所述的光电装置，其中所述电极包括呈阵列的多个隔热腔，其中所述阵列在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
85.如权利要求84所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50 μm且不超过100 μm的长度。
86.如权利要求83-85中任一项所述的光电装置，其中所述电极包括至少2个腔且不超过30个腔。
87.如权利要求83-86中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少2 μm且不超过30 μm的长度。
88.如权利要求83-87中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少1 μm且不超过10 μm的宽度。
89.如权利要求84-86中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的相邻腔之间的间隙具有至少1 μm且不超过20 μm的长度。
90.如权利要求83-89中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔填充有空气或SiO2。
91.一种光电装置，所述光电装置包括：
肋形波导，所述肋形波导包括：
脊部分，所述脊部分包括对温度敏感的光学有源区，
以及平板部分，所述平板部分邻近所述脊部分定位；
其中所述装置还包括：
加热器，所述加热器用于加热所述对温度敏感的光学有源区；以及
电极，所述电极电连接至所述脊部分或所述平板部分，以及位于所述电极与所述脊部分之间的加热器；
其中所述电极包括至少一个隔热腔。
92.如权利要求91所述的光电装置，其中所述电极包括呈阵列的多个隔热腔，其中所述阵列在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
93.如权利要求92所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50 μm且不超过100 μm的长度。
94.如权利要求91-93中任一项所述的光电装置，其中所述电极包括至少2个腔且不超过30个腔。
95.如权利要求91-94中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少2 μm且不超过30 μm的长度。
96.如权利要求91-95中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔具有至少1 μm且不超过10 μm的宽度。
97.如权利要求92-94中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的相邻腔之间的间隙具有至少1 μm且不超过20 μm的长度。
98.如权利要求91-97中任一项所述的光电装置，其中所述电极中的所述腔或每个腔填充有空气或SiO2。
99.如权利要求91-98中任一项所述的光电装置，还包括
底部包覆层，所述底部包覆层邻近所述平板部分安置；以及
隔热腔，所述隔热腔位于所述底部包覆层的与所述平板部分相对的一侧。
100.如权利要求99所述的光电装置，还包括：
掩埋氧化物层，所述掩埋氧化物层邻近所述底部包覆层的下表面安置，其中所述隔热腔位于所述掩埋氧化物层的相对侧并且邻近硅衬底。
101.如权利要求99或100所述的光电装置，其中所述隔热腔的宽度大于所述平板部分的宽度。
102.如权利要求99-101中任一项所述的光电装置，还包括隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述底部包覆层定位。
103.如权利要求102所述的光电装置，其中所述隔热沟槽填充有空气或二氧化硅。
104.如权利要求102或103所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5 μm且不超过2.0 μm的宽度。
105.如权利要求102-104中任一项所述的光电装置，包括多个隔热沟槽，所述多个隔热沟槽围绕所述平板部分的周边布置。
106.如权利要求91-105中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的顶部上，并且其中所述加热器的最靠近所述脊部分的部分距离所述脊部分至少2 μm。
107.如权利要求106所述的光电装置，其中所述加热器的第一区的宽度在与所述肋形波导的引导方向基本平行的方向上从第一宽度逐渐减小至第二宽度。
108.如权利要求107所述的光电装置，其中所述加热器的第二区的宽度沿着与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的所述方向从所述第二宽度增加至所述第一宽度。
109.如权利要求106所述的光电装置，其中所述加热器包括多个金属条带，所述金属条带的一端连接至相邻金属条带以形成蛇形形式。
110.如权利要求109所述的光电装置，其中所述加热器包括至少2个金属条带且不超过20个金属条带。
111.如权利要求109或1110所述的光电装置，还包括用于所述加热器的第一和第二电极，所述电极在同一侧电连接至所述加热器。
112.如权利要求109-111中任一项所述的光电装置，其中每个金属条带具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
113.如权利要求109-112中任一项所述的光电装置，其中相邻金属条带之间的间隙具有至少0.5 μm且不超过10 μm的宽度。
114.如权利要求109-113中任一项所述的光电装置，其中所述加热器由以下中的任何一种形成：Ti、TiN、TiW、NiCr或W。
115.如权利要求106-114中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述平板部分的电触点上方并且通过绝缘体与所述电触点分离。
116.如权利要求106-115中任一项所述的光电装置，还包括安置在所述加热器上的上包覆层。
117.如权利要求106-116中任一项所述的光电装置，还包括第二加热器，所述第二加热器与所述第一加热器基本相同并且安置在所述脊部分的相对侧上。
118.如权利要求91-105中任一项所述的光电装置，其中所述加热器安置在所述底部包覆层中，所述底部包覆层是外延结晶包覆层。
119.如权利要求118所述的光电装置，其中所述加热器包括所述外延结晶包覆层的掺杂区。
120.如权利要求119所述的光电装置，其中所述外延结晶包覆层的所述掺杂区在与所述肋形波导的所述引导方向基本平行的方向上延伸。
121.如权利要求119或120所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1 μm且不超过30μm的宽度。
122.如权利要求119-121中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1 μm且不超过0.3 μm的高度。
123.如权利要求119-122中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1×1020cm-3且不超过2.5×1020cm-3的掺杂浓度。
124.如权利要求119-123中任一项所述的光电装置，还包括所述外延结晶包覆层的未掺杂区，所述未掺杂区位于所述掺杂区与所述平板部分之间。
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