CN116249921A - 波导结构 - Google Patents

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Abstract

一种波导结构。在一些实施方案中，所述波导结构包括：位于衬底(115)上的第一波导(105)、第二波导(120)和第三波导(125)。所述第一波导(105)与所述第二波导(120)相比可处于不同的高度。所述波导可被配置来致使光在所述第一波导(105)与所述第二波导(120)之间以及所述第二波导(120)与所述第三波导(125)之间耦合。所述第一波导(105)、所述第二波导(120)和所述第三波导(125)可由分别具有第一折射率、第二折射率和第三折射率的相应材料构成。所述第三材料可包括硅和氮。所述第二折射率可大于所述第一折射率且小于所述第三折射率。

Description

波导结构
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年8月27日提交的名称为“WAVEGUIDE STRUCTURE”的美国临时申请号63/071,177的优先权和权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
根据本公开的实施方案的一个或多个方面涉及波导，并且更具体地涉及一种包括具有不同折射率的若干波导的光学波导结构。
背景技术
由于氮化硅的应变和硬度，氮化硅波导与3um Si波导平台的集成可能具有挑战性。由于因应变造成的对氮化硅厚度的限制，相关技术方法(面内耦合)可能主要适合于与1um Si波导平台的集成。
因此，需要改进的波导结构。
发明内容
根据本发明的实施方案，提供了一种波导结构，其包括：第一波导，所述第一波导位于衬底上；第二波导，所述第二波导位于所述衬底上；以及第三波导，所述第三波导位于所述衬底上，所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导各自基本上平行于所述衬底，所述第一波导与所述第二波导相比处于不同的高度，所述第一波导和所述第二波导被配置来致使光在所述第一波导与所述第二波导之间耦合，所述第二波导和所述第三波导被配置来致使光在所述第二波导与所述第三波导之间耦合，所述第一波导由具有第一折射率的第一材料构成，所述第二波导由具有第二折射率的第二材料构成，所述第三波导由具有第三折射率的第三材料构成，所述第三材料包括硅和氮，并且所述第二折射率大于所述第一折射率且小于所述第三折射率。
在一些实施方案中，所述第一波导由晶体硅构成。
在一些实施方案中，所述第一波导是位于掩埋氧化物层上的晶体硅层中的波导，所述晶体硅层具有超过1微米的厚度。
在一些实施方案中，所述第一波导与所述第二波导在重叠区域中重叠。
在一些实施方案中，所述第二波导具有第一锥形和第二锥形，所述第二波导具有在所述第一锥形内沿第一纵向方向增大并且在所述第二锥形内沿所述第一纵向方向减小的宽度。
在一些实施方案中，所述第一锥形的一部分在所述重叠区域中。
在一些实施方案中，所述第二波导由非晶硅构成。
在一些实施方案中，所述第三材料是氮化硅。
在一些实施方案中，所述第三波导与所述第一波导相比处于不同的高度。
在一些实施方案中，所述第三波导与所述第二波导相比处于不同的高度。
在一些实施方案中，所述波导结构包括：第一居间层，所述第一居间层位于所述第一波导与所述第二波导之间，所述第一居间层由具有第四折射率的第四材料构成。
在一些实施方案中，所述波导结构还包括：第四波导，所述第四波导位于所述衬底上，其中：所述第四波导由具有第五折射率的第五材料构成，并且所述第三波导和所述第四波导被配置来致使光在所述第三波导与所述第四波导之间耦合。
在一些实施方案中，所述第四波导与所述第三波导相比处于不同的高度。
在一些实施方案中，所述第四波导与所述第三波导重叠。
在一些实施方案中：所述第一材料是硅，所述第二材料是非晶硅，所述第三材料是硅与氮的原子比为至少1.5的氮化硅，所述第四材料是硅与氮的原子比在0.6与1.5之间的氮化硅。
在一些实施方案中，所述波导结构还包括：第二居间层，所述第二居间层位于所述第一波导与所述第二波导之间，所述第二居间层由具有第六折射率的第六材料构成。
在一些实施方案中，所述第六材料与所述第四材料相同。
在一些实施方案中：所述第五折射率大于所述第二折射率，所述第三折射率在所述第二折射率和所述第五折射率的平均值的50％之内，并且所述第四折射率低于所述第二折射率且低于所述第五折射率。
在一些实施方案中：所述第二波导与所述第一波导相比处于更大的高度，所述第三波导与所述第二波导相比处于更大的高度，并且所述第四波导与所述第三波导相比处于更大的高度。
附图说明
参考说明书、权利要求书和附图将了解并且理解本公开的这些和其他特征以及优点，在附图中：
图1是波导结构的剖视图，
图2A是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图2B是根据本公开的实施方案的波导结构的俯视图；
图3A是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3B是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3C是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3D是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3E是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3F是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3G是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3H是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3I是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3J是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3K是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3L是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3M是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3N是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3O是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图3P是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图3Q是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图3R是根据本公开的实施方案的波导结构的俯视图；
图4A是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图4B是根据本公开的实施方案的波导结构的俯视图；
图5A是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图5B是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5C是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5D是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5E是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5F是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5G是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5H是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5I是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5J是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5K是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5L是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5M是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5N是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5O是根据本公开的实施方案的中间产品的剖视图；
图5P是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图5Q是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图5R是根据本公开的实施方案的波导结构的俯视图；
图6A是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图6B是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
图6C是根据本公开的实施方案的波导结构的剖视图；
图6D是根据本公开的实施方案的中间产品的俯视图；
具体实施方式
下文结合附图阐述的详细描述意图作为根据本公开提供的波导结构的示例性实施方案的描述，而非意图表示可构造或利用本公开的唯一形式。所述描述结合所示的实施方案阐述本公开的特征。然而应当理解，相同或等效的功能和结构可通过不同的实施方案来实现，所述不同的实施方案也意图包含在本公开的范围内。如本文别处所指出，相同的元件编号意图指示相同的元件或特征。
图1示出相关技术波导结构，其中由氮化硅构成的波导段形成在其中的每一个由晶体硅构成的两个波导段之间。如图所示，富硅氮化硅层可存在于由氮化硅构成的波导段与由晶体硅构成的波导段之间。
在一些实施方案中，竖直偏移的非晶硅波导或“自动扶梯”用于将一个或多个氮化硅波导与绝缘体上硅(SOI)晶片的器件层中的3um晶体硅波导集成。为了制造这种波导结构，首先可用波导对硅器件层进行图案化。在波导图案化之后，通过用二氧化硅(“SiO2”或“SiO2”，或简称为“氧化物”)进行保形涂布以及化学机械抛光来对在侧向方向上形成波导包层的沟槽和在波导中形成间隙的一个或多个空腔进行平坦化。跨表面均匀地沉积SiO2薄层作为用于非晶硅的粘附层。然后，沉积非晶硅层并对其进行图案化以形成双锥形中间波导结构(其在下文的描述中可称为“第二波导”)，其第一锥形在硅波导上方，并且其第二锥形在经平坦化的SiO2层上方。然后，在整个表面之上沉积氮化硅膜并对其进行蚀刻以形成一个或多个波导(例如，下文的描述中的“第三波导”)。氮化硅膜可任选地被抛光以平坦化，以获得更高水平的集成或改进耦合性能。
图2A和图2B针对一些实施方案分别示出在绝缘体上硅(SOI)晶片上形成的这种结构的剖视图(沿图2B中的剖面线2A-2A截取)和俯视图。在图2A的左侧，由晶体硅构成的第一波导105形成在绝缘体上硅(SOI)晶片的器件层中，所述SOI晶片还包括掩埋氧化物(BOX)层110和晶体硅衬底115。由非晶硅构成的第二波导120形成在(i)第一波导105上和(ii)填充器件层中的空腔的二氧化硅层的顶表面上。氮化硅条带形成第三波导125。由二氧化硅构成的居间层130(其可以是薄的，并且其在图2A中仅示出为单条线)可存在于第一波导105与第二波导120之间(并且在第三波导125与第一波导105重叠的区域中存在于第三波导125与第一波导105之间)。居间层130可充当粘附层并且还可影响第一波导105与第二波导120之间的光耦合。
第二波导120的非晶硅与第一波导105的晶体硅相比可具有更高折射率，因此，第一波导105和第二波导120可被配置来致使光在第一波导和第二波导120之间耦合(例如，对于在图2A的左半部分内从左向右传播的光)，第二波导120由于其更高折射率而能够将光学模式从第一波导105中“拉出”。第三波导125与第二波导120相比可具有更低折射率；在第二波导120与第三波导125之间的耦合区域中，光可被致使在第二波导120与第三波导125之间耦合。例如，对于在图2A的左半部分内从左向右传播的光，所述光可由第二波导120的锥形推出第二波导，并且由于第一波导105不存在于第二波导120与第三波导125之间的耦合区域中，因此光不会耦合回到第一波导中。在一些实施方案中，第二波导120不是由非晶硅构成，而是由与第一波导105的晶体硅相比具有更高折射率的不同材料(例如，硅锗(SiGe))构成。
图3A至图3R是用于制造图2A和图2B的波导结构的方法中的中间产品和最终产品的图示。每对附图都包括剖视图(例如，图3A)和俯视图(例如，图3B)，剖视图是沿俯视图中所示的剖面线(例如，剖面线3A-3A)截取的。对应于图3A至图3R的实施方案的过程包括：执行第一蚀刻(或“肋部蚀刻”)和第二蚀刻(或“条带蚀刻”)以(i)在第一波导105的肋部的两侧上形成沟槽305并且(ii)在器件层中形成空腔310，如图3A和图3B所示。条带蚀刻可去除空腔310的区域中的所有或几乎所有晶体硅(例如，除了空腔310底部处的薄(例如，约100nm厚)层之外的所有晶体硅)。在一些实施方案中，使用单一蚀刻来形成沟槽305和空腔310两者，并且空腔310相应地更浅(或者，如果包括第一波导105的晶体硅波导是条带波导，则沟槽305可像空腔310一样一直向下延伸到掩埋氧化物层110，或者一直向下几乎延伸到掩埋氧化物层110)。
过程还包括：沉积二氧化硅保形涂层；填充沟槽305和空腔310(图3C和图3D)；使用化学机械抛光(CMP)来对顶表面进行平坦化(图3E和图3F)；在顶表面上沉积非晶二氧化硅薄层(例如，具有在10nm与200nm之间的厚度的非晶二氧化硅层)(图3G和图3H)；在顶表面上沉积非晶硅层(图3I和图3J)；蚀刻非晶硅层以形成第二波导120(图3K和图3L)；在顶表面上沉积氮化硅层(图3M和图3N)；蚀刻氮化硅层以形成第三波导125(图3O和图3P)；以及任选地使用化学机械抛光来对顶表面进行平坦化(图3Q和图3R)。在一些实施方案中，化学机械抛光替代地在蚀刻氮化硅层以形成第三波导125之前执行。
图4A和图4B分别示出在绝缘体上硅晶片上形成的根据另一个实施方案的结构的剖视图(沿图4B中的剖面线4A-4A截取)和俯视图。在图4A和图4B的实施方案中，第一波导105和第二波导120类似于图2A和图2B的实施方案的那些波导。由富硅氮化硅构成的第三波导405耦合到第二波导120，并且第四波导410耦合到第三波导405，如图所示。第二波导120、第三波导405和第四波导410中的每一个都可在每一端处具有渐窄的锥形，如图4B所示。这些波导的形状和它们彼此的接近度可致使光从一个波导耦合到另一个波导，如上所述。在图4A和图4B的实施方案中，在第四波导的右侧存在另外的波导(例如，第五波导415和第六波导420)以将光耦合到位于空腔310(图3A)的与第一波导105相反的侧上的晶体硅波导(其可称为第七波导425)。
第三波导405的富硅氮化硅可具有至少1.5的硅与氮的原子比，并且第四波导410的氮化硅可具有在0.6与1.5之间的硅与氮的原子比。薄的SiO2居间层130(例如，各自具有在10nm与200nm之间的厚度的居间层130)可存在于各对重叠的波导之间，例如，第一波导105与第二波导120之间、第二波导120与第三波导405之间以及第三波导405与第四波导410之间。在图4A和图4B的实施方案中，第三波导405可具有在第二波导120的折射率与第四波导410的折射率之间的折射率(例如，第三波导405可具有在(i)第二波导120的折射率和(ii)第四波导410的折射率的平均值的50％之内的折射率)，即，相邻波导之间的折射率差值可比在第三波导405不存在并且第二波导120直接相邻于且直接耦合到第四波导410的情况下小。这可导致从第一波导105到第四波导410(通过第二波导120和第三波导405)的耦合效率的改进，尤其是在用于制造波导的方法限制了锥形的窄端的可实现窄度的情况下。
可使用电磁模拟软件(其可使用诸如例如全波时域有限差分(FDTD)法、本征模展开法或波束传播法)以预测重叠的波导之间的耦合来选择波导结构(诸如图2A和图2B的波导结构或图4A和图4B的波导结构)的尺寸。在这种设计过程中，可递增地调整尺寸(例如，手动地或通过自动梯度上升法)，直到一对重叠的波导中的波导之间的耦合足够大，或者直到所述耦合基本上最大化。a-Si、富硅SiN和SiN的膜厚度可在200nm至800nm的范围内。对于一些实施方案，图2A至图6D在横向尺寸上是按比例绘制的(尺寸在其他实施方案中可变化)。这些附图在纵向尺寸(沿光的传播方向)上被显著压缩，部分地使得锥形波导的锥形是可感知的。在对应于图2A和图2B的实施方案或图4A和图4B的实施方案的实际波导结构中，光在重叠的波导之间耦合的每个重叠区域的长度可以是较小横向尺寸的至少20倍，并且可以是较小横向尺寸的100倍或超过100倍。在一些实施方案中，可实现损耗在0.0dB与1.0dB之间(例如，损耗在0.02dB与0.2dB之间)的从宽度为2微米或更大的硅波导到氮化硅波导的光学耦合。上层(例如，氧化物层)在一些俯视图中(例如，在图3L、图3P、图3R、图4B、图5D、图5H、图5L、图5P、图5R、图6B和图6D中)被绘制成透明的。
用于制造图4A和图4B的实施方案的方法可包括与用于制造图2A和图2B的实施方案的方法相同的前六个过程步骤，即，图3A至图3L中示出中间产品的步骤。这前六个过程步骤可以产生图3K和图3L的中间产品，如上所述。然后可执行在图5A至图5R中用所得的相应中间产品或最终产品的附图示出的以下过程步骤。图5A至图5R是用于制造图4A和图4B的波导结构的方法中的中间产品和最终产品的图示。如同图3A至图3R的情况一样，图5A至图5R的每对附图都包括剖视图(例如，图5A)和俯视图(例如，图5B)，剖视图是沿俯视图中所示的剖面线(例如，剖面线5A-5A)截取的。过程包括：在顶表面上沉积SiO2层(图5A和图5B)；使用化学机械抛光来对顶表面进行平坦化(图5C和图5D)；在顶表面上沉积SiO2薄层，之后是富硅氮化硅层(图5E和图5F)；蚀刻富硅氮化硅层以形成波导(图5G和图5H)；在顶表面上沉积SiO2层(图5I和图5J)；使用化学机械抛光来对顶表面进行平坦化(图5K和图5L)；在顶表面上沉积SiO2薄层、之后是氮化硅层(图5M和图5N)；蚀刻氮化硅层以形成波导(图5O和图5P)；以及在顶表面上沉积SiO2层(以及任选地使用化学机械抛光来对顶表面进行平坦化)(图5Q和图5R)。
可构造和采用本文所公开的方法和结构的各种变型和组合。例如，代替第四波导高于第三波导从而形成如图4A和图4B中的“自动扶梯结构”，可采用面内耦合结构(如图3O和图3R所示)，例如以形成图6A和图6B的结构。又如，一些波导可与不同材料的一个或多个波导处于相同高度，如图6C和图6D所示。
在一些实施方案(诸如上述那些实施方案)中，将氮化硅集成到3um Si波导平台中的挑战通过使用非晶硅“自动扶梯”来耦合到位于3um硅器件层上方而不是与它共面的氮化硅波导得到解决。这种方法减轻了氮化硅薄膜沉积以及使薄膜平坦所需的化学机械抛光两者的挑战。
一些实施方案采用在1.2微米至2.5微米的范围内的工作波长。本文中关于波长相关性质(诸如折射率)进行的任何陈述都可理解为适用于工作波长范围内的波长中的至少一个。如本文所用，术语“波导”可用于描述能够引导光(即，在横向尺寸上限制光)的整个结构(例如，高折射率芯和较低折射率包层)，或者它可用于描述所述结构的足以确定光的传播方向的一部分或所述结构的元件的子集(例如，芯或肋形波导的肋部)。如本文所用，如果第一波导的引导特征的顶部与第二波导的引导特征的顶部相比处于不同的高度(或处于更大的高度)，则第一波导与第二波导相比处于不同的高度(或处于更大的高度)，其中肋形波导的“引导特征”是肋部，并且条带波导的“引导特征”是条带，并且其中每个高度是从平行于衬底的参考平面(例如，从BOX层的底表面)测量的。如本文所用，“条带波导”由高折射率材料的条带构成，所述条带具有矩形横截面并且包围有一种或多种较低折射率材料。如本文所用，如果沿传播方向存在其内存在两个波导的区域(“重叠区域”)，则第一波导与第二波导“重叠”。如本文所用，波导的“厚度”是引导特征在垂直于衬底的方向上的尺寸，并且波导的“宽度”是波导的引导特征在垂直于光的传播方向且平行于衬底的方向上的尺寸。
如本文所用，某事物的“一部分”意指所述事物中的“至少一些”，并且因此可意指所述事物的少于全部或全部。因此，事物的“一部分”作为特例包括整个事物，即，整个事物是事物的一部分的示例。如本文所用，术语“矩形”作为特例包括正方形，即，正方形是矩形的示例，并且正方形的事物也是“矩形”的。如本文所用，当第二个数在第一个数的“Y％之内”时，这意指第二个数是第一个数的至少(1-Y/100)倍并且第二个数是第一个数的至多(1+Y/100)倍。如本文所用，词语“或”是包括性的，因此，例如“A或B”意指以下中的任一者：(i)A、(ii)B以及(iii)A和B。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一个元件、部件、区域、层或区段。因此，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，本文中讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可称为第二元件、部件、区域、层或区段。
为便于描述，诸如“下面”、“下方”、“下部”、“之下”、“上方”、“上部”等空间相对术语可在本文中用于描述如图中所示的一个元件或特征与另一个(另一些)元件或特征的关系。应当理解，除图中所描绘的取向之外，此类空间相对术语意图涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”和“之下”可涵盖上方和下方两种取向。装置可以其他方式定向(例如，旋转90度或在其他取向处)，并且本文所用的空间相对描述符应当被相应地解释。另外，还应当理解，当一个层被称为在两个层“之间”时，它可以是这两个层之间的唯一层，或者也可存在一个或多个居间层。
本文所用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并且不意图限制本发明构思。如本文所用，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而不是程度术语，并且意图考虑到本领域普通技术人员将认识到的测量值或计算值的固有偏差。如本文所用，术语“主要组分”是指以大于组合物或产品中任何其他单一组分的量的量存在于组合物、聚合物或产品中的组分。相反，术语“主组分”是指构成组合物、聚合物或产品的至少50重量％或更多的组分。如本文所用，术语“主要部分”在应用于多个项时表示所述项的至少一半。如本文所用，被描述为由一物质“制成”或“构成”的任何结构或层应当理解为(i)在一些实施方案中，包含所述物质作为主组分，或(ii)在一些实施方案中，包含所述物质作为主要组分。
如本文所用，除非上下文明确另外指示，否则单数形式“一个”和“一种”意图也包括复数形式。进一步应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或增加。如本文所用，术语“和/或”包括相关联列出项中的一个或多个的任何和所有组合。诸如“中的至少一个”的表达当加在要素列表后面时修饰整个要素列表而不修饰列表中的个别要素。此外，“可”的使用在描述本发明构思的实施方案时是指“本公开的一个或多个实施方案”。此外，术语“示例性”意图是指示例或例证。如本文所用，术语“使用(use、using和used)”可被认为分别与术语“利用(utilize、utilizing和utilized)”同义。
应当理解，当一个元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到”、“耦合到”或“相邻于”另一个元件或层时，它可直接在另一个元件或层上、连接到、耦合到或相邻于另一个元件或层，或者可存在一个或多个居间元件或层。相反，当一个元件或层被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到”、“直接耦合到”或“紧邻”另一个元件或层时，不存在居间元件或层。
本文叙述的任何数值范围意图包括包含在所叙述范围内的相同数值精度的所有子范围。例如，“1.0至10.0”或“在1.0与10.0之间”的范围意图包括在所叙述最小值1.0与所叙述最大值10.0之间(含1.0和10.0)的所有子范围，也就是说，具有等于或大于1.0的最小值以及等于或小于10.0的最大值，诸如例如2.4至7.6。本文叙述的任何最大数值限制意图包括包含在其中的所有较低数值限制，并且本说明书中叙述的任何最小数值限制意图包括包含在其中的所有较高数值限制。
尽管本文中已具体描述并且示出波导结构的示例性实施方案，但是本领域技术人员将明白许多修改和变型。因此，应当理解，根据本公开的原理构造的波导结构可体现为不同于如本文具体描述的。以下权利要求书及其等效形式中也限定本发明。

Claims (19)

1.一种波导结构，其包括：
第一波导，所述第一波导位于衬底上；
第二波导，所述第二波导位于所述衬底上；以及
第三波导，所述第三波导位于所述衬底上，
所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导各自基本上平行于所述衬底，
所述第一波导与所述第二波导相比处于不同的高度，
所述第一波导和所述第二波导被配置来致使光在所述第一波导与所述第二波导之间耦合，
所述第二波导和所述第三波导被配置来致使光在所述第二波导与所述第三波导之间耦合，
所述第一波导由具有第一折射率的第一材料构成，
所述第二波导由具有第二折射率的第二材料构成，
所述第三波导由具有第三折射率的第三材料构成，所述第三材料包括硅和氮，并且
所述第二折射率大于所述第一折射率且小于所述第三折射率。
2.如权利要求1所述的波导结构，其中所述第一波导由晶体硅构成。
3.如权利要求1或权利要求2所述的波导结构，其中所述第一波导是位于掩埋氧化物层上的晶体硅层中的波导，所述晶体硅层具有超过1微米的厚度。
4.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其中所述第一波导与所述第二波导在重叠区域中重叠。
5.如权利要求4所述的波导结构，其中所述第二波导具有第一锥形和第二锥形，所述第二波导具有在所述第一锥形内沿第一纵向方向增大并且在所述第二锥形内沿所述第一纵向方向减小的宽度。
6.如权利要求5所述的波导结构，其中所述第一锥形的一部分在所述重叠区域中。
7.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其中所述第二波导由非晶硅构成。
8.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其中所述第三材料是氮化硅。
9.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其中所述第三波导与所述第一波导相比处于不同的高度。
10.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其中所述第三波导与所述第二波导相比处于不同的高度。
11.如前述权利要求中任一项所述的波导结构，其包括：第一居间层，所述第一居间层位于所述第一波导与所述第二波导之间，所述第一居间层由具有第四折射率的第四材料构成。
12.如权利要求11所述的波导结构，其还包括：第四波导，所述第四波导位于所述衬底上，其中：
所述第四波导由具有第五折射率的第五材料构成，并且
所述第三波导和所述第四波导被配置来致使光在所述第三波导与所述第四波导之间耦合。
13.如权利要求12所述的波导结构，其中所述第四波导与所述第三波导相比处于不同的高度。
14.如权利要求12或权利要求13所述的波导结构，其中所述第四波导与所述第三波导重叠。
15.如权利要求12至14中任一项所述的波导结构，其中：
所述第一材料是硅，
所述第二材料是非晶硅，
所述第三材料是硅与氮的原子比为至少1.5的氮化硅，
所述第四材料是硅与氮的原子比在0.6与1.5之间的氮化硅。
16.如权利要求12至15中任一项所述的波导结构，其还包括：
第二居间层，所述第二居间层位于所述第一波导与所述第二波导之间，所述第二居间层由具有第六折射率的第六材料构成。
17.如权利要求16所述的波导结构，其中所述第六材料与所述第四材料相同。
18.如权利要求16或权利要求17所述的波导结构，其中：
所述第五折射率大于所述第二折射率，
所述第三折射率在所述第二折射率和所述第五折射率的平均值的50％之内，并且
所述第四折射率低于所述第二折射率且低于所述第五折射率。
19.如权利要求12至18中任一项所述的波导结构，其中：
所述第二波导与所述第一波导相比处于更大的高度，
所述第三波导与所述第二波导相比处于更大的高度，并且所述第四波导与所述第三波导相比处于更大的高度。
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