KR100745285B1 - Ｓｏｉ 광학 플랫폼상에 형성된 서브-마이크론 평면 광파디바이스 - Google Patents

Ｓｏｉ 광학 플랫폼상에 형성된 서브-마이크론 평면 광파디바이스 Download PDF

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Abstract

2차원 평면 광학 디바이스들의 세트는 SOI 구조의 서브-마이크론 표면층내에 또는 SOI 표면층 및 하부 폴리실리콘층의 서브-마이크론 두께의 결합부내에 형성될 수 있다. 종래의 마스킹/에칭 기술들은 상기 SOI 플랫폼에 다양한 수동 및 광학 디바이스들을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 디바이스들의 다양한 영역들은 능동 디바이스 구조들을 형성하기 위하여 도핑될 수 있다. 부가적으로, 폴리실리콘층은 전파하는 광학 신호에 대한 유효 모드 인덱스 변화의 영역을 제공하기 위하여 개별적으로 패터닝될 수 있다.
광파, 광학 장치, 기판

Description

ＳＯＩ 광학 플랫폼상에 형성된 서브-마이크론 평면 광파 디바이스{SUB-MICRON PLANAR LIGHTWAVE DEVICES FORMED ON AN SOI OPTICAL PLATFORM}
관련 출원의 참조
본 출원은 2003년 4월 23일에 출원된 가출원번호 제60/464,938호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 평면 광학 도파 디바이스들의 형성에 관한 것이며, 특히 절연막상 실리콘(SOI) 플랫폼의 서브-마이크론 표면 영역 내에 수동 및 능동 평면 광학 디바이스들의 형성에 관한 것이다.
평면 광파 회로(PLC)는 전자 신호들보다 오히려 광 신호들을 조작 및 처리하는 전자칩의 광학 등가회로이다. 대부분의 경우에, PLC는 반도체 기판상에 증착된 유리, 중합체 또는 반도체의 초박막층내에 형성된다. 광파 회로 그 자체는 하나의 광학 디바이스로부터 다른 광학 디바이스로 광을 안내하는 기능을 하는 광학 도파관들에 의하여 상호접속된 하나 이상의 광학 디바이스들로 구성되며 이에 따라 전자칩내의 금속 상호접속부들의 광학 등가회로로서 고려된다. 광학 디바이스들은 예컨대 반사, 포커싱, 조준, 빔 분할, 파장 멀티플렉싱/디멀티플렉싱, 스위칭 변조 및 검출 등을 포함하는 기능들을 수행하는 수동 광학 디바이스들 또는 능동 전기- 광학 디바이스들을 포함할 수 있다.
광파 디바이스들을 집적하기 위하여 사용되는 공통 플랫폼들은 InP, 실리콘상 실리카, 중합체 및 실리콘 옥시니트라이드의 사용에 기초한다. 이들 광학 디바이스들과 전자소자들을 집적하기 위한 능력은 주요 전자 집적회로 기술이 광파 디바이스들을 위하여 사용되는 앞서 언급된 플랫폼들의 일부보다 오히려 실리콘 플랫폼에 기초하기 때문에 항상 극단적으로 제한되었다. 따라서, 광학 디바이스들 및 전자소자들의 정확한 집적은 실리콘 플랫폼에 광학 디바이스들을 형성함으로써 달성될 수 있다. 이러한 집적을 위한 후보 시스템은 전자소자들을 형성하는데 사용되는 동일한 표면 단결정 실리콘층(이후 "SOI 층")에서 광을 안내하는 절연막상 실리콘(SOI) 구조이다.
현재에, SOI 구조에 형성된 공통 평면 광학 디바이스들은 에지 조명과 같은 방법들을 통해 SOI층에의 광파신호의 입력/출력 결합을 용이하게 수행하기 위하여 초박막 (>3-4μm) SOI층을 사용한다. 그러나, 에지-조명 결합을 수행하기 위해서는 칩의 에지를 액세스할 뿐만 아니라 고품질의 표면을 가진 에지를 형성할 필요성이 있다. 게다가, 고선명 구조는 오히려 두꺼운 SOI층(예컨대, 도파관들에 대한 "스무스한(smooth)" 수직벽들, 링들, 미러들 등을 형성하는)에 제조하기에 더 곤란한 것으로 고려된다. 또한, 실리콘의 두께는 전자소자들 및 광학소자들을 동시에 형성하기 위하여 종래의 CMOS 제조 공정들의 사용을 방지한다. 더욱이, SOI층의 두께는 또한 전자 디바이스들의 속도를 제한한다.
일단 SOI층의 두께가 1 마이크론 이하로 감소하면(앞서 기술된 문제들을 해 결하는데 바람직함), 초박막층으로 그리고 초박막층으로부터 충분한 양의 광파 신호를 결합하기 위한 도면에 직면한다. 박막 SOI층에 광을 결합할때 사용하기 위하여 개발된 여러 방법들은 도파관 그레이팅(grating)들, 역 나노-테이퍼(inverse nano-taper)들 및 3차원 혼 테이퍼(horn taper)들을 포함한다. 그러나, 결합된 광은 단지 수직 구속을 가진 SOI층(슬래브 도파관(slab waveguide))에서 전파한다. 측면방향으로의 광의 전파는 실리콘의 굴절률과 동일한 매체의 굴절률을 가진 자유공간에서의 광의 전파와 유사하다. 결합된 광을 실제로 사용하기 위하여, 서브-마이크론 SOI층에서 광을 효율적으로 조작하기 위한 필요성이 제기되었다. 특히, 실리콘층에서 결합된 광을 터닝(turning)하고, 포커싱하며, 변조하며, 감쇄하며, 스위칭하며 선택적으로 분산시키는 것과 같은 다양한 광학 기능들을 수행하기 위한 필요성이 제기되었다. 광학소자들 및 전자소자들을 완전히 집적하기 위하여, 이들 광학기능들의 모두는 평면 도파관 구조없이 달성될 필요가 있다.
종래기술의 나머지 문제점들은 평면 광학 도파 디바이스들의 형성, 특히 절연막상 실리콘(SOI) 플랫폼의 서브-마이크론 표면영역에 수동 및 능동 평면 광학 디바이스들의 형성에 관한 본 발명에 의하여 해결된다.
본 발명에 따르면, SOI 구조의 초박막(즉 서브-마이크론) 단결정 실리콘 표면층(이후 "SOI 층"으로 언급됨)은 다양한 평면 광학 디바이스들의 일부(예컨대, 도파관들, 테이퍼들, 미러들, 그레이팅들, 렌즈들, 측면 순간 결합기들, 도파관 결합기들, 분할기들/결합기들, 링 공진기들, 분산 보상기들, 어레이형 도파관 그레이팅(AWG들)들 등)를 형성하기 위하여 사용된다.
본 발명의 장점은 서브-마이크론 두께의 SOI층을 사용하여 광학 디바이스들을 형성함으로써 종래의 CMOS 기술들을 사용하여 광학 및 전자 디바이스들을 처리할 수 있다는 점이다. 예컨대, 국부 산화 또는 다층 증착 및 에칭/산화와 같은 기술들은 도파관 구조의 광학 특징들을 최적화하기 위하여 사용될 수 있다. 최신기술의 리소그라픽 기술들은 고도의 정밀도(예컨대, ∼0.005μm 분해능)를 가진 광학 구조들을 한정하기 위하여 사용될 수 있다. 고분해능 에칭은 플라즈마 에칭과 같은 공정들(예컨대, 샐로우 트렌치 에칭(shallow trench etching; STI), 반응 이온 에칭(RIE) 또는 유도 결합 에칭)을 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 서브-마이크론 두께의 실리콘층(예컨대, 폴리실리콘)은 서브-마이크론 두께의 SOI층위에 형성되며 박막 유전체층에 의하여 서브-마이크론 두께의 SOI층으로부터 분리된다(모든 3개의 층의 전체 두께가 1 마이크론 이하를 유지함). 층들의 결합은 다양한 디바이스들을 형성하기 위하여 종래의 CMOS 기술들을 사용하여 처리될 수 있다. 실리콘층 및 SOI층 둘다가 도핑될 수 있기 때문에, 능동 광학 디바이스 구조들(변조기들, 스위치들, 파장-선택 링 공진기들 등과 같은)은 수동 광학소자들에 더하여 형성될 수 있다.
2003년 9월 23일에 출원된 공동 계류중인 출원번호 제 10/668,947호에 개시된 바와 같이 서브-마이크론 실리콘 도파관에 광을 결합하는 능력에 의하여, 서브-마이크론 SOI층들 및 실리콘층들은 임의의 형태의 평면 광학 소자를 형성하도록 유리하게 처리될 수 있다. 즉, 광을 용이하게 결합하기 위하여 비교적 두꺼운 표면 도파 실리콘층을 사용하기 위한 필요성이 더이상 존재하지 않는다.
본 발명의 다른 대안적인 실시예에서, 실리콘층은 다양한 2차원 형상들(렌즈들, 프리즘 그레이팅들 등)을 형성하기 위하여 에칭될 수 있으며, 여기서 광학 신호가 형상화된 영역을 통과할때 모드 인덱스의 변화는 광학 신호를 적절하게 조작할 수 있도록 한다. SOI층과 실리콘층 사이의 두께 차이는 SOI층에서 전파하는 광파 신호의 동작을 변경하기 위하여 사용될 수 있는 도파관의 유효 인덱스의 변화를 야기한다. 특히, 렌즈들, 프리즘들, 테이퍼들 및 그레이팅들과 같은 다른 형상들은 다른 광학 기능들을 수행하기 위하여 실리콘층을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 사실상, 이산화실리콘, 질화실리콘, 또는 에르븀 도핑된 유리와 같은 재료와 같이 실리콘층을 위한 실리콘과 다른 반도체 재료를 이용하는 것이 또한 가능하며, 여기서 종래의 에칭 공정들은 상기 다른 재료들(다른 굴절률들을 가짐)을 사용하여 2차원 광학 디바이스들을 형성하기 위하여 사용된다.
본 발명의 다른 및 추가 장점들은 도면을 참조로 한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 것이다.
도 1은 특히 SOI 구조의 서브-마이크론 실리콘 표면층("SOI 층")에 광학 모드의 구속을 도시하는 예시적인 SOI 구조의 단면도.
도 2는 디바이스 실리콘층, 본 경우에 SOI층위에 형성된 폴리실리콘을 포함하는(여기서, 폴리실리콘층 및 SOI층은 서브-마이크론 두께를 가짐) 예시적인 대안적인 SOI 구조를 도시하며 또한 폴리실리콘층 및 SOI층의 결합부(폴리실리콘층과 SOI층 사이에는 박막 유전체층이 배치됨)내에서 광학적으로 구속된 모드의 지원을 도시하는 단면도.
도 3은 도 1의 SOI 구조내에 반사 수직면 형성을 도시하는 도면.
도 4는 도 2의 폴리실리콘/SOI 구조내에 반사 수직면 형성을 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5h는 서브-마이크론 SOI층에 2차원 평면 광학 디바이스를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 예시적인 처리단계들을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 도파관 구조의 등측도.
도 7은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 테이퍼된 도파관 구조의 평면도.
도 8은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에서 에칭된 다수의 미러영역들을 포함하는 예시적인 터닝 및 라운딩 구조에 대한 평면도.
도 9는 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 빔 분할기의 평면도.
도 10은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 포커싱 및 회절 2차원 광학 디바이스들의 세트에 대한 평면도.
도 11은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 마하-젠더 간섭계의 평면도.
도 12는 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 멀티모드 간섭 평면 광학 디바이스의 평면도.
도 13은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층에 형성된 예시적인 링 공진기 추가/삭제 디바이스의 평면도.
도 14는 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층내에 형성된 결합된 광학 도파관들의 쌍에 대한 평면도.
도 15는 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층내에 형성된 예시적인 광학 스위치의 평면도.
도 16은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층내에 형성된 교차 도파관들의 쌍에 대한 예시적인 구조의 평면도.
도 17은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층내에 형성된 예시적인 중첩 링 공진기 구조의 평면도.
도 18은 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI층내에 형성된 예시적인 능동 동조가능 링 공진기 구조의 평면도.
도 19 및 도 20은 도 2의 구조의 서브-마이크론 폴리실리콘층내에 형성된 평면 광학 디바이스의 형성과 SOI층을 따라 전파하는 신호에 대하여 유효 모드 인덱스 변화를 도입하는 폴리실리콘 평면 디바이스의 형성을 도시하는 도면.
도 21은 전파하는 광파 신호에 대하여 다양한 유효모드 인덱스 변화들을 도입하기 위하여 SOI층위에 형성될 수 있는 다수의 다른 서브-마이크론 두께의 폴리실리콘 디바이스들에 대한 등측도.
도 1은 SOI 구조(10)의 상부 실리콘 표면층(12)(이후 "SOI"층으로 언급됨)내 에 광학 신호의 구속을 도시한 예시적인 SOI 구조(10)를 기술하며, 여기서 SOI층(12)은 1 마이크론 이하의 두께
Figure 112005060248739-pct00001
를 포함하는 것으로 도시된다. 서브-마이크론 SOI층(12)의 상부면을 통해 서브-마이크론 SOI층(12)에 광을 결합하는 구조는 공동 계류중인 출원번호 제 10/668,947호에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, SOI 구조(10)는 실리콘 기판(14) 및 실리콘 기판(14)위에 형성된 유전체층(16)(보통 이산화실리콘을 포함함)을 포함한다. 그 다음에, SOI층(12)은 유전체층(16)위에 형성되며, 여기서 유전체층(16)은 종래에 종종 "매립된 유전체(buried dielectric)"(예컨대, "매립된 산화물(buried oxide)"은 BOX로서 언급됨) 층으로서 언급되었다. 그 다음에, 초박막 유전체층(18)이 SOI층(12)위에 형성된다.
대안적인 SOI 구조(20)는 전파하는 광학 신호를 지원하기 위하여 SOI층(24)과 상호작용하는 폴리실리콘층(22)의 사용을 도시하는 도 2에 도시된다. 도 1의 실시예에서와 같이, SOI 구조(20)는 실리콘기판(26) 및 실리콘기판(26)위에 배치된 유전체층(28)을 포함한다. 초박막 유전체층(30)은 SOI층(24)과 폴리실리콘층(22) 사이에 배치될 수 있으나 일부 실시예들을 위해서는 필요치 않다. 이러한 특정 실시예에 따르면, SOI층(24) 및 폴리실리콘층(22) 둘다의 전체 두께
Figure 112005060248739-pct00002
는 유전체층(30)이 존재하는지의 여부에 관계없이 1 마이크론 이하를 유지한다. t1 및 t2로 각각 표시된 SOI층(24) 및 폴리실리콘층(22)의 개별 두께들은 광학 신호의 수직위치(즉, 광학모드)를 지시하기 위하여 본 발명의 제조공정에 따라 제어될 수 있다. 예컨대, t1=t2일 때, 신호강도의 대략 50%가 각각의 층에 존재할 것이다.
도 3은 본 발명에 따라 도 1의 SOI 구조(10)내에 수직 반사면의 형성을 도시한다. 특히, SOI층(12)은 SOI층(12)의 에칭된 영역(40)내에 "광학적으로 스무스한(optically smooth)" 표면(42)을 형성하기 위하여 에칭된다(예컨대, 도 5와 관련하여 이하에 기술된 공정 시퀀스를 사용하여). 에칭공정에 의하여, 대향 측벽(44)은 광학적으로 스무스하다. 도 3을 참조하면, 광학 신호는 SOI층(12)을 따라 좌측에서 우측으로 전파하는 것으로 도시된다. 수직표면(42)에 충돌할때, 신호는 실리콘과 "공기(air)"(여기서, 이산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 다른 낮은 인덱스 재료는 구조를 평탄화함으로써 이후 처리단계들을 단순화하기 위하여 에칭된 영역(40)내에 선택적으로 배치될 수 있다) 사이의 인덱스 차이에 의하여 완전히 반사된다(즉, "전체 내부 반사(total internal reflection)", TR).
도 4는 도 2의 구조(20)에 반사면의 형성을 도시하며, 여기서 박막 유전체층(30) 및 실리콘층(22)은 SOI층(24)위에 형성된다. 에칭된 영역(46)은 수직 측벽(48)을 포함하는 구조(20)에 형성되며, 여기서 수직 측벽(48)은 전파하는 광학 신호의 반사를 위하여 제공한다. SOI층 및 "광학 실리콘(optical silicon)"층 둘다를 사용하는 이러한 실시예에서, 광학 모드는 광학 에너지의 일부가 양 층들(22, 24)을 따라 전파하도록 도 3의 구조와 비교하여 시프트된다. 앞서 언급된 바와 같이, SOI층(24) 및 광학 실리콘층(22)의 상대 두께는 상기 구조내에서의 전파하는 광학 신호의 실제 위치를 지시할 것이다.
도 3 및 도 4가 절단된 측면도로 반사 수직 측벽의 형성을 도시하는 반면에, 에칭된 영역의 실제 기하학적 형태는 SOI층(12) 또는 SOI층(24)과 광학 실리콘층 (22)의 결합부에 개구부(들)를 형성하기 위하여 사용되는 처리 단계들 및 마스크의 패턴에 의해서만 제어되는 임의의 적절한 형태일 수 있다는 것이 이해될 것이다. SOI층에 2차원 평면 광학 디바이스들을 패터닝 및 형성하기 위하여 사용될 수 있는 예시적인 제조공정이 도 5a 내지 도 5f에 도시된다. 설명을 위하여, 도시된 공정은 SOI층에 디바이스들을 직접 형성하는 공정과 연관된다. 유사한 공정들의 세트는 평면 광학 디바이스들의 동일한 선택을 형성하기 위하여 SOI층, 유전체층 및 광학 실리콘층의 결합을 통하여 에칭하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 공정은 도 1에 도시되며 실리콘 기판(14), 매립된 유전체층(16) 및 서브-마이크론 SOI층(12)을 포함하는 구조(10)와 함께 시작한다. 그 다음에, 포토레지스트층(5)은 도 5b에 도시된 바와 같이 서브-마이크론 SOI층(12)의 상부면(52) 전반에 걸쳐 제공된다. 마스크(54)는 포토레지스트층(50)위에 배치되며, 여기서 앞서 언급된 바와 같이 마스크(54)는 서브-마이크론 SOI층(12)내로 에칭되는 2차원 구조의 각각의 윤곽을 적절하게 그리도록 구성된다. 도 5c는 SOI 구조(1)상에 배치된 포토레지스트층(50)위에의 마스크(54) 배치를 도시한다. 일단 마스크(54)가 제 위치에 배치되면, 구조는 포토레지스트층(50)의 덮히지 않은 영역들을 노출시키기 위하여 도 5d에 도시된 바와 같이 특정 형태의 광에 노출된다. 예컨대, 마스크(54)를 통과하는 자외선 광은 마스크(54)의 패턴을 광-민감 포토레지스트층(5)에 전달할 것이다. 그 다음에, 포토레지스트는 종래의 공정을 사용하여 현상되며, 이미지는 하부 서브-마이크론 SOI층(12)에 전달된다.
포토레지스트층(50)은 "양의(positive)" 포토레지스트 재료 또는 "음의 (negative)" 포토레지스트 재료중 하나를 포함할 수 있다. 양의 포토레지스트 재료를 사용할때, 도 5d에 도시된 노출 공정은 마스크(54)에 형성된 패턴에 의하여 노출되는 하부 실리콘 재료를 제거한다. 도 5e는 포토레지스트층(5)내에서의 영역(60)의 제거와 함께 양의 포토레지스트를 사용하는 결과를 도시한다. 이러한 포토레지스트층(50)의 패턴과 함께, 에칭 공정은 도 5f에 도시된 바와 같이 서브-마이크론 SOI층(12)의 노출된 부분(들)을 제거하기 위하여 사용된다. 특히, 건식 에칭(즉, 플라즈마) 공정은 서브-마이크론 기하학적 형태들이 최종 디바이스 피처(feature)들을 형성할때 포함되고 상기와 같은 분해능 레벨을 제공하기 위하여 단지 건식 에칭공정만이 고려되기 때문에 "습식(wet)"(화학) 에칭 공정에 비하여 바람직하다. 종래의 습식 화학 에칭은 종래의 큰(서브-마이크론 및 그 이상) 전자소자들의 형성에 보다 적합하다. 음의 포토레지스트 재료가 포토레지스트층(50)을 위하여 사용될때, 도 5d의 노출공정은 도 5g에 도시된 구조를 형성하며, 여기서는 단지 포토레지스트층(50)의 "노출된(exposed)" 부분만이 남는다. 도 5h에 도시된 구조의 다음 에칭은 SOI층(12)내에 서브-마이크론 "립(rib)" 도파관(62)을 형성할 수 있다. 국부 산화 및/또는 어닐링과 관련한 추가 공정단계들은 에칭에 의하여 형성된 피처들의 측벽들을 "스무스하게" 하기 위하여 사용될 수 있다.
SOI층(12)에 형성된 공동 영역(cavity region)(들)의 2차원 형상(또는 SOI층(24) 및 광학 실리콘층(22)의 결합)이 층(12)을 에칭하기 위하여 사용된 마스크내의 패턴에 의하여 제어된다는 이해와 함께, 서브-마이크론 구조내에 형성될 수 있는 다수의 다른 평면 광학 디바이스들(수동 및 능동 둘다)이 첨부 도면들을 참조로 하여 이하에 기술될 것이다. 그러나, 이들 다양한 디바이스들은 단지 예시적으로 고려되며, 사실상 임의의 바람직한 평면 광학 디바이스 또는 평면 광학 디바이스들의 결합이 본 발명에 따라 서브-마이크론 SOI 구조내에 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 다수의 이들 디바이스들이 SOI층(12)내에 특정 패턴들/영역들을 에칭함으로써 형성된다. 동일한 구조들이 SOI층(24), 유전체층(30) 및 광학 실리콘층(22)의 서브-마이크론 두께의 결합내에 형성될 수 있다는 것이 유의되어야 하며, 여기서 임의의 피처들을 위한 추가 광학 실리콘층에 대한 필요성은 서브-마이크론 두께의 결합 구조가 사용될때를 지시할 수 있다.
도 6은 서브-마이크론 SOI층(12)내에 형성된 예시적인 도파관 구조의 등측도를 포함한다. 이러한 경우에, 2차원 평면 도파관은 서브-마이크론 SOI층(12)의 전체 두께를 통해 병렬 직사각형 개구부들(70, 72)의 쌍을 에칭함으로써 형성된다(이에 따라 하부 매립된 유전체층(16)을 노출함). 실리콘과 "공기" 사이의 굴절률 차이에 의하여 제공된 측면 구속에 의하여, 도 6에 도시된 바와 같이 좌측으로부터 SOI층(12)을 따라 전파하는 광파 신호는 에칭된 개구부들(70, 72) 사이에서 형성된 도파관(74)내에 구속되어 안내될 것이다. 비록 에칭 개구부들(70, 72)이 선형으로 기술되는 반면에, 안내가 유지되는 동안 임의의 다른 기하학적 형태가 적절할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 사실상, 알려진 에칭 기술들로 가능한 고분해능은 매우 작은 단면, 서브-마이크론 높이(SOI층(12)의 두께에 의하여 한정됨) 및 마스크 피처들에 의하여 지시된 서브-마이크론 폭 w를 가진 도파관 영역(74)을 형성할 수 있다.
도 7은 도파관(70)과 연관되어 사용되는 입력 테이퍼(76) 및 출력 테이퍼(78)의 형성을 도시할 뿐만 아니라 도 6에 도시된 구조의 변형을 포함한다. 이들 테이퍼들을 형성하기 위하여, 다른 에칭 마스크는 도 7에 도시된 기하학적 형태를 가진 에칭된 개구부들(80, 82)을 형성하기 위하여 사용된다. 즉, 도파관(70)에 대한 입력에서, 에칭 패턴은 에칭된 개구부들(80, 82) 사이의 공간을 증가시키기 위하여 제어된다. 개구부들(80, 82) 사이의 공간이 증가되기 때문에, 개구부들(80, 82) 사이에 형성된 도파관의 폭은 도 7에 도시된 바와 같이 w1의 폭을 가지는 것으로 유사하게 확장된다(그 다음에, 도파관(70)의 폭은 w2로서 한정된다). 유사한 간격은 도파관의 출력측에 포함되며, 개구부들(80, 82)은 w2의 폭을 가진 출력 도파관 영역을 형성하기 위하여 분리된다. 임의의 경우에, 단열 테이퍼들을 이용할 필요성이 존재할 수 있으며, 여기서 이러한 피처를 위하여 요구된 테이퍼 크기는 마스크내에 용이하게 한정되며 이후에 적정 단열 형상을 에칭하기 위하여 사용된다.
도 8은 SOI층(12)내에서 광학 신호들의 터닝 및 라우팅을 제공하는 예시적인 구조에 대한 평면도를 포함하며, 여기서 각각의 미러는 SOI층(12)내로 에칭되는 삼각형 웨지 형상(triangular wedge shape)을 포함한다. 다양한 에칭된 개구부들은 적정 터닝 및/또는 라우팅 기능들을 제공하기 위하여 SOI층(12)의 표면을 전반에 걸쳐 미리 정의된 개별 위치들에 배치된다. 도 8에 도시된 특정 실시예에서, 파장 λ1로 전파하는 제 1 광파 신호는 먼저 에칭된 미러 영역(90)에 충돌하며, 여기서 광파 신호는 영역(90)의 45° 수직벽(92)에 의하여 90°로 반사될 것이다. 그 다 음에, 반사된 신호는 에칭된 미러 영역(94)에 충돌한후, 에칭된 표면(96)으로부터 반사하며 에칭된 미러 영역(98)에 충돌할때까지 에칭된 미러 영역(98)을 따라 전파한다. 그 다음에, 광파 신호는 에칭된 미러 영역(98)의 수직벽(100)으로부터 반사하며 에칭된 미러 영역(102)쪽으로 전파한다. 그 다음에, 신호는 수직벽(104)으로부터 반사하며, 에칭된 미러 영역(106)에 충돌하며, 수직벽(108)으로부터 반사하며 최종 에칭된 미러 영역(110)쪽으로 향한다. 그 다음에, 신호는 미러(110)의 수직벽(112)으로부터 반사하며 디바이스로부터 출력된다. 제 2 광파 신호(여기에서 다른 파장 λ2에서 동작하는 것으로 기술되나 동일한 파장이 사용될 수 있다)는 에칭된 미러 영역(114)에 입력으로서 제공되며 반사 수직벽(116)에 의하여 제 2 에칭된 미러영역(118)쪽으로 방향이 변경된다. 그 다음에, 광파 신호는 에칭된 미러 영역(118)의 수직벽(120)으로부터 반사되며 디바이스로부터 출력된다.
본 발명의 평면 광학 디바이스들로부터 형성된 빔 분할 구조(130)가 도 9에 도시되며, 여기서는 설명을 용이하게 하기 위하여 빔 분할 구조(130)가 SOI층(12)내에 형성된다. 앞서 언급된 바와 같이, 구조(130) 및 여기에서 논의된 임의의 다른 구조가 SOI층(24), 유전체층(30) 및 광학 실리콘층(22)의 "적층(stacked)" 결합내에 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 9를 참조하면, 빔 분할 구조(130)는 제 1 에칭된 삼각형 영역(132)을 포함하며, 제 1 에칭된 삼각형 영역(132)은 제 1 반사 표면(134) 및 제 2 반사 표면(136)을 포함한다. 표면(134, 136) 사이의 각도 θ는 구조(130)를 형성하기 위하여 사용되는 마스크의 선명도에 의하여 제어된 다. 따라서, 입력 광파 신호는 표면들(134, 136)에 의하여 한정된 V자형 웨지에 충돌할 것이며, 여기서 광파 신호의 제 1 부분(도 9에서 "A"로 지시됨)은 에칭된 미러 영역(140)쪽으로 방향이 변경된다. 유사한 방식으로, 광파 신호의 제 2 부분(도 9에서 "B"로 지시됨)은 에칭된 미러 영역(140)쪽으로 방향이 변경된다. 광파 신호 부분(A)은 에칭된 미러 영역(138)의 표면(142)으로부터 반사되며 에칭된 미러 영역(146)의 반사 표면(144)쪽으로 향하며, 여기서 반사 표면(144)은 광학 빔 결합기(148)쪽으로 광파 신호 부분(A)의 방향을 변경하는 기능을 한다. 유사한 방식으로, 광파 신호 부분(B)은 에칭된 미러 영역(154)의 반사 표면(152)쪽으로 에칭된 미러 영역(140)의 반사 표면(150)에 의하여 방향이 변경된다. 그 다음에, 광파 신호 부분(B)은 광학 빔 결합기(148)쪽으로 반사 표면(152)에 의하여 방향이 변경된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 광학 빔 결합기(148)는 두개의 신호 부분(A, B)의 방향을 변경하기 위하여 동일한 각도 θ만큼 분리될 수 있는 반사 표면들(156, 158)의 쌍을 포함하며, 두개의 신호 부분들(A, B)을 단일 출력 광파 신호로 결합한다.
도 10은 SOI 구조(10)의 SOI 층(12)을 패터닝함으로써 형성될 수 있는 포커싱 및 회절 소자들의 평면도이다. 특히, 오목(포커싱) 미러(160)는 SOI층(12)내의 에칭된 공동에 의하여 형성되는 것으로 도시되며, 여기서 미러(160)의 에칭된 표면(162)의 곡선은 SOI층(12)내의 초점 F에 입력 광을 포커싱하기 위하여 포물선 형태로(패터닝 마스크를 적절히 형성함으로써) 제어된다. 1파장 이상에서 동작하는 광학 신호들을 사용하는 시스템들(예컨대, WDM 시스템들)에서, 오목 그레이팅(164)은 곡선형 반사 표면(166)을 포함하도록 형성될 수 있으며, 여기서 표면(166)은 도 10에 도시된 바와 같이 각각의 파장을 분리하고 각각의 개별 신호를 포커싱하기 위하여 그레이팅 구조(168)를 가지도록 형성된다. 리소그라피/에칭 공정을 사용하여 오목 그레이팅(164)을 형성함으로써, 그레이팅 구조(168)의 특정 파라미터들(예컨대 그레이팅 주기와 같은)은 WDM 시스템들에 사용하기 위한 효율적인 평면 그레이팅 구조를 제공하기 위하여 용이하게 제어될 수 있다. 도 10에 도시된 선형 그레이팅(170)은 SOI층(12)의 에칭된 공동으로서 형성될 수 있으며 입력 광학 신호를 개별 파장 성분들로 분리하기 위하여 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 선형 그레이팅(170)은 입력 광파 신호에 대한 미리 결정된 각도로 배치되도록 SOI층(12)내에 형성되며, 여기서 선형 그레이팅(170)의 표면(174)상의 그레이팅(172)은 다양한 파장들을 분리하는 기능을 할 것이다.
본 발명에 따르면, 공통 SOI층(12)내에 형성될 각각의 2차원 평면 광학 소자들이 포토레지스트층을 패터닝하기 위하여 사용되는 단일 마스크를 적절히 정의함으로써 동시에 형성된다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 도 10에 도시된 완전한 구조는 단일 마스크, 단일 노출 단계 및 단일 에칭 단계를 사용함으로써 형성될 수 있다. 사실상, 테이퍼들(특히 모드 변환을 위하여 사용되는 단열 테이퍼들), 분할기들 및 결합기들 등을 포함하는 임의의 적절한 2차원 패턴이 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 도 11은 제 1 에칭된 공동(182), 제 2 에칭된 공동(184), 및 제 3에칭된 공동(186)을 포함하며 SOI층(12)의 표면을 패터닝 및 에칭함으로써 형성된 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer; 180)를 기술하며, 상기 에칭된 공동 세트는 특히 입력 도파관 섹션(190), 제 1 간섭계 암(arm; 192), 제 2 간섭계 암(194) 및 출력 도파관 섹션(196)을 형성하기 위하여 패터닝된다. 마하-젠더 간섭계(180)는 동일한 량의 광학 전력을 암들(192, 194)로 분할하는 입력 도파관 섹션(190)에 의하여 "대칭적인(symmetric)" 것으로 기술되는 반면에, SOI층(12)을 에칭하기 위하여 사용되는 마스킹 패턴은 비대칭 간섭계를 형성하기 위하여 용이하게 변경될 수 있다.
SOI 구조(10)의 SOI층(12)을 패터닝 및 에칭함으로써 형성된 멀티모드 간섭(MMI) 분할기(200)가 도 12에 도시된다. 도시된 바와 같이, 분할기(200)는 입력신호가 에칭된 영역들(202, 204)에 의하여 형성된 다양한 내부 반사 수직벽들로부터 반사하도록 하는 기능을 하는 공동 영역(208), 입력 도파관 섹션(206) 및 공동 영역(208)을 형성하기 위해 도 10에 도시된 크기 및 위치를 가진 영역들(202, 204)을 에칭함으로써 형성되며, 이에 따라 공동영역(208)의 크기들에 의하여 결정된 간섭 패턴을 형성한다. 에칭된 개별 구조(210)는 출력 도파관들(212, 214)의 쌍을 형성하기 위하여 에칭된 영역들(202, 204) 사이에 도시된 바와 같이 배치된다. 대안적으로, 에칭된 구조들의 세트는 에칭된 영역들(202, 204) 사이에 배치되어 다수의 N 출력 도파관들을 형성할 수 있다.
도 13은 SOI층(12)내에 다양한 피처들을 적절히 에칭함으로써 형성된 추가/삭제 링 공진기(220)를 도시한다. 도시된 바와 같이, SOI층(12)은 도파관(222)을 따라 파장 λ1로 신호를 삽입하거나 또는 파장 λ1로 전파하는 신호를 필터링하기 위하여 파장 λ1에 민감한 크기를 가진 제 1 링 공진기(224) 및 도파관(222)을 형성하도록 에칭된다. 도파관(222)을 따라 추가로 배치된 제 2 링 공진기(226)는 파장 λ2에 민감한 크기를 가진다. 파장 결합기(230)는 도 14에 도시되며 도시된 바와 같이 3개의 영역들(232, 234, 236)의 세트를 단순하게 에칭함으로써 형성된다.
도 15는 SOI 구조(10)의 SOI층(12)내에 형성될 수 있는 예시적인 광학 스위치(240)를 도시한다. 에칭된 영역들(242, 244, 246)의 세트는 2x2 스위치(240)의 아웃라인을 정의하기 위하여 도시된 바와 같이 형성된다. 영역(244)의 내부 부분(248)은 제 1 도파관(250)을 따라 전파하는 광학 신호가 제 2 도파관(252)에 순간적으로 결합되도록 하는 적절한 크기를 가진다. 교차 도파관 구조(260)가 도 16에 도시되며, 여기서 제 1 도파관(262) 및 제 2 도파관(264)은 도 16에 도시된 바와 같이 배치된 4개의 직각 영역들(266, 268, 270, 272)의 세트를 에칭함으로써 형성된다. 중첩 링 공진기 구조(280)가 도 17에 도시되며, 여기서 SOI층(12)은 도파관들(282, 284)의 쌍을 형성하기 위하여 패터닝 및 에칭되며, 링 구조(286)는 도파관들(282, 284)의 쌍과 중첩한다.
앞서 언급된 바와 같이, 앞서 기술된 다양한 디바이스들의 일부뿐만 아니라 임의의 다른 형태의 평면 광학 디바이스가 도 2에 도시된 SOI 구조(20)를 사용하여 형성될 수 있다는 것을 상기하며, 여기서 에칭공정은 광학 실리콘층(22), 유전체층(30)(존재할때) 및 SOI층(24)을 제거하기 위하여 사용된다. 더욱이, 본 발명의 중요한 특징은 능동 구조들을 형성하기 위하여 다양한 디바이스들의 영역들을 선택적 으로 도핑할 수 있는 능력이며, 여기서 도핑은 예컨대 광학 디바이스를 "동조(tuning)"함으로써 파장이 선택되도록 하는 능력을 제공한다. 도 18은 예시적인 동조가능 링 공진기(300)를 도시하며, 여기서 광학 실리콘층(22) 및 SOI층(24)의 영역(302)은 디바이스의 도전성을 변경하기 위하여 도핑된다. 따라서, 영역(302)에 제어신호(도시안됨)를 제공함으로써, 특정 파장은 동조가능 디바이스(300)의 링 공진기 부분(304)에 의하여 필터링된다. 유사한 방식으로, 앞서 기술된 디바이스들 중 다양한 디바이스들이 파장 민감도를 제공하기 위하여 선택적으로 도핑될 수 있으며, 여기서 에칭된 구조의 마스킹 및 도핑 선택 부분들에 대한 공정은 집적회로 제조산업에서 알려져 있다.
더욱이, 본 발명은 광학 및 전기소자들의 특징들을 정의하기 위하여 동일한 마스크를 사용하여 광학소자들과 동시에 형성될 수 있다는 장점을 갖는다. 사실상, 2004년 4월 5일에 출원된 공동 계류중인 출원번호 제 10/818,415호는 종래의 맨해튼 기하학적 형태의 레이아웃 도구(Manhattan geometry layout tool)를 사용하여 광학 및 전기 소자들의 레이아웃을 집적하기 위한 특정 공정을 개시한다. 전기 소자들의 일부는 예컨대 특히 파장 민감도에 의하여 다양한 능동 광학 소자들의 성능을 "동조(tune)"하기 위하여 사용될 수 있다.
도 2와 관련하여 앞서 기술된 바와 같이, 서브-마이크론 두께의 폴리실리콘층(22)은 서브-마이크론 SOI층(24)위에 형성될 수 있으며, 그 다음에 합성 구조는 본 발명에 따라 평면 광학 구조들을 형성하기 위하여 패터닝 및 에칭된다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 평면 도파 구조들에서의 광의 조작은 SOI층(24) 및 폴리실리콘층(22)의 결합에 대한 유효 모드 인덱스를 변경함으로써 달성될 수 있다. 특히, 도 19를 참조하면, SOI 구조(20)의 폴리실리콘층(22)은 유효 모드 인덱스를 변경하는 기능을 하는 평면 광학 디바이스를 형성하기 위하여 폴리실리콘층(22)상에서 아웃라인(310)에 의하여 지시된 바와 같이 패터닝될 수 있다. 그 다음에, 도 19의 구조는 대부분의 폴리실리콘층(22)을 제거하고 유전체층(30)위에 렌즈 구조(312)만을 남기기 위하여 도 20에 도시된 바와 같이 에칭된다. 유리하게, 유전체층(30)은 SOI층(22)이 에칭동안 제거되는 것을 방지하기 위하여 "에칭 정지부(etch stop)"로서 사용된다. 따라서, SOI층(24)을 따라 전파하는 광학 신호가 렌즈(312)에 충돌할때, 유효 모드 인덱스의 변화를 "볼 수(see)" 있으며 이에 따라 신호는 렌즈(312)에 의하여 포커싱된다.
동일한 에칭 기술을 사용하면, 다양한 평면 광학 디바이스들이 도 21에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 특히, 도 21은 SOI 구조(20)의 평면도를 포함하며, 여기서 유전체(30)는 대다수 표면영역을 형성하기 위하여 노출된다. 도 19 및 도 20과 관련하여 앞서 논의된 폴리실리콘 렌즈(312)는 본 발명에 따라 형성된 예시적인 "모드 인덱스 변화(mode index changing)" 디바이스들의 세트에 포함된다. 또한, 도 21에는 오목 렌즈(314), 프리즘(316, 빔 분할기(318), 인-라인 그레이팅(320), 인-라인 회절 그레이팅(322) 및 회절 프레넬 렌즈(Fresnel lens; 324)가 도시되어 있다. 폴리실리콘층(22)을 에칭하기 위하여 사용되는 마스크에 형성된 패 턴을 제어함으로써 이들 구조들의 각각이 용이하게 형성될 수 있으며, 각각의 디바이스의 크기들은 에칭공정의 분해능에 의해서만 지시된다. 부가적으로, 앞서 논의된 바와 같이, 이들 디바이스들의 선택된 부분들은 동조가능 능동 평면 광학 디바이스들을 형성하기 위하여 적절할때 도핑될 수 있다.
마지막으로, 도 21에 도시된 바와 같이 모드 인덱스 변화 광학 디바이스들을 형성하기 위하여 폴리실리콘과 다른 재료를 사용하는 것이 가능하다. 예컨대, 이산화실리콘, 질화실리콘, 또는 도핑된 유리재료(예컨대, 에르븀과 같은 희토류 재료)가 사용될 수 있다.
본 발명은 임의의 특정 바람직한 실시예들과 관련하여 기술되었다. 당업자는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 제한되지 않고 이들 실시예들의 다양한 변경 및 변형들이 본 발명의 요지 범위내에서 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 결과적으로, 본 발명은 기술된 실시예들의 일부에 제한되지 않고 대신에 첨부된 청구범위에 의하여 한정된다.

Claims (72)

  1. 전파하는 광파 신호를 조작하기 위한 SOI-기반 광학 장치로서,
    실리콘 기판;
    상기 실리콘 기판위에 배치된 유전체층; 및
    상기 유전체층 위에 배치된 단결정 실리콘층으로서, 1 마이크론 이하의 두께를 갖고, 하부 유전체층을 노출시키기 위하여 미리 결정된 영역들에서 에칭되며,
    남아있는 서브-마이크론 단결정 실리콘 영역들과 상기 에칭된 영역들 사이의 굴절률 차이는, 상기 단결정 실리콘층내에서 2차원 신호로서 전파하는 평면 광파 신호를 구속하는 실질적인 평면 광학 디바이스의 형성 및 상기 단결정 실리콘층 내에서 상기 전파하는 광파 신호의 특성들의 조작을 위한 광학적으로 스무스한(optically smooth) 인터페이스들을 형성하는, 상기 단결정 실리콘층을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘층은 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽을 포함하는 적어도 하나의 에칭된 영역을 형성하기 위하여 에칭되며,
    상기 나머지 서브-마이크론 단결정 실리콘 영역과 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽 사이의 상기 인터페이스는, 상기 단결정 실리콘층 내에서 제 1 방향으로 전파하는 2차원 평면 광파 신호를 제 2 방향으로 방향을 변경하기 위한 평면이면서 2차원인 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는, SOI-기반 광학 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽은 상기 단결정 실리콘층 내에서 전파하는 상기 평면 광파 신호에 대하여 미리 결정된 각도로 배치된 수직 측벽을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽은 상기 전파하는 평면 광파 신호를 인터셉트하는 곡선형 표면을 갖는 광학적으로 스무스한 수직 측벽을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 곡선형 표면은 상기 전파하는 평면 광을 미리 결정된 초점(focal point)에 포커싱하는 오목 표면인, SOI-기반 광학 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층은 폭 w1의 제 1 에칭된 도파관과 폭 w2의 제 2 에칭된 도파관 사이의 테이퍼된(tapered) 전이 단결정 실리콘 영역을 포함하도록 에칭되는, SOI-기반 광학 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층은 전파하는 평면 광파 신호를 인터셉트하기 위하여 배치된 광학적으로 스무스한 그레이팅 구조(grating structure)를 형성하도록 에칭되는, SOI-기반 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학적으로 스무스한 그레이팅 구조는 오목 만곡부를 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층은 광학적으로 스무스하면서 2차원의 도파관 패턴을 형성하도록 에칭되며, 상기 도파관의 폭은 1 마이크론 이하를 유지하는, SOI-기반 광학 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도파관 패턴은 도파관 결합기 구조를 포함하며;
    상기 도파관 결합기 구조는:
    입력부분, 결합부분 및 출력부분을 가지는 제 1 도파관 세그먼트; 및
    상기 제 1 도파관 세그먼트에 병렬로 배치되고, 입력부분, 결합 부분 및 출력부분을 가진 제 2 도파관 세그먼트를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 도파관 세그먼트들은 상기 병렬 결합 부분들이 서로 충분히 근접하여 상기 전파하는 평면 광파 신호가 상기 병렬 결합 부분들의 제 1 부분으로부터 상기 병렬 결합 부분들의 제 2 부분으로 결합되도록 구성되는, SOI-기반 광학 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 도파관 패턴은:
    선형 도파관 세그먼트; 및
    적어도 하나의 원형 도파관으로서, 상기 선형 도파관을 따라 전파하는 광학 신호가 상기 전파하는 평면 광파 신호의 파장에 따라 상기 적어도 하나의 원형 도파관에 결합될 수 있도록 상기 선형 도파관에 인접하게 배치되는, 상기 적어도 하나의 원형 도파관을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘층의 광학적으로 스무스한 에칭된 영역들로부터 형성된 적어도 하나의 멀티모드 간섭계를 더 포함하며;
    상기 멀티모드 간섭계는:
    입력 도파관 부분;
    상기 입력 도파관 부분에 결합되며, 전파하는 광파 신호내에서 간섭 패턴을 발생시키는 혼합 부분; 및
    상기 혼합 부분에 결합되며 상기 혼합 부분내에서 발생된 다수의 간섭 신호들을 외부-결합(out-couple)하도록 배치된 다수의 출력 도파관 부분들을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 도파관 패턴은 적어도 하나의 마하-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometer)를 포함하며;
    상기 마하-젠더 간섭계는:
    입력 도파관 부분;
    상기 입력 도파관 부분에 결합되며, 상기 전파하는 광파 신호를 개별 광파 신호들의 쌍으로 분할하는 입력 Y자형 부분;
    상기 입력 Y자형 부분의 제 1 암(arm)에 결합된 제 1 도파관;
    상기 입력 Y자형 부분의 나머지 제 2 암에 결합된 제 2 도파관;
    상기 제 1 및 제 2 암들에서 상기 제 1 도파관 종단 및 제 2 도파관 종단에 각각 결합되며, 상기 개별 신호들의 쌍을 출력 도파관 신호로 결합하는 출력 Y자형 부분; 및
    상기 출력 Y자형 부분에 결합되며, 상기 출력 광파 신호를 수신하는 출력 도파관 부분을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 SOI층위에 배치된 초박막 유전체층; 및
    상기 초박막 유전체층위에 배치된 서브-마이크론 두께의 디바이스 실리콘층을 더 포함하며;
    상기 디바이스 실리콘층, 상기 초박막 유전체층 및 상기 단결정 실리콘층의 결합된 두께는 1 마이크론 이하인, SOI-기반 광학 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 두께의 디바이스 실리콘층은 폴리실리콘, 비결정 실리콘, 그레인-크기 강화 폴리실리콘, 및 그레인-정렬 폴리실리콘으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, SOI-기반 광학 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘층, 상기 초박막 유전체층 및 상기 디바이스 실리콘층의 결합은 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽을 포함하는 적어도 하나의 에칭된 영역을 형성하도록 에칭되며, 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽과 상기 나머지 서브-마이크론 단결정 실리콘층 및 나머지 서브-마이크론 디바이스 실리콘층의 결합 사이의 인터페이스는, 상기 단결정 실리콘층 내에서 제 1 방향으로 전파하는 2차원 평면 광파 신호를 제 2 방향으로 방향을 변경하기 위한 평면이면서 2차원인 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는, SOI-기반 광학 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽은 상기 전파하는 평면 광파 신호에 대하여 미리 결정된 각도로 배치된 수직 측벽을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적으로 스무스한 수직 측벽은 상기 전파하는 평면 광파 신호를 인터셉트하는 곡선형 표면을 가진 수직 측벽을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 곡선형 표면은 상기 전파하는 평면 광파 신호를 미리 결정된 초점에 포커싱하는 오목 표면인, SOI-기반 광학 장치.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층, 상기 초박막 유전체층 및 상기 디바이스 실리콘층의 결합은 폭 w1의 제 1 에칭된 도파관과 폭 w2의 제 2 에칭된 도파관 사이의 테이퍼된 전이 영역을 포함하도록 에칭되는, SOI-기반 광학 장치.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층 및 상기 디바이스 실리콘층의 결합은 전파하는 평면 광파 신호를 인터셉트하기 위하여 배치된 광학적으로 스무스한 그레이팅 구조를 형성하도록 에칭되는, SOI-기반 광학 장치.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 서브-마이크론 단결정 실리콘층, 상기 초박막 유전체층 및 상기 서브-마이크론 디바이스 실리콘층의 결합은 도파관 패턴을 형성하도록 에칭되며, 상기 도파관의 폭은 1 마이크론 이하를 유지하는, SOI-기반 광학 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 도파관 패턴은 도파관 결합기 구조를 포함하며;
    상기 도파관 결합기 구조는:
    입력부분, 결합부분 및 출력부분을 가지는 제 1 도파관 세그먼트; 및
    상기 제 1 도파관 세그먼트에 병렬로 배치되고, 입력부분, 결합 부분 및 출력부분을 가진 제 2 도파관 세그먼트를 포함하며;
    상기 제 1 및 제 2 도파관 세그먼트들은 상기 병렬 결합 부분들이 서로 충분히 근접하여 상기 전파하는 광파 신호가 상기 병렬 결합 부분들의 제 1 부분으로부터 상기 병렬 결합 부분들의 제 2 부분으로 결합되도록 구성되는, SOI-기반 광학 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 도파관 패턴은:
    선형 도파관 세그먼트; 및
    적어도 하나의 원형 도파관으로서, 상기 선형 도파관을 따라 전파하는 광파 신호가 상기 전파하는 평면 광파 신호의 파장에 따라 상기 적어도 하나의 원형 도파관에 결합될 수 있도록 상기 선형 도파관에 인접하게 배치되는, 상기 적어도 하나의 원형 도파관을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 도파관 패턴은 적어도 하나의 마하-젠더 간섭계를 포함하며;
    상기 마하-젠더 간섭계는:
    입력 도파관 부분;
    상기 입력 도파관 부분에 접속되며, 상기 전파하는 광파 신호를 개별 광파 신호들의 쌍으로 분할하는 입력 Y자형 부분;
    상기 입력 Y자형 부분의 제 1 암에 접속된 제 1 도파관;
    상기 입력 Y자형 부분의 나머지 제 2 암에 접속된 제 2 도파관;
    상기 제 1 및 제 2 암들에서 상기 제 1 도파관의 종단 및 제 2 도파관의 종단에 각각 접속되며, 상기 개별 신호들의 쌍을 출력 도파관 신호로 결합하는 출력 Y자형 부분; 및
    상기 출력 Y자형 부분에 접속되며, 상기 출력 광파 신호를 수신하는 출력 도파관 부분을 포함하는, SOI-기반 광학 장치.
  26. 전파하는 평면 광파 신호를 조작하기 위한 SOI-기반 광학 장치로서,
    실리콘 기판;
    상기 실리콘 기판위에 배치된 유전체층;
    상기 유전체층위에 배치되고 1 마이크론 이하의 두께를 가진 단결정 실리콘층;
    상기 단결정 실리콘층위에 배치된 초박막 유전체층; 및
    상기 초박막 유전체층위에 배치되고 1 마이크론 이하의 두께를 가진 디바이스 반도체층을 포함하며,
    상기 단결정 실리콘층, 상기 초박막 유전체층 및 상기 디바이스 반도체층의 결합된 두께는 1 마이크론 이하이며, 상기 디바이스 반도체층은 하부 단결정 실리콘층을 통해 전파하는 광파 신호의 광학동작을 변경하는 적어도 하나의 2차원 평면 광학 디바이스를 형성하도록 에칭되는, SOI-기반 광학 장치.
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Families Citing this family (58)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7672558B2 (en) 2004-01-12 2010-03-02 Honeywell International, Inc. Silicon optical device
US7177489B2 (en) * 2004-03-18 2007-02-13 Honeywell International, Inc. Silicon-insulator-silicon thin-film structures for optical modulators and methods of manufacture
US7149388B2 (en) * 2004-03-18 2006-12-12 Honeywell International, Inc. Low loss contact structures for silicon based optical modulators and methods of manufacture
US7217584B2 (en) * 2004-03-18 2007-05-15 Honeywell International Inc. Bonded thin-film structures for optical modulators and methods of manufacture
US20060063679A1 (en) * 2004-09-17 2006-03-23 Honeywell International Inc. Semiconductor-insulator-semiconductor structure for high speed applications
US7164824B2 (en) * 2004-12-10 2007-01-16 Lucent Technologies Inc. Waveguide turn for a waveguide circuit
US7362443B2 (en) * 2005-11-17 2008-04-22 Honeywell International Inc. Optical gyro with free space resonator and method for sensing inertial rotation rate
US7442589B2 (en) * 2006-01-17 2008-10-28 Honeywell International Inc. System and method for uniform multi-plane silicon oxide layer formation for optical applications
US7514285B2 (en) * 2006-01-17 2009-04-07 Honeywell International Inc. Isolation scheme for reducing film stress in a MEMS device
US7406222B2 (en) 2006-02-16 2008-07-29 Pavel Kornilovich Composite evanescent waveguides and associated methods
US7454102B2 (en) * 2006-04-26 2008-11-18 Honeywell International Inc. Optical coupling structure
US20080101744A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Honeywell International Inc. Optical Waveguide Sensor Devices and Methods For Making and Using Them
JP2008158440A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Toshiba Corp 光電気配線板及び光電気配線装置の製造方法
US7668420B2 (en) * 2007-07-26 2010-02-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical waveguide ring resonator with an intracavity active element
JP4991596B2 (ja) * 2008-02-26 2012-08-01 株式会社東芝 光導波回路及びそれを用いたマルチコア中央処理装置
WO2011046898A1 (en) * 2009-10-13 2011-04-21 Skorpios Technologies, Inc. Method and system for hybrid integration of a tunable laser
US9316785B2 (en) 2013-10-09 2016-04-19 Skorpios Technologies, Inc. Integration of an unprocessed, direct-bandgap chip into a silicon photonic device
US11181688B2 (en) 2009-10-13 2021-11-23 Skorpios Technologies, Inc. Integration of an unprocessed, direct-bandgap chip into a silicon photonic device
US9882073B2 (en) 2013-10-09 2018-01-30 Skorpios Technologies, Inc. Structures for bonding a direct-bandgap chip to a silicon photonic device
US9324682B2 (en) 2013-04-25 2016-04-26 Skorpios Technologies, Inc. Method and system for height registration during chip bonding
US9219177B2 (en) 2010-04-07 2015-12-22 International Business Machines Corporation Photo detector and integrated circuit
WO2011149474A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Area array waveguide power splitter
CN102004281A (zh) * 2010-09-10 2011-04-06 上海宏力半导体制造有限公司 低粗糙度的光波导器件的制造方法
US20120207426A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 International Business Machines Corporation Flip-chip packaging for dense hybrid integration of electrical and photonic integrated circuits
US9977188B2 (en) 2011-08-30 2018-05-22 Skorpios Technologies, Inc. Integrated photonics mode expander
US9097846B2 (en) 2011-08-30 2015-08-04 Skorpios Technologies, Inc. Integrated waveguide coupler
US8901576B2 (en) 2012-01-18 2014-12-02 International Business Machines Corporation Silicon photonics wafer using standard silicon-on-insulator processes through substrate removal or transfer
US8682129B2 (en) 2012-01-20 2014-03-25 Micron Technology, Inc. Photonic device and methods of formation
US9285554B2 (en) * 2012-02-10 2016-03-15 International Business Machines Corporation Through-substrate optical coupling to photonics chips
US9354394B2 (en) * 2012-05-11 2016-05-31 Oracle International Corporation Optical components having a common etch depth
US8818155B2 (en) 2012-09-07 2014-08-26 International Business Machines Corporation Planar waveguide prism lens
US9417383B2 (en) * 2013-07-10 2016-08-16 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Three-dimensional electronic photonic integrated circuit fabrication process
WO2015105063A1 (ja) * 2014-01-07 2015-07-16 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 グレーティングカプラ及びその製造方法
US9664855B2 (en) 2014-03-07 2017-05-30 Skorpios Technologies, Inc. Wide shoulder, high order mode filter for thick-silicon waveguides
EP3114515B1 (en) 2014-03-07 2024-06-05 Skorpios Technologies, Inc. Directional semiconductor waveguide coupler
US10003173B2 (en) 2014-04-23 2018-06-19 Skorpios Technologies, Inc. Widely tunable laser control
US9658401B2 (en) 2014-05-27 2017-05-23 Skorpios Technologies, Inc. Waveguide mode expander having an amorphous-silicon shoulder
US10319693B2 (en) 2014-06-16 2019-06-11 Skorpios Technologies, Inc. Micro-pillar assisted semiconductor bonding
WO2016006037A1 (ja) * 2014-07-08 2016-01-14 富士通株式会社 グレーティングカプラ及び光導波路装置
CA2958754C (en) * 2014-08-15 2021-04-20 Aeponyx Inc. Methods and systems for microelectromechanical packaging
CA2959518A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 Pacific Biosciences Of California, Inc. Arrays of integrated analytical devices
CN107667306B (zh) 2015-04-20 2021-12-21 斯考皮欧技术有限公司 用于光子器件的垂直输出耦合器
JP6533118B2 (ja) * 2015-08-05 2019-06-19 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US10025033B2 (en) 2016-03-01 2018-07-17 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Optical fiber structure, optical communication apparatus and manufacturing process for manufacturing the same
WO2017223299A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems for optical beam steering
US10241264B2 (en) 2016-07-01 2019-03-26 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages
CN109564361B (zh) * 2016-11-23 2023-09-01 洛克利光子有限公司 电光有源装置
CN106371173B (zh) * 2016-11-28 2023-03-14 广西大学 十字缝隙波导的交叉波导结构及其制备方法
CN110325900B (zh) * 2016-12-02 2023-11-17 洛克利光子有限公司 波导光电器件
TWI607263B (zh) * 2016-12-27 2017-12-01 友達光電股份有限公司 顯示面板
US10649148B2 (en) 2017-10-25 2020-05-12 Skorpios Technologies, Inc. Multistage spot size converter in silicon photonics
JP7269931B2 (ja) * 2017-11-23 2023-05-09 ロックリー フォトニクス リミテッド 光電気能動素子
US11360263B2 (en) 2019-01-31 2022-06-14 Skorpios Technologies. Inc. Self-aligned spot size converter
US10877219B1 (en) * 2019-08-20 2020-12-29 Cisco Technology, Inc. Periscope optical assembly
US11320590B2 (en) * 2020-03-31 2022-05-03 Globalfoundries U.S. Inc. Polarizers based on looped waveguide crossings
CN112180507B (zh) * 2020-09-25 2023-06-20 联合微电子中心有限责任公司 多波导交叉器件、波导芯片及其形成方法
WO2022087479A1 (en) 2020-10-23 2022-04-28 Alexander Goldis Fast-axis collimator with hanging connector
WO2023049256A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-30 Apple Inc. Light output devices and light outputting methods for optical systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0293203A (ja) * 1988-09-30 1990-04-04 Toshiba Corp 連結式パルスバーナ
WO2002093203A2 (en) * 2001-05-17 2002-11-21 Optronx, Inc Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02503713A (ja) * 1987-06-04 1990-11-01 ルコツ　バルター 光学的な変調及び測定方法
US5581643A (en) * 1994-12-08 1996-12-03 Northern Telecom Limited Optical waveguide cross-point switch
US5838870A (en) * 1997-02-28 1998-11-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Nanometer-scale silicon-on-insulator photonic componets
US6324313B1 (en) * 1998-12-21 2001-11-27 Lsi Logic Corporation On-chip multiple layer vertically transitioning optical waveguide and damascene method of fabricating the same
FR2792734A1 (fr) * 1999-04-23 2000-10-27 Centre Nat Rech Scient Circuit photonique integre comprenant un composant optique resonant et procedes de fabrication de ce circuit
KR100302144B1 (ko) * 1999-08-05 2001-11-01 고한준 실리콘온인슐레이터 광도파로를 이용한 커넥터형 광트랜시버
US6850683B2 (en) * 2000-07-10 2005-02-01 Massachusetts Institute Of Technology Low-loss waveguide and method of making same
FR2812405B1 (fr) 2000-07-27 2003-06-20 Centre Nat Rech Scient Systeme d'interconnexion optique pour circuit integre realise sur un substrat soi
US6493497B1 (en) * 2000-09-26 2002-12-10 Motorola, Inc. Electro-optic structure and process for fabricating same
US6563997B1 (en) * 2000-11-28 2003-05-13 Lighteross, Inc. Formation of a surface on an optical component
GB2373343A (en) * 2001-03-16 2002-09-18 Bookham Technology Plc Rib waveguide for connection to an optical component
US6594409B2 (en) * 2001-04-18 2003-07-15 Apic Corporation WDM transmitter or receiver including an array waveguide grating and active optical elements
US6633716B2 (en) * 2001-05-02 2003-10-14 Motorola, Inc. Optical device and method therefor
US6898352B2 (en) * 2001-05-17 2005-05-24 Sioptical, Inc. Optical waveguide circuit including passive optical waveguide device combined with active optical waveguide device, and method for making same
US6912330B2 (en) * 2001-05-17 2005-06-28 Sioptical Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
US6839488B2 (en) * 2001-09-10 2005-01-04 California Institute Of Technology Tunable resonant cavity based on the field effect in semiconductors
US6603559B2 (en) * 2001-10-11 2003-08-05 Yuan Ze University Silicon-on-insulator optical waveguide Michelson interferometer sensor for temperature monitoring
US6879751B2 (en) * 2002-01-30 2005-04-12 Sioptical, Inc. Method and apparatus for altering the effective mode index of an optical waveguide
US7092609B2 (en) 2002-01-31 2006-08-15 Intel Corporation Method to realize fast silicon-on-insulator (SOI) optical device
JP3833180B2 (ja) * 2002-02-08 2006-10-11 キヤノン株式会社 二次元光導波路の製造方法
JP3768901B2 (ja) * 2002-02-28 2006-04-19 松下電器産業株式会社 立体光導波路の製造方法
JP3927883B2 (ja) * 2002-08-02 2007-06-13 キヤノン株式会社 光導波装置、およびそれを用いた光電融合基板
US6845198B2 (en) * 2003-03-25 2005-01-18 Sioptical, Inc. High-speed silicon-based electro-optic modulator
US7118682B2 (en) * 2003-03-28 2006-10-10 Sioptical, Inc. Low loss SOI/CMOS compatible silicon waveguide and method of making the same
US6897498B2 (en) * 2003-03-31 2005-05-24 Sioptical, Inc. Polycrystalline germanium-based waveguide detector integrated on a thin silicon-on-insulator (SOI) platform
US7020364B2 (en) * 2003-03-31 2006-03-28 Sioptical Inc. Permanent light coupling arrangement and method for use with thin silicon optical waveguides
US7058261B2 (en) * 2003-09-04 2006-06-06 Sioptical, Inc. Interfacing multiple wavelength sources to thin optical waveguides utilizing evanescent coupling
CN101142505B (zh) * 2004-02-26 2010-05-05 斯欧普迪克尔股份有限公司 绝缘体上硅(soi)结构中的光的主动操控装置
CN101248379B (zh) * 2004-03-24 2011-06-08 斯欧普迪克尔股份有限公司 薄硅中的光交叉区

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0293203A (ja) * 1988-09-30 1990-04-04 Toshiba Corp 連結式パルスバーナ
WO2002093203A2 (en) * 2001-05-17 2002-11-21 Optronx, Inc Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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