專利名稱：用于光子集成電路的光源及其制造方法和光子集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例實施方式可涉及用于光子集成電路的混合激光源的方法和/或裝置。示例實施方式也可涉及用于向光子集成電路供應(yīng)光的用于光子集成電路的混合激光源。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)傳輸中，使用金屬布線的電連接不利于系統(tǒng)設(shè)計，因為它在高頻范圍傳輸損耗增大并且由于電磁干擾(EMI)現(xiàn)象而導(dǎo)致消耗高功率。相比之下，在通過利用光來交換數(shù)據(jù)的光互連技術(shù)中，傳輸損耗和EMI現(xiàn)象少，因此可以實現(xiàn)高速、高帶寬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。光互連技術(shù)作為短距離和極短距離數(shù)據(jù)通信方法而得到廣泛研究。用于在系統(tǒng)到系統(tǒng)、模塊到模塊、封裝到封裝、芯片到芯片、芯片上等等級別上交換數(shù)據(jù)的光互連技術(shù)正在開發(fā)中。為了實現(xiàn)在芯片到芯片、芯片上等等級別上的短距離和極短距離數(shù)據(jù)通信方法，正在積極地開展對于用于集成各種光學(xué)兀件諸如光源、光波導(dǎo)、光調(diào)制器、光濾波器、光探測器等的硅基光子集成電路的研究。特別地，正在積極地開展對于用于向光子集成電路供應(yīng)光的光源的研究。

發(fā)明內(nèi)容
示例實施方式可以提供用于光子集成電路的混合激光源的方法和/或裝置，其可以增大諧振器的諧振模式和/或光波導(dǎo)的波導(dǎo)模式的耦合效率，和/或可以在芯片接合中實現(xiàn)準(zhǔn)確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。在一些不例實施方式中，用于光子集成電路的光源可以包括:反射稱合層，形成在襯底上，在襯底中提供有光波導(dǎo)，反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到光波導(dǎo)；光學(xué)模式對準(zhǔn)層，提供在反射耦合層上；和/或上結(jié)構(gòu)，提供在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上，并且包括用于產(chǎn)生光的有源層以及提供在有源層上的反射層。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層可以包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。在一些示例實施方式中，較高折射率區(qū)域和較低折射率區(qū)域可以具有折射率差，通過該折射率差在較高折射率區(qū)域?qū)崿F(xiàn)光學(xué)限制。在一些示例實施方式中，較高折射率區(qū)域可以具有圓形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀。在一些示例實施方式中，較低折射率區(qū)域可以具有圍繞較高折射率區(qū)域的帶形形狀。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層的較低折射率區(qū)域外側(cè)的區(qū)域可以由與較高折射率區(qū)域相同的材料形成。在一些示例實施方式中，較低折射率區(qū)域的寬度可以等于或大于用于光源的光的波長。
在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層的較高折射率區(qū)域外側(cè)的全部區(qū)域可以形成為較低折射率區(qū)域。在一些示例實施方式中，較高折射率區(qū)域可以由硅形成。較低折射率區(qū)域可以由硅氧化物或空氣形成。在一些示例實施方式中，較高折射率區(qū)域可以由硅氧化物形成。較低折射率區(qū)域可以由空氣形成。在一些示例實施方式中，上結(jié)構(gòu)的有源層可以基于II1-V族化合物半導(dǎo)體。襯底、反射耦合層以及光學(xué)模式對準(zhǔn)層的至少一個可以基于硅。在一些示例實施方式中，上結(jié)構(gòu)可以通過晶片接合以襯底形狀耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層，或者可以通過芯片接合以芯片形狀耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層。在一些示例實施方式中，反射耦合層可以關(guān)于上結(jié)構(gòu)的反射層起到下反射層的作用。反射耦合層可以是具有一維光柵結(jié)構(gòu)的高系數(shù)對比光柵反射層。在一些不例實施方式中，反射f禹合層可以由包括娃的材料形成為一維光柵結(jié)構(gòu)。在一些示例實施方式中，絕緣層可以提供在襯底的上表面上。間隙層、反射耦合層以及光波導(dǎo)可以提供在絕緣層上。在一些不例實施方式中,光源可以還包括:間隙層，提供在反射稱合層與光學(xué)模式對準(zhǔn)層之間；和/或具有比反射耦合層和光波導(dǎo)低的折射率。在一些示例實施方式中，間隙層可以包括硅氧化物。在一些不例實施方式中，用于光子集成電路的光源可以包括:反射稱合層，形成在襯底上，在襯底中提供有光波導(dǎo)，反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到光波導(dǎo)；間隙層，提供在反射耦合層上；光學(xué)模式對準(zhǔn)層，提供在間隙層上；和/或上結(jié)構(gòu)，提供在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上，并且包括用于產(chǎn)生光的基于II1-V族化合物半導(dǎo)體的有源層以及提供在有源層上的反射層，上結(jié)構(gòu)通過接合耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層。襯底可以是硅襯底，在硅襯底的上表面上包括絕緣層。光波導(dǎo)和反射耦合層提供在絕緣層的上表面上。光波導(dǎo)、反射耦合層以及光學(xué)模式對準(zhǔn)層的至少一個可以基于硅。光學(xué)模式對準(zhǔn)層可以包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。在一些示例實施方式中，較高折射率區(qū)域和較低折射率區(qū)域可以具有折射率差，通過該折射率差在較高折射率區(qū)域?qū)崿F(xiàn)光學(xué)限制。在一些示例實施方式中，較低折射率區(qū)域的寬度可以等于或大于用于光源的光的波長。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層的較高折射率區(qū)域可以由硅形成。較低折射率區(qū)域可以由硅氧化物或空氣形成。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層的較高折射率區(qū)域可以由硅氧化物形成。較低折射率區(qū)域可以由空氣形成。在一些示例實施方式中，反射耦合層可以關(guān)于上結(jié)構(gòu)的反射層起到下反射層的作用。反射耦合層可以是具有一維光柵結(jié)構(gòu)的高系數(shù)對比光柵反射層。在一些示例實施方式中，光子集成電路可以包括:襯底；光波導(dǎo)，形成在襯底上；和/或光源，配置為產(chǎn)生光和/或配置為通過光波導(dǎo)傳輸光。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層可以包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。在一些不例實施方式中，光子集成電路可以包括:襯底；光波導(dǎo)，形成在襯底上；和/或光源，配置為產(chǎn)生光和/或配置為通過光波導(dǎo)傳輸光。在一些示例實施方式中，用于光子集成電路的光源的制造方法可以包括:在襯底上形成光波導(dǎo)和反射耦合層，反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到光波導(dǎo)；在反射耦合層上形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層；和/或通過晶片接合或者芯片接合將上結(jié)構(gòu)耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層，上結(jié)構(gòu)包括配置為產(chǎn)生光的有源層以及提供在有源層上的反射層。在一些示例實施方式中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層可以包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。在一些示例實施方式中，用于光子集成電路的光源的制造方法可以包括:在襯底上形成光波導(dǎo)和反射耦合層，該反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到光波導(dǎo)；在反射耦合層上形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層；和/或通過晶片接合或者芯片接合將上結(jié)構(gòu)耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層，上結(jié)構(gòu)包括用于產(chǎn)生光的有源層以及提供在有源層上的反射層。在一些不例實施方式中，用于光子集成電路的光源可以包括:襯底；在襯底上的反射耦合層；在襯底上的光波導(dǎo)；在反射耦合層上的光學(xué)模式對準(zhǔn)層；在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上的有源層；和/或在有源層上的反射層。反射耦合層可以光學(xué)地連接到光波導(dǎo)。在一些示例實施方式中，光源可以還包括在襯底與反射耦合層之間的絕緣層。在一些示例實施方式中，光源可以還包括在襯底與光波導(dǎo)之間的絕緣層。在一些示例實施方式中，光源可以還包括在反射耦合層與光學(xué)模式對準(zhǔn)層之間的間隙層。在一些不例實施方式中，光子集成電路可以包括光源。在一些不例實施方式中，用于光子集成電路的光源可以包括:下反射層；光波導(dǎo)，光學(xué)地連接到下反射層；光學(xué)模式對準(zhǔn)層，在下反射層上；有源層，在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上；和/或上反射層，在有源層上。在一些示例實施方式中，光源可以還包括在下反射層與光學(xué)模式對準(zhǔn)層之間的間隙層。在一些不例實施方式中,光子集成電路可以包括光源。


通過以下結(jié)合附圖對示例實施方式的詳細說明，上述和/或其它方面和優(yōu)點將變得更明顯并且更易于理解，附圖中:圖1是示意性地示出根據(jù)一些示例實施方式的光子集成電路的光源的截面圖；圖2是示意性地示出根據(jù)一些示例實施方式的光子集成電路的光源的平面圖；圖3是示意性地示出光學(xué)模式對準(zhǔn)層的一個示例的平面圖；圖4至圖6是示意性地示出光學(xué)模式對準(zhǔn)層的其它示例的平面圖；圖7A是示意性地示出接合到光學(xué)模式對準(zhǔn)層的上部的上結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖7B是圖7A的平面圖；圖8和圖9是分別示出光學(xué)模式對準(zhǔn)層具有圖3或圖5的形狀時通過時域有限差分(FDTD)模擬獲得的光學(xué)模式對準(zhǔn)層的中心面的IExI2分布的圖示；以及
圖10A、圖10B、圖11A、圖1 IB、圖12A和圖12B是示出根據(jù)一些示例實施方式的光子集成電路的光源的制造工藝的視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖更充分地描述示例實施方式。但是，實施方式可以以許多不同形式實現(xiàn)并且不應(yīng)解釋為限于在此闡述的實施方式。然而，提供這些示例實施方式而使得本公開徹底和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達范圍。在附圖中，為了清楚可以夸大層和區(qū)域的厚度。將理解，當(dāng)一個元件被稱為在另一部件“上”、“連接到”、“電連接到”或“耦接到”另一部件時，它可以直接在其它部件上、直接連接到、直接電連接到或直接耦接到其它部件，或者可以存在中間部件。相反，當(dāng)一個部件被稱為“直接”在另一部件“上”、“直接連接到”、“直接電連接到”或“直接耦接到”另一部件時，則沒有中間部件存在。這里使用的術(shù)語“和/或”包括相關(guān)列舉項目的一個或更多的任何和所有組合。將理解，雖然術(shù)語第一、第二和第三等可以用于在此描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語只用于區(qū)分一個元件、部件、區(qū)域、層和/或部分與其它元件、部件、區(qū)域、層和/或部分。例如，第一元件、部件、區(qū)域、層和/或部分可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，而不背離示例實施方式的教導(dǎo)。為了便于描述這里可以使用諸如“在…之下”、“在...下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空間相對性術(shù)語，以描述如附圖中所示的一個部件和/或特征與另一部件和/或特征或其它部件和/或特征的關(guān)系。將理解，空間相對性術(shù)語旨在涵蓋除了附圖中所示的取向之外器件在使用或操作中的不同取向。這里所采用的術(shù)語僅是為了描述特定示例實施方式的目的，并非用于限制示例實施方式。如這里所采用的，除非上下文另有明確表述，否則單數(shù)形式“一”和“該”均同時旨在也包括復(fù)數(shù)形式 。將進一步理解，當(dāng)在本說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指明了所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個或更多其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或增加。除非另行定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)都具有示例實施方式所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的同樣的含義。將進一步理解，諸如通用詞典中所定義的術(shù)語，除非此處加以明確定義，否則應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的語境中的含義相一致的含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過度形式化的意義。現(xiàn)將參考附圖中示出的示例實施方式，其中相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的部件。硅是一種間接躍遷的半導(dǎo)體，難以直接利用硅來制造激光器。因此，正在研究向硅基光子集成電路供應(yīng)光的各種方法。II1-V族化合物半導(dǎo)體激光器被用作光互連系統(tǒng)的光源。當(dāng)外部II1-V族化合物半導(dǎo)體激光器被用于輸入光到硅基光子集成電路時，光學(xué)對準(zhǔn)是困難的，并且耗費很多時間和成本。正在開發(fā)通過將II1-V族化合物半導(dǎo)體諧振器接合到硅基光子集成電路來制造II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光器的技術(shù)。即，正在開發(fā)通過將垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的諧振器接合到絕緣體上硅(SOI)基光子集成電路而獲得的II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源。VCSEL諧振器具有包括上反射層和有源層的結(jié)構(gòu)，并且下反射層的至少部分結(jié)構(gòu)可以形成在提供有光子集成電路的襯底上。使用VCSEL的混合激光源具有低能耗和高速直接調(diào)制的優(yōu)點。耦合效率是用于表明II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源在光子集成電路的平面方向上傳送光到光波導(dǎo)的比率的值。當(dāng)耦合效率低時，大部分光在垂直于光子集成電路的向下方向上發(fā)射。因此，耦合效率是用于確定混合激光源的性能的最重要因素之一。在平面方向上VCSEL諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)的波導(dǎo)模式之間的對準(zhǔn)位置在很大程度上影響耦合效率。在利用晶片接合技術(shù)進行晶片接合之后，通過利用具有高準(zhǔn)確度和高精確度的半導(dǎo)體工藝制造II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光器的結(jié)構(gòu)時，可以實現(xiàn)準(zhǔn)確且精確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。雖然晶片接合技術(shù)提供了準(zhǔn)確且精確的模式對準(zhǔn)，但是不能使用大部分II1-V族化合物半導(dǎo)體區(qū)域，除VCSEL區(qū)域之外。相比于硅襯底，II1-V族化合物半導(dǎo)體襯底昂貴，并且用于生長VCSEL結(jié)構(gòu)的金屬有機物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)是一種高成本的工藝。利用晶片接合技術(shù)的II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源在制造成本上是昂貴的。此外，由于模式對準(zhǔn)是在晶片接合之后制造VCSEL結(jié)構(gòu)時首先考慮的事情，所以在設(shè)計VCSEL結(jié)構(gòu)上存在限制。相比于晶片接合技術(shù)，將獨立的VCSEL芯片直接接合到光子集成電路中的所需區(qū)域的芯片接合技術(shù)在制造成本上具有低成本的優(yōu)點，這是因為可以通過使用II1-V族化合物半導(dǎo)體襯底的全部區(qū)域來制造VCSEL并且獨立的VCSEL可以接合到許多光子集成電路。然而，由于芯片接合技術(shù)的準(zhǔn)確度和精確度在大約幾微米范圍之內(nèi)，因此難以通過將VCSEL諧振器芯片接合到光子集成電路而準(zhǔn)確地執(zhí)行VCSEL諧振器的光學(xué)模式對準(zhǔn)，該VCSEL諧振器具有大約幾微米的平面方向尺寸，該光子集成電路使用具有大約幾百納米到幾微米的尺寸的光波導(dǎo)。VCSEL諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)的波導(dǎo)模式的耦合效率根據(jù)VCSEL諧振器、光子集成電路的光波導(dǎo)以及輔助耦合結(jié)構(gòu)的相對位置而改變很多。因此，為了用作光子集成電路的光源，光學(xué)模式對準(zhǔn)被適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，以有效地發(fā)射激光束到光波導(dǎo)。根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源被提供，以在芯片接合期間獲得準(zhǔn)確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。參考附圖詳細描述根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源。以下描述的根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源具有用于增大諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)的波導(dǎo)模式的耦合效率的結(jié)構(gòu)。用于光子集成電路的混合激光源能夠在芯片接合期間執(zhí)行準(zhǔn)確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。因此，通過利用芯片接合技術(shù)，可以以低制造成本實現(xiàn)用于光子集成電路的II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源。圖1是示意性地示出根據(jù)一些示例實施方式的光子集成電路的光源的截面圖。圖2是示意性地示出根據(jù)一些示例實施方式的光子集成電路的光源的平面圖。參考圖1和圖2，根據(jù)本實施方式的用于光子集成電路的光源10包括形成在提供有光波導(dǎo)30的襯底I上的反射稱合層20、提供在反射稱合層20上的光學(xué)模式對準(zhǔn)層50以及提供在光學(xué)模式對準(zhǔn)層50上的上結(jié)構(gòu)70。上結(jié)構(gòu)70是VCSEL諧振器，并且包括用于產(chǎn)生光的有源層71和形成在有源層71上的反射層75。間隙層40可以進一步提供在反射耦合層20和光學(xué)模式對準(zhǔn)層50之間。
襯底I在其上表面上可以提供有絕緣層5。光波導(dǎo)30和反射耦合層20可以形成在絕緣層5上。襯底I可以是硅襯底，例如，SOI襯底的下硅襯底。在此情況下，絕緣層5可以是硅氧化物(SiO2)層。此外，絕緣層5可以由絕緣材料形成，該絕緣材料包括Zr02、Ti02、MgO,CeO2,Al2O3^HfO2,NbO和Si3N4的至少一個。絕緣層5的絕緣材料的類型可以根據(jù)光波導(dǎo)30的材料的特性而改變，并且可以具有比光波導(dǎo)30低的折射率。用于光子集成電路的光學(xué)元件可以集成到襯底I上。光子集成電路可以包括襯底1、形成在襯底I上的光波導(dǎo)30以及根據(jù)一些示例實施方式的光源10，光源10用于產(chǎn)生通過光波導(dǎo)30傳輸?shù)墓?。另外，光子集成電路可以還包括集成到襯底I上的各種光學(xué)元件。襯底I可以是不同類型的襯底，例如，GaAs襯底。即，在根據(jù)一些示例實施方式的光源10中，上結(jié)構(gòu)70的有源層71基于II1-V族化合物半導(dǎo)體，并且襯底1、反射耦合層20和光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的至少一個基于硅。因此，可以實現(xiàn)用于光子集成電路的II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源。然而，示例實施方式不限于此，例如，GaAs襯底可以用作襯底
1在將絕緣層5提供在諸如SOI襯底的襯底I上時，反射耦合層20被提供在襯底I上或絕緣層5上，使得反射耦合層20的至少一側(cè)可以光學(xué)地連接到光波導(dǎo)30。反射耦合層20關(guān)于上結(jié)構(gòu)70的反射層75起到下反射層的作用，并且將光耦合到光波導(dǎo)30。反射率禹合層20可以形成為具有一維光柵結(jié)構(gòu)的高系數(shù)對比光柵反射層(high index contrastgrating reflection layer)。S卩，反射f禹合層20可以具有多個條布置為以恒定間隔彼此分開的結(jié)構(gòu)。例如，反射耦合層20可以由包括硅的材料形成為一維光柵結(jié)構(gòu)。通過在絕緣層5上形成硅層并且將硅層圖案化為一維光柵結(jié)構(gòu)，可以形成反射耦合層20。反射耦合層20由于結(jié)構(gòu)特性而激發(fā)具有在平面方向上，即在平行于襯底I的表面的方向上行進的分量的光學(xué)模式。由一維光柵結(jié)構(gòu)激發(fā)并且在平面方向上行進的光學(xué)模式被耦合到連接到反射耦合層20的光波導(dǎo)30并且被傳送。通過適當(dāng)?shù)乜刂乒鈻胖芷?grating cycle)、每個條的寬度和高度、絕緣層5的厚度和/或間隙層40的厚度，反射耦合層20可以具有高反射率。例如，反射耦合層20可以具有大約99.9%或更高的反射率。間隙層40與反射耦合層20交疊，并且可以與光波導(dǎo)30的部分區(qū)域交疊。間隙層40可以具有比反射耦合層20和光波導(dǎo)30低的折射率。這樣，由于間隙層40形成為具有相對低的折射率，因此反射耦合層20的反射率可以增大。此外，通過在反射耦合層20和光波導(dǎo)30之間耦合而傳送的光可以沿光波導(dǎo)30良好地傳送。間隙層40可以由絕緣材料形成。間隙層40可以是由例如包括硅氧化物(SiO2)的材料形成的層。此外，間隙層40可以由包括2102、1102、]\%0、0602、41203、!1 )2、他0 和 Si3N4 的至少一個的材料形成。為了使得由反射耦合層20激發(fā)的平面方向的光學(xué)模式的光在平面方向上良好地耦合到光波導(dǎo)30，通過反射耦合層20和上結(jié)構(gòu)70的反射層75的層結(jié)構(gòu)的整個諧振器獲得的光諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式彼此良好地對準(zhǔn)。這是因為諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式的耦合效率可根據(jù)光子集成電路的諧振器和光波導(dǎo)30或輔助耦合結(jié)構(gòu)的相對位置而改變很多。當(dāng)不適當(dāng)?shù)貓?zhí)行光學(xué)模式對準(zhǔn)時，光不能適當(dāng)?shù)貍鬏數(shù)焦獠▽?dǎo)30。因此，為了使得光源10適當(dāng)?shù)仄鸬焦庾蛹呻娐返墓庠吹淖饔?，光學(xué)模式對準(zhǔn)將被適當(dāng)?shù)貓?zhí)行。
為了使得光在平面方向上良好地耦合到光波導(dǎo)30，諧振器的光諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。為了便于解釋，術(shù)語“諧振器”用作包括VCSEL諧振器和反射耦合層20的概念，該VCSEL諧振器包括上結(jié)構(gòu)70，即有源層71和反射層75，該反射耦合層20關(guān)于VCSEL諧振器起到下反射層的作用。此外，術(shù)語“上結(jié)構(gòu)70”，即VCSEL諧振器，用作包括有源層71和起到上反射層作用的反射層75的概念。由于芯片接合技術(shù)的準(zhǔn)確度和精確度在大約幾微米的范圍內(nèi)，因此難以通過芯片接合在光子集成電路上準(zhǔn)確地執(zhí)行VCSEL諧振器的光學(xué)模式對準(zhǔn)，該VCSEL諧振器在平面方向上具有大約幾微米的尺寸，該光子集成電路使用具有大約幾百納米至幾微米的尺寸的光波導(dǎo)。然而，根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10，由于提供了光學(xué)模式對準(zhǔn)層50，因此即使通過芯片接合耦接上結(jié)構(gòu)70時，諧振器的諧振模式和光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式可以準(zhǔn)確地對 準(zhǔn)。光學(xué)模式對準(zhǔn)層50形成整個諧振器的一部分，并且可以直接形成光諧振模式和決定模式類型。光學(xué)模式對準(zhǔn)層50可以通過形成光子集成電路的半導(dǎo)體制造工藝而準(zhǔn)確地對準(zhǔn)到光波導(dǎo)30。根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10在垂直方向上的諧振模式的類型可以由起到下反射層作用的反射耦合層
20、光學(xué)模式對準(zhǔn)層50以及上結(jié)構(gòu)70 (B卩，VCSEL諧振器的結(jié)構(gòu))而決定。因此，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50自身形成諧振器的一部分，并且可以決定耦合到光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式的下光諧振模式的類型。圖3是示意性地示出光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的示例實施方式的平面圖。圖3示出的示例中，低(或較低)折射率區(qū)域55形成為圍繞高(或較高)折射率區(qū)域51的帶。參考圖3，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50可以包括位于光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的中心部分的高折射率區(qū)域51和圍繞高折 射率區(qū)域51的低折射率區(qū)域55。低折射率區(qū)域55可以提供為圍繞高折射率區(qū)域51。在光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的中心部分的高折射率區(qū)域51可以決定諧振器的光諧振模式的類型。高折射率區(qū)域51和低折射率區(qū)域55可以形成為具有折射率差，通過該折射率差實現(xiàn)光學(xué)限制(optical confinement)ο例如，高折射率區(qū)域51可以形成為具有大于低折射率區(qū)域55大約0.5或I或者更高的折射率。例如，當(dāng)高折射率區(qū)域51由硅形成時，低折射率區(qū)域55可以由硅氧化物或者填充有空氣的空間或真空空間形成。此外，高折射率區(qū)域51可以由硅氧化物形成，并且低折射率區(qū)域55可以是填充有空氣的空間或真空空間。在大約1.31 μ m的波長范圍內(nèi)，硅、硅氧化物和空氣的折射率分別為大約3.5、1.5和I。因此，在上述組合中，高折射率區(qū)域51和低折射率區(qū)域55可以具有折射率差，通過該折射率差充分地實現(xiàn)光學(xué)限制。這樣，由于高折射率區(qū)域51與低折射率區(qū)域55之間的折射率差而導(dǎo)致主要在高折射率區(qū)域51中實現(xiàn)光學(xué)限制時，由上結(jié)構(gòu)70的有源層71產(chǎn)生的光被主要限制在高折射率區(qū)域51內(nèi)，從而在下側(cè)布置的反射耦合層20與在上側(cè)布置的反射層75之間諧振。因此，光諧振區(qū)域被主要限制在高折射率區(qū)域51內(nèi)。同時，為了將上結(jié)構(gòu)70的有源層71所產(chǎn)生的光良好地限制于高折射率區(qū)域51，低折射率區(qū)域55可以形成為大致具有等于或大于光源10所使用的波長的寬度。具有上述結(jié)構(gòu)(其包括高折射率區(qū)域51和圍繞高折射率區(qū)域51的低折射率區(qū)域55)的光學(xué)模式對準(zhǔn)層50可以通過形成光子集成電路的半導(dǎo)體制造工藝而形成為與光波導(dǎo)30準(zhǔn)確地對準(zhǔn)，因此限制于高折射率區(qū)域51的光可以有效地耦合到光波導(dǎo)30。S卩，如同光波導(dǎo)30，通過半導(dǎo)體制造工藝形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層50時，可以準(zhǔn)確且精確地制造光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的高折射率區(qū)域51，因此光學(xué)模式對準(zhǔn)層50可以與光波導(dǎo)30準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。因此，即使當(dāng)上結(jié)構(gòu)70耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50而使得上結(jié)構(gòu)70的有源層71和反射層75覆蓋高折射率區(qū)域51時，諧振的光的范圍被限制在高折射率區(qū)域51之內(nèi)，因此諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式可以準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。當(dāng)芯片形狀的上結(jié)構(gòu)70被芯片接合時，通常產(chǎn)生上結(jié)構(gòu)70與光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的耦接，而使得上結(jié)構(gòu)70的有源層71和反射層75覆蓋高折射率區(qū)域51。光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的存在可以使得當(dāng)芯片形狀的上結(jié)構(gòu)70通過芯片接合而耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50時諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式能夠準(zhǔn)確對準(zhǔn)。因此，當(dāng)芯片形狀的上結(jié)構(gòu)70通過芯片接合而被耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50時，諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式可以準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。當(dāng)上結(jié)構(gòu)70通過晶片接合而被耦接時，由有源層71產(chǎn)生的光的諧振范圍可以被限制于光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的高折射率區(qū)域51。因此，諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)30的光波導(dǎo)模式可以準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。根據(jù)一些示例實施方式的光源10，芯片形狀的上結(jié)構(gòu)70可以通過芯片接合而被耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50。此外，上結(jié)構(gòu)70可以通過晶片接合而被耦接到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50。在圖2和圖3中，高折射率區(qū)域51形成為正方形形狀，而低折射率區(qū)域55形成為圍繞高折射率區(qū)域51的帶形形狀。 另外，當(dāng)?shù)驼凵渎蕝^(qū)域55圍繞高折射率區(qū)域51時，高折射率區(qū)域51的形狀可以不同地改變，并且整體形狀可以改變?yōu)楦鞣N形狀。例如，高折射率區(qū)域51可以具有諸如圓形、橢圓形和多邊形的形狀的任一種。低折射率區(qū)域55可以具有圍繞高折射率區(qū)域51的帶形形狀或者可以橫跨高折射率區(qū)域51外側(cè)的整個區(qū)域而形成。此外，當(dāng)?shù)驼凵渎蕝^(qū)域55具有圍繞高折射率區(qū)域51的帶形形狀時，低折射率區(qū)域55外側(cè)的區(qū)域可以由與高折射率區(qū)域51相同的材料形成。在圖3中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50具有包括高折射率區(qū)域51、低折射率區(qū)域55以及低折射率區(qū)域55外側(cè)的區(qū)域的結(jié)構(gòu)，高折射率區(qū)域51具有正方形形狀，低折射率區(qū)域55具有圍繞高折射率區(qū)域51的帶形形狀，低折射率區(qū)域55外側(cè)的區(qū)域由與高折射率區(qū)域51相同的材料形成。在圖4中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50具有包括高折射率區(qū)域51和低折射率區(qū)域55的結(jié)構(gòu)，高折射率區(qū)域51具有正方形形狀，低折射率區(qū)域55橫跨高折射率區(qū)域51外側(cè)的整個區(qū)域并且圍繞高折射率區(qū)域51而形成。在圖5中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50具有包括高折射率區(qū)域51、低折射率區(qū)域55以及低折射率區(qū)域55外側(cè)的區(qū)域的結(jié)構(gòu)，高折射率區(qū)域51具有圓形形狀，低折射率區(qū)域55具有圍繞高折射率區(qū)域51的帶形形狀，低折射率區(qū)域55外側(cè)的區(qū)域由與高折射率區(qū)域51相同的材料形成。在圖6中，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50具有包括高折射率區(qū)域51和低折射率區(qū)域55的結(jié)構(gòu)，高折射率區(qū)域51具有圓形形狀，低折射率區(qū)域55橫跨高折射率區(qū)域51外側(cè)的整個區(qū)域并且圍繞高折射率區(qū)域51而形成。
如上所述，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50可以根據(jù)各種示例實施方式而改變。根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10，反射耦合層20和光學(xué)模式對準(zhǔn)層50與上結(jié)構(gòu)70 —起形成整個VCSEL結(jié)構(gòu)，上結(jié)構(gòu)70，即II1-V族化合物半導(dǎo)體(有源層71)和上反射結(jié)構(gòu)接合到反射耦合層20和光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的上部。在下側(cè)連接到反射耦合層20的光波導(dǎo)30和光學(xué)模式對準(zhǔn)層50通過具有高準(zhǔn)確度和精確度的半導(dǎo)體制造工藝形成。因此，在半導(dǎo)體制造工藝期間，VCSEL諧振模式與光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式之間的光學(xué)對準(zhǔn)是準(zhǔn)確的。圖7A是接合到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的上部的上結(jié)構(gòu)70的側(cè)視圖。圖7B是圖7A的平面圖。參考圖7A和圖7B，上結(jié)構(gòu)70可以包括產(chǎn)生光的有源層71以及提供在有源層71上的反射層75。有源層71由II1-V族化合物半導(dǎo)體形成并且可包括量子阱結(jié)構(gòu)。量子阱結(jié)構(gòu)可以具有諧振周期增益(RPG)，其包括多個量子阱以及在量子阱之間的勢壘層。有源層71可以提供為在大約1.31或1.55 μ m的波長(其經(jīng)常用于光通信)產(chǎn)生振蕩。有源層71可以由基于 GaAs 或 InP 的 II1-V 族化合物半導(dǎo)體材料諸如 GalnNAs、InGaAlAs, InGaAsP, AlGaAsSb等形成。反射層75，即上反射結(jié)構(gòu)，將由有源層71產(chǎn)生的光朝向位于下側(cè)的反射耦合層20反射，使得光可以在反射層75和反射耦合層20之間諧振。反射層75可以具有設(shè)計為在所需諧振波長λ具有最大反射率的分布布拉格反射器(DBR)。反射層75可以通過將具有不同折射率的兩個材料層以所需諧振波長λ的大約1/4，即λ/4的厚度交替地堆疊而形成。例如，DBR結(jié)構(gòu)可以通過將AlxGa (1_χ) As層和AlyGa (l_y) As層(這里,O < x、y < 1、X古y)以大約λ/4的厚度交替地堆疊而形成。此外，反射層75可以具有高系數(shù)對比光柵反射層結(jié)構(gòu)，即一維光柵結(jié)構(gòu)， 其具有與反射耦合層20相同的結(jié)構(gòu)。根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10，在整個VCSEL結(jié)構(gòu)中，形成下結(jié)構(gòu)的光學(xué)模式對準(zhǔn)層50決定了 VCSEL的下光諧振模式的類型，而且通過形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層50和連接到反射耦合層20的光波導(dǎo)30 (S卩，下結(jié)構(gòu))的半導(dǎo)體制造工藝可以以高準(zhǔn)確度和精確度平穩(wěn)地執(zhí)行整個VCSEL結(jié)構(gòu)的諧振模式與光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式的對準(zhǔn)，而與上結(jié)構(gòu)70的接合無關(guān)。為了檢驗光學(xué)模式對準(zhǔn)層50決定下諧振模式，執(zhí)行FDTD模擬。采用包括SOI襯底以及形成在SOI襯底的上硅層上的反射耦合層的結(jié)構(gòu)，該SOI襯底具有大約I μ m的SiO2的厚度，該反射耦合層具有大約0.515 μ m的構(gòu)圖周期，大約0.309 μ m的硅的寬度以及大約0.355 μ m的高度。在反射耦合層的結(jié)構(gòu)上設(shè)置SiO2間隙層，該SiO2間隙層具有大約
0.183 μ m的厚度。在SiO2間隙層的上部上設(shè)置具有圖3或圖5的形狀的硅(Si)光學(xué)模式對準(zhǔn)層。高折射率區(qū)域設(shè)計為具有大約5μπ 的水平長度、大約5μπ 的垂直長度以及大約
1.123 μ m的厚度，而低折射率區(qū)域設(shè)計為具有大約1.5μπι的寬度的空氣區(qū)域。II1-V族化合物半導(dǎo)體層作為有源層以及九對Si/SiN的DBR反射結(jié)構(gòu)作為反射層位于光學(xué)模式對準(zhǔn)層的上部上。因此，形成垂直光諧振器，該垂直光諧振器在下側(cè)的反射耦合層與在上側(cè)的DBR反射結(jié)構(gòu)之間在垂直方向上在大約1.31 μ m的波長處諧振。關(guān)于具有大約1.31 μ m的波長并且在垂直地入射在反射稱合層上期間在垂直于反射稱合層的娃條的X方向上偏振的光，反射耦合層的結(jié)構(gòu)設(shè)計為具有大約99.89%的反射率，而DBR反射結(jié)構(gòu)設(shè)計為具有大約99.98%的反射率，而與垂直入射期間的偏振無關(guān)。圖8和圖9是分別示出光學(xué)模式對準(zhǔn)層50具有圖3或圖5的形狀時在上述條件下通過FDTD模擬獲得的光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的中心面的IExI2分布的圖示。在圖8和圖9中，虛線表示在光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的中心處的高折射率區(qū)域51與在高折射率區(qū)域51周圍的低折射率區(qū)域55之間的邊界線。在圖8和圖9中，可以看到，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50的中心處的高折射率區(qū)域51可以決定光諧振模式的類型。由于由光學(xué)模式對準(zhǔn)層50決定下光諧振模式，其決定了與光波導(dǎo)30的光學(xué)對準(zhǔn)狀態(tài)，因此可以執(zhí)行準(zhǔn)確的對準(zhǔn)，而與上結(jié)構(gòu)70的接合狀態(tài)無關(guān)。如上所述，在用于直接接合獨立的VCSEL芯片的芯片接合期間，通過采用光學(xué)模式對準(zhǔn)層50能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確且精確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。因此，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50允許將芯片接合技術(shù)用于制造用于光子集成電路的II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源。在將芯片接合技術(shù)用于制造II1-V族化合物半導(dǎo)體/硅混合激光源時，可以在II1-V族化合物半導(dǎo)體襯底的全部區(qū)域中制造VCSEL結(jié)構(gòu)，因此VCSEL芯片可以接合到許多光子集成電路的每一個，以便使用。因此，相比于在II1-V族化合物半導(dǎo)體襯底的全部區(qū)域中僅使用需要VCSEL結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域的晶片接合技術(shù)，可以大幅降低制造成本并且可以提高價格競爭力。此外，具有各種結(jié)構(gòu)和特性的VCSEL結(jié)構(gòu)可以通過接合到單個光子集成電路而容易地使用。例如，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10可以如下制造。參考圖1OA和圖10B，具有低折射率的絕緣層5形成在襯底I的上表面上，并且反射耦合層20和光波導(dǎo)30形成在絕緣層5的上表面上，使得反射耦合層20的至少一側(cè)光學(xué)耦接到光波導(dǎo)30。然后，如圖1lA和圖1lB所示，光學(xué)模式對準(zhǔn)層50形成在反射耦合層20上。當(dāng)結(jié)構(gòu)包括間隙層40時，間隙層40形成在反射耦合層20上，并且光學(xué)模式對準(zhǔn)層50形成在間隙層40上。接下來，如圖12A和圖12B所示，將芯片形狀的上結(jié)構(gòu)70芯片接合到光學(xué)模式對準(zhǔn)層50上，上結(jié)構(gòu)70包括用于產(chǎn)生光的有源層71以及提供在有源層71上的反射層75，從而可以獲得根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源10。整個VCSEL結(jié)構(gòu)的諧振模式與光波導(dǎo)30的波導(dǎo)模式的對準(zhǔn)可以通過形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層50和連接到反射耦合層20的光波導(dǎo)30 (S卩，下結(jié)構(gòu))的半導(dǎo)體制造工藝而執(zhí)行。如上所述，根據(jù)一些示例實施方式的用于光子集成電路的混合激光源，由于提供了光學(xué)模式對準(zhǔn)層，因此可以實現(xiàn)準(zhǔn)確的光學(xué)模式對準(zhǔn)，可以增大諧振器的諧振模式與光波導(dǎo)的波導(dǎo)模式的耦合效率，以及可以實現(xiàn)在晶片接合和芯片接合期間的準(zhǔn)確的光學(xué)模式對準(zhǔn)。雖然已經(jīng)具體地顯示和描述了示例實施方式，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解在不脫離由隨附的權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細節(jié)上的不同變化。 本申請要求于2012年I月20日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局(KIPO)提交的韓國專利申請N0.10-2012-0006808的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種用于光子集成電路的光源，所述光源包括: 反射耦合層，形成在襯底上，所述襯底中提供有光波導(dǎo)，所述反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到所述光波導(dǎo)； 光學(xué)模式對準(zhǔn)層，提供在所述反射耦合層上；以及 上結(jié)構(gòu)，提供在所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層上，并且包括用于產(chǎn)生光的有源層以及提供在所述有源層上的反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在所述較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較高折射率區(qū)域和所述較低折射率區(qū)域具有折射率差，通過所述折射率差在所述較高折射率區(qū)域中實現(xiàn)光學(xué)限制。
4.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較高折射率區(qū)域具有圓形形狀、橢圓形形狀和多邊形形狀中的任 一種形狀。
5.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較低折射率區(qū)域具有圍繞所述較高折射率區(qū)域的帶形形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的光源，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的所述較低折射率區(qū)域外側(cè)的區(qū)域由與所述較高折射率區(qū)域相同的材料形成。
7.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較低折射率區(qū)域的寬度等于或大于用于所述光源的光的波長。
8.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的所述較高折射率區(qū)域外側(cè)的全部區(qū)域形成為所述較低折射率區(qū)域。
9.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較高折射率區(qū)域由硅形成，以及 其中所述較低折射率區(qū)域由硅氧化物或空氣形成。
10.如權(quán)利要求2所述的光源，其中所述較高折射率區(qū)域由硅氧化物形成，以及 其中所述較低折射率區(qū)域由空氣形成。
11.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述上結(jié)構(gòu)的所述有源層基于II1-V族化合物半導(dǎo)體，以及 其中所述襯底、所述反射耦合層以及所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的至少一個基于硅。
12.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述上結(jié)構(gòu)通過晶片接合以襯底形狀耦接到所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層，或者通過芯片接合以芯片形狀耦接到所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層。
13.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述反射耦合層關(guān)于所述上結(jié)構(gòu)的所述反射層起到下反射層的作用，以及 其中所述反射耦合層是具有一維光柵結(jié)構(gòu)的高系數(shù)對比光柵反射層。
14.如權(quán)利要求1所述的光源，其中所述反射耦合層由包括硅的材料形成為一維光柵結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1所述的光源，其中在所述襯底的上表面上提供有絕緣層，以及 其中所述反射耦合層以及所述光波導(dǎo)提供在所述絕緣層上。
16.如權(quán)利要求1所述的光源，還包括間隙層，所述間隙層提供在所述反射耦合層與所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層之間；以及具有比所述反射耦合層和所述光波導(dǎo)低的折射率。
17.如權(quán)利要求16所述的光源，其中所述間隙層包括硅氧化物。
18.一種用于光子集成電路的光源，所述光源包括: 反射耦合層，形成在襯底上，所述襯底中提供有光波導(dǎo)，所述反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到所述光波導(dǎo)； 間隙層，提供在所述反射耦合層上； 光學(xué)模式對準(zhǔn)層，提供在所述間隙層上；以及 上結(jié)構(gòu)，提供在所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層上，并且包括用于產(chǎn)生光的基于II1-V族化合物半導(dǎo)體的有源層以及提供在所述有源層上的反射層，所述上結(jié)構(gòu)通過接合而耦接到所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層； 其中所述襯底是在其上表面提供有絕緣層的硅襯底， 其中所述光波導(dǎo)和所述反射耦合層提供在所述絕緣層的上表面上， 其中所述光波導(dǎo)、所述反射耦合層以及所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的至少一個基于硅，以及其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在所述較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。
19.如權(quán)利要求18所述的光源，其中所述較高折射率區(qū)域和所述較低折射率區(qū)域具有折射率差，通過所述折射率差在所述較高折射率區(qū)域中實現(xiàn)光學(xué)限制。
20.如權(quán)利要求18所述的光源，其中所述較低折射率區(qū)域的寬度等于或大于用于所述光源的光的波長。
21.如權(quán)利要求18 所述的光源，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的所述較高折射率區(qū)域由硅形成，以及 其中所述較低折射率區(qū)域由硅氧化物或空氣形成。
22.如權(quán)利要求18所述的光源，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層的所述較高折射率區(qū)域由硅氧化物形成，以及 其中所述較低折射率區(qū)域由空氣形成。
23.如權(quán)利要求18所述的光源，其中所述反射耦合層關(guān)于所述上結(jié)構(gòu)的所述反射層起到下反射層的作用，以及 其中所述反射耦合層是具有一維光柵結(jié)構(gòu)的高系數(shù)對比光柵反射層。
24.—種光子集成電路,包括: 襯底； 光波導(dǎo)，形成在所述襯底上；以及 如權(quán)利要求1所述的光源，配置為產(chǎn)生光并且配置為通過所述光波導(dǎo)傳輸光。
25.如權(quán)利要求24所述的光子集成電路，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在所述較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。
26.—種光子集成電路,包括: 襯底； 光波導(dǎo)，形成在所述襯底上；以及 如權(quán)利要求18所述的光源，配置為產(chǎn)生光并且配置為通過所述光波導(dǎo)傳輸光。
27.一種制造如權(quán)利要求1所述的用于光子集成電路的光源的方法，所述方法包括: 在襯底上形成光波導(dǎo)和反射耦合層，所述反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到所述光波導(dǎo)；在所述反射耦合層上形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層；以及 通過晶片接合或者芯片接合將上結(jié)構(gòu)耦接到所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層，所述上結(jié)構(gòu)包括配置為產(chǎn)生光的有源層以及提供在所述有源層上的反射層。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層包括布置在中心部分的較高折射率區(qū)域以及在所述較高折射率區(qū)域周圍布置的較低折射率區(qū)域。
29.一種制造如權(quán)利要求18所述的用于光子集成電路的光源的方法，所述方法包括: 在襯底上形成光波導(dǎo)和反射耦合層，所述反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到所述光波導(dǎo)； 在所述反射耦合層上形成光學(xué)模式對準(zhǔn)層；以及 通過晶片接合或者芯片接合將上結(jié)構(gòu)耦接到所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層，所述上結(jié)構(gòu)包括用于產(chǎn)生光的有源層以及提供在所述有源層上的反射層。
30.一種用于光子集成電路的光源，所述光源包括: 下反射層； 光波導(dǎo)，光學(xué)地連接到所述下反射層； 光學(xué)模式對準(zhǔn)層，在所述下反射層上； 有源層，在所述光學(xué)模 式對準(zhǔn)層上；以及 上反射層，在所述有源層上。
31.如權(quán)利要求30所述的光源，還包括: 間隙層，在所述下反射層與所述光學(xué)模式對準(zhǔn)層之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于光子集成電路的光源及其制造方法和光子集成電路。用于光子集成電路的光源可以包括反射耦合層，形成在襯底上，在襯底中提供有光波導(dǎo)，反射耦合層的至少一側(cè)光學(xué)地連接到光波導(dǎo)；光學(xué)模式對準(zhǔn)層，提供在反射耦合層上；和/或上結(jié)構(gòu)，提供在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上，并且包括用于產(chǎn)生光的有源層和提供在有源層上的反射層。用于光子集成電路的光源可以包括下反射層；光學(xué)地連接到下反射層的光波導(dǎo)；在下反射層上的光學(xué)模式對準(zhǔn)層；在光學(xué)模式對準(zhǔn)層上的有源層；和/或在有源層上的上反射層。
文檔編號G02B6/122GK103217737SQ20131001555
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者閔垘基, 金澤, 樸永洙 申請人:三星電子株式會社