光电装置制造方法及图纸

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2μm。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。

Photoelectric device

【技术实现步骤摘要】
光电装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术涉及提供腔或沟槽，以便将加热器和光学有源区隔热。在第一方面，本专利技术提供一种光电装置，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2μm。通过将加热器放置在距离脊部分至少2μm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3μm。在第二方面，本专利技术提供一种光电装置，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1450nm至不超过1610nm，并且优选地至少1550nm至不超过1610nm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，本专利技术提供一种光电装置，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，本专利技术提供一种光电装置，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，本专利技术提供一种光电装置，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。现在将阐述本专利技术的任选特征。这些特征可以单独应用或与本专利技术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0.5μm且不超过15μm的宽度，并且优选地可以具有至少2.0μm且不超过4.0μm的宽度。相邻金属条带之间的间隙可以具有至少0.5μm且不超过10μm的宽度，并且优选地可以具有至少1.0μm且不超过2.0μm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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2018.02.21 GB 1802763.11.一种光电装置，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2μm。2.如权利要求1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。3.如权利要求2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。4.如权利要求1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。5.如权利要求4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。6.如权利要求4或5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。7.如权利要求4-6中任一项所述的光电装置，其中每个金属条带具有至少0.5μm且不超过10μm的宽度。8.如权利要求4-7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0.5μm且不超过10μm的宽度。9.如权利要求4-8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。10.如任一前述权利要求所述的光电装置，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。11.如任一前述权利要求所述的光电装置，还包括安置在所述加热器上的上包覆层。12.如任一前述权利要求所述的光电装置，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。13.如任一前述权利要求所述的光电装置，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；以及隔热沟槽，其中所述隔热沟槽邻近所述底部包覆层定位。14.如权利要求13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。15.如权利要求13或14所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5μm且不超过2.0μm的宽度。16.如权利要求13-15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。17.如任一前述权利要求所述的光电装置，其中所述装置还包括：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。18.如权利要求17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。19.如权利要求17或18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。20.如任一前述权利要求所述的光电装置，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。21.如权利要求20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。22.如权利要求21所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50μm且不超过100μm的长度。23.如权利要求20-22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。24.如权利要求20-23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2μm且不超过30μm的长度。25.如权利要求20-24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1μm且不超过10μm的宽度。26.如权利要求21-23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1μm且不超过20μm的长度。27.如权利要求20-26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。28.一种光电装置，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。29.如权利要求28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。30.如权利要求29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。31.如权利要求29或30所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1μm且不超过30μm的宽度。32.如权利要求29-31中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1μm且不超过0.3μm的高度。33.如权利要求29-32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。34.如权利要求29-33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。35.如权利要求28-34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。36.如权利要求35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。37.如权利要求35或36所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5μm且不超过2.0μm的宽度。38.如权利要求35-37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。39.如权利要求28-38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。40.如权利要求39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。41.如权利要求38或40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。42.如权利要求28-41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。43.如权利要求42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。44.如权利要求43所述的光电装置，其中所述阵列延伸至少50μm且不超过100μm的长度。45.如权利要求42-44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。46.如权利要求42-45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2μm且不超过30μm的长度。47.如权利要求42-46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1μm且不超过10μm的宽度。48.如权利要求43-45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1μm且不超过20μm的长度。49.如权利要求42-48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。50.一种光电装置，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。51.如权利要求50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。52.如权利要求50或51所述的光电装置，其中所述隔热沟槽具有至少0.5μm且不超过2.0μm的宽度。53.如权利要求50-52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。54.如权利要求50-53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2μm。55.如权利要求54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。56.如权利要求55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。57.如权利要求54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。58.如权利要求57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。59.如权利要求57或58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。60.如权利要求57-59中任一项所述的光电装置，其中每个金属条带具有至少0.5μm且不超过10μm的宽度。61.如权利要求57-60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0.5μm且不超过10μm的宽度。62.如权利要求57-61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。63.如权利要求54-62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。64.如权利要求54-63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。65.如权利要求54-64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。66.如权利要求50-52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。67.如权利要求66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。68.如权利要求67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。69.如权利要求67或68所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少1μm且不超过30μm的宽度。70.如权利要求67-69中任一项所述的光电装置，其中所述掺杂区具有至少0.1μm且不超过0.3μm的高度。71.如权利要求67-70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。72.如权利要求67-71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。73.如权利要求50-72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。74.如权利要求73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。75.如权利要求73或74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。76.如权利要求50-75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。77.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：DY伍，H阿贝戴斯尔，GC拜尔德，K穆思，张毅，AJ齐尔基，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB