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【发明授权】光设备及其制造方法_华为技术有限公司_201680090388.6 

申请/专利权人:华为技术有限公司

申请日:2016-10-29

公开(公告)日:2021-02-23

公开(公告)号:CN110192134B

主分类号:G02B6/26(20060101)

分类号:G02B6/26(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.02.23#授权;2019.09.24#实质审查的生效;2019.08.30#公开

摘要:本发明公开一种光设备及制造光设备的方法。所述光设备10包括:基板100,在第一表面101上具有凹槽102;波导110,设置在所述基板100的所述第一表面101上;光纤120,设置在所述凹槽102中;其中,所述第一表面101到所述波导110的光轴的距离与所述第一表面101到所述光纤120的光轴的距离之间的差值约为0.5μm或更小。

主权项:1.一种用于制造光设备的方法,其特征在于,包括:制备第一基板,使其第一表面上具有凹槽;通过接合在所述第一表面中提供波导层;通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽;将光纤设置在所述凹槽中;所述通过接合在所述第一表面中提供波导层包括:制备第二基板,使所述第二基板上具有第一绝缘层,所述第一绝缘层上具有半导体芯层以及所述半导体芯层上具有下包层;通过所述第一表面和所述下包层将所述第一基板和所述第二基板接合;去除所述第二基板和所述第一绝缘层;蚀刻所述半导体芯层的一部分以形成半导体芯;所述制备第二基板包括:通过所述半导体芯层上的第二绝缘层和第三基板上的第三绝缘层将所述第二基板和所述第三基板接合;去除所述第三基板并形成所述下包层,所述下包层包含所述第二绝缘层和所述第三绝缘层。

全文数据:光设备及其制造方法技术领域本文描述的本发明通常涉及光电场,尤其涉及一种将波导和光纤高精度对准的光设备及其制造方法。背景技术在现有技术中,光设备总是在基板上形成结构,所述结构形成波导和凹槽,其中光纤被放置在所述凹槽中。此外,所述光纤与所述波导对准。但是,在现有技术中,很难获得能够实现所述光纤与所述波导精确对准的结构。发明内容本发明的目的在于提供一种光设备,其中通过将波导和光纤精确对准来改善所述波导和所述光纤之间的光耦合,还提供了一种用于制造所述光设备的方法。本发明提供一种光设备,所述光设备包括:基板,在第一表面上具有凹槽;波导,位于所述基板的所述第一表面上;光纤,位于所述凹槽中;其中,所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值约为0.5μm或更小。由于所述波导的光轴和所述光纤的光轴对准精确,所述波导和所述光纤具有出色的光耦合。所述基板可以是硅基板。所述波导可以包括下包层、芯层和上包层。所述下包层的厚度可以约为3μm。所述上包层的厚度可以约为6μm。所述芯层的厚度可以约为3μm。所述下包层和所述上包层可以包含SiO2。微米级尺寸的小尺寸波导有利于集成。所述芯层可以是平坦的。由于芯层是平坦的,因此包含所述芯层的所述波导的光轴和所述光纤的光轴对准精确。所述芯层可以包括半导体芯和绝缘体芯。所述芯层可以包括硅层和SiOx层0x2。所述半导体芯可以包括硅,所述绝缘体芯可以包括SiOx0x2。在垂直于所述波导纵向的平面中,所述半导体芯的宽度约为400nm,厚度约为200nm至250nm。所述半导体芯可以完全被所述绝缘体芯覆盖。由于所述波导可以通过互补型金属氧化物半导体complementarymetaloxidesemiconductor,简称CMOS兼容工艺制造,因此制造效率和成本效益都很高。所述凹槽可以在垂直于所述光纤纵向的平面中具有V形横截面。具有所述V形横截面的凹槽,即V形槽,其深度可以约为60μm。所述V形槽的深度误差可以是约0.5μm或更小,最好是约0.4μm或更小。由于所述V形槽的误差较小,因此其上设置的光纤与波导对准精确。所述波导的一部分可以沿着所述第一表面在所述凹槽上方伸出。因此,可以缩短所述波导和所述光纤之间的距离,从而改善它们之间的光耦合。所述凹槽可以在垂直于所述光纤纵向的平面中具有U形或矩形横截面。由于具有U形或矩形横截面的凹槽可以通过CMOS兼容工艺形成,因此制造效率和成本效益都很高。市售光纤可用作设置在所述凹槽中的光纤。所述光纤的直径可以约为125μm。选择所述光纤的直径,使所述光纤和所述波导精确对准。在所述基板中可以包括辅助下包层,所述辅助下包层位于所述波导下方且邻近所述凹槽。由于所述辅助下包层,所述基板产生的反射被抑制。因此,改善了所述波导和所述光纤之间的光耦合。所述基板可以包括沟槽,并且可以在所述沟槽中设置光源。所述沟槽的深度可以约为10μm。市售光源可用作设置在所述沟槽中的光源。此外,本发明还提供一种光设备的制造方法,所述方法包括:步骤S1:制备第一基板,使其第一表面上具有凹槽;步骤S2:通过接合在所述第一表面中提供波导层;步骤S3:通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽;步骤S4:将光纤设置在所述凹槽中。由于可以在所述第一基板的所述第一表面提供所述波导层之前在所述第一基板上提供所述凹槽,因此所述第一基板的所述凹槽可以通过任何方法形成。当所述凹槽通过湿法刻蚀形成时,所述凹槽的深度误差可以精确控制在约0.5μm或更小。通过接合在所述第一表面中提供波导层的步骤S2可以包括:步骤S2-1:制备第二基板,使所述第二基板上具有第一绝缘层,所述第一绝缘层上具有半导体芯层以及所述半导体芯层上具有下包层;步骤S2-2:通过所述第一表面和所述下包层将所述第一基板和所述第二基板接合;步骤S2-3:去除所述第二基板和所述第一绝缘层;步骤S2-4:蚀刻所述半导体芯层的一部分以形成半导体芯;步骤S2-5:形成绝缘体芯层,所述绝缘体芯层覆盖所述下包层上的所述半导体芯,以及形成上包层,所述上包层覆盖所述下包层上的所述绝缘体芯层。所述第一绝缘层的厚度可以约为0.2μm,所述半导体芯层的厚度可以约为200nm至250nm。制备第二基板的步骤S2-1可以包括:步骤S2-1-1:通过所述半导体芯层上的第二绝缘层和第三基板上的第三绝缘层将所述第二基板和所述第三基板接合;步骤S2-1-2:去除所述第三基板并形成所述下包层,所述下包层包含所述第二绝缘层和所述第三绝缘层。所述第二绝缘层的厚度可以约为0.2μm,所述第三绝缘层的厚度可以约为3μm。通过接合两个绝缘层,可以制备厚层,但是采用所述CMOS工艺制备很困难。制备第一基板的步骤S1可以包括:步骤S1-1:通过湿法蚀刻在所述第一表面中形成所述凹槽。制备第一基板的步骤S1可以包括:步骤S1-2:在所述第一基板中形成辅助下包层。所述辅助下包层的厚度可以约为2μm至12μm。所述辅助下包层可以由与所述下包层相同的材料构成。制备第一基板的步骤S1可以包括:步骤S1-3:通过蚀刻在所述第一表面形成沟槽。通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽的步骤S3可以包括:步骤S3-1:蚀刻所述波导层的一部分,使所述波导部分覆盖在所述凹槽上方。通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽的步骤S3可以包括:步骤S3-2:蚀刻所述波导层的一部分,使所述半导体芯不露出。通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽的步骤S3可以包括:步骤S3-3:通过蚀刻所述波导层的一部分露出所述沟槽。所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板可以为硅基板;所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层可以为SiO2层;所述半导体芯层可以为硅层;所述绝缘体芯层可以为SiOx层0x2;所述下包层和所述上包层可以为SiO2层。所述凹槽可以在垂直于所述光纤纵向的平面中具有V形横截面。所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值可以约为0.5μm或更小。此外,本发明还提供了一种用于制造光设备的方法,所述方法包括:步骤P1:制备第一基板,使第三基板通过第一表面中的下包层,以及使第二基板通过第二表面中的蚀刻停止层;步骤P2:在所述第一基板的所述第一表面中提供波导层;步骤P3:通过蚀刻所述波导层和所述第一基板的一部分,形成波导和凹槽,使所述蚀刻停止层露出;步骤P4:将光纤设置在所述凹槽中。由于所述蚀刻停止层,当蚀刻所述第一基板时,所述第一基板中形成的凹槽的深度得到精确控制。因此,设置在所述凹槽中的光纤和所述波导具有出色的光耦合。所述蚀刻停止层可以包含SiO2。所述蚀刻停止层的厚度可以约为1μm。制备第一基板的步骤P1可以包括:步骤P1-1:通过所述第二基板上的所述蚀刻停止层将所述第一基板和所述第二基板接合。制备第一基板的步骤P1包括:步骤P1-2:通过所述第一表面上的所述下包层将所述第一基板和所述第三基板接合;步骤P1-3:去除所述第一基板的一部分。去除所述第一基板的一部分的步骤P1-3可以通过研磨和精细化学机械抛光chemicalmechanicalpolishing,简称CMP来实现。所述获得的所述第一基板的厚度H可控制的误差约为0.5μm或更小,最好约为0.4μm或更小。提供波导层的步骤P2可以包括:步骤P2-1:通过薄化所述第三基板形成半导体芯;步骤P2-2:通过蚀刻所述半导体芯层的一部分形成半导体芯;步骤P2-3:形成绝缘体芯层,所述绝缘体芯层覆盖所述下包层上的所述半导体芯,以及形成上包层,所述上包层覆盖所述下包层上的所述绝缘体芯层。所述半导体芯层的厚度可以约为200nm至250nm。制备第一基板的步骤P1可以包括:步骤P1-4:通过在所述第三基板中植入杂质形成智能剥离线;形成半导体芯层的步骤P2-1可以包括:步骤P2-1-1:沿着所述智能剥离线剥离所述第三基板。形成波导和凹槽的步骤P3可以包括:步骤P3-1:蚀刻所述波导层的一部分,使所述半导体芯不露出。形成波导和凹槽的步骤P3可以包括:步骤P3-2:通过干法刻蚀形成波导和凹槽。形成波导和凹槽的步骤P3可以包括:步骤P3-3:通过蚀刻所述波导层和所述第一基板的一部分形成沟槽。制备第一基板的步骤P1可以包括:步骤P1-5:在第一基板内形成辅助下包层。形成波导和凹槽的步骤P3可以包括:步骤P3-4:蚀刻所述第一基板,使所述辅助下包层露出。所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板可以为硅基板;所述半导体芯层可以为硅层;所述绝缘体芯层可以为SiOx层0x2;所述蚀刻停止层、所述下包层和所述上包层可以为SiO2层。所述凹槽可以在垂直于所述光纤纵向的平面中具有U形或矩形横截面。所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值可以约为0.5μm或更小。本发明可以提供一种光设备,其中通过将所述波导和所述光纤精确对准来改善所述波导和所述光纤之间的光耦合,还提供了一种用于制造所述光设备的方法。附图说明图1至图12示出了本发明第一实施例提供的所述光设备的制造过程;图13示出了本发明第一实施例的第一变体提供的所述光设备;图14示出了本发明第一实施例的第二变体提供的所述光设备;图15至图25示出了本发明第二实施例提供的所述光设备的制造过程;图26至图36示出了本发明第二实施例的一变体提供的所述光设备的制造过程;图37示出了本发明的所述光设备的透视图;图38示出了本发明的所述光设备的截面图。具体实施方式下面将详细描述本发明的实施例。本发明提供一种光设备,其中通过将波导和光纤精确对准来改善所述波导和所述光纤之间的光耦合,还提供了一种用于制造所述光设备的方法。第一实施例参考图12、图37和图38,其描述了所述第一实施例的光设备10。图12是所述光设备10沿光纤120的光轴121和波导110的光轴111的截面图。图37是所述光设备10的透视图。图38是示出了基板100与所述光设备10中包含的光纤120的位置关系的截面图。所述光设备10包括所述基板100,所述基板100在第一表面101上具有V形槽102和沟槽104;所述波导110,所述波导110在所述基板100的所述第一表面101上提供;所述光纤120,所述光纤120位于所述V形槽102中;光源105,所述光源105位于所述沟槽104中。所述波导110包括下包层112、芯层113和上包层114,所述下包层112、所述芯层113和所述上包层114按顺序在所述基板100的所述第一表面101上提供。所述芯层113包括半导体芯115和绝缘体芯116,所述绝缘体芯116覆盖所述半导体芯115。所述波导110具有精确的厚度,因为其是通过使用传统CMOS技术形成的。如图37所示,所述基板100的所述V形槽102在垂直于所述基板100的纵向的平面中具有V形横截面。所述基板100的纵向对应于图37中的y轴。图38示出了设置了所述光纤120的所述V形槽102的截面图。所述V形槽102是通过使用各向异性湿法蚀刻形成的。包括氢氧化钾potassiumhydroxide,简称KOH的蚀刻剂能够有选择地蚀刻硅的100平面。已知所述100平面的蚀刻速率比111平面的蚀刻速率快约100倍。因此,露出111平面的所述V形槽102是通过对所述第一表面101为100平面的基板100进行各向异性蚀刻形成的。通过湿法蚀刻形成的所述V形槽102具有精确的深度。具体而言,通过湿法蚀刻形成的所述V形槽102得到精确控制,误差约为0.5μm或更小。此外,所述V形槽102还可以在平行于所述光纤120的纵向的平面中具有倾斜平面108,如图12所示。所述光纤120位于所述V形槽102中,其深度得到精确控制。因此,将所述光纤120设置在所述V形槽中,可将所述光纤120的所述光轴121设置为所需的高度。因此,设置在所述V形槽102中的所述光纤120的所述光轴121和所述波导110的所述光轴111精确对准。因此,所述光纤120和所述波导110具有出色的光耦合。所述光源105位于所述沟槽104中。所述光源105通过焊料107连接到预定电路未显示。在所述第一实施例的所述光设备10中,由于所述光纤120设置在通过湿法蚀刻形成的所述V形槽102中,因此所述波导110的所述光轴111和所述光纤120的所述光轴121精确对准。上述第一实施例的第一变体将描述如下。第一变体所述第一实施例的所述第一变体如图13所示。图13是所述光设备10沿所述光纤120的所述光轴121和所述波导110的所述光轴111的截面图。所述波导110的一部分沿着所述硅基板100的所述第一表面101在所述V形槽102上方伸出图13。在所述第一实施例中,所述V形槽102是通过各向异性湿法蚀刻形成的。所述V形槽102在垂直于所述光纤120的纵向的平面中具有V形横截面。此外,所述V形槽102可以在平行于所述光纤120的纵向的平面中具有倾斜平面108。所述V形槽102的所述倾斜平面108可能导致所述波导110与所述光纤120之间的距离变宽从而降低它们之间的光耦合的问题。所述第一变体可以解决可能在所述第一实施例中产生的问题。在所述第一变体中,由于所述波导110的一部分在所述倾斜平面108上方或所述倾斜平面108上面以及所述V形槽102上方伸出,因此所述波导110与所述光纤120之间的距离缩短,从而改善了所述波导110与所述光纤120之间的光耦合。第二变体所述第一实施例的所述第二变体如图14所示。图14是所述光设备10沿所述光纤120的所述光轴121和所述波导110的所述光轴111的截面图。在所述第二变体中,如图14中的圆圈142所示,靠近所述光纤120的所述波导110的边缘部分中的所述下包层112的厚区域是通过形成辅助下包层103形成的。此区域称为模斑转换器spotsizeconverter,简称SSC142,可以扩大所述波导110的模斑大小。所述辅助下包层103可由与所述下包层112相同的材料构成。如果没有所述辅助下包层103,则仅有所述下包层112的厚度可能不够。在这种情况下,来自所述光源105的信号可能被所述波导110的边缘部分中的所述硅基板100反射,并且可能无法到达所述光纤120。通过形成所述辅助下包层103,所述下包层112可以在所述波导110的边缘部分具有足够的厚度。因此,由于在所述波导110的边缘部分抑制了所述硅基板100的反射,因此改善了所述波导110和所述光纤120之间的光耦合。第二实施例接下来,参考图25,其描述了第二实施例的光设备20。图25是所述光设备20沿光纤220的光轴221和波导210的光轴211的截面图。省略了关于与所述第一实施例的所述光设备10相同结构的描述。所述第二实施例的所述光设备20与所述第一实施例的所述光设备10的不同点是所述光设备20包括第一基板200、蚀刻停止层231、第二基板230和SiO2层232。此外,所述第二实施例的所述光设备20与所述第一实施例的所述光设备10的不同点是在所述第一基板200中形成U形槽或矩形槽202。在所述第二实施例的所述光设备20中,在所述蚀刻停止层231上提供所述第一基板200。在所述第一基板200的所述第一表面201上提供所述波导210。所述U形槽或矩形槽202在所述第一基板200中通过按所述深度方向完全去除其一部分而形成。由于从所述第一基板200的所述第一表面201到所述蚀刻停止层231的距离即所述第一基板200的厚度得到精确控制,通过干法蚀刻形成的U形槽或矩形槽202具有精确深度。此外,所述U形槽或矩形槽202在垂直于所述基板200的纵向的平面中分别具有U形或矩形横截面。所述光纤220设置在所述U形槽或矩形槽202中。因此,设置在所述U形槽或矩形槽202中的所述光纤220的所述光轴221和所述波导210的所述光轴211精确对准。因此,所述光纤220和所述波导210具有出色的光耦合。所述光源205位于沟槽204中。所述光源205通过焊料207连接到预定电路未显示。变体所述第二实施例的变体如图36所示。图36是所述光设备20沿所述光纤220的所述光轴221和所述波导210的所述光轴211的截面图。在所述变体中,如图36中的圆圈242所示,靠近所述光纤220的所述波导210的边缘部分中的下包层212的厚区域是通过形成辅助下包层203形成的。此区域称为模斑转换器spotsizeconverter,简称SSC242,可以扩大所述波导210的模斑大小。所述辅助下包层203可由与所述下包层212相同的材料构成。如果没有所述辅助下包层203,则仅有所述下包层212的厚度可能不够。在这种情况下,来自所述光源205的信号可能被所述波导210的边缘部分中的所述第一基板200反射,并且可能无法到达所述光纤220。通过形成所述辅助下包层203,所述下包层212可以在所述波导210的边缘部分具有足够的厚度。因此,由于在所述波导210的边缘部分抑制了所述硅基板200的反射,因此改善了所述波导210和所述光纤220之间的光耦合。接下来,如下所述描述了用于制造上述实施例和变体中所述的光设备的方法。第一实施例图1至图12示出了一种用于本发明中将结构化SOI和硅光电相结合的光设备10的制造方法。图1至图12是所述光设备10沿所述光纤120的所述光轴121和所述波导110的所述光轴111的截面图。所述结构化SOI的制造过程如图1至5所示。制备硅基板130,所述硅基板130具有薄BOXSiO2层131、薄硅层115’和薄SiO2层117图1。接下来,制备硅基板140,所述硅基板140上至少一个表面上具有传统厚热氧化SiO2层118、119。所述热氧化SiO2层118、119的厚度可以约为3μm。所述硅基板130和所述硅基板140采用传统接合技术通过所述薄SiO2层117和所述热氧化SiO2层118接合。通过高温退火增加所述薄SiO2层117和所述热氧化SiO2层118的接合强度图2。通过研磨、蚀刻或精细化学机械抛光chemicalmechanicalpolishing,简称CMP去除所述厚SiO2层119和所述硅基板140,并保留所述厚SiO2层118图3。制备另一硅基板100,并通过常规湿法蚀刻在其所述第一表面101形成所述V形槽102和所述沟槽104。所述V形槽102通过选择性地蚀刻硅的100平面形成,例如,通过使用包括氢氧化钾potassiumhydroxide,简称KOH的蚀刻剂。已知所述100平面的蚀刻速率比111平面的蚀刻速率快约100倍。因此,露出111平面的所述V形槽102是通过对所述第一表面101为100平面的基板100进行各向异性蚀刻形成的。接下来,所述硅基板100和所述硅基板130采用传统接合技术通过所述第一表面101和所述厚SiO2层118接合图4。然后,通过研磨、蚀刻或精细化学机械抛光chemicalmechanicalpolishing,简称CMP去除所述硅基板130。最后,通过使用氢氟酸hydrofluoricacid,简称HF等蚀刻去除所述薄SiO2层131图5。参考图1至图5,其描述了制造具有所述V形槽102的结构化SOI的过程。图6至图10所示的后续过程是与CMOS兼容的传统硅波导形成过程。所述厚SiO2层118和所述薄SiO2层117构成所述下包层112’图6。蚀刻所述半导体芯层115’的一部分以形成所述半导体芯115图7。覆盖所述半导体芯115的绝缘体芯层116’在所述下包层112’上形成,并蚀刻所述绝缘体芯层116’的侧面部分。覆盖所述绝缘体芯层116’的上包层114’在所述下包层112’上形成图8。所述下包层112’、所述半导体芯115、所述绝缘体芯层116’和所述上包层114’构成波导层110’。通过干法蚀刻去除所述波导层110’的一部分,并露出所述沟槽104图9。通过干法蚀刻去除波导层110’的一部分,露出所述V形槽102并形成波导110图10。所述波导110包括所述下包层112、所述半导体芯115、所述绝缘体芯116和所述上包层114。在所述沟槽104中形成焊料107,以设置光源105图11。所述光纤120设置在所述V形槽102中,使所述波导110的所述光轴111和所述光纤120的所述光轴121具有光耦合。此外,通过所述焊料107将所述光源105设置在所述沟槽104中,以使所述波导110和所述光源lightsource,简称LD105具有光耦合图12。在所述第一实施例中,所述露出的V形槽102是通过湿法蚀刻预先形成的。因此,将所述V形槽102中形成的所述光纤120设置在所需位置。此外,所述波导110采用传统硅波导形成工艺以高精度形成。因此,所述波导110和所述光纤120之间的连接通过被动对准取得高精度,实现了高效率和低耦合损耗。所述第一实施例是一种用于制造图12所示的所述光设备10的方法。本发明的制造方法可以使用晶圆接合技术提供所述结构化SOI。所述结构化SOI在SOI的BOX层下具有传统V形槽和沟槽。这种SOI可用于与CMOS兼容的传统硅波导形成工艺,因为所述SOI的表面是完全平坦的。在完成用于形成所述波导和为LD平台形成所述沟槽的过程后,可以轻松去除所述V形槽上的所述BOX层。由于所述V形槽通过湿法蚀刻工艺以高精度形成,因此所述光纤和所述波导的对准很容易实现。第一变体所述第一实施例的第一变体如图13所示。图13是所述光设备10沿所述光纤120的所述光轴121和所述波导110的所述光轴111的截面图。在所述第一实施例中,蚀刻所述波导层110’,使所述波导110不会在所述凹槽102上方伸出,如图10所示。同时,在所述第一变体中,蚀刻所述波导110’,使所述波导110沿着所述第一表面101在所述V形槽102上方伸出,如图13所示。所述波导110可以在所述倾斜平面108上方伸出或者通过所述倾斜平面108位于所述V形槽102上方。由于所述V形槽102在所述基板100中预成形,因此可以获得如图13所示的光设备。第二变体用于制造所述光设备10的第二变体如图14所示。图14中所示的所述光设备10是根据所述第二实施例的变体类似制造的,下文将进行描述。第二实施例所述第二实施例的详细流程如图15至图25所示。图15至图25是所述光设备20沿所述光纤220的所述光轴221和所述波导210的所述光轴211的截面图。图15至图19中所示的过程提供SOI,所述SOI包括两个BOX层212’、231。智能剥离线241是通过将氢等杂质注入硅基板240而形成的图15。然后,制备硅基板200,所述硅基板200在两个表面上或在一个表面上未显示具有厚SiO2层212’、212”。所述硅基板240和所述硅基板200通过所述厚SiO2层212’接合图16。所述SiO2层212’对应于波导层210’的下包层212’。所述硅基板200的所述厚SiO2层212’、212”的厚度可以约为2μm至3μm。随后,通过研磨和精细化学机械抛光chemicalmechanicalpolishing,简称CMP去除全部所述SiO2层212”和所述硅基板200的一部分图17。由于所述剩余硅基板200的厚度thickness,简称H对应于设置了所述光纤220的所述凹槽202的深度,因此该过程小心进行。接下来,制备硅基板230,所述硅基板230在两个表面上或在一个表面上未显示具有薄SiO2层231、232。所述薄SiO2层231、232的厚度可以约为1μm。所述硅基板200和所述硅基板230通过所述SiO2层231接合图18。所述SiO2层231对应于所述蚀刻停止层231。然后,沿着所述预形成的智能剥离线241剥离所述硅基板240,以获得薄硅层215’图19。所述薄硅层215’对应于波导层210’的所述半导体芯层215’。以下图20至图24所示的过程和与所述CMOS流程兼容的集成过程相同。通过蚀刻所述半导体芯层215’的一部分形成半导体芯215图20。覆盖所述半导体芯215的绝缘体芯层216’在所述下包层212’上形成,并蚀刻所述绝缘体芯层216’的侧面部分。覆盖所述绝缘体芯层216’的上包层214’在所述下包层212’上形成图21。所述下包层212’、所述半导体芯215、所述绝缘体芯层216’和所述上包层214’构成所述波导层210’。接下来,蚀刻所述波导层210’的一部分和所述硅基板200的一部分以形成沟槽204图22。在露出所述蚀刻停止层231之前,蚀刻所述波导层210’的一部分和所述硅基板200的一部分以形成U形槽或矩形槽202图23。在图23所示的过程中,所述U形槽或矩形槽202可以通过干法蚀刻形成。由于图23所示的SOI中包含所述SiO2层231,因此刻蚀停止至此SiO2层。因此,可以获得控制深度depth,简称H约为0.5μm或更小的U形槽或矩形槽202。因此,很容易在设置在所述U形槽或矩形槽202中的所述光纤220与所述波导210之间实现被动对准。接下来,在所述沟槽204中形成焊料207,以设置光源205图24。将所述光源205设置在所述沟槽204中,将所述光纤220设置在所述U形槽或矩形槽202中图25。在所述第二实施例中,为解决所述干法蚀刻的准确性不高的问题,在所述硅基板200和所述硅基板230之间提供了所述蚀刻停止层231。通过精确控制所述基板200的所述第一表面201到所述蚀刻停止层231的深度,在所述硅基板200中形成的所述凹槽202的深度得到精确界定。因此,可以提供一种光设备,其中所述波导210在所述基板200上的所述光轴211与设置在所述凹槽202中的所述光纤220的所述光轴221之间的位置误差约为0.5μm或更小。所述第二实施例是一种用于制造图25所示所述光设备20的方法。所述光设备20包括两个BOX层212’、231,如图19所示。所述两个BOX层212’、231之间的距离,即所述第一基板200的厚度,通过用于形成所述U形槽或矩形槽202的优化值精确控制。这种SOI可用于与CMOS兼容的传统硅波导形成工艺,因为所述SOI的表面是完全平坦的。在完成形成所述波导和为所述LD平台形成所述沟槽之后,由于所述BOX层231规定为蚀刻停止层,因此通过干法蚀刻工艺很容易制造高精度的U形槽或矩形槽202。变体参考图26至图36,其描述了所述第二实施例的变体。省略了与所述第二实施例重叠的部分的说明。图26至图36是所述光设备20沿所述光纤220的所述光轴221和所述波导210的所述光轴211的截面图。图26至图30中所示的过程提供SOI,所述SOI包括两个BOX层212’、231。智能剥离线241是通过将氢等杂质注入硅基板240而形成的图26。然后,制备硅基板200,所述硅基板200在两个表面上或在一个表面上未显示具有厚SiO2层212’、212”。所述硅基板240和所述硅基板200通过所述硅基板200的所述厚SiO2层212’接合图27。如图27所示,在所述SiO2层212’附近形成辅助下包层203’。随后,通过研磨和精细化学机械抛光chemicalmechanicalpolishing,简称CMP去除所述SiO2层212”和所述硅基板200,以使所述辅助下包层203’不露出图28。接下来,制备硅基板230,所述硅基板230在两个表面上或在一个表面上未显示具有薄SiO2层231、232。所述硅基板200和所述硅基板230通过所述SiO2层231接合图29。然后,沿着所述预形成的智能剥离线241剥离所述硅基板240,以获得薄硅层215’图30。图31至图35所示的过程和与所述CMOS流程兼容的集成过程相同。图31至33所示的过程与图20至图22所示的过程相同。形成所述沟槽后,蚀刻所述波导层210’的一部分、所述辅助下包层203’的一部分和所述硅基板200的一部分,直到所述蚀刻停止层231露出,从而形成波导210,所述波导210具有辅助下包层203和凹槽202图34。图35和图36所示的过程与图24和图25所示的过程相同。由于所述波导210在邻近所述光纤220的边缘部分中具有所述辅助下包层203,因此抑制了所述硅基板200的反射,从而改善了所述波导210和所述光纤220之间的光耦合。本发明公开的制造方法可以提供一种包括高精度V形槽或U形槽或矩形槽和波导的光设备。因此,可以将所述波导的光轴和所述光纤的光轴之间的位置误差设置为亚微米级,从而改善所述波导和所述光纤之间的光耦合。

权利要求:1.一种光设备,其特征在于,包括:基板,在第一表面上具有凹槽;波导,位于所述基板的所述第一表面上;光纤,位于所述凹槽中;其中,所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值约为0.5μm或更小。2.根据权利要求1所述的光设备,其特征在于,所述波导包括下包层、芯层和上包层。3.根据权利要求2所述的光设备,其特征在于,所述芯层的表面是平坦的。4.根据权利要求2或3所述的光设备,其特征在于,所述芯层包括硅层和SiOx层0x2。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光设备,其特征在于,所述凹槽在垂直于所述光纤纵向的平面中具有V形横截面。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光设备,其特征在于,所述波导的一部分沿着所述光纤的纵向在所述凹槽上方伸出。7.根据权利要求1至4中任一项所述的光设备,其特征在于,所述凹槽在垂直于所述光纤纵向的平面中具有U形或矩形横截面。8.根据权利要求7所述的光设备,其特征在于,所述光设备包括辅助下包层,所述辅助下包层位于所述波导下方且邻近所述基板中的所述凹槽。9.根据权利要求1至8中任一项所述的光设备,其特征在于,所述基板包括沟槽,且所述沟槽中设置有光源。10.一种用于制造光设备的方法,其特征在于,包括:制备第一基板,使其第一表面上具有凹槽;通过接合在所述第一表面中提供波导层;通过蚀刻波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽;将光纤设置在所述凹槽中。11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述通过接合在所述第一表面中提供波导层包括:制备第二基板,使所述第二基板上具有第一绝缘层,所述第一绝缘层上具有半导体芯层以及所述半导体芯层上具有下包层;通过所述第一表面和所述下包层将所述第一基板和所述第二基板接合;去除所述第二基板和所述第一绝缘层;蚀刻所述半导体芯层的一部分以形成半导体芯;形成绝缘体芯层,所述绝缘体芯层覆盖所述下包层上的所述半导体芯,以及形成上包层,所述上包层覆盖所述下包层上的所述绝缘体芯层。12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述制备第二基板包括:通过所述半导体芯层上的第二绝缘层和第三基板上的第三绝缘层将所述第二基板和所述第三基板接合;去除所述第三基板并形成所述下包层,所述下包层包含所述第二绝缘层和所述第三绝缘层。13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:通过湿法蚀刻在所述第一表面中形成所述凹槽。14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:在所述第一基板中形成辅助下包层。15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:通过蚀刻在所述第一表面形成沟槽。16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法,其特征在于,所述通过蚀刻所述波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽包括:蚀刻所述波导层的一部分,使所述波导部分覆盖在所述凹槽上方。17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法,其特征在于,所述通过蚀刻所述波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽包括:蚀刻所述波导层的一部分,使所述半导体芯不露出。18.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述通过蚀刻所述波导层的一部分形成波导并露出所述凹槽包括:通过蚀刻所述波导层的一部分露出所述沟槽。19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法,其特征在于:所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板为硅基板;所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述第三绝缘层为SiO2层;所述半导体芯层为硅层;所述绝缘体芯层为SiOx层0x2;所述下包层和所述上包层为SiO2层。20.根据权利要求10至19中任一项所述的方法,其特征在于,所述凹槽在垂直于所述光纤纵向的平面中具有V形横截面。21.根据权利要求10至20中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值约为0.5μm或更小。22.一种用于制造光设备的方法,其特征在于,包括:制备第一基板,使第三基板通过第一表面中的下包层,以及使第二基板通过第二表面中的蚀刻停止层;在所述第一基板的所述第一表面中提供波导层;通过蚀刻所述波导层和所述第一基板的一部分,形成波导和凹槽,使所述蚀刻停止层露出;将光纤设置在所述凹槽中。23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:通过所述第二基板上的所述蚀刻停止层将所述第一基板和所述第二基板接合。24.根据权利要求22或23所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:通过所述第一表面上的所述下包层将所述第一基板和所述第三基板接合;去除所述第一基板的一部分。25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于,所述提供波导层包括:通过薄化所述第三基板形成半导体芯层;通过蚀刻所述半导体芯层的一部分形成半导体芯;形成绝缘体芯层,所述绝缘体芯层覆盖所述下包层上的所述半导体芯,以及形成上包层,所述上包层覆盖所述下包层上的所述绝缘体芯层。26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于:所述制备第一基板包括:通过在所述第三基板中植入杂质形成智能剥离线;所述形成半导体芯层包括:沿着所述智能剥离线剥离所述第三基板。27.根据权利要求25或26所述的方法,其特征在于,所述形成波导和凹槽包括:蚀刻所述波导层的一部分,使所述半导体芯不露出。28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法,其特征在于,所述形成波导和凹槽包括:通过干法蚀刻形成所述波导和所述凹槽。29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法,其特征在于,所述形成波导和凹槽包括:通过蚀刻所述波导层和所述第一基板的一部分形成沟槽。30.根据权利要求25至29中任一项所述的方法,其特征在于,所述制备第一基板包括:在第一基板内形成辅助下包层。31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,所述形成波导和凹槽包括:蚀刻所述第一基板,使所述辅助下包层露出。32.根据权利要求25至31中任一项所述的方法,其特征在于:所述第一基板、所述第二基板和所述第三基板为硅基板;所述半导体芯层为硅层;所述绝缘体芯层为SiOx层0x2;所述蚀刻停止层、所述下包层和所述上包层为SiO2层。33.根据权利要求22至32中任一项所述的方法,其特征在于,所述凹槽在垂直于所述光纤纵向的平面中具有U形或矩形横截面。34.根据权利要求22至29中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一表面到所述波导的光轴的距离与所述第一表面到所述光纤的光轴的距离之间的差值约为0.5μm或更小。

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