利用后道工艺的集成波导式探测器的隔离的制作方法

技术特征：
1.一种器件，包括：衬底；在所述衬底上的电介质层；在所述电介质层内的波导；在所述电介质层中的并且耦合至所述波导的光敏部件；和在所述衬底或所述电介质层的至少一者中的并且邻近于所述光敏部件的多个光隔离结构，所述多个光隔离结构被配置成反射或吸收杂散光，以防止所述杂散光到达所述光敏部件。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述多个光隔离结构包括以下至少一者：在所述电介质层中的金属沟槽；在所述电介质层中的金属过孔阵列；在所述电介质层中的并且在所述光敏部件的顶部上的金属覆盖物；或者在所述衬底中的深沟槽，所述深沟槽包括气隙或者填充有光反射性或光吸收性材料。3.根据权利要求2所述的器件，其中，所述金属覆盖物处于金属层中并且与所述金属沟槽或所述金属过孔阵列对准或耦合，以形成围绕所述光敏部件的连续结构。4.根据权利要求2所述的器件，其中，所述波导包括输入端口；以及所述金属沟槽或所述金属过孔阵列位于包括所述输入端口的区域处。5.根据权利要求1所述的器件，其中，所述光敏部件包括单光子探测器。6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述单光子探测器包括超导纳米线单光子探测器。7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述电介质层包括氧化层。8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述多个光隔离结构中的光隔离结构包括：两个相对侧壁，每个侧壁包括光学隔离层；和填充材料，其处于所述两个相对侧壁之间，并且由与所述衬底或所述电介质层中的至少一者的热膨胀系数(cte)匹配的cte来表征。9.根据权利要求8所述的器件，其中，所述光学隔离层由厚度大于使得组合的所述两个相对侧壁为光学不透明的值来表征。10.根据权利要求9所述的器件，其中，所述厚度小于60nm。11.根据权利要求8所述的器件，其中，所述光学隔离层包括金属氮化物。12.根据权利要求11所述的器件，其中，所述金属氮化物包括tin、tan、zrn或wn。13.根据权利要求8所述的器件，其中，所述多个光隔离结构包括：处于所述衬底中的第一光隔离结构以及处于所述电介质层中的第二光隔离结构；所述第一光隔离结构中的填充材料的cte与所述衬底的cte匹配；所述第二光隔离结构中的填充材料的cte与所述电介质层的cte匹配；以及所述第一光隔离结构与所述第二光隔离结构对准或偏移。14.根据权利要求8所述的器件，其中，所述填充材料包括多晶硅或二氧化硅。15.根据权利要求8所述的器件，其中，所述两个相对侧壁中的每一者还包括第一粘合
层，所述第一粘合层处于所述光学隔离层与所述电介质层或所述衬底中的至少一者之间。16.根据权利要求15所述的器件，其中，所述第一粘合层由小于20nm的厚度表征。17.根据权利要求15所述的器件，其中，所述第一粘合层包括钛层。18.根据权利要求15所述的器件，其中，所述两个相对侧壁中的每一者还包括第二粘合层，所述第二粘合层处于所述光学隔离层与所述填充材料之间。19.根据权利要求18所述的器件，其中，所述第二粘合层由小于20nm的厚度表征。20.权利要求18所述的器件，其中，所述第二粘合层包括钛层。21.根据权利要求8所述的器件，还包括，处于所述衬底或所述电介质层中的未填充的沟槽，其中，所述未填充的沟槽的侧壁是光学不透明的。22.一种方法，包括：接收光子集成电路，所述光子集成电路包括衬底、在所述衬底上的电介质层、波导以及耦合至所述波导的光敏部件，其中，所述波导和所述光敏部件处于所述电介质层中；在所述电介质层中蚀刻过孔或沟槽以暴露所述衬底的一部分，所述过孔或所述沟槽围绕所述光敏部件；利用光反射性或光吸收性材料填充所述过孔或所述沟槽；在所述电介质层上和所述光敏部件的顶部上形成顶部金属覆盖物；以及从与所述电介质层相对的所述衬底的背侧蚀刻所述衬底，以在所述衬底中形成深沟槽。23.根据权利要求22所述的方法，还包括：利用光反射性或光吸收性材料填充所述深沟槽。24.根据权利要求22所述的方法，还包括：在所述深沟槽的暴露表面上沉积薄粘合层；在所述薄粘合层上沉积薄光学隔离层；以及在所述薄光学隔离层上沉积填充材料层，所述填充材料层填充所述深沟槽并且由与所述衬底的热膨胀系数(cte)匹配的cte来表征。25.根据权利要求22所述的方法，还包括：在所述电介质层上形成附加的电介质层和金属层。26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述顶部金属覆盖物处于金属1层中。27.根据权利要求22所述的方法，还包括：在所述电介质层中蚀刻附加的过孔或沟槽，所述附加的过孔或沟槽处于包括所述波导的输入端口的区域处；利用光反射性或光吸收性材料填充所述附加的过孔或沟槽；以及从与所述电介质层相对的所述衬底的背侧蚀刻所述衬底，以在包括所述波导的所述输入端口的所述区域处的衬底中形成附加的深沟槽。28.一种方法，包括：接收光子集成电路，所述光子集成电路包括衬底、在所述衬底上的电介质层、以及所述电介质层中的光敏部件；在所述电介质层或所述衬底的至少一者中蚀刻沟槽，所述沟槽邻近于所述光敏部件；在所述沟槽的暴露表面上沉积薄粘合层；
在所述薄粘合层上沉积薄光学隔离层；以及在所述薄光学隔离层上沉积第一填充材料层，所述第一填充材料层填充所述沟槽并且由与所述衬底或所述电介质层的至少一者的热膨胀系数(cte)匹配的cte来表征。29.根据权利要求28所述的方法，还包括：在沉积所述第一填充材料层之前，在所述薄光学隔离层上沉积第二粘合层。30.根据权利要求28所述的方法，还包括：平坦化所述第一填充材料层。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述沟槽处于所述衬底和所述电介质层两者中；所述第一填充材料层的cte与所述衬底的cte匹配；以及所述方法还包括：蚀刻填充所述沟槽的所述第一填充材料层的一部分，使得保留在所述沟槽中的所述第一填充材料层的顶表面与所述衬底和所述电介质层之间的交界面对准；在所述沟槽中沉积第二填充材料层，所述第二填充材料层由与所述电介质层的cte匹配的cte来表征；以及平坦化所述第二填充材料层。32.根据权利要求31所述的方法，其中，蚀刻所述第一填充材料层的所述一部分包括：利用干法蚀刻工艺蚀刻所述第一填充材料层、所述薄粘合层和所述薄光学隔离层；以及所述方法还包括：在沉积所述第二填充材料层之前：在所述沟槽的所述暴露表面上沉积第二粘合层；以及在所述第二粘合层上沉积第二光学隔离层。

技术总结
一种光学器件，包括：衬底、在衬底上的电介质层、在电介质层内的波导、在电介质层中并且耦合至波导的光敏部件(例如，光电探测器)、以及在衬底或电介质层的至少一者中的并且被配置成防止杂散光到达光敏部件的多个光隔离结构。在一些实施例中，多个光隔离结构中的光隔离结构包括两个相对侧壁和两个相对侧壁之间的填充材料。所述两个相对侧壁包括光学隔离层。所述填充材料由与衬底或电介质层中的至少一者的热膨胀系数匹配的热膨胀系数表征。一者的热膨胀系数匹配的热膨胀系数表征。一者的热膨胀系数匹配的热膨胀系数表征。


技术研发人员：埃里克
受保护的技术使用者：普赛昆腾公司
技术研发日：2019.10.25
技术公布日：2021/10/19