包括超材料层的边缘耦合器的制作方法

1.本揭示涉及光子芯片，尤其涉及边缘耦合器的结构以及制造此类结构的方法。


背景技术：

2.光子芯片用于许多应用及系统中，包括但不限于数据通信系统及数据计算系统。光子芯片将光学组件(例如波导、光检测器、调制器，以及光功率分配器)与电子组件(例如场效应晶体管)集成于统一的平台中。除其它因素以外，布局面积、成本以及操作开销可通过在同一芯片上集成两种类型的组件来减小。
3.边缘耦合器(也称为光斑尺寸转换器)通常用于将来自光源例如激光器或光纤的给定模式的光耦合至该光子芯片上的光学组件。该边缘耦合器可包括波导芯段，其定义具有顶端的倒锥(inverse taper)。在该边缘耦合器构造中，该倒锥的窄端提供位于邻近该光源设置的该顶端的端面，且该倒锥的宽端与该波导芯的另一段连接，以将光路由至该光子芯片的该光学组件。
4.当光从该光源被传输至该边缘耦合器时，该倒锥的逐渐变化的剖面面积支持模式转换以及与模式转换相关的模式尺寸变化。该倒锥的该顶端不能完全限制自该光源接收的入射模式，因为该顶端的剖面面积显著小于模式尺寸。因此，入射模式的电磁场的很大一部分分布于该倒锥的该顶端周围。随着宽度增加，该倒锥可支持全部入射模式并限制电磁场。
5.在使用期间，传统的边缘耦合器可能易受至衬底的光的显著泄漏损失的影响。该泄漏损失可包括来自大模式尺寸与边缘耦合器的顶端的小尺寸之间的不匹配的贡献。当将来自单模光纤的横磁极化模式的光耦合至氮化硅波导芯时，该泄漏损失可能尤其高。
6.需要改进的边缘耦合器的结构以及制造此类结构的方法。


技术实现要素：

7.在本发明的一个实施例中，一种结构包括衬底、波导芯，以及在该衬底与该波导芯之间沿垂直方向设置的超材料层。该超材料层包括由多个间隙隔开的多个元件以及位于该多个间隙中的介电材料。
8.在本发明的一个实施例中，一种方法包括形成包括由多个间隙隔开的多个元件以及位于该多个间隙中的第一介电材料的超材料层，以及形成波导芯。该超材料层在该衬底与该波导芯之间沿垂直方向设置。
附图说明
9.包含于并构成本说明书的一部分的附图示例说明本发明的各种实施例，并与上面所作的有关本发明的概括说明以及下面所作的有关该些实施例的详细说明一起用以解释本发明的该些实施例。在该些附图中，类似的附图标记表示不同视图中类似的特征。
10.图1显示依据本发明的实施例处于制程方法的初始制造阶段的结构的顶视图。
11.图2显示大体沿图1中的线2-2所作的剖视图。
12.图3显示处于图1之后的该制程方法的制造阶段的该结构的顶视图。
13.图4显示大体沿图3中的线4-4所作的剖视图。
14.图5显示处于图3之后的该制程方法的制造阶段的该结构的顶视图。
15.图6显示大体沿图5中的线6-6所作的剖视图。
16.图7显示处于图5之后的该制程方法的制造阶段的该结构的顶视图。
17.图8显示大体沿图7中的线8-8所作的剖视图。
18.图9显示依据本发明的替代实施例的结构的剖视图。
19.图10显示依据本发明的替代实施例的结构的顶视图。
20.图11显示依据本发明的替代实施例的结构的顶视图。
21.图12显示依据本发明的替代实施例处于制程方法的制造阶段的结构的顶视图。
22.图13显示大体沿图12中的线13-13所作的剖视图。
23.图14显示处于图13之后的该制程方法的制造阶段的该结构的剖视图。
具体实施方式
24.请参照图1、2并依据本发明的实施例，边缘耦合器的结构10包括设置于介电层14及衬底16上方的波导芯12。在一个实施例中，介电层14可由介电材料例如二氧化硅组成，且衬底16可由半导体材料例如单晶硅组成。在一个实施例中，介电层14可为绝缘体上硅衬底的埋置氧化物层，且介电层14可将波导芯12与衬底16隔开。在一个替代实施例中，在介电层14与波导芯12之间可设置由介电材料例如二氧化硅组成的额外介电层。
25.波导芯12可沿纵轴13对齐。波导芯12可包括倒锥18、倒锥19、通过倒锥19与倒锥18连接的段20，以及终止倒锥18的端部表面22。倒锥是指由沿模式传播方向的宽度逐渐增加表征的波导芯的锥形段。在此方面，倒锥18的宽度w1随着沿纵轴13与端部表面22的距离增加而增加，且倒锥19的宽度w1也随着沿纵轴13与端部表面22的距离增加而增加，但具有不同的锥角。波导芯12的段20可与其它光学组件连接。
26.波导芯12可由介电材料例如氮化硅组成，其折射率大于二氧化硅的折射率。在一个替代实施例中，波导芯12可由氮氧化硅组成。在一个实施例中，波导芯12可通过在介电层14上通过化学气相沉积沉积其构成材料层并通过光刻及蚀刻制程图案化该沉积层来形成。
27.结构10包括连续布置的多个阶段。在该些阶段的其中之一中布置波导芯12的倒锥18，并在该些阶段的其中另一个中布置波导芯12的倒锥19。
28.请参照图3、4，其中，类似的附图标记表示图1、2中类似的特征，且在下一制造阶段，在波导芯12上方形成介电层24。介电层24可由介电材料例如二氧化硅组成。波导芯12嵌埋于介电层24中，因为介电层24厚于波导芯12的高度。介电层24的厚度及波导芯12的高度可为可调节的变量。构成介电层24的介电材料与构成波导芯12的介电材料相比可具有较低的折射率。
29.结构10还可包括具有并列(也就是，并排)布置的多个元件26。元件26由细长的脊(也就是，长大于宽的条带)构成，且由于该并列排列，间隙g1将相邻的元件26隔开，以定义栅状结构。各元件26可以包括段27、倒锥28、倒锥29、锥30，以及段31，它们沿纵轴25对齐并在多个阶段中布置。倒锥28在倒锥29与段27之间沿纵轴25纵向设置，倒锥29在倒锥28与锥30之间沿纵轴25纵向设置，以及锥30在倒锥29与段31之间沿纵轴25纵向设置。在一个实施
例中，段27可与倒锥28邻接(也就是，附着)，倒锥28可与倒锥29邻接，倒锥29可与锥30邻接，且锥30可与段31邻接。
30.各元件26具有相对的侧边23、在相对侧边23之间的宽度w1，以及横向于该宽度的方向的长度。倒锥28的宽度w1随着沿纵轴25与段27的距离增加而增加，且倒锥29的宽度w1也随着沿纵轴25与段27的距离增加而增加，但具有不同的锥角。锥30的宽度w1随着沿纵轴25与段27的距离增加而减小。段27的宽度wl及段31的宽度w1可为沿长度方向恒定。
31.各元件26可沿纵轴25从端部32延伸至端部33，且各元件26可终止于相对的端部32、33。在一个实施例中，各元件26的端部33可与在波导芯12的倒锥19与段20之间的过渡对齐。在一个实施例中，元件26可具有平行的排列。在一个实施例中，元件26在相对的端部32、33之间可具有相等或基本相等的长度。在一个实施例中，元件26的数目可大于三。
32.相邻成对的元件26具有横向间距s1。在一个实施例中，可在各相邻成对的元件26的中心线(例如，纵轴25)之间测量横向间距s1。在一个实施例中，横向间距s1在相邻成对的元件26的中心线之间可为均匀的或恒定的，以使在倒锥28、倒锥29及/或锥30之间的g的宽度随着沿纵轴25的位置而变化。在一个替代实施例中，可在相邻成对的元件26的侧边23之间测量横向间距s1。在一个替代实施例中，横向间距s1在相邻成对的元件26的侧边23之间可为均匀的或恒定的，以使在倒锥28、倒锥29及/或锥30之间的g的宽度随着沿纵轴25的位置为均匀的或恒定的。
33.在该代表性实施例中，元件26实施为彼此断开的细长脊。在一个实施例中，元件26的间距及占空比可为均匀的，以定义周期性并列布置。在替代实施例中，元件26的间距及/或占空比可变迹(也就是，非均匀)，以定义非周期并列布置。在一个实施例中，各元件26沿平行于纵轴25的方向可具有矩形或方形剖面形状。
34.元件26可由介电材料组成，例如氮化硅碳或氢化氮化硅碳，其折射率大于二氧化硅的折射率。在一个替代实施例中，元件26可由氮化硅、氮化铝，或氮氧化硅组成。在一个实施例中，元件26可通过在介电层24上通过化学气相沉积沉积其构成材料层并通过光刻及蚀刻制程图案化该沉积层来形成。在一个替代实施例中，板层可与元件26的下部连接，并可将元件26连接在一起。可在图案化元件26时形成该板层，且该板层(设置于介电层24上)的厚度小于元件26的厚度。
35.段27、倒锥28、倒锥29、锥30，以及段31在各元件26的连续阶段中纵向布置。波导芯12在该超材料层的元件26与衬底16之间沿垂直方向设置。在一个实施例中，衬底16在波导芯12下方可为实心的。各元件26的锥30可与处于同一阶段中的波导芯12的倒锥18对齐，且各元件26的段31可与处于同一阶段中的波导芯12的倒锥19对齐。在一个实施例中，一个或多个元件26可与波导芯12的倒锥18、19具有重叠关系。在一个实施例中，一个或多个元件26可与波导芯12的倒锥18、19具有不重叠关系。在一个实施例中，元件26可在波导芯12上方居中设置，以相对于波导芯12提供对称布置。在一个替代实施例中，各元件26可经加长以使端部33纵向经过倒锥18、19。
36.请参照图5、6，其中，类似的附图标记表示图3、4中类似的特征，且在下一制造阶段，可在介电层24及元件26上方形成后端工艺堆叠58的介电层34、36。介电层34、36可由介电材料组成，例如二氧化硅、正硅酸乙酯二氧化硅，或氟化正硅酸乙酯二氧化硅。元件26嵌埋于介电层34中，因为介电层34厚于元件26的高度。介电层34的厚度及元件26的高度可为
可调节的变量。构成介电层34的介电材料与构成元件26的介电材料相比可具有较低的折射率。
37.介电层34的介电材料位于相邻成对的元件26之间的间隙g1中。元件26以及位于间隙g1中的介电层34的介电材料可定义超材料层，其中，构成元件26的介电材料与介电层34的介电材料相比具有较高的折射率。可将包括元件26以及位于间隙g1中的介电层34的介电材料的该超材料层视为均质材料，其有效折射率介于构成元件26的介电材料的折射率与构成介电层34的介电材料的折射率之间。
38.该边缘耦合器可包括在元件26上方的后端工艺堆叠58的层级中形成的额外波导芯38。波导芯38在介电层36上具有横向间隔的并列布置。波导芯38可由介电材料例如氮化硅组成，其折射率大于二氧化硅的折射率。在一个实施例中，波导芯38可通过在介电层34上通过化学气相沉积沉积其构成材料层并通过光刻及蚀刻制程图案化该沉积层来形成。在一个实施例中，波导芯38可由与元件26不同的介电材料组成。在一个实施例中，波导芯38可由在其成分中没有碳的介电材料组成。
39.各波导芯38可沿纵轴35对齐。各波导芯38可在相对端部截断。各波导芯38可包括段40及锥42，它们在相对端部之间沿纵轴35布置。波导芯38的段40可与元件26的段27、倒锥28及倒锥29设置于结构10的相同阶段中，且波导芯38的锥42可与元件26的锥30及波导芯12的倒锥18设置于结构10的相同阶段中。
40.请参照图7、8，其中，类似的附图标记表示图5、6中类似的特征，且在下一制造阶段，可在波导芯38上方形成后端工艺堆叠58的介电层44、46。介电层44、46可由介电材料组成，例如二氧化硅、正硅酸乙酯二氧化硅或氟化正硅酸乙酯二氧化硅。波导芯38嵌埋于介电层44中。
41.该边缘耦合器可包括波导芯48，其形成于波导芯38上方的后端工艺堆叠58的层级中。在一个实施例中，波导芯48可与中央波导芯38重叠。波导芯48可沿纵轴45对齐。在一个实施例中，波导芯48的纵轴45可平行于波导芯38的纵轴35对齐。波导芯48可在相对端部49截断，以使波导芯48具有一长度。在一个实施例中，波导芯48与中央波导芯38可具有相等或基本相等的长度。在一个替代实施例中，波导芯48的长度可短于中央波导芯38。波导芯48可包括沿纵轴45布置的段50及锥52。波导芯48的段50可与元件26的段27、倒锥28，以及元件26的倒锥29设置于结构10的相同阶段中，且波导芯48的锥52可与元件26的锥30及波导芯12的倒锥18设置于结构10的相同阶段中。
42.波导芯48可由介电材料组成，例如氮化硅，其折射率大于二氧化硅的折射率。在一个实施例中，波导芯48可通过在介电层46上通过化学气相沉积沉积其构成材料层并通过光刻及蚀刻制程图案化该沉积层来形成。在一个实施例中，波导芯48可由与波导芯38相同的介电材料组成。在一个实施例中。波导芯48可由与元件26不同的介电材料组成。在一个实施例中，波导芯48可由在其成分中没有碳的介电材料组成。
43.在替代实施例中，该边缘耦合器可包括位于包括波导芯48的层级中的额外波导芯。在替代实施例中，该边缘耦合器可包括位于包括导波芯38的层级中的额外波导芯。在一个替代实施例中，结合在包括波导芯48的层级中添加额外波导芯，可消除一对波导芯38。
44.可在波导芯48上方形成后端工艺堆叠58的额外介电层56(以虚线示意显示)，包括提供防潮层的介电层56。
45.可将光(例如，激光)沿模式传播方向55从光源54向该边缘耦合器引导。该光可具有给定的波长、强度、模式形状，以及模式尺寸，且该边缘耦合器可为该光提供光斑尺寸转换。在一个实施例中，光源54可为邻近该边缘耦合器设置的单模光纤。在一个替代实施例中，光源54可为半导体激光器，并可将该半导体激光器附着在衬底16中所形成的腔体内部。
46.结构10(在本文中所述的该结构的任意实施例中)可集成于包括电子组件及额外光学组件的光子芯片中。例如，该电子组件可包括通过cmos制程制造的场效应晶体管。
47.包括元件26以及位于间隙g1中的介电层34的介电材料的该超材料层可用以减少至衬底16的泄漏的转换及传播损失，即使是在该边缘耦合器下方的衬底16中没有底切(undercut)的情况下。由该超材料层提供的该耦合或泄漏损失减少可允许去除作为泄漏损失措施的底切，并可导致波导芯12下方无底切、实心的衬底16。去除该底切简化用于形成该边缘耦合器的流程，以及因移除介电层14下方的衬底16的部分并因此去除波导芯12下方的支撑的部分而导致的潜在机械问题。
48.包括该超材料层的边缘耦合器还可具有以下特征：较高阶模式抑制以及由较少的模式波动表征的模式转换。该超材料层还可促进该边缘耦合器的足印(footprint)的减小。此外，横电与横磁极化模式的光的耦合损失可基本相等，以使耦合损失基本独立于极化模式。
49.请参照图9并依据本发明的替代实施例，在波导芯12下方的衬底16中可形成底切60。波导芯12及超材料层的元件26与底切60重叠。底切60可通过图案化导孔以穿过介电层14形成，接着，利用由横向及垂直蚀刻分量表征的等向性蚀刻制程，通过该些导孔所提供的通道蚀刻衬底16。底切60可提供至衬底16的泄漏损失的额外减少。
50.请参照图10并依据本发明的替代实施例，周边元件26可由元件62、64替代，它们在整个长度上为线性，而不是包括多阶段锥。中央元件26在元件62与元件64之间以并列布置方式横向布置。元件62、64可沿相应纵轴65对齐，在该代表性实施例中，这些纵轴与中央元件26的纵轴25对齐。在一个替代实施例中，纵轴65可相对于纵轴25倾斜一角度。该超材料层包括元件62、元件64，以及中央元件26。
51.在该代表性实施例中，倒锥28、29及锥30全部由非锥形段替代，从而所有阶段都是直的。在一个替代实施例中，只有包括倒锥28的阶段可由非锥形段替代。在一个替代实施例中，只有包括倒锥29的阶段可由非锥形段替代。在一个替代实施例中，只有包括锥30的阶段可由非锥形段替代。在一个替代实施例中，包括倒锥28、29两者的阶段可由非锥形段替代。在一个替代实施例中，包括倒锥28及锥30的阶段可由非锥形段替代。在一个替代实施例中，包括倒锥29及锥30的阶段可由非锥形段替代。
52.请参照图11，其中，类似的附图标记表示图10中类似的特征，且依据本发明的替代实施例，中央元件26可由元件63替代，该元件在其整个长度上是直的。该超材料层包括元件62、元件63，以及元件64。在不同实施例中，元件63可具有与如前所述的元件62、64相同的阶段。
53.请参照图12、13并依据本发明的替代实施例，多个元件76可被添加至结构10，并可在包括元件26的层级与包括波导芯38的层级之间的后端工艺堆叠58的层级中以并列(也就是，并排)布置方式设置。元件76在材料、结构等方面与元件26类似或相同。
54.元件76由设置于介电层34上的细长脊(也就是，长大于宽的条带)构成，且由于该
并列布置，间隙g2将相邻的元件76隔开，以定义栅状结构。各元件76可包括段77、倒锥度78、倒锥79、锥80，以及段81，它们沿纵轴75对齐并在多阶段中布置。倒锥78在倒锥79与段77之间沿纵轴75设置，倒锥79在倒锥78与锥80之间沿纵轴75定位，以及锥80在倒锥79与段81之间沿纵轴75设置。在一个实施例中，段77可与倒锥78邻接，倒锥78可与倒锥79邻接，倒锥79可与锥80邻接，且锥80可与段81邻接。
55.各元件76具有相对的侧边73，在相对侧边73之间的宽度w2，以及横向于该宽度的方向的长度。倒锥78的宽度w2随着沿纵轴75与段77的距离增加而增加，且倒锥79的宽度w2也随着沿纵轴75与段77的距离增加而增加，但具有不同的角斜率。锥80的宽度w2随着沿纵轴75与段77的距离增加而减小。段77的宽度w2及段81的宽度w2可为沿长度方向恒定。
56.各元件76可沿纵轴75从端部82延伸至端部83，且各元件76可终止于相对的端部82、83。在一个实施例中，各元件76的端部83可与在波导芯12的倒锥19与段20之间的过渡对齐。在一个实施例中，元件76可具有平行的对齐。在一个实施例中，元件76在相对的端部82、83之间可具有相等或基本相等的长度。在一个实施例中，元件76的数目可大于三。在一个实施例中，各元件76可与下方超材料层中的元件26之一重叠。
57.相邻成对的元件76具有横向间距s2。在一个实施例中，可在各相邻成对的元件76的中心线(例如，纵轴75)之间测量横向间距s2。在一个实施例中，横向间距s在相邻成对的元件76的中心线之间可为均匀的或恒定的，以使在倒锥78、倒锥79及/或锥80之间的g2的宽度随着沿纵轴75的位置而变化。在一个替代实施例中，可在相邻成对的元件76的侧边73之间测量横向间距s。在一个替代实施例中，横向间距s在相邻成对的元件76的侧边73之间可为均匀的或恒定的，以使在倒锥78、倒锥79及/或锥80之间的g2的宽度随着沿纵轴75的位置为均匀的或恒定的。
58.在该代表性实施例中，元件76实施为彼此断开的细长脊。在一个实施例中，元件76的间距及占空比可为均匀的，以定义周期性并列布置。在替代实施例中，元件76的间距及/或占空比可变迹(也就是，非均匀)，以定义非周期并列布置。在一个实施例中，各元件76沿平行于纵轴75的方向可具有矩形或方形剖面形状。
59.段77、倒锥78、倒锥79、锥80，以及段81在各元件76的连续阶段中纵向布置。各元件76的锥80可与处于同一阶段中的波导芯12的倒锥18以及元件26的锥30对齐，且各元件76的段81可与处于同一阶段中的波导芯12的倒锥19以及元件26的段31对齐。
60.元件76可由介电材料组成，例如氮化硅碳或氢化氮化硅碳，其折射率大于二氧化硅的折射率。在一个替代实施例中，元件76可由氮化硅、氮化铝，或氮氧化硅组成。在一个实施例中，元件76可通过在介电层34上通过化学气相沉积沉积其构成材料层并通过光刻及蚀刻制程图案化该沉积层来形成。在一个替代实施例中，板层可与元件76的下部连接，并可将元件76连接在一起。可在图案化元件76时形成该板层，且该板层(设置于介电层34上)的厚度小于元件76的厚度。
61.请参照图14，其中，类似的附图标记表示图13中类似的特征，且在下一制造阶段，可在元件76上方形成介电层74。介电层74可由介电材料例如二氧化硅组成。元件76嵌埋于介电层74中，因为介电层74厚于元件76的高度。介电层74的厚度及元件76的高度可为可调节的变量。构成介电层74的介电材料与构成元件76的材料相比可具有较低的折射率。
62.元件76与位于间隙g2中的介电层74的介电材料定义超材料层。可将包括元件76以
及位于间隙g1中的介电层74的介电材料的该超材料层视为均质材料，其有效折射率介于构成元件76的材料的折射率与介电层74的介电材料的折射率之间。包括元件76的该超材料层在包括元件76的超材料层与衬底16之间，并且还在包括元件76的超材料层与波导芯12之间沿垂直方向设置。
63.如上所述继续该制程，以完成结构10，该结构包括添加的超材料层(包括元件76以及位于间隙g2中的介电层74的介电材料)。
64.上述方法用于集成电路芯片的制造。制造者可以原始晶圆形式(例如，作为具有多个未封装芯片的单个晶圆)、作为裸芯片，或者以封装形式分配所得的集成电路芯片。可将该芯片与其它芯片、分立电路元件和/或其它信号处理装置集成，作为中间产品或最终产品的部分。该最终产品可为包括集成电路芯片的任意产品，例如具有中央处理器的电脑产品或智能手机。
65.本文中引用的由近似语言例如“大约”、“大致”及“基本上”所修饰的术语不限于所指定的精确值。该近似语言可对应于用以测量该值的仪器的精度，且除非另外依赖于该仪器的精度，否则可表示所述值的+/-10％。
66.本文中引用术语例如“垂直”、“水平”等作为示例来建立参考框架，并非限制。本文中所使用的术语“水平”被定义为与半导体衬底的传统平面平行的平面，而不论其实际的三维空间取向。术语“垂直”及“正交”是指垂直于如刚刚所定义的层级的方向。术语“横向”是指在该水平平面内的方向。
67.与另一个特征“连接”或“耦接”的特征可与该另一个特征直接连接或耦接，或者可存在一个或多个中间特征。如果不存在中间特征，则特征可与另一个特征“直接连接”或“直接耦接”。如存在至少一个中间特征，则特征可与另一个特征“非直接连接”或“非直接耦接”。在另一个特征“上”或与其“接触”的特征可直接在该另一个特征上或与其直接接触，或者可存在一个或多个中间特征。如果不存在中间特征，则特征可直接在另一个特征“上”或与其“直接接触”。如存在至少一个中间特征，则特征可“不直接”在另一个特征“上”或与其“不直接接触”。若一个特征延伸于另一个特征上方并覆盖其部分，则不同的特征“重叠”。
68.对本发明的各种实施例所作的说明是出于示例说明的目的，而非意图详尽无遗或限于所揭示的实施例。许多修改及变更对于本领域的普通技术人员将显而易见，而不背离所述实施例的范围及精神。本文中所使用的术语经选择以最佳解释实施例的原理、实际应用或在市场已知技术上的技术改进，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文中所揭示的实施例。

技术特征：
1.一种边缘耦合器的结构，其特征在于，该结构包括：衬底；第一波导芯；以及第一超材料层，在该衬底与该第一波导芯间沿垂直方向设置，该第一超材料层包括由多个第一间隙隔开的多个第一元件以及位于该多个第一间隙中的第一介电材料。2.如权利要求1所述的结构，其特征在于，各该多个第一元件包括第一倒锥。3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，各该多个第一元件包括与该第一倒锥邻接的第二倒锥，且该第二倒锥具有不同于该第一倒锥的锥角。4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，各该多个第一元件包括锥，且该第二倒锥在该第一倒锥与该锥间纵向设置。5.如权利要求3所述的结构，其特征在于，各该多个第一元件包括端部表面，且该第一倒锥在该第二倒锥与该端部表面间纵向设置。6.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：光源，经配置以沿模式传播方向向该边缘耦合器提供光，其中，各该多个第一元件包括邻近该光源设置的端部表面。7.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第一波导芯包括氮化硅，且该多个第一元件包括氮化硅碳或氢化氮化硅碳。8.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该第一波导芯包括氮化硅，且该多个第一元件包括氮化硅、氮化铝，或氮氧化硅。9.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该衬底包括底切，且该第一波导芯及该多个第一元件与位于该衬底中的该底切具有重叠布置。10.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该衬底在该第一波导芯及该多个第一元件下方为实心。11.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：第二波导芯，其中，该第二波导芯在该第一超材料层与该衬底间沿该垂直方向设置。12.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：第二波导芯，其中，该第二波导芯邻近该第一波导芯沿横向方向设置。13.如权利要求1所述的结构，其特征在于，该多个第一元件具有并列布置。14.如权利要求1所述的结构，其特征在于，还包括：第二超材料层，在该第一超材料层与该第一波导芯间沿该垂直方向设置，该第二超材料层包括由多个第二间隙隔开的多个第二元件以及位于该多个第二间隙中的第二介电材料。15.如权利要求14所述的结构，其特征在于，各该多个第二元件包括第一倒锥以及与该第一倒锥邻接的第二倒锥，且该第二倒锥具有不同于该第一倒锥的锥角。16.如权利要求15所述的结构，其特征在于，各该多个第二元件包括锥，且该第二倒锥在该第一倒锥与该锥间纵向布置。17.一种形成边缘耦合器的结构的方法，其特征在于，该方法包括：
形成包括由多个间隙隔开的多个元件以及位于该多个间隙中的第一介电材料的超材料层；以及形成波导芯，其中，该超材料层在该波导芯与衬底间沿垂直方向设置。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成包括由该多个间隙隔开的该多个元件以及位于该多个间隙中的该第一介电材料的该超材料层包括：沉积与该第一介电材料相比具有较高折射率的第二介电材料层；图案化该层，以形成具有并列布置的该多个元件；以及在该多个元件上方沉积该第一介电材料。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，各该多个元件包括第一倒锥以及与该第一倒锥邻接的第二倒锥，且该第二倒锥具有不同于该第一倒锥的锥角。20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，各该多个元件包括端部表面，且该第一倒锥在该第二倒锥与该端部表面间纵向设置。

技术总结
本发明涉及包括超材料层的边缘耦合器，提供边缘耦合器的结构以及制造此类结构的方法。该结构包括衬底、波导芯，以及在该衬底与该波导芯间沿垂直方向设置的超材料层。该超材料层包括由多个间隙隔开的多个元件以及位于该多个间隙中的介电材料。个间隙中的介电材料。个间隙中的介电材料。


技术研发人员：卞宇生
受保护的技术使用者：格芯（美国）集成电路科技有限公司
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/9/25