用于制造具有至少两个光子芯片的光子器件的方法以及光子器件

技术领域

本发明涉及集成光子部件领域。更具体地，本发明涉及光子器件内光子部件的光耦合问题。特别地，本发明提出了一种用于在器件上共同集成和光耦合多个光子部件的方法。特别地，本发明提出了一种方法，可以根据两种不同的耦合方式将两个光子部件集成到一个器件中。

背景技术

光子部件与微电子器件的共集成在过去二十年中有了很大的发展，特别是为了满足通信和量子光学领域的新需求。

事实上，这些光子部件通常由III-V半导体材料制成，其性能不言而喻，可以直接集成在支持微电子器件的硅衬底或支撑件上，形成单片器件。特别地，这些光子部件的集成实现了微电子工业已证实的技术，诸如键合、抛光甚至蚀刻等步骤。

然而，同一器件中的光子部件与微电子部件之间的通信需要形成用于能够由光子部件发射或接收的光辐射的光耦合装置和/或引导装置。

在此方面，可以根据目标应用或光子部件的性质考虑不同类型的光耦合。在后者中，可以提及表面耦合，通过倏逝波或绝热波的耦合，以及最后的对接耦合。

因此，图1显示了说明书末尾引用的文献[1]中的图2，并且示出了硅波导GO1与由III-V半导体材料制成的光电探测器PD1之间的表面耦合(称为“底部”耦合)。

特别地，在该图1中，封装在封装层CE1(由“BCB”树脂制成)中的波导GO1根据其端部中的一个由光栅耦合器RC1终止。

光电探测器PD1通过感光面位于封装层上，并与光栅耦合器RC1对齐。此类布置使得辐射到达光栅耦合器RC1时可由波导GO1引导以通过光电探测器的感光面(或更广泛地说“其耦合面”)传输到光电探测器PD1。此类耦合方式可以考虑不同折射率的介质。更具体地，光栅耦合器RC1和光电探测器PD1的耦合面可以由不同折射率的材料制成。

说明书末尾引用的文献[2]提出了一种设置有雪崩光电二极管(“APD”)的光子器件，该雪崩光电二极管通过倏逝波或绝热波与由硅制成的波导光耦合(图2，其复制了文献[2]的图2(a))。为此，雪崩光电二极管被设置为垂直并靠近波导，以便实现有效耦合。

最后，如说明书末尾引用的文献[3]中所述，对接耦合实现了在所讨论的光子部件PD3的一侧或侧表面SL3上的耦合。特别地，如图3(文献[3]中的图2(a))所示，光子部件DP3被配置为接收由波导G03引导的光辐射。

说明书末尾引用的文献[5]公开了一种用于设计两个波导之间的绝热变压器的方法。

说明书末尾引用的文献[6]提出了通过波导与传感器之间的光栅耦合器来实现光耦合。

因此，上述耦合中的每种耦合的实现是为了满足光子部件的特定特性，更具体地涉及其形状和/或功能的特异性。因此，考虑不同类型的光子部件的集成可能涉及从一个部件到另一部件的不同光耦合方式。

然而，每种耦合方式都满足非常精确的标准。特别地，表面耦合通常需要光栅耦合器与光子部件之间具有至少200nm的最小距离，以便避免通过倏逝波或绝热波耦合。此外，耦合面通常具有非零反射系数，这可能限制波导与光子部件之间的耦合效率。事实上，来自波导且经由光栅耦合器耦合到光子部件的辐射可能至少部分地由耦合面反射且重新注入到波导中。

就其本身而言，通过倏逝波或绝热波的耦合需要光子部件和与其光耦合的波导之间接近，并且特别地小于或等于150nm的距离。此外，这种耦合还意味着形成波导和光子部件的材料的折射率是接近的。

换句话说，考虑两个不同光子部件的光子器件内的表面耦合和倏逝波或绝热波耦合使得用于制造所述器件的方法更复杂。特别地，这种增加的复杂性体现在形成和/或转移部件的步骤数量的增加。

因此，本发明的一个目的是提出一种用于制造光子器件的方法，该光子器件分别实现与第一光子部件和第二光子部件的倏逝波或绝热波耦合和表面耦合。

本发明的另一目的是提出一种用于改善表面耦合的方法。

发明内容

本发明的目的至少部分地通过一种用于制造光子器件的方法来实现，该方法包括以下连续步骤：

a)提供支撑结构，该支撑结构包括耦合层，该耦合层具有耦合面和与该耦合面相对的组合面，该耦合层通过该组合面位于最终衬底的主面上，该耦合层包括至少一个第一波导和至少一个第二波导，该至少一个第二波导在其端部中的一个处由第一光栅耦合器终止，该第一波导包括单晶材料，该第一波导和该第二波导分别距离该耦合面具有第一距离D1和大于该第一距离D1的第二距离D2，有利地，该第一距离D1小于150nm，并且该第二距离D2大于200nm，提供该支撑结构包括通过半导体-绝缘体衬底形成该耦合层，然后将该耦合层转移到该最终衬底的该主面上；

b)将分别由第一光子堆叠和第二光子堆叠制成的至少第一块和至少第二块转移到该耦合面上；

c)分别通过该第一块和该第二块形成第一光子部件和第二光子部件，该第一光子部件和该第二光子部件分别与该至少一个第一波导倏逝地或绝热地光耦合，以及经由该第一光栅耦合器与该至少一个第二波导光耦合。

根据一个实施方案，该半导体-绝缘体衬底从背面朝向正面包括初始衬底、掩埋氧化物层和半导体层，该掩埋氧化物层形成部分该耦合层，并且有利地具有与该第一距离D1相等的厚度。

根据一个实施方案，形成该耦合层包括子步骤a1)，即部分蚀刻该半导体层以形成该至少一个第一波导。

根据一个实施方案，形成该耦合层包括子步骤a2)，即形成第一护套层，有利地该第一护套层由二氧化硅制成，覆盖该半导体-绝缘体衬底的该正面并且旨在封装该第一波导。

根据一个实施方案，形成该耦合层包括子步骤a3)，即在该第一护套层上形成该第二波导和该第一光栅耦合器，有利地，该第一护套层的厚度经调整，使得该第二波导和该第一光栅耦合器与形成于该初始衬底与该掩埋氧化物层之间的界面的距离等于该第二距离D2。

根据一个实施方案，形成该耦合层包括子步骤a4)，即形成第二护套层，有利地该第二护套层由二氧化硅制成，覆盖该第一护套层并且旨在封装该第二波导和该第一光栅耦合器。

根据一个实施方案，转移该耦合层包括组合该组合面和该最终衬底的该主面，然后移除该初始衬底，以便将该耦合层转移到该主面上，有利地，该初始衬底的该移除包括机械减薄。

根据一个实施方案，该步骤b)包括以下子步骤：

b11)通过外延在第一种子衬底的一个面(被称为种子面)上形成第一光子堆叠；

b12)进行切割以形成第一区段，这些第一区段各自包括该第一种子衬底的第一部分，该第一光子堆叠形成的第一部件位于该第一部分上；

b13)将该第一部件组合在该耦合面上；

b14)在步骤c13)结束时移除该第一部分，以便将该第一部件转移到该耦合面上。

同样地，第二堆叠在耦合面上的形成可以包括以下步骤：

c21)通过外延在第二种子衬底的一个面(被称为种子面)上形成第二光子堆叠；

c22)进行切割以形成第二区段，这些第二区段各自包括该第二种子衬底的第二部分，该第二光子堆叠形成的第二部件位于该第二部分上；

c23)将该第二部件组合在该耦合面上；

c24)在步骤c23)结束时移除该第二部分，以便将该第二部件转移到该耦合面上。

根据一个实施方案，该步骤b)包括以下子步骤：

b21)通过外延在第二种子衬底的一个面(被称为种子面)上形成第二光子堆叠；

b22)进行切割以形成第二区段，这些第二区段各自包括该第二种子衬底的第二部分，该第二光子堆叠形成的第二部件位于该第二部分上；

b23)将该第二部件组合在该耦合面上；

b24)在步骤c23)结束时移除该第二部分，以便将该第二部件转移到该耦合面上。

根据一个实施方案，该第一光子堆叠和该第二光子堆叠各自包括插置在下层与上层之间的量子阱堆叠，该下层位于该耦合层上。

根据一个实施方案，该第一光子堆叠和该第二光子堆叠在转移到该耦合面之前通过外延形成。

根据一个实施方案，至少一个第一光子部件包括激光器。

根据一个实施方案，至少一个第二光子部件包括雪崩光电二极管，有利地，该第二光子堆叠与该耦合层之间形成的界面没有防反射层。

根据一个实施方案，反射元件形成在该耦合层中，并且被布置成使得该第一光栅耦合器插置在该反射元件与该至少一个第二光子部件之间。

根据一个实施方案，该第二波导也在其另一端部处由第二光栅耦合器终止，并且该第二光栅耦合器被布置成允许光辐射从该耦合面注入到该第二波导中。

根据一个实施方案，另一反射元件形成在该耦合层中，并且被布置成使得该第二光栅耦合器插置在所述反射元件与该耦合面之间。

本发明还涉及一种光子器件，该光子器件包括：

-最终衬底，该最终衬底具有主面；

-耦合层，该耦合层具有耦合面和与该耦合面相对的组合面，该耦合层通过该组合面位于该最终衬底的该主面上，该耦合层包括至少一个第一波导和至少一个第二波导，该至少一个第二波导在其端部中的一个处由第一光栅耦合器终止，该第一波导包括单晶材料，该第一波导和该第二波导分别距离该耦合面具有第一距离D1和大于该第一距离D1的第二距离D2，有利地，该第一距离D1小于150nm，并且该第二距离D2大于200nm；

-第一光子部件和第二光子部件，该第一光子部件和该第二光子部件分别由第一光子堆叠和第二光子堆叠形成，该第一光子部件和该第二光子部件分别与该至少一个第一波导倏逝地或绝热地光耦合，以及经由该第一光栅耦合器与该至少一个第二波导光耦合。

根据一个实施方案，该第二光子部件包括雪崩光电二极管，有利地，该第二光子堆叠与该耦合层之间形成的界面没有防反射层。

根据一个实施方案，该第二波导也在其另一端部处由第二光栅耦合器终止，并且该第二光栅耦合器被布置成允许光辐射从该耦合面注入到该第二波导中。

根据一个实施方案，所述器件还包括反射元件，该反射元件形成在该耦合层中，并且被布置成使得该第一光栅耦合器插置在所述反射元件与该至少一个第二光子部件之间。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从下面参考附图的对本发明的详细描述中显现，在附图中：

[图1]图1摘自说明书末尾引用的文献[1]，是一个透视图，示出了光电探测器与由第一光栅耦合器终止的波导的表面耦合；

[图2]图2摘自说明书末尾引用的文献[2]，是一个透视图，示出了雪崩光电二极管与波导的倏逝波或绝热波耦合；

[图3]图3重复了说明书末尾引用的文献[3]中的图2(a)，该图特别地以透视图表示了现有技术中已知的光子器件与波导之间的对接耦合；

[图4]图4是根据本发明的方法在步骤a)期间提供的支撑结构沿垂直于主面的剖面的示意图；

[图5]图5是根据垂直于主面并且包括第二波导的延伸轴的另一剖面的图4的支撑结构的示意图；特别地，图5显示出了光栅耦合器根据第二波导的各个端部终止该第二波导；

[图6]图6是能够实现以用于形成耦合层的半导体-绝缘体衬底的示意图；

[图7]图7是子步骤a1)在图6的半导体-绝缘体衬底上形成第一波导的示意图；

[图8]图8是子步骤a2)形成覆盖半导体-绝缘体衬底的正面并且旨在封装第一波导330的第一层的示意图；

[图9]图9是子步骤a3)在第一护套层上形成第二波导和第一光栅耦合器的示意图；

[图10a]图10a是子步骤a4)形成覆盖第一护套层并且旨在封装第二波导和第一光栅耦合器的第二层的示意图；

[图10b]图10b是子步骤a4)形成覆盖第一护套层并且旨在封装第二波导和第一光栅耦合器的第二层的示意图；在该表示的上下文中，步骤a4)还包括形成两个反射元件；

[图11]图11是将耦合层的组合面与最终衬底的主面组合在一起的步骤的示意图；

[图12]图12是在图11所示的组合执行之后，移除初始衬底的步骤，以便将耦合层转移到最终衬底的主面上；

[图13]图13是将第一块和第二块转移到耦合面上的步骤的示意图；

[图14]图14是来自耦合面的转移到所述耦合面的第一块和第二块的照片；

[图15]图15是沿垂直于主面的支撑结构的剖面的示意图，在步骤c)执行结束后，第一光子部件和第二光子部件形成在该支撑结构上；

[图16]图16是沿垂直于主面的支撑结构的剖面的示意图，第一光子部件和第二光子部件形成在该支撑结构上，该第一光子部件和该第二光子部件由封装层封装；

[图17]图17是沿垂直于主面的剖面的示意图，并且该剖面上显示了支持对第一光子部件和第二光子部件进行电控制的电接触件；

[图18]图18是显示了第二光子部件与第一光栅耦合器之间的耦合的示意图；

[图19]图19是在绝热/倏逝耦合下的第一光子部件的沿平行于平面(0,y,z)的剖面的示意图。

具体实施方式

本发明涉及用于制造光子器件的方法。特别地，根据本发明的方法可以考虑将多个光子部件集成到同一光子器件内，并以不同的方式与该器件耦合。

特别地，本发明可以将第一光子部件和第二光子部件集成到光子器件内，其中该第一光子部件倏逝地或绝热地耦合到所述器件，该第二光子部件通过光栅耦合器耦合到所述器件。

为此，根据本发明的方法包括以下连续步骤：

a)提供支撑结构，该支撑结构包括耦合层，该耦合层具有耦合面和与该耦合面相对的组合面，该耦合层通过其组合面位于最终衬底的主面上，该耦合层包括至少一个第一波导和至少一个第二波导，该至少一个第二波导在其端部中的一个处由光栅耦合器终止，该第一波导和该光栅耦合器包括单晶材料，该第一波导和该第二波导分别距离耦合面具有第一距离D1和大于第一距离D1的第二距离D2，提供该支撑结构包括通过半导体-绝缘体衬底形成耦合层，然后将该耦合层转移到最终衬底的主面上；

b)将分别由第一光子堆叠和第二光子堆叠制成的至少第一块和至少第二块转移到耦合面上；

c)分别通过第一块和第二块形成第一光子部件和第二光子部件，该第一光子部件和第二光子部件分别与至少一个第一波导倏逝地或绝热地光耦合，以及经由光栅耦合器与至少一个第二波导光耦合。

因此，图4在正交参考坐标系(x,y,z)中显示了在执行步骤a)期间提供的支撑结构。

特别地，该支撑结构包括具有主面210的最终衬底200，并且耦合层300通过其组合面310位于最终衬底上。耦合层300还包括与组合面310相对的耦合面320。

本说明书中，除非另有说明，面和层平行于平面(x,y)延伸，因此垂直于方向z。

最终衬底200可以包括任何类型的材料。特别地，最终衬底200可以包括半导体材料。在此方面，半导体材料可以包括硅、氮化铝、锗或硅锗合金。

或者，最终衬底200可以包括绝缘材料。例如，绝缘材料可以包括玻璃。

耦合层300包括至少一个第一波导330和至少一个第二波导340。特别地，第一波导330距离耦合面320具有第一距离D1。同样地，第二波导340距离耦合面320有第二距离D2，该第二距离大于第一距离D1(图4和图5)。

应当理解，第一波导330和第二波导340各自在平行于平面(x,y)的平面中延伸，并且因此与耦合面320保持恒定距离。

还应当理解，第一波导330和第二波导340不一定在相同方向上延伸。

第二波导340在其端部340a中的一个处由第一光栅耦合器341终止(图5)。第一光栅耦合器341可以由与第一波导340相同的材料制成。还应当理解，无需特别说明，第一光栅耦合器340也距离耦合面320有第二距离D2。

同等地，第二波导340可以在其端部340b中的另一个处由第二光栅耦合器342终止(图5)。第二光栅耦合器342可以由与第二波导340相同的材料制成。还应当理解，无需特别说明，第二光栅耦合器342也距离耦合面320有第二距离D2。或者，第二波导在其另一端部处由靠近边缘面的耦合器终止。在本发明的上下文中，边缘面被定义为连接组合面和耦合面的轮廓。

而且，在本发明的整个公开内容中，仅提及第二波导340是指所述第二波导，但也指第一光栅耦合器以及第二光栅耦合器(如果考虑后者的话)。

第一波导330包括单晶材料，更具体地包括单晶硅。

有利地，第二波导340可以包括氮化硅。然而，本发明不限于单独使用该材料实现。

提供支撑结构的步骤a)包括：

-通过半导体-绝缘体衬底400形成耦合层300；以及

-将耦合层300转移到最终衬底200的主面210上。

如图6所示，半导体-绝缘体衬底400从背面410朝向正面420包括初始衬底430、掩埋氧化物层440和半导体层450。半导体层包括单晶材料。

在下文中将清楚地看出，掩埋氧化物层440旨在至少部分地形成耦合层300。

此外，掩埋氧化物层440可以有利地具有等于第一距离D1的厚度。

初始衬底430可以包括半导体材料、绝缘材料或导电材料。

特别地，初始衬底430可以包括硅。

掩埋氧化物层440可以包括二氧化硅。

半导体层450可以包括硅。

然而，本发明不必仅限于这些材料，并且本领域技术人员根据预期的应用可以使用任何其他合适的材料。

通过半导体-绝缘体衬底400形成耦合层300可以包括以下子步骤：

-子步骤a1)部分蚀刻半导体层450，以形成至少一个第一波导330(图7)；

-子步骤a2)通过覆盖半导体-绝缘体衬底400的正面420并且旨在封装第一波导330来形成第一护套层360(图8)，该第一护套层可以例如包括SiO

-子步骤a3)在第一护套层360上形成第二波导340和第一光栅耦合器341(如果考虑，也形成第二光栅耦合器342)(图9)；

-子步骤a4)形成第二护套层370，该第二护套层覆盖第一护套层360并且旨在封装第二波导330和第一光栅耦合器340(图10a)。第二护套层370可以例如包括SiO

子步骤a1)可以实现光刻和蚀刻的组合步骤。特别地，光刻步骤可以用来定义图案，更具体地定义与半导体层450上的第一波导330相关联的图案，而蚀刻步骤可以用来通过在光刻步骤期间定义的图案形成所述第一波导330。这些方面为本领域技术人员所熟知，将不在本发明中详细说明。

在子步骤a2)的执行期间形成第一护套层360，可以实现用于沉积层的技术。特别地，第一护套层360可以通过化学气相沉积(“CVD”)技术，更具体地通过低压化学气相沉积(“LPVCD”)技术，或等离子体增强化学气相沉积(“PEVCD”)技术来沉积。或者，第一护套层360可以通过物理气相沉积(PVD)技术来沉积。

最后，该子步骤a2)还可以实现旨在调节第一护套层360厚度的抛光(特别是化学机械抛光)。

第一护套层360可以包括二氧化硅。

在子步骤a3)的执行期间形成第二波导340，可以实现沉积层、光刻和蚀刻的组合步骤。

特别地，第二波导340的形成可以首先包括形成覆盖第一护套层360的引导层。引导层可以通过气相沉积技术，更具体地通过低压气相沉积技术，或等离子体激活气相沉积技术来沉积。或者，引导层也可以通过物理气相沉积技术来沉积。引导层有利地包括氮化硅。

然后执行光刻步骤以便定义图案，更具体地定义引导层上第二波导340的图案。最后，实现蚀刻步骤可以通过在光刻步骤期间定义的图案形成第二波导340。这些方面为本领域技术人员所熟知，将不在本发明中详细说明。

还应当理解，执行子步骤a3)还导致通过引导层形成第一光栅耦合器341和第二光栅耦合器342。换句话说，第二波导340、第一光栅耦合器341和第二光栅耦合器342位于第一护套层360上并且由相同材料制成。

最后，在子步骤a4)的执行期间形成第二护套层370，可以实现用于沉积层的技术。特别地，第二护套层可以通过气相沉积技术，更具体地通过低压气相沉积技术，或等离子体激活气相沉积技术来沉积。或者，第二护套层370可以通过物理气相沉积技术来沉积。

最后，该子步骤a4)还可以实现旨在调节第二护套层370厚度的抛光(特别是化学机械抛光)。

第二护套层370可以包括二氧化硅。

因此，在子步骤a1)至子步骤a4)执行结束后获得耦合层300。特别地，耦合层300从其耦合面到其组合面包括掩埋氧化物层440、第一护套层360和第二护套层370。耦合层300还包括第一波导330和第二波导340。特别地，第一波导330插置在掩埋氧化物层440与第一护套层360之间，而第二波导340位于第一护套层360与第二护套层370之间。

掩埋氧化物层440的厚度和第一护套层360的厚度使得可以调节第一距离D1和第二距离D2。

因此，位于初始衬底上的耦合层300可以被转移到最终衬底200的主面210上。

特别地，该转移包括将耦合层300的组合面与最终衬底200的主面210组合在一起(图11)。特别地，该组合可以包括分子键合，但本发明不限于这一方面。

组合之后，下一步骤是移除初始衬底430，以便将耦合层300转移到主面210上(图12)。移除初始衬底430可以包括机械减薄、化学侵蚀或两者的组合。

根据本发明的方法还包括步骤b)，即(通过组合，更具体地通过键合)将至少第一块510和至少第二块520转移到耦合面上，该至少第一块和至少第二块分别由第一光子堆叠和第二光子堆叠制成(图13)。

“光子堆叠”应理解为意指材料层的堆叠，特别是半导体材料层的堆叠，其一旦受到电信号作用就能够发射光辐射，或者其一旦吸收光辐射就能够发射电信号。

根据本发明的规定，还应理解，一旦光子堆叠被转移到耦合面上，形成该光子堆叠的材料层是沿着z方向堆叠的。

根据本发明，第一块510和第二块520各自形成可以通过拾放方法和键合转移的部件。图14显示了这些部件(第一块或第二块)。

第一块510和第二块520的形成可能涉及外延步骤，特别是在被称为种子衬底的衬底上的外延步骤。

特别地，第一堆叠510在耦合面上的形成可以包括以下步骤：

b11)通过外延在第一种子衬底的一个面(被称为种子面)上形成第一光子堆叠；

b12)进行切割以形成第一区段，这些第一区段各自包括该第一种子衬底的第一部分，该第一光子堆叠形成的第一部件位于该第一部分上；

b13)将该第一部件组合在该耦合面上；

b14)在步骤b13)结束时移除第一部分，以便将第一部件转移到耦合面上。

同样地，第二堆叠在耦合面上的形成可以包括以下步骤：

b21)通过外延在第二种子衬底的一个面(被称为种子面)上形成第二光子堆叠；

b22)进行切割以形成第二区段，这些第二区段各自包括该第二种子衬底的第二部分，该第二光子堆叠形成的第二部件位于该第二部分上；

b23)将该第二部件组合在该耦合面上；

b24)在步骤c23)结束时移除该第二部分，以便将该第二部件转移到该耦合面上。

根据本发明的方法还包括步骤c)，即通过第一块510和第二块520分别形成第一光子部件610和第二光子部件620。特别地，步骤c)可以包括一系列旨在形成第一光子部件和第二光子部件的光刻和蚀刻步骤。

因此，在步骤c)结束时，第一光子部件610根据倏逝波或绝热波耦合方式与第一波导330光耦合(图15、图19)。换句话说，由第一波导引导的光辐射能够转移到第一光子部件610。应当理解，只要第一光子部件接近第一波导330的D1距离，并且波导具有接近的折射率，就可以获得此类通过倏逝波或绝热波的光耦合。换句话说，执行转移第一块的步骤b)和步骤c)，使得第一光学部件610被设置为垂直于第一波导330的区段。

同样地，在步骤c)结束时，第二光子部件620经由第一光栅耦合器341与第二波导340光耦合(图15和图18)。换句话说，由第二波导340引导的光辐射能够经由第一光栅耦合器转移到第二光子部件620。换句话说，执行转移第二块的步骤b)和步骤c)，使得第二光学部件620被设置为垂直于第一光栅耦合器330。

因此，如图18所示，通过正面入射并且垂直于第二光栅耦合器342的光辐射RI被传输到所述第二光栅耦合器342，以便随后由第二波导从端部340b引导到端部340a并且到达第一光栅耦合器341。只要光辐射到达第一光栅耦合器341，该辐射将被导向与耦合面320接触的第二光学部件的表面(被称为下表面)。

然而，下表面可能具有非零反射系数，使得导向所述表面的辐射被其部分反射。

此外，光辐射RI在其与第二光栅耦合器342相互作用期间，可能部分地穿过第二光栅耦合器，而未被引导向第二波导340的方向。

这些不期望的效应直接影响光耦合的效率。

然而，考虑使用防反射层以克服这些不期望的效应既不可取，也难以实现。

因此，如图18所示，可以提供形成两个反射元件910和920，从而提高器件的光学效率。

特别地，反射元件910形成在耦合层300中，并且被布置成使得第一光栅耦合器插置在所述反射元件910与至少一个第二光子部件620之间。

同样地，反射元件920形成在耦合层300中，并且被布置成使得第二光栅耦合器插置在所述反射元件920与耦合面之间。

反射元件910和920可以各自包括布拉格反射镜，并且在子步骤a2)的执行期间形成。

该设置特别有利，因为其不需要实现覆盖第二光子部件的光学活性表面(下表面)的防反射层。事实上，在图18所示的示例中，反射器元件910可以将由第二光子部件620的下表面反射的辐射部分返回到所述表面。

同等地，部分穿过第二光栅耦合器342的光辐射可以通过在反射元件920上反射而被重新注入到该光栅中。

如图10b所示，反射器元件910和920可以在形成第二护套层370的步骤a4)期间形成。特别地，步骤a4)可以包括：

-形成覆盖第一护套层和第一波导的第二护套层的第一区段；

-在第二护套层的第一区段上形成两个反射器910和920；

-形成覆盖两个反射器和第二护套层的第一区段的第二护套层的第二区段。

例如，第一光子部件可以包括激光器，特别地包括基于InP的激光器。特别地，可以形成基于InP的激光器的光子堆叠包括掺杂P的InP层和掺杂N的InP层，两个层之间插置入了一组量子阱。

第一波导(例如，由单晶硅制成并且位于第一光子部件附近的波导)的倏逝波或绝热波耦合相对有效。形成第一波导的单晶硅和形成第一光子部件的InP在1310nm与1550nm之间的波长范围内的折射率接近，并且这两个元件接近(距离D1小于或等于150nm)，使得通过倏逝波或绝热波的耦合特别有效。

第二光子部件可以包括雪崩光电二极管。特别地，雪崩光电二极管可以采用与在说明书结尾处引用的文献[4]中给出的光电二极管相同的术语。

可以形成覆盖第一光子部件610和第二光子部件620的封装层700(图16)。封装层700可以包括绝缘材料，特别地包括二氧化硅。封装层700的形成在本领域技术人员的范围内，因此在本说明书中不进行描述。

形成封装层700之后，紧接着可以形成与第一光子部件610相关联的第一接触件810，以及与第二光子部件620相关联的第二接触件820(图17)。特别地，第一接触件810和第二接触件820旨在实现分别对第一光子部件610和第二光子部件620的电控制。

接触件810和820的形成在本领域技术人员的范围内，因此在本说明书中不进行描述。

特别地，通过如上所述的方法，可将不同的波导以不同的深度进行掩埋。只要需要不同光耦合的光学部件必须集成到同一器件中，该配置就特别有利。

特别有利地，形成耦合层300，使得第一距离D1小于或等于150nm(并且不为零)。此类距离使得可以在第一波导与第一光学部件之间建立倏逝波或绝热波耦合。

同样特别有利地，形成耦合层300，使得第二距离D2大于200nm。此类距离使得可以经由光栅耦合器在第二波导与第二光子部件之间建立耦合，同时限制(或甚至防止)倏逝波或绝热波耦合。

反射元件910和920的实现使得可以提高第二波导与第二光子部件之间的光耦合效率，特别地不必在第二光子部件的下表面上使用防反射层。

最后，根据本发明的方法，可以考虑由单晶半导体材料制成的第一波导，该第一波导与耦合面的距离D1小于第二波导位置距离耦合面的距离D2。

本发明还涉及一种光子器件，该光子器件主要包括上述特征。

特别地，该光子器件包括：

-最终衬底，该最终衬底具有主面；

-耦合层，该耦合层具有耦合面和与该耦合面相对的组合面，该耦合层通过其组合面位于最终衬底的主面上，该耦合层包括至少一个第一波导和至少一个第二波导，该至少一个第二波导在其端部中的一个处由光栅耦合器终止，该第一波导和该第二波导分别距离耦合面具有第一距离D1和大于第一距离D1的第二距离D2，第一波导和第一光栅耦合器包括单晶材料，有利地，该第一距离D1小于150nm，并且该第二距离D2大于200nm；

-第一光子部件和第二光子部件，该第一光子部件和该第二光子部件分别由第一光子堆叠和第二光子堆叠形成，该第一光子部件和该第二光子部件分别与该至少一个第一波导倏逝地或绝热地光耦合，以及经由该第一光栅耦合器与该至少一个第二波导光耦合。

有利地，第二光子部件包括雪崩光电二极管，有利地，第二光子堆叠与耦合层之间形成的界面没有防反射层。

同样有利地，第二波导也在其另一端部处由第二光栅耦合器或靠近边缘面的耦合器终止，并且该第二光栅耦合器被布置成允许光辐射从耦合面注入到第二波导中。

同样有利地，所述器件还包括形成在耦合层中的反射元件，该反射元件被布置成使得第一光栅耦合器插置在所述反射元件与至少一个第二光子部件之间。

当然，本发明不限于所描述的实施方案，并且在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下可设想变型实施方案。

参考文献

[1]G.Roelkens,J.Brouckaert,D.Taillaert,P.Dumon,W.Bogaerts,D.VanThourhout,R.Baets,R.

[2]Zhihong Huang,Cheng Li,Di Liang,Kunzhi Yu,Charles Santori,MarcoFiorentino,Wayne Sorin,Samuel Palermo,and Raymond G.Beausoleil,“25 Gbps low-voltage waveguide Si-Ge avalanche photodiode”,Optica 3,793-798(2016)；

[3]L.Vivien,et al.,“Zero-bias 40Gbit/s germanium waveguidephotodetector on Silicon”,Optics Express,vol.20.(2),Nov.2011；

[4]Liu,J.-J.et al.,“The Fabrication and Characterization of InAlAs/InGaAs APDs Based on Mesa-Structure with Polyimide Passivation”,Sensors 2019,19,3399；

[5]EP3764136A1；

[6]US2004/081399A1.