公开(公告)号：US06897498B2

公开(公告)日：2005-05-24

申请号：US10772724

申请日：2004-02-05

申请人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Vipulkumar Patel ,  Robert Keith Montgomery ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Vipulkumar Patel ,  Robert Keith Montgomery ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： H01L20060101 ,  H01L21/302 ,  H01L27/148 ,  H01L31/00

CPC分类号： G02B6/125 ,  B82Y20/00 ,  G02B6/1225 ,  G02B6/1226 ,  G02B6/1228 ,  G02F1/025 ,  G02F2201/58 ,  H01L31/02327 ,  H01L31/035281 ,  H01L31/03682 ,  H01L31/1808 ,  Y02E10/546

摘要： A photodetector for use with relatively thin (i.e., sub-micron) silicon optical waveguides formed in a silicon-on-insulator (SOI) structure comprises a layer of poly-germanium disposed to couple at least a portion of the optical signal propagating along the silicon optical waveguide. Tight confinement of the optical signal within the waveguide structure allows for efficient evanescent coupling into the poly-germanium detector. The silicon optical waveguide may comprise any desired geometry, with the poly-germanium detector formed to either cover a portion of the waveguide, or be butt-coupled to an end portion of the waveguide. When covering a portion of the waveguide, poly-germanium detector may comprise a “wrap-around” geometry to cover the side and top surfaces of the optical waveguide, with electrical contacts formed at opposing ends of the detector.

摘要翻译： 用于在绝缘体上硅（SOI）结构中形成的相对较薄的（即亚微米）硅光波导的光电检测器包括一层聚锗，其设置成耦合沿着所述光纤传播的光信号的至少一部分 硅光波导。 波导结构内的光信号的紧密限制允许有效的ev逝耦合到聚锗检测器中。 硅光波导可以包括任何期望的几何形状，其中聚锗检测器形成为覆盖波导的一部分，或者与波导的端部对接。 当覆盖波导的一部分时，聚锗检测器可以包括覆盖光波导的侧表面和顶表面的“环绕”几何形状，其中电触点形成在检测器的相对端。

公开(公告)号：US06845198B2

公开(公告)日：2005-01-18

申请号：US10795748

申请日：2004-03-08

申请人： Robert Keith Montgomery ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Robert Keith Montgomery ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02F1/025 ,  G02F1/225 ,  G02B6/26

CPC分类号： G02F1/025 ,  G02B2006/12142 ,  G02B2006/12159 ,  G02F1/2257

摘要： A silicon-based electro-optic modulator is based on forming a gate region of a first conductivity to partially overly a body region of a second conductivity type, with a relatively thin dielectric layer interposed between the contiguous portions of the gate and body regions. The modulator may be formed on an SOI platform, with the body region formed in the relatively thin silicon surface layer of the SOI structure and the gate region formed of a relatively thin silicon layer overlying the SOI structure. The doping in the gate and body regions is controlled to form lightly doped regions above and below the dielectric, thus defining the active region of the device. Advantageously, the optical electric field essentially coincides with the free carrier concentration area in this active device region. The application of a modulation signal thus causes the simultaneous accumulation, depletion or inversion of free carriers on both sides of the dielectric at the same time, resulting in high speed operation.

摘要翻译： 基于硅的电光调制器基于形成第一导电性的栅极区域，以部分地超过第二导电类型的体区，其中相对薄的电介质层插入在栅极和主体区域的邻接部分之间。 调制器可以形成在SOI平台上，其中主体区域形成在SOI结构的相对薄的硅表面层中，并且栅极区域由覆盖SOI结构的相对薄的硅层形成。 控制栅极和体区中的掺杂以形成电介质上方和下方的轻掺杂区域，从而限定器件的有源区。 有利地，光电场基本上与该有源器件区域中的自由载流子浓度区域重合。 因此，调制信号的应用同时导致电介质两侧的自由载流子的同时累积，消耗或反转，导致高速运行。

公开(公告)号：US08363995B2

公开(公告)日：2013-01-29

申请号：US13042989

申请日：2011-03-08

申请人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/10 ,  G02B6/36

CPC分类号： G02B6/136 ,  G02B6/12007 ,  G02B6/122 ,  G02B6/124 ,  G02B6/125 ,  G02B6/2813 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12097 ,  G02B2006/12102 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12107 ,  G02B2006/12147 ,  G02B2006/12159 ,  G02B2006/12173

摘要： A set of planar, two-dimensional optical devices is able to be created in a sub-micron surface layer of an SOI structure, or within a sub-micron thick combination of an SOI surface layer and an overlying polysilicon layer. Conventional masking/etching techniques may be used to form a variety of passive and optical devices in this SOI platform. Various regions of the devices may be doped to form the active device structures. Additionally, the polysilicon layer may be separately patterned to provide a region of effective mode index change for a propagating optical signal.

摘要翻译： 能够在SOI结构的亚微米表面层中或在SOI表面层和上覆多晶硅层的亚微米厚度组合内产生一组平面二维光学器件。 传统的掩模/蚀刻技术可用于在该SOI平台中形成各种无源和光学器件。 可以掺杂器件的各个区域以形成有源器件结构。 另外，多晶硅层可以被分开构图以提供传播光信号的有效模式折射率变化的区域。

公开(公告)号：US20110216997A1

公开(公告)日：2011-09-08

申请号：US13042989

申请日：2011-03-08

申请人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/34 ,  G02B6/122 ,  G02B6/32

CPC分类号： G02B6/136 ,  G02B6/12007 ,  G02B6/122 ,  G02B6/124 ,  G02B6/125 ,  G02B6/2813 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12097 ,  G02B2006/12102 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12107 ,  G02B2006/12147 ,  G02B2006/12159 ,  G02B2006/12173

摘要： A set of planar, two-dimensional optical devices is able to be created in a sub-micron surface layer of an SOI structure, or within a sub-micron thick combination of an SOI surface layer and an overlying polysilicon layer. Conventional masking/etching techniques may be used to form a variety of passive and optical devices in this SOI platform. Various regions of the devices may be doped to form the active device structures. Additionally, the polysilicon layer may be separately patterned to provide a region of effective mode index change for a propagating optical signal.

摘要翻译： 能够在SOI结构的亚微米表面层中或在SOI表面层和上覆多晶硅层的亚微米厚度组合内产生一组平面二维光学器件。 传统的掩模/蚀刻技术可用于在该SOI平台中形成各种无源和光学器件。 可以掺杂器件的各个区域以形成有源器件结构。 另外，多晶硅层可以被分开构图以提供传播光信号的有效模式折射率变化的区域。

公开(公告)号：US07929814B2

公开(公告)日：2011-04-19

申请号：US10830571

申请日：2004-04-23

申请人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/10 ,  G02B6/12

CPC分类号： G02B6/136 ,  G02B6/12007 ,  G02B6/122 ,  G02B6/124 ,  G02B6/125 ,  G02B6/2813 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12097 ,  G02B2006/12102 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12107 ,  G02B2006/12147 ,  G02B2006/12159 ,  G02B2006/12173

摘要： A set of planar, two-dimensional optical devices is able to be created in a sub-micron surface layer of an SOI structure, or within a sub-micron thick combination of an SOI surface layer and an overlying polysilicon layer. Conventional masking/etching techniques may be used to form a variety of passive and optical devices in this SOI platform. Various regions of the devices may be doped to form the active device structures. Additionally, the polysilicon layer may be separately patterned to provide a region of effective mode index change for a propagating optical signal.

摘要翻译： 能够在SOI结构的亚微米表面层中或在SOI表面层和上覆多晶硅层的亚微米厚度组合内产生一组平面二维光学器件。 传统的掩模/蚀刻技术可用于在该SOI平台中形成各种无源和光学器件。 可以掺杂器件的各个区域以形成有源器件结构。 另外，多晶硅层可以被分开构图以提供传播光信号的有效模式折射率变化的区域。

公开(公告)号：US07358585B2

公开(公告)日：2008-04-15

申请号：US10990725

申请日：2004-11-17

申请人： Vipulkumar Patel ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Soham Pathak ,  David Piede ,  Kalpendu Shastri ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Vipulkumar Patel ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Soham Pathak ,  David Piede ,  Kalpendu Shastri ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/10 ,  H01L31/0224

CPC分类号： H01L31/108 ,  G02B6/12004 ,  G02B6/1228 ,  H01L31/022408 ,  H01L31/0232 ,  H01L31/03921 ,  H01L31/153 ,  Y02E10/50

摘要： A silicon-based IR photodetector is formed within a silicon-on-insulator (SOI) structure by placing a metallic strip (preferably, a silicide) over a portion of an optical waveguide formed within a planar silicon surface layer (i.e., “planar SOI layer”) of the SOI structure, the planar SOI layer comprising a thickness of less than one micron. Room temperature operation of the photodetector is accomplished as a result of the relatively low dark current associated with the SOI-based structure and the ability to use a relatively small surface area silicide strip to collect the photocurrent. The planar SOI layer may be doped, and the geometry of the silicide strip may be modified, as desired, to achieve improved results over prior art silicon-based photodetectors.

摘要翻译： 通过将金属条（优选硅化物）放置在形成在平面硅表面层内的光波导的一部分（即，“平面SOI”）上，在绝缘体上硅（SOI）结构中形成硅基红外光电检测器 层“），平面SOI层包括小于1微米的厚度。 由于与基于SOI的结构相关联的相对较低的暗电流和使用相对小的表面积硅化物带收集光电流的能力，光电检测器的室温操作是完成的。 可以掺杂平面SOI层，并且根据需要可以修改硅化物带的几何形状，以实现相对于现有技术的硅基光电探测器的改进的结果。

公开(公告)号：US07113676B2

公开(公告)日：2006-09-26

申请号：US11005286

申请日：2004-12-06

申请人： David Piede ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski ,  Harvey Wagner

发明人： David Piede ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski ,  Harvey Wagner

IPC分类号： G02B6/26 ,  G02B6/42

CPC分类号： G02B6/1228 ,  G02B6/125 ,  G02B6/4207

摘要： A planar optical isolator is formed within the silicon surface layer of an SOI structure. A forward-directed signal is applied to an input waveguiding section of the isolator and thereafter propagates through a non-reciprocal waveguide coupling region into an output waveguide section. A rearward-directed signal enters via the output waveguide section and is thereafter coupled into the non-reciprocal waveguide structure, where the geometry of the structure functions to couple only a small amount of the reflected signal into the input waveguide section. In one embodiment, the non-reciprocal structure comprises an N-way directional coupler (with one output waveguide, one input waveguide and N−1 isolating waveguides). In another embodiment, the non-reciprocal structure comprises a waveguide expansion region including a tapered, mode-matching portion coupled to the output waveguide and an enlarged, non-mode matching portion coupled to the input waveguide such that a majority of a reflected signal will be mismatched with respect to the input waveguide section. By cascading a number of such planar SOI-based structures, increased isolation can be achieved—advantageously within a monolithic arrangement.

摘要翻译： 在SOI结构的硅表面层内形成平面光隔离器。 正向信号被施加到隔离器的输入波导部分，然后通过非互易波导耦合区域传播到输出波导部分中。 后向信号经由输出波导部分进入，然后耦合到不可逆波导结构中，其中结构的几何结构仅将少量的反射信号耦合到输入波导部分中。 在一个实施例中，非互易结构包括N路定向耦合器（具有一个输出波导，一个输入波导和N-1个隔离波导）。 在另一个实施例中，不可逆结构包括波导扩展区域，其包括耦合到输出波导的锥形模式匹配部分和耦合到输入波导的放大的非模式匹配部分，使得反射信号的大部分将 相对于输入波导部分不匹配。 通过级联多个这种平面的基于SOI的结构，可以实现增加的隔离 - 有利地在单片布置中。

公开(公告)号：US07109739B2

公开(公告)日：2006-09-19

申请号：US11075430

申请日：2005-03-08

申请人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  David Piede ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Prakash Gothoskar ,  Margaret Ghiron ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  David Piede ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G01R31/26 ,  G01R31/00

CPC分类号： G02B6/30 ,  G02B6/34 ,  G02B2006/12107

摘要： A wafer-level testing arrangement for opto-electronic devices formed in a silicon-on-insulator (SOI) wafer structure utilizes a single opto-electronic testing element to perform both optical and electrical testing. Beam steering optics may be formed on the testing element and used to facilitate the coupling between optical probe signals and optical coupling elements (e.g., prism couplers, gratings) formed on the top surface of the SOI structure. The optical test signals are thereafter directed into optical waveguides formed in the top layer of the SOI structure. The opto-electronic testing element also comprises a plurality of electrical test pins that are positioned to contact a plurality of bondpad test sites on the opto-electronic device and perform electrical testing operations. The optical test signal results may be converted into electrical representations within the SOI structure and thus returned to the testing element as electrical signals.

摘要翻译： 用于在绝缘体上硅（SOI）晶片结构中形成的光电器件的晶片级测试装置利用单个光电测试元件执行光学和电学测试。 光束转向光学元件可以形成在测试元件上，并且用于促进光学探针信号与形成在SOI结构的顶表面上的光耦合元件（例如，棱镜耦合器，光栅）之间的耦合。 此后，光学测试信号被引导到形成在SOI结构的顶层中的光波导中。 光电测试元件还包括多个电测试引脚，其被定位成接触光电器件上的多个接合焊盘测试点并执行电测试操作。 光学测试信号结果可以转换为SOI结构内的电气表示，并因此作为电信号返回到测试元件。

公开(公告)号：US07058261B2

公开(公告)日：2006-06-06

申请号：US10935146

申请日：2004-09-07

申请人： Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Soham Pathak ,  Kalpendu Shastri ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Vipulkumar Patel ,  Soham Pathak ,  Kalpendu Shastri ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/34

CPC分类号： G02B6/12007 ,  G02B6/124 ,  G02B6/34

摘要： An arrangement for achieving and maintaining high efficiency coupling of light between a multi-wavelength optical signal and a relatively thin (e.g., sub-micron) silicon optical waveguide uses a prism coupler in association with an evanescent coupling layer. A grating structure having a period less than the wavelengths of transmission is formed in the coupling region (either formed in the silicon waveguide, evanescent coupling layer, prism coupler, or any combination thereof) so as to increase the effective refractive index “seen” by the multi-wavelength optical signal in the area where the beam exiting/entering the prism coupler intercepts the waveguide surface (referred to as the “prism coupling surface”). The period and/or duty cycle of the grating can be controlled to modify the effective refractive index profile in the direction away from the coupling region so as to reduce the effective refractive index from the relatively high value useful in multi-wavelength coupling to the lower value associated with maintaining confinement of the optical signals within the surface waveguide structure, thus reducing reflections along the transition region.

摘要翻译： 用于实现和维持多波长光信号和较薄（例如亚微米）硅光波导之间的高效率耦合的布置使用与渐逝耦合层相关联的棱镜耦合器。 在耦合区域（形成在硅波导，ev逝耦合层，棱镜耦合器或其任何组合中）形成具有小于透射波长的周期的光栅结构，以便通过“看到”来提高有效折射率 离开/进入棱镜耦合器的光束截取波导表面（称为“棱镜耦合表面”）的区域中的多波长光信号。 可以控制光栅的周期和/或占空比以在远离耦合区域的方向上改变有效折射率分布，以便将有效折射率从在多波长耦合中的有用折射率降低到较低的值 与保持表面波导结构内的光信号的限制相关联的值，从而减少沿着过渡区域的反射。

公开(公告)号：US06968110B2

公开(公告)日：2005-11-22

申请号：US10828898

申请日：2004-04-21

申请人： Vipulkumar Patel ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

发明人： Vipulkumar Patel ,  Margaret Ghiron ,  Prakash Gothoskar ,  Robert Keith Montgomery ,  Kalpendu Shastri ,  Soham Pathak ,  Katherine A. Yanushefski

IPC分类号： G02B6/12 ,  G02F1/025 ,  H01L21/77 ,  H01L21/84 ,  H01L27/12 ,  H01L27/13 ,  H01L27/146 ,  H01L31/12 ,  G02B6/10

CPC分类号： H01L27/14689 ,  G02B6/12004 ,  G02F1/025 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H01L27/13 ,  H01L27/14636 ,  H01L27/14643 ,  H01L31/12

摘要： A conventional CMOS fabrication technique is used to integrate the formation of passive optical devices and active electro-optic devices with standard CMOS electrical devices on a common SOI structure. The electrical devices and optical devices share the same surface SOI layer (a relatively thin, single crystal silicon layer), with various required semiconductor layers then formed over the SOI layer. In some instances, a set of process steps may be used to simultaneously form regions in both electrical and optical devices. Advantageously, the same metallization process is used to provide electrical connections to the electrical devices and the active electro-optic devices.

摘要翻译： 传统的CMOS制造技术被用于将无源光学器件和有源电光器件与标准CMOS电气器件的形成集成在公共SOI结构上。 电子器件和光学器件共享相同的表面SOI层（相对薄的单晶硅层），然后在SOI层上形成各种所需的半导体层。 在一些情况下，可以使用一组处理步骤来同时形成电和光学装置中的区域。 有利地，使用相同的金属化工艺来提供到电气装置和主动电光装置的电连接。