[發明專利]用于光纖到光子芯片連接的裝置和相關聯方法

有效

• 申請號: 201880026867.0
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN110520772B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: M.沃德;孫晨;J.菲尼;R.E.米德;V.斯托加諾維奇;A.賴特
• 申請（專利權）人: 埃亞爾實驗室公司
• 主分類號: G02B6/30
• 分類號: G02B6/30;G02B6/36;G02B6/42;H01L33/36;H01L33/44;H01L33/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;劉春元

光子芯片包括基板、形成在基板上方的電隔離區以及形成在電隔離區上方的線前端（FEOL）區。光子芯片還包括光學耦合區。在光學耦合區內移除電隔離區和FEOL區和基板的一部分。光學耦合區內的基板的頂表面包括配置成接收和對準多個光纖的多個凹槽。凹槽形成在基板內的垂直深度處，以在多個光纖位于光學耦合區內的多個凹槽內時提供多個光纖的光學芯與FEOL區的對準。

技術領域

本發明涉及光學數據通信。

背景技術

光學數據通信系統通過調制激光以編碼數字數據模式來操作。調制的激光通過光學數據網絡從發送節點傳輸到接收節點。已經到達接收節點的調制激光被解調以獲得原始數字數據模式。因此，光學數據通信系統的實施方式和操作取決于具有用于在光學數據網絡內的不同節點處傳輸激光和檢測激光的可靠且高效的機制。在這點上，有必要將光從光纖傳輸到光子芯片，以及反之亦然。正是在此上下文內出現了本發明。

發明內容

在示例實施例中，公開了一種光子芯片。光子芯片包括基板、形成在基板上方的電隔離區以及形成在電隔離區上方的線前端區。線前端區包括晶體管和電光器件。光學耦合區被限定在從光子芯片的邊緣向內延伸的水平區域內。電隔離區和線前端區在光學耦合區內被移除。基板的一部分在光學耦合區內被移除。在光學耦合區內的基板的剩余部分的頂表面包括被配置為接收和對準對應的多個光纖的多個凹槽。多個凹槽形成為跨光學耦合區從光子芯片的邊緣線性延伸。多個凹槽形成在基板內的垂直深度處，以在多個光纖位于光學耦合區內的所述多個凹槽內時提供多個光纖的光學芯與線前端區的對準。

在示例實施例中，公開了一種光子芯片。光子芯片包括基板、形成在基板上方的電隔離區以及形成在電隔離區上方的線前端區。線前端區包括晶體管和電光器件。光子芯片還包括限定在從光子芯片的邊緣向內延伸的水平區域內的光學耦合區。在光學耦合區內在從基板的底表面垂直延伸穿過光子芯片的方向上移除基板的一部分。在光學耦合區內的基板的剩余部分的底表面包括被配置為接收和對準對應的多個光纖的多個凹槽。多個凹槽形成為跨光學耦合區從光子芯片的邊緣線性延伸。當多個光纖位于光學耦合區內的多個凹槽內時，形成多個凹槽以提供多個光纖的光學芯與線前端區內的對應垂直光學耦合器之間的對準。

在示例實施例中，公開了一種封裝的光子芯片系統。封裝的光子芯片系統包括光子芯片，該光子芯片包括基板、形成在基板上方的電隔離區以及形成在電隔離區上方的線前端區。線前端區包括晶體管和電光器件。光子芯片包括形成在線前端區上方的線后端區。線后端區包括層間介電材料和金屬互連結構。光子芯片包括限定在從光子芯片的邊緣向內延伸的水平區域內的光學耦合區。電隔離區和線前端區和線后端區在光學耦合區內被移除。在光學耦合區內移除基板的一部分。在光學耦合區內的基板的剩余部分的頂表面包括被配置為接收和對準對應的多個光纖的多個凹槽。多個凹槽形成為跨光學耦合區從光子芯片的邊緣線性延伸。當多個光纖位于光學耦合區內的多個凹槽內時，形成多個凹槽以提供多個光纖與線前端區內的對應光學耦合器的光學對準。封裝的光子芯片系統還包括封裝基板，該封裝基板包括電連接焊盤。封裝的光子芯片系統還包括設置在光子芯片和封裝基板之間的電連接。電連接被配置成將線后端區內的一些金屬互連結構電連接到封裝基板的電連接焊盤。移除封裝基板的至少一部分以容納多個光纖在光學耦合區內的定位。

附圖說明

圖1示出了根據一些實施例的示例光子芯片橫截面。

圖2示出了根據一些實施例的光子芯片橫截面，其是圖1的光子芯片橫截面的修改，以支持到光子芯片的光學耦合。

圖3示出了根據一些實施例的與如圖2中參考的視圖A-A對應的光子芯片橫截面。

圖4示出了根據一些實施例的光子芯片橫截面，其是圖2的光子芯片橫截面的修改，以提供FEOL區中的光學器件與基板的光學隔離。

圖5示出了根據一些實施例的光子芯片橫截面，其是圖2的光子芯片橫截面的修改，以提供FEOL區中的光學器件與基板的光學隔離。