[發明專利]在光子集成電路中的襯底耦合光柵耦合器

有效

• 申請號: 202011617724.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112684540B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 王黎明;浦田良平;簡·佩蒂凱維奇;吉爾·貝格爾
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B6/122
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 周亞榮;鄧聰惠

1.一種光子集成電路(PIC)芯片，包括：

襯底；

在所述襯底上的晶片；和

在所述晶片內的光柵耦合器，所述光柵耦合器包括錐形部分和光柵，所述光柵從所述錐形部分向所述襯底延伸，其中所述光柵的材料不同于所述晶片中的與所述光柵相對應的相應層的材料，

其中所述晶片包括：

與所述襯底相鄰的絕緣體層；

與所述絕緣體層相鄰的波導層；

在所述波導層的與所述絕緣體層相反的一側上的包層；并且

其中所述光柵被配置具有在兩個不同層中的光柵特征。

2.根據權利要求1所述的芯片，其中所述錐形部分位于所述包層中。

3.根據權利要求2所述的芯片，其中所述光柵耦合器被配置成使光路在所述錐形部分與所述波導層之間過渡。

4.根據權利要求1所述的芯片，其中所述光柵不延伸到所述包層內。

5.根據權利要求1所述的芯片，其中所述光柵特征的第一層比所述錐形部分更靠近所述襯底。

6.根據權利要求1所述的芯片，其中所述光柵延伸到所述絕緣體層中。

7.根據權利要求6所述的芯片，其中所述光柵從所述波導層延伸到所述襯底。

8.根據權利要求7所述的芯片，其中所述光柵包括肋，所述肋延伸穿過所述絕緣體層的整個厚度。

9.一種信號傳送組件，包括：

根據權利要求1至8中的任一項所述的PIC芯片，包括：

襯底；

在所述襯底上的晶片；和

在所述晶片內的光柵耦合器，所述光柵耦合器包括錐形部分和光柵，所述光柵從所述錐形部分向所述襯底延伸，其中所述光柵的材料不同于與所述光柵相對應的相應層的材料；和

印刷電路板(PCB)，所述PIC芯片安裝在所述PCB上，使得所述PIC芯片的晶片側面向所述PCB。

10.根據權利要求9所述的組件，還包括在位于離所述襯底最遠的所述晶片的包層上的圖案化的電接觸件，所述電接觸件在所述PIC芯片與所述PCB之間建立電通信。

11.根據權利要求10所述的組件，其中所述組件限定光路，光信號能夠沿所述光路進入或離開所述PIC芯片，所述光路入射到所述光柵耦合器的一側上，所述光柵耦合器的所述一側對應于所述錐形部分的一側，所述光柵從所述錐形部分的所述一側延伸。

12.一種用于構造光子集成電路的一部分的方法，包括：

沉積襯底；

在所述襯底上沉積絕緣體層；

在所述絕緣體層上沉積波導層；

使用和與光柵特征的第一層相對應的所述波導層或所述絕緣體層的相應層的材料不同的材料，在所述絕緣體層或所述波導層上形成光柵特征的第一層；

形成光柵耦合器的錐形部分，所述光柵耦合器的錐形部分比所述光柵特征的第一層更遠離所述襯底；以及

在所述波導層中或在所述波導層的與所述絕緣體層相反的一側上的包層中形成光柵特征的第二層，所述光柵特征的第一層和所述光柵特征的第二層是形成在兩個不同的相鄰的層中。

13.根據權利要求12所述的方法，其中所述光柵特征的第一層的形成包括：在沉積所述波導層之前，在所述絕緣體層中蝕刻圖案并用材料填充所述圖案。

14.根據權利要求13所述的方法，其中所述光柵特征的第一層的形成包括：在沉積所述絕緣體層之前，在所述襯底上沉積和蝕刻一層材料。

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述光柵特征的第一層的形成還包括：在所述絕緣體層已經沉積之后，在所述絕緣體層中蝕刻圖案，并且用材料填充所述圖案。