[发明专利]光子IC芯片

权利要求书

1.一种光子集成电路芯片，包括：

限定在第一层中的多个垂直光栅耦合器，所述第一层包括半导体层或绝缘层；

覆盖所述多个垂直光栅耦合器的多个第二绝缘层；

互连结构，包括嵌入所述第二绝缘层中的多个金属层级和多个金属通孔；

限定在第一层中的一个或多个相位调制器，每个相位调制器耦合到相应的金属通孔；以及

腔体，在深度上延伸穿过所述第二绝缘层直到在所述多个垂直光栅耦合器与最接近所述多个垂直光栅耦合器的所述金属层级之间的中间层级，所述腔体具有横向尺寸，使得所述腔体能够容纳用于保持光纤的阵列的块，所述光纤的阵列旨在光学耦合到所述多个垂直光栅耦合器。

2.根据权利要求1所述的芯片，其中所述腔体的所述横向尺寸等于所述块的横向尺寸加上公差裕度。

3.根据权利要求2所述的芯片，其中所述公差裕度在10μm与200μm之间。

4.根据权利要求3所述的芯片，其中所述公差裕度在50μm与200μm之间。

5.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第一层是绝缘体上半导体(SOI)器件的半导体层。

6.根据权利要求1所述的芯片，其中所述第一层是由氮化硅制成的绝缘层。

7.根据权利要求6所述的芯片，其中所述第一层设置在绝缘体上半导体器件的半导体层上。

8.根据权利要求1所述的芯片，其中所述腔体具有与所述多个垂直光栅耦合器相对的底部。

9.根据权利要求1所述的芯片，还包括在所述互连结构的上表面上的围绕所述腔体的保护环。

10.根据权利要求9所述的芯片，其中所述保护环由多个金属微柱形成，所述多个金属微柱沿着所述保护环的圆周规则地分布。

11.根据权利要求1所述的芯片，其中所述腔体在横向上完全由所述互连结构界定。

12.一种用于光子集成电路的组件，包括：

第一绝缘层；

具有第一折射率的多个垂直光栅耦合器，多个垂直光栅耦合器限定在第一层中，所述第一层包括半导体层或绝缘层，所述第一层和所述第一绝缘层形成具有低于第一折射率的第二折射率的光学护套；

覆盖所述多个垂直光栅耦合器的多个第二绝缘层；

互连结构，包括嵌入所述第二绝缘层中的多个金属层级；

腔体，在深度上延伸穿过所述第二绝缘层直到在所述多个垂直光栅耦合器与最接近所述多个垂直光栅耦合器的所述金属层级之间的中间层级；以及

用于保持插入到所述腔体中的光纤的阵列的块，所述光纤的阵列光学耦合到所述多个垂直光栅耦合器。

13.根据权利要求12所述的组件，其中所述腔体的横向尺寸等于所述块的横向尺寸加上在10μm与200μm之间的公差裕度。

14.根据权利要求12所述的组件，还包括在所述腔体中至少布置在所述腔体的底部与所述块的表面之间的胶，所述块的所述表面与所述腔体的所述底部相对，所述胶将所述块保持在所述腔体中的适当位置。

15.根据权利要求14所述的组件，还包括在所述互连结构的上表面上的围绕所述腔体的保护环，其中所述胶邻接所述保护环。

16.根据权利要求15所述的组件，其中所述保护环由多个金属微柱形成，所述多个金属微柱沿着所述保护环的圆周规则地分布。

17.根据权利要求12所述的组件，其中所述腔体在横向上完全由所述互连结构界定。