[发明专利]光子IC芯片

说明书

本公开涉及光子IC芯片。一种光子集成电路芯片包括限定在第一层中的垂直光栅耦合器。第二绝缘层覆盖垂直光栅耦合器，并且具有金属层级的互连结构嵌入第二绝缘层中。腔体在深度上延伸穿过第二绝缘层直到在耦合器与最接近耦合器的金属层级之间的中间层级。腔体具有横向尺寸，使得腔体能够容纳用于保持光纤阵列的块，光纤阵列旨在光学耦合到耦合器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年3月25日提交的法国专利申请No.1903064的优先权，该申请通过引用并入此文。

技术领域

本公开总体上涉及光子集成电路(光学和光电)。

背景技术

在测试步骤期间或在光子集成电路的操作期间，光学信号被供应给电路的光学输入，并且对应的光学信号可以在电路的光学输出的层级处被观察到或者可获取。光纤用于将光学信号传输到电路的光学输入，例如，由电路外部的一个或多个光学信号源供应的光学信号。光纤也可以用于将在电路的光输出的层级处可获取的光学信号传输到电路外部的设备，例如，传输到光学信号的分析设备。

用于与光子集成电路交换光学信号的光纤通常被组织成光纤阵列，阵列的光纤相对于彼此在保持块中保持在适当的位置。光纤被布置在保持块中，使得它们均具有与保持块的同一表面齐平的第一端部。第一端部的分布对应于电路的多个光学输入和/或输出的分布。因此，当光纤阵列中的光纤的第一端部与电路的这样的多个光学输入和/或输出相对布置时，可以与电路交换多个光学信号。

发明内容

本公开总体上涉及光子集成电路(光学和光电)。特定实施例涉及在测试步骤期间或在这样的电路的操作期间与这样的电路的光学信号交换。

实施例可以克服例如已知光子集成电路的全部或部分缺点，例如关于将这些电路的光学输入和/或输出光学耦合到布置在保持块中的光纤阵列中的光纤的方式。

一个实施例提供了一种光子集成电路芯片，该光子集成电路芯片包括具有垂直光栅耦合器的多个耦合器，该垂直光栅耦合器限定在第一半导体或绝缘层中，该第一半导体或绝缘层顶部具有包括嵌入第二绝缘层中的多个金属层级的互连结构。腔体在深度上向下延伸穿过第二绝缘层直到在耦合器与最接近耦合器的金属层级之间的中间层级。腔体具有横向尺寸，使得腔体能够容纳用于保持光纤的阵列的块，光纤的阵列旨在光学耦合到耦合器。

根据一个实施例，腔体的横向尺寸等于块的横向尺寸加上公差裕度。

根据一个实施例，公差裕度在从10μm至200μm的范围内，优选地在从50μm至150μm的范围内，优选地基本上等于100μm。

根据一个实施例，第一层是绝缘体上半导体类型的半导体层，优选地由硅制成。

根据一个实施例，第一层是由氮化硅制成的绝缘层。

根据一个实施例，第一层位于绝缘体上半导体类型的第三半导体层上，该第三半导体层优选地由硅制成。

根据一个实施例，腔体的底部与多个耦合器相对。

根据一个实施例，芯片还包括在互连结构的上表面上的围绕腔体的保护环，该保护环被配置为当胶被布置在腔体中并且块插入腔体中时避免胶流动超出该环。

根据一个实施例，保护环由沿着保护环的圆周规则地分布的多个金属微柱形成。

另一实施例提供了一种组件，该组件包括诸如上文限定的芯片和用于保持插入腔体中的光纤阵列的块。

根据一个实施例，该组件还包括在腔体中至少布置在腔体的底部与块的表面之间的胶，胶优选地为环氧树脂，块的表面与腔体的底部相对，胶将块保持在腔体中的适当位置。

另一实施例提供了一种半导体晶圆，该半导体晶圆包括诸如上文限定的多个芯片或诸如上文限定的多个组件。