CN108351469B - 硅光路 - Google Patents

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Abstract

现有技术中硅光路的目视检测取决于目视确认者的感官判断，在充分进行小划痕的检测方面存在局限性。目视检查时看漏的具有划痕的不良芯片会被误判为合格并流向目视检查的下游工序。无法在整个光路的早期工序的阶段将不良芯片判断为不合格，会降低下游的制造/检查工序中的成品率，产品的制造检查成本会增加。本发明的光路除了实现所希望的功能的光路之外，还包含环绕整个光路并充分贴近光路的光波导的划痕检测用光波导和连接于检测用光波导的光栅耦合器。基于使用了光栅耦合器的检测用光波导的透射特性测定，能在切割成芯片之前的晶圆状态下高效地发现各个芯片内的划痕。能通过按芯片来设置独立的检测用光波导，并进而形成多个芯片共用的一根检测用光波导来分段地发现划痕。

Description

硅光路
技术领域
本发明涉及由硅光波导形成的硅光路。更详细而言，涉及用于对波导上产生的划痕进行晶圆级检测的硅光路。
背景技术
近年来，将硅集成电子回路的制造技术应用于光波导等的形成中，并且能使光路急速地小型化的硅光子技术的研发正在盛行。虽然作为基于硅光子技术的硅光路，提出了具有各种功能的回路，特别是朝着实际应用而正在进行开发的则是光收发器的领域。
图27A和图27B是表示光调制回路的典型构成来作为现有技术的硅光路的第一例的图。图27A、图27B中的光路9100-1、9100-2分别是主要应用于面向长距离传输的光收发器的数字相干偏振复用方式的光调制回路芯片。任一光路都包含同样的构成要素，并由输入波导9101、分光器9102～9108、四个构成马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)回路的光相位调制波导9109～9112、光耦合器9113～9118、偏振旋转回路9119、偏振合成回路9120、输入/输出波导9121构成。
图27A的光路9100-1是以光输入/输出位于矩形芯片的两端的方式，将输入/输出波导9101、9121配置于芯片的对角位置的两个拐角附近的例子。图27B的光路9100-2是以光输入/输出位于矩形芯片的一方的端部的方式，将输入/输出波导9101、9121配置于同一拐角附近的例子。
图27A和图27B中虽未明示，但在各光相位调制波导9109～9112的上部形成有高频电极，以通过光电相互作用而使电信号被转换成光的相位变化(相位调制信号)的方式进行动作。从输入波导9101输入的光依次在分光器9102～9108分路，并通过光相位调制波导9109～9112来施加调制。而且，调制光通过光耦合器9113～9118、偏振旋转回路9119、偏振合成回路9120被合路，并作为偏振复用后的光调制信号从光输出波导9121输出。
图28是表示集成了光调制回路和光接收回路的光路的构成来作为现有技术的硅光路的第二例的图。光路芯片9200是在基板上集成了数字相干偏振复用方式的光调制回路和光接收回路的光路芯片。硅光路集成性优异，在能将多个功能回路集成于单芯片来抑制回路尺寸和成本这一点上优异。
图28的位于集成光路9200的上侧的光调制器部分采用与图27B同样的构成，各回路要素9201～9221的功能、动作与通过图27B所说明的回路要素9101～9121相同。位于光路芯片9200的下侧的光接收回路由本振光的输入波导9222、信号光的输入波导9223、分光器9224、偏振分离回路9225、偏振旋转回路9226、作为光解调回路的相干光混频器9227、9228、以及光电检测器(PD)9229构成。
从传输路，对信号光的输入波导9223输入偏振复用信号，偏振复用信号通过偏振分离回路9225被分离成TE偏振光和TM偏振光分量。此外，TE偏振光的连续光从本振光源并且从输入波导9222输入，并通过分光器9224被分成两路。通过偏振分离回路9225而分离的信号的TE偏振光分量和分路后的一方的TE偏振光的本振光通过相干光混频器9227进行解调。此外，由偏振分离回路9225分离出的信号的TM偏振光分量通过偏振旋转回路9226而被转换成TE偏振光，与分路后的另一方的TE偏振光的本振光一起被输入至相干光混频器9228进行解调。解调后的光信号通过多个光电检测器9229被转换成接收电信号并被输出。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：W Bogaerts et al，“Silicon-on-Insulator Spectral FiltersFabricated With CMOS Technology，”IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUMELECTRONICS，Vol.16，pp.33-44，2010年
非专利文献2：S Jeong et al，“Si-nanowire-based multistage delayed Mach-Zehnder interferometer optical MUX/DeMUX fabricated by an ArF-immersionlithography process on a 300mm SOI wafer，”OPTICS LETTERS，Vol.39，pp.3702-3705,2014年
非专利文献3：S Xiao et al，“Multiple-channel silicon micro-resonatorbased filters for WDM applications，”OPTICS EXPRESS，Vol.15，pp.7489-74982007年
非专利文献4：W Bogaerts et al，“Low-loss，low-cross-talk crossings forsilicon-on-insulator nanophotonic waveguides，”OPTICS LETTERS，Vol.32，pp.2801-2803，2007年
发明内容
发明所要解决的问题
上述那样接近了实用化的硅光路在其制造/检查工序中存在如下所述的问题。在硅晶圆上制造光路以及进行检查的工序中，光波导会以固定的概率产生缺陷。在使用镊子等在不同的制造工序间移动晶圆时，有时候会误与晶圆表面接触。此外，当在加工工序中在晶圆上对裸露的纤芯施加稍稍过大的应力时，有可能在光路上产生划伤、物理损伤。在晶圆上的光路的制造/检查工序中，无法完全避免对光波导造成这样的缺陷。划伤等物理损伤(以下，简称为“划痕”)会使光波导的特性产生透射损失的增加等决定性的劣化，存在由这样的划痕导致的波导缺陷的芯片不满足特性上的性能而无法使用。因此，必须在硅光路的制造/检查工序中尽早地检测晶圆上的划痕来排除此芯片。以往，硅光路芯片上的这样的划痕的检测通过使用显微镜的目视检查来进行。
然而，目视检测至少有一部分会取决于查看者的感官判断。而且，由于硅回路是极小型的回路，在显微镜的视野下，特别是在充分进行小划痕的检测方面存在局限性。在目视检查中看漏的有划痕的不良芯片会被误判定为合格，流向处于目视检查的下游的工序。这些不良芯片在进行从晶圆被切割成独立的芯片之后的芯片自身的特性检查、或者被封装并进行模块特性检查之前，都不会被发现，无法在整个光路的制造工序的早期阶段判断出不合格。
如此，在现有技术的硅光路中，无法通过目视检查来完全排除在晶圆状态下的光路的制造中所产生的划痕。其结果是，存在如下问题：在处于晶圆状态的工序的下游的制造/检查工序中的芯片特性检查、封装、模块特性检查的工序中会降低成品率，导致产品的制造/检查成本的增加。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种能通过晶圆状态下的检查来在早期客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕的光路。
用于解决问题的方案
作为本发明的一个实施方案，公开了一种光路，其为硅光路，具有检测产生于在基板上形成的光路要素的划痕的功能，其特征在于，具备：光波导，沿着通过所述光路要素而具有规定功能的对象回路的外轮廓的至少一部分，以与所述对象回路之间不会发生光耦合的距离贴近配置；以及光路转换单元，设置于所述光波导的两端。
优选的是，所述光路转换单元是光栅耦合器对或耦合器对的任一个，所述耦合器对包含两个光路转换回路，所述光路转换回路分别具有所述光波导的末端面、以及与该末端面对置地设置并反射大致与SOI基板垂直地从所述末端面射出的光的全反射面。
此外，所述对象回路、所述光波导、以及所述光路转换单元由在SOI基板上形成的硅细丝构成。
而且，所述光波导的直线部分的至少一部分是放大了纤芯宽度的多模波导，所述多模波导还以不会经由锥形波导而与所述光波导的其它部分的波导进行模式转换的方式连接。
此外，优选的是，所述光波导不与所述对象回路交叉，并且所述光波导的沿着所述对象回路的外轮廓的部分配置为与所述外轮廓保持50μm以内的距离。
根据本发明的另一个实施方案，所述光波导具有：去路部分，配置为从所述光路转换单元的一方的耦合器沿着所述对象回路的外轮廓大致包围所述对象回路；以及归路部分，配置为与所述去路部分大致平行地折回，直至所述光路转换单元的另一方的耦合器，所述光路转换单元的各耦合器能以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地配置，并取其配置间隔为1mm以下。
根据本发明的又一个实施方案，所述对象回路包含具有相同或不同功能的至少两个副对象回路，所述光波导至少包含：折回波导部分，具有配置为从所述光路转换单元的一方的耦合器沿着第一副对象回路的外轮廓包围所述第一副对象回路的去路部分和配置为与所述去路部分大致平行地折回的归路部分；以及副对象回路间的波导部分，配置为从所述第一副对象回路的所述折回波导部分开始连续，并沿着所述第一副对象回路的外轮廓的未被所述折回波导部分包围的外轮廓的一部分、或者沿着与所述第一副对象回路不同的第二副对象回路的外轮廓的至少一部分，所述光路转换单元的各耦合器能以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地配置，其配置间隔为1mm以下。
此外，还能实施为如下光路，其具备：多个光波导，沿着各个对象回路的外轮廓的至少一部分，以与该各个对象回路之间不会发生光耦合的距离，与在所述基板上形成的多个对象回路分别贴近地配置；对应的多个光路转换单元，分别与所述多个光波导连接；共用的单一的光波导，构成为贴近各个所述多个对象回路以及对应的各个所述光波导，遍及所有的所述多个对象回路地分别与所述多个光波导平行；以及共用的光路转换单元，连接于所述共用的单一的光波导。
而且，还能实施为如下光路，其具备：多个光波导，沿着各个对象回路的外轮廓的至少一部分，以与该各个对象回路之间不会发生光耦合的距离，分别与在所述基板上形成的多个对象回路贴近地配置；第一波分复用/解复用回路，所述多个波导的一端分别与多个输出端连接，将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用；第二波分复用/解复用回路，所述多个波导的另一端分别与多个输出端连接，将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用，其中所述第二波分复用/解复用回路具有与所述第一波分复用/解复用回路相同的波分复用/解复用特性，所述多个光波导分别通过两个波分复用/解复用回路的具有相同的传输波长的输出端彼此来连接；以及光路转换单元，与所述第一波分复用/解复用回路的所述输入端和所述第二波分复用/解复用回路的所述输入端连接。
发明效果
如上所述，通过本发明的光路，能通过晶圆状态下的检查来客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。此外，通过本发明光路，能在制造工序的更早的阶段高精度地检测出在硅光路的制造工序中所产生的划痕，能高效地避免包含在晶圆状态下的检查中看漏的不良的回路流向后续工序。能削减使用了硅光路的产品的制造时间以及成本。
附图说明
图1是表示本发明的实施例一的检查用光路的构成的俯视图。
图2是表示本发明的光路的检测用光波导的剖面构造的图。
图3A是表示本发明的光路中的光路转换单元的一例的光栅耦合器的构成例的俯视图。
图3B是表示本发明的光路中的光路转换单元的一例的光栅耦合器的构成例的剖面图。
图4是对使用了本发明的实施例一的光路的、光路的工序内检查方法进行说明的图。
图5是表示作为对象回路的光调制回路在制造工序内产生了划伤的状态的图。
图6是表示在本发明的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。
图7是表示本发明的光路中的对象回路以及检测用光波导的间隔与划痕的检测概率的关系的图。
图8是表示本发明的实施例二的光路的构成的俯视图。
图9是表示实施例二的光路中在对象回路产生了划伤的状态的图。
图10是表示本发明的实施例三的光路的构成的俯视图。
图11是表示本发明的实施例三的光路的光波导构造的图。
图12是表示在实施例三的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。
图13是表示本发明的实施例四的光路的构成的俯视图。
图14是对使用了本发明的实施例四的光路的、光路的工序内检查方法进行说明的图。
图15是表示光纤块零件中光纤间距标称值与实测间距的误差量的图。
图16是表示本发明的实施例五的光路的构成的俯视图。
图17是表示本发明的实施例六的光路的构成的俯视图。
图18是表示实施例六的光路中，对象回路内的一个光路在制造工序内产生了划伤的状态的图。
图19是示意地表示本发明的实施例六的光路中的检测用光波导的分段构成的图。
图20是表示在实施例六的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。
图21是表示通过实施例六中的第二测定所测定出的四个对象回路的透射光谱的图。
图22是表示本发明的实施例七的光路的构成的俯视图。
图23是表示实施例七的光路中，对象回路内的一个光路在制造工序中产生了划伤的状态的图。
图24是表示实施例七的光路中的波分复用/解复用回路的解复用特性的图。
图25是表示实施例七的光路中两个波分复用/解复用回路与四根检测用光波导之间的连接关系的图。
图26是表示在实施例七的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。
图27A是表示现有技术的硅光路的第一例的光调制回路芯片的构成的图。
图27B是表示现有技术的硅光路的第一例的另一光调制回路芯片的构成的图。
图28是表示集成了现有技术的硅光路的第二例的光调制回路和光接收回路的光路的构成的图。
图29A是表示本发明的光路中的光路转换单元的另一构成例的俯视图。
图29B是表示本发明的光路中的光路转换单元的另一构成例的剖面图。
具体实施方式
本发明的光路是一种检查用光路，除了实现所希望的功能的光路之外，还包含：划痕检测用光波导，环绕整个光路并充分接近光路的光波导；以及光路转换单元，连接于检测用光波导。光路转换单元例如能采用光栅耦合器对、由具有包含全反射端面的槽的光路转换回路构成的耦合器对。基于使用了光路转换单元的检测用光波导的透射特性测定，能在切割成芯片之前的晶圆状态下，高效地发现各个芯片内的划痕。通过在芯片上独立设置检测用光波导，而且遍及多个芯片形成共用的一根检测用光波导，能分段高效地发现划痕。以下，从最基本的构成到更复杂的构成，对各种方案的检测用光波导的具体的实施例和晶圆状态下的划痕检测顺序进行详细说明。首先，对本发明的最基本的构成的检查用光路的构成以及检查顺序进行说明。
实施例一
图1是表示本发明的实施例一的光路的构成的俯视图。在图1中，以虚线划出的区域表示硅光路芯片100，由与通过图27A来说明的现有技术的光调制回路完全相同的回路构成。硅光路芯片100是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的光路芯片。在图1中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制回路，省略了详细构成以及动作的说明。以虚线描绘出的光调制回路是用于实现光调制功能的作为最终产品的光路，在制造/检查工序中必须在早期检测出在光调制回路的波导上产生的划痕。在以下的说明中为了方便起见，将图1的光调制回路那样的作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的光路称为“对象回路”。
本发明的光路除了图1中以虚线描绘出的作为上述对象回路的光调制回路之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路由光波导101、以及连接于光波导101的两端的光栅耦合器102、103构成。也将两个光栅耦合器称为光栅耦合器对。光波导101以沿着从对象回路的输入波导到输出波导的对象回路的外周(外轮廓)的方式，并且不与对象回路的波导交叉地配置。
图2是表示本发明的光路中的检测用光波导的剖面构造的图。图2是观察与图1的检测用光波导101的附近的波导垂直的剖面的图，光波导101通过由SOI(Silicon OnInsulator)基板形成的通道型波导来构成。其纤芯宽度为0.5μm，纤芯厚度为0.22μm。通道型的光波导形成于在SOI基板的硅基板部123上形成的BOX(Buried OXide)层122上。还具备以包覆光波导(纤芯)101的方式形成的SiO2包层121。包层121厚度为2μm左右，BOX(BuriedOXide)层122厚度为2μm左右。
图3A和图3B是表示作为本发明的光路中的光路转换单元的光栅耦合器的构成例的图。图3A示出了一方的光栅耦合器102(103)的俯视图，光栅耦合器102的一端连接于光波导311，光波导311与图1的光波导101对应。在光栅耦合器102与光波导311之间具备锥形波导312。光栅耦合器102具备光栅厚的纤芯部分314和光栅薄的纤芯部分313。在锥形波导312中，从光波导311朝向光栅耦合器102，波导宽度从0.5μm增大至10μm。需要说明的说，在以下的各实施例中，作为光路转换单元，以光栅耦合器、光栅耦合器对为例进行说明。然而，光路转换单元除了光栅耦合器以外，还能通过后述的由具有包含全反射倾斜端面的槽的光路转换回路构成的耦合器、耦合器对来实现。
图3B示出了图3A的光栅耦合器的俯视图中的包含IIIB-IIIB′线的剖面的构造。在光波导311的纤芯的延长线上连续地，形成光栅的波导纤芯部分313、314由硅形成。波导纤芯部分313、314在SOI基板的硅基板部分315上，通过SiO2而形成有BOX层(下部包层)316以及上部包层317。光栅的间距为0.7μm，波导的较厚的纤芯部分314的各长度为0.35μm。此外，波导的较厚的纤芯部分314的厚度为0.22μm，较薄的纤芯部分313的厚度为0.15μm，上部包层317的厚度约为2μm，下部包层316的厚度为2μm。
图4是对使用了本发明的实施例一的光路的、光路的制造工序内检查方法进行说明的图。示意地示出了通过使用作为光的输入/输出机构的光栅耦合器102、103，在切割成单一的芯片之前的晶圆状态下测定检测用光波导101的光透射特性的方法。
光栅耦合器102、103能以与芯片的光路的构成面即硅(SOI)基板面大致垂直的方式从通道型光波导朝向上方转换光的方向，来输入/输出光。通过使用光栅耦合器，无需为了输入/输出用于划痕检测的试验光而将光路切成芯片并形成端面。即，能在晶圆上制造光路的过程的状态下，或者在制造光路之后的晶圆状态下，直接向回路输入/输出光来测定检查用光路的特性。在图4中，在以虚线划出的一个矩形区域示出了作为对象回路的图1的光调制回路，多个矩形的区域分别以切成芯片之前的状态排列于晶圆上。相对于晶圆上的特定的对象回路，在本发明的光路的光栅耦合器102、103各自的上方使光纤401、402分别贴近来进行光耦合。如果将一方的光纤401连接至测定用光源，并将另一方的光纤402连接至检测器，则与现有技术的在切割成芯片之后从基板端面输入/输出光的情况同样，能评价光透射特性。
图5是表示在作为对象回路的光调制回路上在其制造工序内产生了划伤的状态的图。在图5中，以横切对象回路的多个波导和检测用光波导101的方式产生了划痕500。在产生很多这样的划痕的情况下，对象回路的波导会产生构造上的缺陷，给对象回路的特性带来致命的故障。图5中示出了以集中在单一的芯片内的尺寸产生划痕500的情况，但根据不同的情况，也有可能在多个芯片产生划痕。
在像图5那样产生了给对象回路带来缺陷的划痕的情况下，在本发明的光路的检测用光波导101也会产生缺陷。理想的是：检测用光波导101在不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的最外轮廓的波导地进行配置。在本发明的光路中，应该进行检测的划痕的大小与对象回路的波导间隔同等或在其之上。当考虑到图27A以及图27B、图28所示的光调制回路、光接收回路的典型的回路构成、波导间隔时，假设大致100μm以上的大小的划痕。这是因为，当划痕的大小与波导的间隔同等或在其之上时，划痕横切对象回路内的波导的概率，即使对象回路的特性劣化的概率会升高。
图7是表示本发明的光路中的对象回路以及检测用光波导的间隔与划痕的检测概率的关系的图。在将划痕的大小设为100μm的情况下，相对于图1所示的对象回路与检测用光波导101的邻接间隔，示出了划痕的检测概率。划痕的检测概率当然理想的是大致为1，因此，为了实现检测概率的允许值为0.99以上，根据图7，邻接间隔110最大为50μm为宜。通过以尽量邻接邻接并靠近对象回路的方式配置光波导101，能提高应该进行检测的划痕在对象回路和光波导101同时受到损伤的可靠性。因此，在图1的对象回路中，在位于左下的三段光耦合器的附近，检测用光波导101以与对象回路稍稍分离的方式描绘出，但在该光耦合器的附近部分，也优选检测用光波导101充分接近光耦合器。值得注意的是，本发明不限于只在光波导上产生划痕，本发明的光路还能进行对象回路内的其它的所有回路要素的划痕检测。
通常，从成本的角度来看，对象回路在芯片基板上尽可能集中配置于紧凑的区域。因此，本发明的检测用光波导在对象回路的区域的周围，即沿着外轮廓进行配置。从可靠地检测对象回路内的划痕的角度来看，检测用光波导包围对象回路的外轮廓的尽可能多的部分(整周)为佳。此外，理想的是光波导101尽量沿着对象回路的从一端至另一端进行配置。因此，优选沿着对象回路的外形(外轮廓)的长尺寸方向配置光波导101。由此，无论在对象回路内的哪个部分产生了划痕的情况下，都会在光波导101同时产生划痕，提高了能检测出划痕的可靠性。从这个角度来看，光栅耦合器102、103的位置不一定要位于对象回路的输入/输出端附近，可以配置于方便进行光路的制造工序内的检查的任意位置。
图6是表示在本发明的实施例一的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。在图1或图5所示的光路中，通过以图4所说明的方法，从光栅耦合器102、103输入/输出光并测定了光波导101的透射光谱。在图6中，示出了大致C波段波长范围的光谱。图6的标为“正常”的实线表示如图1所示的那样在对象回路没有划痕的情况下的透射光谱。另一方面，图6的标为“有划痕”的虚线表示如图5所示所示的那样在对象回路产生划痕且光波导101上也有缺陷的情况下的透射光谱。光栅耦合器与光纤的耦合率有波长依赖性，图3A以及图3B的光栅耦合器102、103以在波长1545nm附近达到最大耦合率的方式设计。图6所示的透射光谱反映出该光栅耦合器102、103与光纤的耦合率、以及与光波导101的长度对应的传输损耗。然后，在如图5所示的那样在光路内产生了划痕的情况下，由于会因光波导101上所产生的缺陷而产生较大的损耗，因此，此损耗也会反映在透射光谱上。因此，在光路内有划痕和没有划痕的情况下，会在透射光谱的能级上显现出较大的差异。
如图4所示，在本发明的光路中，通过对与晶圆上所形成的多个矩形区域中的对象回路对应地一对一制成的检测用的光路测定透射光谱，能判定划痕的有无。对晶圆内的所有对象回路测定透射光谱，并将其透射光谱与“正常”的状态进行比较，通过透射率从“正常”的状态的偏离，能检测出有划痕并在波导产生了缺陷的对象回路。
因此，本发明的光路能实施为如下的光路，即，一种具有检测产生于在基板上形成的光路要素的划痕的功能的硅光路，其中，具备：光波导，沿着通过所述光路要素而具有规定功能的对象回路的外轮廓的至少一部分，以与所述对象回路之间不发生光耦合的距离贴近配置；以及光栅耦合器对，设置于所述光波导的两端。优选的是，所述对象回路、所述光波导、以及所述光栅耦合器对由在SOI基板上形成的硅细丝构成。
通过本发明的光路进行的划痕检测的优点在于，第一，不像现有技术的目视检查那样依赖于测定者的主观/感官判断，而是能基于光路的透射特性这一客观的数据来更加可靠地进行制造工序中的不良(划痕)的检测。第二，进行可稳定地直接取得的光波导的光透射特性的检测，而无需为光路提供电源等，因此，能使对多个回路的测定自动化。由此，与现有技术的目视检查相比，能减少人员的运作成本和时间，除此之外还能缩短检查时间的可能性很高。第三，根据本发明的光路，能进行切割成单一的芯片之前的晶圆级下的测定/检测，因此，能在光路的制造工序的更早阶段确定存在不良(划痕)的对象回路。由此，在发现不良的后续工序中，能预先省略针对所确定出的回路的检查等来缩短总制造时间。
在图6的说明中，采用为了检测划痕而测定透射光谱的情况来进行说明，但是，由于由划痕导致的缺陷以传输损耗的差异的形式被检测出来，因此，即使不扫描某一整个波段来进行测定而是通过单一波长下的损耗测定，也完全能进行检测，从进一步缩短测定时间的角度来看，理想的是：仅进行单一波长下的损耗的测定。
在本发明的光路中，检查能在对制成的晶圆进行芯片切割的紧前进行。更优选的是，在加工形成硅波导的紧后，或者在进行硅波导加工后进一步堆积了上部包层的紧后的定时进行是有效的。由此，通过在硅波导加工的阶段检测出有划痕的对象回路的划痕，对于作为更下游的晶圆制造工序的电极的形成等而言，能省略已经检测出了划痕的对象回路的电极检查等，关系到制造时间的进一步缩短。
如以上所详细说明的，通过本实施例的光路，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。
实施例二
图8是表示本发明的实施例二的光路的构成的俯视图。在图8中，以虚线划出的矩形区域表示硅光路芯片2100，由与通过图27B说明的现有技术的光调制回路完全相同的回路构成。硅光路芯片2100也是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的光路芯片。在图8中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制回路，与实施例一同样省略详细构成和动作的说明。图8的以虚线表示的光调制回路是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图8中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制回路之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路由光波导2101、以及连接于光波导2101的两端的光栅耦合器2102、2103构成。光波导2101以及光栅耦合器2102、2103的构成与实施例一相同。光波导2101以沿着对象回路的从输入波导到输出波导的回路周边的方式，并且不与对象回路的波导交叉的方式配置。在实施例一中，检测用光波导101仅沿着对象回路的外轮廓的长边的一方(单侧)配置。与此相对，在本实施例中，光波导2101以包含对象回路的外轮廓的长边的两方(两侧)在内，包围对象回路的整周的方式，沿着对象回路的大致整个外轮廓配置。
图9是表示实施例二的光路中在对象回路产生了划伤的状态的图。通过像本实施例那样配置光波导2101，即使是仅横切对象回路的一部分而不横切整个对象回路这种更小的划痕2200、2201，也能可靠地检测出制造工序中的划痕。即，与仅在对象回路的外轮廓的一侧具备检测用光波导的实施例一相比，在本实施例中，即使是更小的划痕都能有效地检测出来。
在本实施例中，也与实施例一同样，理想的是光波导2101以不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的最外轮廓的波导的方式配置。对象回路的波导与检测用光波导2101之间的邻接间隔以最大50μm为宜。关于使用了本发明的光路的工序内检查的方法，由于与实施例一完全相同，因此省略说明。
如以上所说明的那样，通过本实施例的光路，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕，而且，与实施例一相比，包含更小的划痕在内，都能更灵敏地检测划痕。
实施例三
图10是表示本发明的实施例三的光路的构成的俯视图。在图10中，以虚线划出的矩形区域表示硅光路芯片3100，由与通过图27B所说明的现有技术的光调制回路完全相同的回路构成。硅光路芯片3100也是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的光路芯片。在图10中，以虚线示出具有与现有技术相同的构成的光调制回路，与现有技术以及实施例二同样省略详细构成和动作的说明。图8的以虚线示出的光调制回路是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图10中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制回路之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路由光波导3101、以及连接于光波导3101的两端的光栅耦合器3102、3103构成。也将两个光栅耦合器3102、3103称为光栅耦合器对。光波导3101以及光栅耦合器3102、3103的构成与实施例一、实施例二相同，但在本实施例中，在光波导3101的构造上具有特征。
图11是表示本发明的实施例三的光路中的光波导的构造的图。在本实施例的检测用光波导3101中，波导改变朝向的曲线部分3202的纤芯宽度为与实施例二同样的0.5μm，为单模波导。另一方面，直线部分3201的纤芯宽度与曲线部分3202相比被放大，设为多模波导。其特征在于，在曲线波导以及直线波导的宽度不同的波导间，锥形波导3203、3204的纤芯宽度连续转换。
因此，在本实施例的光路中，光波导的直线部分的至少一部分是纤芯宽度被放大的多模波导，所述多模波导能实施为：经由锥形波导，以不进行模式转换的方式与所述光波导的其它部分的波导连接。
实施例二的检测用光波导2101在整个长度上为单模波导，通过使用了光波导的透射光谱的检查，能没有任何问题地进行划痕检测。但是，一般而言，硅细丝的单模波导(宽度0.5×高度0.22μm)具有2～4dB/cm的传输损耗。由于传输损耗的值会因加工误差、SOI晶圆的批次而变化，因此每次进行晶圆制造时或在晶圆的面内发生某种程度的变动。因此，在对象回路的尺寸比较大，划痕检测用光波导的全长长的情况下，判定划痕的有无的透射光谱或损耗的测定值也会在每次晶圆制造时变动，在晶圆面内也有偏差。这样的测定值的变动/偏差在进行光路内的划痕的有无的检测/判定时会成为噪声，使其检测的精度变差。
因此，在像本实施例那样将检测用光波导3101的内的直线波导部分设置成多模波导的情况下，能大幅降低波导3101的传输损耗。例如，在将纤芯高度仍设为0.22μm而将波导的纤芯宽度设为1.5μm的情况下，基本模式的传输损耗为0.5dB/cm以下，与单模波导的传输损耗相比为非常小的值。通过抑制传输损耗的绝对值，能抑制每次进行晶圆制造时或在晶圆面内产生的光路本身的偏差。与实施例二的情况相比，随着噪声的降低，图6所示的“正常”的情况与“有划痕”的情况下的光谱的差异变得稳定而明了，能提高光路内的划痕的有无的检测/判定的检测精度。
一般而言，多模波导这一叫法是指能进行多个模式的传输的波导，但实际上在本发明的检测用光波导中，重点在于仅传输基本模式的光。因此，在锥形波导中必须进行隔热传输，必须以一定程度上缓和锥形波导的纤芯宽度的放大角度的方式进行设计。作为标准，理想的是该纤芯的放大角度为5度以下，在将多模波导的直线部分3201的纤芯宽度设为1.5μm的情况下，理想的是锥形波导3203、3204的长度分别设为15μm以上左右。
在本实施例中，也与实施例一以及实施例二同样，理想的是光波导3101在不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的最外轮廓的波导地进行配置。对象回路的波导与检测用光波导之间的邻接间隔以最大50μm为宜。在本实施例中，关于使用了光路的工序内检查的方法，也与实施例一完全相同，因此也省略此处的说明。
图12是表示在本发明的实施例三的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。在图10的光路中，从光栅耦合器3102、3103输入/输出光，并测定光波导3101的透射光谱。图12的标为“正常”的实线表示在对象回路没有划痕的情况下的透射光谱。另一方面，图12的标为“有划痕”的虚线表示在对象回路产生了划痕而在光波导3101上有缺陷的情况下的透射光谱。光栅耦合器与光纤的耦合率具有波长依赖性，在图10的光栅耦合器3102、3103，也以在波长1545nm附近达到最大耦合率的方式设计。在图12所示的透射光谱中，与实施例一、实施例二同样，反映出了对应于光栅耦合器3102、3103与光纤的耦合率、以及光波导3101的长度的传输损耗。在本实施例中，如图11所示，放大光波导3101的直线部分的纤芯宽度，大幅降低了传输损耗。由此可知，与图6所示的实施例一的光谱相比，“正常”的情况下的透射光谱的透射率增大(回路的损耗降低)。由此，即使在有划痕并且由于划痕的程度较轻而损耗的增加量不怎么大的情况下，也能通过测定值没有偏差的程度来更可靠地检测划痕的有无。
如以上所说明的那样，通过本实施例的光路，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕，而且与实施例一以及实施例二相比能更灵敏地检测划痕。
实施例四
图13是表示本发明的实施例四的光路的构成的俯视图。在图13中，以虚线划出的矩形区域表示硅光路芯片4100，由与通过图27B说明的现有技术的光调制回路完全相同的回路构成。硅光路芯片4100也是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的光路芯片。在图13中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制回路，与现有技术以及实施例二以及实施例三同样省略详细构成和动作的说明。图13的由虚线表示的光调制回路是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图13中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制回路之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路由光波导4101、以及连接于光波导4101的两端的光栅耦合器对4102构成。光波导4101以及光栅耦合器对4102各自的构成与实施例一～三相同，但如后所述，本实施例的特征在于光栅耦合器对4102的配置位置。
在本实施例中，与实施例二以及实施例三同样，以包围整个对象回路的方式配置光波导4101，此外，与实施例三同样，光波导4101的直线部分放大了纤芯宽度而设为多模波导，降低了传输损耗。即，光波导4101内的曲线部分的纤芯宽度为0.5μm，直线部分的纤芯宽度为1.5μm。而且，直线部分与其它部分之间的连接部分通过锥形波导来连续改变纤芯宽度，为了一定程度上缓和纤芯宽度放大的角度，各锥形波导的长度为15μm。
此外，在本实施例中，也与前面的实施例同样，理想的是检测用光波导4101在不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的最外轮廓的波导地进行配置。对象回路的波导与检测用光波导之间的邻接间隔以最大50μm为宜。
在本实施例中，特征在于两个光栅耦合器对4102的相对位置关系。在实施例一～三中，两个光栅耦合器配置于矩形的芯片区域的离得最远的两个拐角附近。与此相对，在本实施例中，两个光栅耦合器以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地形成，并在一个拐角位置的附近集中配置。通过如此配置光栅耦合器对，图13所示的本实施例的检测用光波导4101能构成为：利用具有去路和归路的折回波导的构成，来包围对象回路的外轮廓的大致整周。即，光波导4101能构成为具有：去路部分，从光栅耦合器对4102的一方的耦合器沿着对象回路的外轮廓，以大致包围对象回路的方式配置；以及归路部分，配置成与所述去路部分大致平行地折回，直至光栅耦合器对的另一方的耦合器。
当采用这样的光栅耦合器的配置时，能得到以下所说明的优点。在从上方将光纤接入制成有光路的晶圆面并通过光的输入/输出来进行测定的检查装置中，为了获得足够的测定精度，重点在于分别使相对于晶圆面输入光的角度、以及光纤顶端与回路表面之间的距离始终保持固定。因此，从获得足够测定精度和稳定度的角度来看，更理想的是仅设一个光纤的驱动机构，并使用以特定的间隔来固定输入光纤和输出光纤的光学探头(probe)。在本发明的光路中，设计成：以适合该光学探头的顶端部的构成的间隔，将输入/输出的光栅耦合器的位置集中配置于邻接的场所。通过像本实施例这样配置两个光栅耦合器对4102，能实现使用了单一的光学探头的稳定且高精度的划痕检测判定。
图14是对使用了本发明的实施例四的光路的、光路的工序内检查方法进行说明的图。示意地示出了通过使用作为光的输入/输出机构的相邻且集中配置的光栅耦合器对4102，来在晶圆状态下测定光波导4101的光透射特性的方法。
在图14中，对象回路即图13的光调制回路由以虚线划出的矩形的一个区域来表示，分别将矩形的多个区域以切割成一个芯片之前的状态排列在晶圆上。在本发明的光路的并列配置的光栅耦合器对4102的上方，使光纤与以一定的间隔并列固定的光学探头4201贴近来进行光耦合。如果将光学探头4201的一方的光纤连接至测定用光源，并将另一方的光纤连接至检测器，则能与现有技术中从切割成芯片之后的基板端面输入/输出光的情况同样，并且与图4中对实施例一进行说明的情况同样地评价检查用光路的光透射特性。
光学探头4201的两根光纤的间距、即光栅耦合器对4102的间隔取决于检查装置的设计，但考虑到光纤的包覆直径，从位置精度角度来看，理想的是尽可能地贴近。在此，光学探头4201的两根光纤的间距是指两根光纤的纤芯的中心间的距离，光栅耦合器对4102的间隔是指两个矩形的光栅耦合器的中心间的距离。
图15是表示在固定了两根光纤的光纤块零件中，光纤间距的标称值与实际制成的间距的误差量的图。在以特定的间距固定了两根光纤的光纤块零件中，相对于光纤间距的设计值即标称值，实际制成的光纤块零件的间距从该标称值偏离，在图15中，横轴表示标称值，纵轴表示与实际制成的间距的标称值的误差。通常，光纤中光的模场直径约为10μm，因此，为了充分光耦合，要求光栅耦合器与光纤之间的位置偏差为0.5μm以下。此时被允许的两根光纤的间距误差为1μm，根据图15，两根光纤的间距以最大1mm为宜。
在本实施例中，使用通过检查用光路的制造工序内的检查而获得的光透射特性来检测光路上的划痕的方法与此前的实施例完全相同，省略说明。
如以上所说明的那样，通过本实施例的光路，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。在本实施例中，通过使用单一的光学探头来更稳定地进行光栅耦合器的光耦合，从而与实施例一～四相比，能更稳定地且高精度地检测/判定光路的划痕。
实施例五
图16是表示本发明的实施例五的光路的构成的俯视图。在图16中，以虚线划出的矩形区域表示硅光路芯片5100，由与通过图28说明的现有技术的光调制器以及接收器的集成回路完全相同的回路构成。硅光路芯片5100也是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的光路芯片。在图16中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制器以及接收器，省略了构成和动作的说明。图16的由虚线表示的光调制器以及接收器是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图16中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制器以及接收器之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路由光波导5101、5102、5103、以及连接于光波导5101、5103的两端的光栅耦合器对5104构成。光栅耦合器对5104各自的构成与实施例一～四同样，并且与实施例四同样，两个光栅耦合器贴近地集中配置。
在本实施例中，与实施例二～四同样地以包围对象回路的方式配置光波导，但由于特别是对象回路是由多个副对象回路(光调制器以及接收器)构成的集成回路，因此以分别包围各副对象回路的方式配置多个折回光波导5101、5102、5103。副对象回路在切割出一个芯片的区域的对象回路拥有至少两个具有不同功能的回路部分时，是指该回路部分。由于副对象回路具有不同的功能，因此能在芯片上相互分离配置，有时也会根据情况而更优选相互分离配置。在像本实施例那样包含两个以上副对象回路的情况下，在两个副对象回路之间的空间，能以跨两个副对象回路这两方地包围各副对象回路的外轮廓的方式配置检测用光波导5102。
在本实施例中，检测用光波导由三个波导部分构成，第一个是沿着光调制器回路(第一副对象回路)的上侧的外轮廓配置的折回波导部分，第二个是上述两个副对象回路之间的波导部分5102，第三个是沿着接收器(第二副对象回路)的下侧的外轮廓配置的折回波导部分5103。本实施例的图16的实际的检测用光波导是配置光波导的三个波导部分5101、5102、5103串联连续配置的一体的光波导，不需要一一制造单独的波导并进行连接。在由光波导的三个波导部分5101、5102、5103构成的一体的光波导的两端设置有两个光栅耦合器对5104。
本实施例的构成也同样能应用于副对象回路为3个以上的情况。即，只要是检测用光波导至少包含以下部分的光波导即可：折回波导部分，沿着位于芯片内的端部的副对象回路的一部分的外轮廓配置；以及副对象回路间的波导部分，跨两个以上不同的副对象回路，沿着这些副对象回路的外轮廓进行配置。以怎样的顺序配置折回波导部分以及副对象回路间的波导部分来构成一体的光波导能根据副对象回路的构成/配置来进行各种选择，而不限于图16的构成。通过像本实施例这样以包围多个副对象回路各自的外轮廓的方式构成折回光波导部分、副对象回路间的波导部分，即使在芯片的内侧仅在对象回路的一部分副对象回路的区域产生的小划痕，也能提高划痕检测的精度。
因此，在本实施例的光路中，对象回路包含具有相同或不同功能的至少两个副对象回路，检测用光波导至少包含折回波导部分5101、5103以及副对象回路间的波导部分5102，所述折回波导部分5101、5103具有：去路部分，以从光栅耦合器对的一方的耦合器沿着第一副对象回路的外轮廓包围所述第一副对象回路的方式配置；以及归路部分，与所述去路部分大致平行地折回进行配置，副对象回路间的波导部分5102从所述第一副对象回路的所述折回波导部分连续，并沿着所述第一副对象回路的外轮廓的未被所述折回波导部分包围的外轮廓的一部分，或沿着与所述第一副对象回路不同的第二副对象回路的外轮廓的至少一部分进行配置，所述光栅耦合器对能实施为以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地配置的光栅耦合器对。
在本实施例中，作为对象回路的芯片中所包含的两个副对象回路，示出了不同功能的光调制器以及接收器的例子，但其也能被应用于相同功能的多个副对象回路包含在一个芯片中的情况，这一点自不待言。即，在相同功能的多个副对象回路被分开构成的情况下，能如图16所示的那样通过副对象回路间的波导部分5102来检测在芯片的内部侧产生的划痕。
在本实施例中，与实施例三以及实施例四同样，光波导5101、5102、5103的直线部分放大了纤芯宽度而设为多模波导，降低了传输损耗。光波导5101、5102、5103的曲线部分的纤芯宽度为0.5μm，直线部分的纤芯宽度为1.5μm。直线部分与其它部分的连接部分通过锥形波导来连续改变纤芯宽度，各锥形波导的长度为15μm。
与上述的实施例一～四同样，理想的是光波导5101、5102、5103以在不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的各副对象回路的最外轮廓的波导的方式配置。对象回路的波导与检测用光波导之间的邻接间隔以最大50μm为宜。
此外，在本实施例中，与实施例四同样，两个光栅耦合器邻接地集中配置在芯片的矩形区域的一个拐角的位置附近。构成为能使用单一的光学探头来更稳定地进行光栅耦合器的光耦合。光栅耦合器对5104的间隔虽然取决于检查装置的设计，但考虑到光纤的包覆径，从位置精度的角度来看更为理想的是尽量贴近，以最大1mm为宜。
在本实施例中，使用通过光路的制造工序内的检查而获得的光透射特性来检测光路上的划痕的方法与此前的实施例完全相同，省略说明。
如上所述，根据本实施例，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。而且，在芯片内有多个副对象回路的情况下，通过使用将包围各个副对象回路的折回波导按顺序串联而成的一体的检测用光波导，对于比只包含单一的对象回路的光路更复杂、更大规模的光路，也能应用本发明。
实施例六
图17是表示本发明的实施例六的光路的构成的俯视图。上述实施例一～五的本发明的光路构成为按之后被切割成一个个芯片的包含对象回路的芯片区域来检测在光路上所产生的划痕。本实施例以能遍及多个芯片高效地进行划痕检测的方式，来对排列在晶圆上的多个对象回路同时进行检查，并示出了能进行划痕检测的回路构成和方法。
在图17中，以虚线划出的各矩形区域表示硅光路芯片6100～6103，由与通过图28来说明的现有技术的光调制器以及接收器的集成回路完全相同的回路构成。硅光路芯片6100～6103也分别是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的硅光路芯片。在图17中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制器以及接收器，省略了构成以及动作的说明。在图17的各矩形区域内由虚线表示的光调制器以及接收器是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图17中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制器以及接收器之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。检查用光路在芯片区域6100具备：以包围对象回路的方式配置的光波导6104、以及连接于光波导6104的两端的光栅耦合器对6108。此外，在芯片区域6101具备：以包围对象回路的方式配置的光波导6105、以及连接于光波导6105的两端的光栅耦合器对6109。同样，在芯片区域6102具备：以包围对象回路的方式配置的光波导6106、以及连接于光波导6106的两端的光栅耦合器对6110，在芯片区域6103具备：以包围对象回路的方式配置的光波导6107、以及连接于光波导6107的两端的光栅耦合器对6111。
上述的各芯片中的检查用光路的构成与图16所示的实施例五相同。本实施例的特征在于，进一步设置有一根共用的检测用光波导6112，其沿着各芯片区域的四个光波导6104～6107配置，并且，按照光波导6104、光波导6105、光波导6107、光波导6106的顺序，以排成一圈的方式将四个芯片串联起来。在共用的检测用光波导6112的两端连接有光栅耦合器对6113a、6113b。光栅耦合器对6108、6109、6110、6111各自的构成与此前所说明的实施例相同。
因此，本实施例构成为：除了分别包围四个对象回路的方式配置的四个独立的检测光波导之外，还具备按顺序沿着四个对象回路配置的一根共用的检测用光波导，且能经由光栅耦合器对，使用光学探头来对各个检测用光波导测定透射光谱或插入损耗。
在本实施例中，与实施例五同样，各个芯片内的对象回路是由多个副对象回路构成的集成回路，因此，构成为在一个芯片内设置有以包围各副对象回路的方式来串联配置折回光波导部分以及副对象回路间的波导部分的一体的光波导，并在其两端设置有光栅耦合器。由此，即使是仅在集成化的对象回路的一部分的副对象回路的区域产生的小划痕，也能提高其检测精度。
此外，与实施例三、实施例四、实施例五同样，光波导的直线部分放大了纤芯宽度而设为多模波导，降低了光波导的传输损耗。光波导的曲线部分的纤芯宽度为0.5μm，直线部分的纤芯宽度为1.5μm。直线部分与其它部分的连接部分通过锥形波导来连续改变纤芯宽度，各锥形波导的长度为15μm。
此外，在本实施例中，也与上述所有实施例同样，理想的是光波导在不会发生光耦合的范围内尽可能贴近对象回路的各副对象回路的最外轮廓的波导地进行配置。对象回路的波导与检测用光波导之间的邻接间隔以最大50μm为宜。
此外，在本实施例中，与实施例四、实施例五同样，光栅耦合器对6108、6109、6110、6111中两个光栅耦合器邻接，集中配置于芯片区域的各矩形区域的一个拐角的附近。在图17中，共用的检测用光波导6112的光栅耦合器对6113a、6113b配置于芯片区域6102的拐角，但位于四个芯片区域的内的任一个芯片之上即可。构成为任一个光栅耦合器对都能稳定地与单一的光学探头光耦合。两个光栅耦合器的间隔虽然取决于检查装置的设计，但考虑到光纤的包覆径，从位置精度角度来看更为理想的是尽可能地贴近，以最大1mm为宜。
接着，对在本实施例的光路中使用通过光路的制造工序内检查而得到的光透射特性来更高效地检测光路上的划痕的方法进行说明。在上述实施例一～五中，针对各个芯片区域一一进行了光路上的划痕检测/判定。与此相对，在本实施例中对多个芯片区域进行光路上的划痕检测/判定，并根据需要来对个别芯片区域一一进行光路上的划痕检测/判定。即，进行包含共用的检测用光波导中的划痕检测/判定、以及独立的检测用光波导中的划痕检测/判定的分段的划痕检测/判定。
图18是表示在实施例六的光路中对象回路内的一个光路在制造工序内产生了划伤的状态的图。示出了在图17所示的本实施例的光路中，在光路的制造工序内，芯片区域6103的对象回路的一部分(光调制回路)产生了划痕6200的例子。在此，通过简化描绘图17所示的本实施例的共用的检测用光波导6112、以及独立的检测用光波导6104～6107，可以更容易地理解分段的划痕检测/判定。
图19是示意地表示本发明的实施例六的光路中的检测用光波导的分段构成的图。与图18所示的划痕的状态对应地示出了在芯片区域6103的对象回路的一部分(光调制回路)产生了划痕6200的例子。独立的检测用光波导6104～6107分别仅存在于对应的一个芯片区域内，只能检测在对应的一个芯片区域内的光路上产生的划痕。与此相对，共用的检测用光波导6112是遍及四个芯片配置的一根光波导，无论四个芯片区域内哪一个光路上有划痕，都能检测出来。另一方面，如果判定出在共用的检测用光波导6112中没有划痕，则四个芯片区域内无论何处，都能通过一根检测用光波导6112的一次检查来同时确认有没有划痕。
在本实施例的光路中，通过以下的流程来进行光路的划痕检测。作为第一测定，经由光栅耦合器对6113a、6113b来测定以连续包围四个对象回路的方式配置的共用的光波导6112的透射光谱。在四个对象回路的任一个产生了划痕的情况下，都会在共用的光波导6112上产生的划痕(缺陷)处产生较大的损耗，因此，会在共用的光波导6112所测定到的透射光谱反映出此损耗。
图20是表示在实施例六的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。在如图18所示的那样在一个对象回路上产生了划痕6200的情况下，会在图20中取得“有划痕”的透射光谱。另一方面，在如图17所示那样四个对象回路都没有划痕的情况下，会在图20中取得“正常”的透射光谱。第一测定中取得“正常”的透射光谱，只要在共用的光波导6112没有检测到划痕，就能判断四个对象回路都没有划痕，并将对这四个芯片区域的制造工序内的检查设为合格，结束划痕检测/判定，进入下一个其它的四个芯片区域的工序。
在第一测定中取得“有划痕”的透射光谱，而判断为有划痕的情况下，进入第二测定。在第二测定中，经由光栅耦合器对6108～6111来测定以仅包围四个对象回路中的一个的方式配置的独立的光波导6104～6107的各透射光谱。
图21是表示通过实施例六中的第二测定所测定到的四个对象回路的透射光谱的图。(a)是在包含对象回路的芯片区域6100中在光栅耦合器对6108所测定到的光谱，以下同样，(b)表示芯片区域6101的光栅耦合器对6109的光谱，(c)表示芯片区域6102的光栅耦合器对6110的光谱，(d)表示芯片区域6103的光栅耦合器对6111的光谱。在如图18所示的那样在对象回路的一个芯片区域6103产生了划痕6200的情况下，如图21的(d)所示，会在与有划痕的对象回路对应的光波导的透射光谱上观察到到较大的损耗。通过进行第二测定，能确定和检测出有划痕的对象回路。如果能根据在第一测定中得到的传输损耗值而推测出四个对象回路中有一处划痕，则无需对所有的四个对象回路都进行第二测定。在发现了有划痕的对象回路的阶段，也能终止第二测定。例如，在通过第一测定判定为有一处划痕的情况下，如果通过第二测定的最初的对象回路的测定而确定了划痕，就能省略接下来剩下的三个对象回路的检查。结果是，通过两次测定就完成了对四个对象回路的划痕检查。
通常，在晶圆内排列有多个芯片区域的光路产生划痕是一种罕见的现象，即，是数个回路仅检测出单位晶圆或者根本检测不到的程度的频率。在这样的产生频率之下，基本都是在本实施例的第一测定中判断为没有划痕的情况，与像实施例一～五那样按所有的每个芯片区域来测定沿着对象回路的外轮廓的独立的检测用光波导来检测划痕的情况相比，能减少测定次数至约1/4。
像本实施例这样，通过将共用的检测用光波导的测定和独立的检测用光波导的测定组合起来的分段检测方法，能大幅减少用于检测在光路上产生的划痕的检查时间来实现制造/试验工序的高效化。虽然在上述的本实施例的说明中，共用的检测用光波导6112以遍及四个芯片区域的方式配置，但供共用的检测用光波导通过的芯片区域的数量可以根据一个芯片内的光路的规模、芯片尺寸来适当变更。因此，只要增加供共用的检测用光波导通过的芯片区域的数量，就能增加可通过第一测定来进行划痕检测的对象回路的数量。如果是划痕的产生频率较小的制造工序，则能与芯片区域的数量成反比地减少一个晶圆所需的测定次数。
如上所述，根据本实施例，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。通过使用遍及多个对象回路地形成的共用的检测用光波导、以及独立的检测用光波导来进行分段检查，能进一步大幅减少透射光谱的测定次数来非常高效地实现划痕的检测工序。
实施例七
图22是表示本发明的实施例七的光路的构成的俯视图。在本实施例中，也示出了以能遍及多个芯片来更高效地进行划痕检测的方式，来同时对排列在晶圆上的多个对象回路进行检查，从而通过更少的测定来进行划痕的检测的回路构成和方法。在本实施例中，通过包含将取得透射光谱的波段按对象回路进行分配的检查用光路，减少了与光栅耦合器的耦合部位，大幅减少了用于划痕检测的测定次数，使晶圆的划痕的检测/判定工序进一步高效化。
在图22中，以虚线划出的各矩形区域表示硅光路芯片7100～7103，由与通过图28来说明的现有技术的光调制器以及接收器的集成回路完全相同的回路构成。硅光路芯片7100～7103也分别是硅晶圆上的一个芯片区域，此外，在从晶圆切割成了芯片的情况下，为单一的硅光路芯片。在图22中，以虚线示出具有与现有技术相同构成的光调制器以及接收器，省略了构成以及动作的说明。在图22的各矩形区域内由虚线表示的光调制器以及接收器是作为应该进行划痕检测的对象的用于实现规定功能的对象回路。
本实施例的光路除了图22中以虚线描绘出的作为对象回路的光调制器以及接收器之外，还具备以实线描绘出的检查用光路。作为与四个芯片区域分别对应的独立的检查用光路，分别具备：在芯片区域7100以包围对象回路的方式配置的光波导7104、在芯片区域7101以包围对象回路的方式配置的光波导7105、在芯片区域7102以包围对象回路的方式配置的光波导7106、以及在芯片区域7103以包围对象回路的方式配置的光波导7107。在本实施例中，检查用光路还具备：具有根据波长将光解复用为四个输出的功能的波分复用/解复用回路7108、7109。检查用的光波导7104～7107各自以其一端连接于第一波分复用/解复用回路7108的一个输出，另一端连接于第二波分复用/解复用回路7109的一个输出的方式配置。第一波分复用/解复用回路7108的一个输入、以及第二波分复用/解复用回路7109的一个输入分别连接于光栅耦合器对7110。光栅耦合器对7110的构成与此前的各实施例相同。
图22的本实施例的检查用回路构成为：以分别包围四个芯片区域内的各对象回路的外轮廓的方式配置的四个光波导7104～7107通过两个波分复用/解复用回路7108、7109而被分路/合路，能经由单一的光栅耦合器对7110，通过光学探头来测定透射光谱。在图17所示的实施例六的情况下，与在各芯片区域分别独立具备光栅耦合器对6108～6111的情况相反。
此外，在本实施例中，与实施例五、实施例六同样，各个对象回路是由多个副对象回路构成的集成回路。因此，在各对象回路中，配置有以包围各副对象回路的方式串联配置了折回光波导部分以及副对象回路间的波导部分的一体的光波导7104～7107。在本实施例中，采用如下构成：四个光波导7104～7107连接于两个波分复用/解复用回路7108、7109，并经由两个波分复用/解复用回路连接于单一的光栅耦合器对7110。通过本实施例的构成，即使是在各芯片区域内仅在集成回路的一部分的副对象回路的区域产生的小划痕，也能在提高其检测的精度的同时，将光栅耦合器对的数量设为一个来完成。
在本实施例中，与实施例三、实施例四、实施例五同样，光波导的直线部分放大了纤芯宽度而设为多模波导，降低了传输损耗。光波导的曲线部分的纤芯宽度为0.5μm，直线部分的纤芯宽度为1.5μm。直线部分与其它部分的连接部分通过锥形波导来连续改变纤芯宽度，各锥形波导的长度为15μm。
与上述实施例一～六同样，理想的是光波导7104～7107在不会发生光耦合的范围内尽可能邻接对象回路的各副对象回路的最外轮廓的波导地进行配置。对象回路的波导与检测用光波导之间的邻接间隔以最大50μm为宜。
而且，在本实施例中，与实施例四、实施例五同样，光栅耦合器对7110的两个光栅耦合器邻接，集中配置于矩形的芯片区域7102的拐角附近。在图23中，光栅耦合器对7110以及两个波分复用/解复用回路7108、7109配置于左下的芯片区域7102，但也可与位于四个芯片区域的任意区域。光栅耦合器对构成为能稳定地进行与单一的光学探头的光耦合。两个光栅耦合器的间隔虽然取决于检查装置的设计，但考虑到光纤的包覆径，从位置精度角度来看更为理想的是尽可能地贴近，以最大1mm为宜。
接着，对在本实施例的光路中使用通过光路的检查而得到的光透射光谱来更有效的检测光路上的划痕的方法进行说明。在上述实施例一～五中，针对各个芯片区域一一进行了光路上的划痕的检测/判定。与此相对，在本实施例中，向四个光波导7104～7107提供经由两个波分复用/解复用回路7108、7109而波长解复用了的试验光，同时进行光路上的划痕的检测/判定。
图23是表示实施例七的光路中，对象回路内的一个光路在制造工序中产生了划伤的状态的图。在此，示出了在芯片区域7101的对象回路的一部分(接收器)产生了划痕7200的例子。
图24是表示实施例七的光路中的波分复用/解复用回路的解复用特性的图。示出了从输入端口分别向四个输出端口的透射光谱。虽然能想到多种实现波分复用/解复用功能的光路，但本实施例中使用了阵列波导光栅。关于基于硅波导的阵列波导光栅，非专利文献1中有详细记载。图24的(a)表示第一波分复用/解复用回路7108的透射光谱，图24的(b)表示波分复用/解复用回路7109的透射光谱。本实施例的光路的两个波分复用/解复用回路7108、7109采用同样的设计，设计上的复用/解复用波长间隔设为8nm，各输出端口的中心波长设为1531nm、1539nm、1547nm、1555nm。但是，根据实际制造时的加工误差等，上述的设计值与实际的中心波长之间会产生最大1nm左右的波长误差。
为了实现在本发明的光路中检测出光路上的划痕，波分复用/解复用回路7108、7109的复用/解复用波长间隔不限于上述的值，可设定任意的波长值。但是，考虑到前述的制造时的加工误差，理想的是波长间隔设定为大于1nm。此外，理想的是所有的输出端口的中心波长都处于单一的光栅耦合器对7110与光纤的耦合效率较好的波长域(约40nm)的范围内。此外，本实施例中使用的波分复用/解复用回路不仅限于阵列波导光栅，也可以应用马赫-曾德尔(Mach–Zehnder)干渉回路(非专利文献2)、环形谐振回路(非专利文献3)等具有波分复用/解复用功能的回路。
因此，本实施例的光路能实施为具备如下部分的光路：多个光波导7104～7107，沿着各个对象回路的外轮廓的至少一部分，以与该各个对象回路之间不会发生光耦合的距离，与在所述基板上形成的多个对象回路分别贴近地配置；第一波分复用/解复用回路7108，使所述多个波导的一端分别与多个输出端连接，并将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用；第二波分复用/解复用回路7109，使所述多个波导的另一端分别与多个输出端连接，并将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用，所述第二波分复用/解复用回路具有与所述第一波分复用/解复用回路相同的波分复用/解复用特性，所述多个光波导分别通过两个波分复用/解复用回路的具有相同的传输波长的输出端来连接；以及光栅耦合器对7110，与所述第一波分复用/解复用回路的所述输入端和所述第二波分复用/解复用回路的所述输入端连接。
图25是表示实施例七的光路中两个波分复用/解复用回路与四根检测用光波导之间的连接关系的图。四根检测用光波导7104～7107各自的两端连接于两个波分复用/解复用回路7108、7109各自的设计成同样的复用/解复用波长的输出端口。在此，光波导7104的两端连接于两个波分复用/解复用回路各自的第一输出端口(Out#1)，光波导7105的两端连接于两个波分复用/解复用回路的第三输出端口(Out#3)，光波导7106的两端连接于两个波分复用/解复用回路各自的第二输出端口(Out#2)，光波导7107的两端连接于两个波分复用/解复用回路各自的第四输出端口(Out#4)。此外，第一波分复用/解复用回路7108的一个输入和第二波分复用/解复用回路7109的一个输入分别连接至光栅耦合器对7110。
图25的各光波导间会产生几处波导交叉，理想的是在这些交叉处应用低损耗的波导交叉构造。关于低损耗的波导交叉构造，有很多公知的技术方案，可以利用例如在非专利文献4等中示出的构造。
在本实施例的光路中，在用于检测产生于对象回路上的划痕的制造工序内的检查中，通过光学探头，经由在晶圆上配置的光栅耦合器对7110来测定透射光谱。经由两个波分复用/解复用回路将试验光供给至四个检测用光波导，来测定透射光谱。
图26是表示在实施例七的光路中有划痕和没有划痕的情况下所观察到的透射光谱的图。在四个对象回路中的任一回路产生了划痕的情况下，会因在光波导7104～7107中的对应的光波导上产生的划痕(缺陷)而产生较大的损耗，因此，会在透射光谱的对应的波长区域反映出此损耗。在如图23所示的那样在芯片区域7101的对象回路(接收器)产生了划痕7200的情况下，光波导7105会产生损耗。因此，会在与连接有光波导7105的波分复用/解复用回路7108、7109各自的第三输出端口(Out#3)对应的波长1547nm附近的光谱上反映出由划痕导致的损耗，取得图26中由虚线表示为“有划痕”的透射光谱。另一方面，在四个对象回路都没有划痕的情况下，如图26中由实线表示为“正常”的那样，与四个输出端口对应的任何波长都会取得具有同样的损耗级别的透射光谱。
图29A以及图29B是表示本发明的光路转换单元的其它实现例的图。光转换单元也能通过光栅耦合器以外的光路来实现。图29A是观察光路转换回路的基板面的俯视图。图29B是表示包含图29A中的XXIXB-XXIXB线在内沿着光波导垂直切割基板面后的剖面的图。在本实施例中，示出了通过硅光路来实现光路转换单元的例子，但即使是基于其它材料的光路也能通过大致同样的构成来实现光路转换单元。参照图29A，光路转换回路构成于由作为检测用光波导的一部分的硅来形成的波导纤芯部分8101的端部。波导纤芯部分8101与图29B的剖面图的光波导8105对应。参照图29B，在光路转换回路的附近，在SOI基板的硅基板部分8107上，通过SiO2而形成BOX层(下部包层)8106进而形成上部包层8104。波导纤芯部分8105的厚度为0.22μm，宽度为0.5μm，上部包层8104的厚度约为2μm，下部包层8106的厚度为2μm。
图29A的光路转换回路具备：上部包层8104、波导纤芯部分8105以及将下部包层8106加工而形成的槽部8102。槽部8102具有垂直于光波导8105的两个端面。将一方的端面的波导纤芯8105设为末端的端面以大致垂直于硅基板8107的方式形成。与末端面对置的另一方的端面8103称为对光的全反射面，并形成为与硅基板8107成45度。全反射面的端面8103也可以是上部包层以及下部包层的材料即SiO2的面，但为了获得更高的反射效率，也可以将金属膜等形成于表面。
在此，经过光波导9105从图29B的右方向左方传输来的光波通过槽部8102照射向自由空间，随即到达全反射面8103，将其前进方向大致转向图29B中的上方。同样，从图29B的上方输入的光循着与前述的路径相反的路径与光波导9105耦合，向图29B的右方传输。通过该光路转换回路，能进行图29B中位于槽部8102的上方的光纤等与输入/输出单元的光连接。因此，由具有将从光波导的末端面、以及大致垂直于与该末端面对置地设置的SOI基板的所述末端面射出的光反射的全反射面的槽部8102构成的光路转换回路来发挥使射入射出光与光纤耦合的耦合器的功能。可以在上述各实施例中的检测用光波导的两端具备图29A以及图29B中示出的光路转换回路。可以将此前所说明的光栅耦合器对置换为基于图29A以及图29B中示出的光路转换回路的耦合器对。
本发明的本实施例的光路能通过这一次测定来同时判断四个对象回路各自有没有划痕。因此，与像上述实施例一～五那样测定分别与所有的对象回路对应的独立的光波导来检测划痕的情况相比，能将测定次数减少至约1/4，缩短检查的时间来实现高效化。此外，与实施例六的光路相比，光栅耦合器与光学探头的耦合也是有一处即可，仅通过一次测定就能确定出有划痕的对象回路，进一步优化了检查的效率。
在上述的本实施例的说明中，四根检测用光波导7104～7107配置在对应的四个芯片区域，并通过两个波分复用/解复用回路7108，7109被解复用。但是，通过两个波分复用/解复用回路7108、7109来解复用的检测用光波导的数量，即划痕检测的对象回路(芯片区域)的数量能根据一个芯片内的光路的规模、一个芯片尺寸来适当变更。因此，如果能增加通过两个波分复用/解复用回路7108、7109来进行解复用的检测用光波导的数量，就能通过一次测定来增加所能进行划痕检测的对象回路的数量。该情况下，能在能识别损耗的差异的范围内缩窄波长间隔，增加波分复用/解复用回路的端口数，增加仅通过一次测定就能发现划痕的对象回路。如果是划痕的频率较少而不良率较低的制造工序，与通过两个波分复用/解复用回路7108、7109来进行解复用的检测用光波导(芯片区域)的数量成反比，能减少一个晶圆上的总测定次数。
如上所述，根据本实施例，能通过晶圆状态下的直接检查来更早且更客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。
以上，通过本发明的光路的七个实施例，对通过本发明的工序内检查用的硅光路进行了详细说明，与现有技术的目视检查相比，能高检测精度且客观地检测出在晶圆上制造光路的工序中所产生的划痕。
实施例一～实施例四中以数字相干偏振复用式的光调制回路为检测划痕的对象回路进行了说明，实施例五～实施例七中以光调制回路以及光接收回路的集成回路为检测划痕的对象回路进行了说明，但本发明不限定于这些对象回路，能应用于由硅光波导构成的任何光路。
在所有的实施例中，使用上部包层以及下部包层采用石英作为材料且厚度设为特定的数值的构成例来进行说明，但本发明的光路不仅限定于这些例子。包层可以应用比硅的折射率更低的材料，只要各个包层的厚度充分超过光线会稍微透出到纤芯外而不会被约束在纤芯内的范围即可。此外，作为上部包层，不通过特定的材料来埋入纤芯，也可以用空气来作为包层。
此外，在上述的所有实施例中，采用特定的数值作为光栅耦合器的设计参数来进行说明，但本发明的光路不仅限定于这些例子，任何设计的光栅耦合器的应用都可以。而且，在本发明的实施例中，示出了在所谓的C波段(波长约1525nm～1565nm)中高效率地工作的设计的一例，且理想的是配合使光路工作的波长等的用途来应用最适合的光栅耦合器的设计。
如上所述，根据本发明的光路，能通过晶圆状态下的检查来客观地检测出在晶圆上制造硅光路的工序中所产生的划痕。此外，根据本发明，能在制造工序的更早的阶段高精度地检测出在硅光路的制造工序中所产生的划痕，能高效地避免包含在晶圆状态下的检查中看漏的不良的回路流向后续工序。能削减使用了硅光路的产品的制造时间以及成本。
产业上的可利用性
本发明能用于一般的通信系统。特别是，能用于光通信系统的硅光路。

Claims (8)

1.一种光路，其为硅光路，具有检测产生于在基板上形成的光路要素的划痕的功能，其特征在于，具备：
光波导，沿着通过所述光路要素而具有规定功能的对象回路的外轮廓的至少一部分，以与所述对象回路之间不会发生光耦合的距离贴近配置；以及
光路转换单元，设置于所述光波导的两端，
所述光波导不与所述对象回路交叉，并且所述光波导的沿着所述对象回路的外轮廓的部分配置为与所述外轮廓保持50μm以内的距离。
2.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，
所述光路转换单元是如下这样的耦合器对，该耦合器对包含两个光路转换回路，所述光路转换回路分别具有所述光波导的末端面、以及与该末端面对置地设置并反射大致与所述基板垂直地从所述末端面射出的光的全反射面；
或者，所述光路转换单元是光栅耦合器对。
3.根据权利要求1或2所述的光路，其特征在于，
所述对象回路、所述光波导、以及所述光路转换单元由在所述基板上形成的硅细丝构成。
4.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，
所述光波导的直线部分的至少一部分是放大了纤芯宽度的多模波导，所述多模波导还以不会经由锥形波导而与所述光波导的其它部分的波导进行模式转换的方式连接。
5.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，
所述光波导具有：去路部分，配置为从所述光路转换单元的一方的耦合器沿着所述对象回路的外轮廓大致包围所述对象回路；以及归路部分，配置为与所述去路部分大致平行地折回，直至所述光路转换单元的另一方的耦合器，
所述光路转换单元的各耦合器以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地配置，其配置间隔为1mm以下。
6.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，
所述对象回路包含具有相同或不同功能的至少两个副对象回路，
所述光波导至少包含：
折回波导部分，具有配置为从所述光路转换单元的一方的耦合器沿着第一副对象回路的外轮廓包围所述第一副对象回路的去路部分和配置为与所述去路部分大致平行地折回的归路部分；以及
副对象回路间的波导部分，配置为从所述第一副对象回路的所述折回波导部分开始连续，并沿着所述第一副对象回路的外轮廓的未被所述折回波导部分包围的外轮廓的一部分、或者沿着与所述第一副对象回路不同的第二副对象回路的外轮廓的至少一部分，
所述光路转换单元的各耦合器以与光纤零件耦合时的入射角为同一方向的方式贴近并平行地配置，其配置间隔为1mm以下。
7.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，具备：
多个光波导，沿着各个对象回路的外轮廓的至少一部分，以与该各个对象回路之间不会发生光耦合的距离，与在所述基板上形成的多个对象回路分别贴近地配置；
对应的多个光路转换单元，分别与所述多个光波导连接；
共用的单一的光波导，构成为贴近各个所述多个对象回路以及对应的各个所述光波导，遍及所有的所述多个对象回路地分别与所述多个光波导平行；以及
共用的光路转换单元，连接于所述共用的单一的光波导。
8.根据权利要求1所述的光路，其特征在于，具备：
多个光波导，沿着各个对象回路的外轮廓的至少一部分，以与该各个对象回路之间不会发生光耦合的距离，分别与在所述基板上形成的多个对象回路贴近地配置；
第一波分复用/解复用回路，所述多个光波导的一端分别与多个输出端连接，将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用；
第二波分复用/解复用回路，所述多个光波导的另一端分别与多个输出端连接，将输入至输入端的光向所述多个输出端进行波分复用/解复用，其中所述第二波分复用/解复用回路具有与所述第一波分复用/解复用回路相同的波分复用/解复用特性，所述多个光波导分别通过两个波分复用/解复用回路的具有相同的传输波长的输出端彼此来连接；以及
光路转换单元，与所述第一波分复用/解复用回路的所述输入端和所述第二波分复用/解复用回路的所述输入端连接。
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