DE102021104603B4

DE102021104603B4 - Eckstrukturen für eine optikfasernut und verfahren

Info

Publication number: DE102021104603B4
Application number: DE102021104603.3A
Authority: DE
Inventors: Nicholas A. Polomoff; Jae Kyu Cho; Mohamed A. RABIE; Andreas D. Stricker
Original assignee: GlobalFoundries US Inc
Current assignee: GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2041-02-27
Also published as: US11569180B2; TWI783391B; TW202138858A; US20210375788A1; CN113448012A; CN113448012B; US11145606B1; US20210305172A1; DE102021104603A1

Abstract

Struktur umfassend:einen Photonikchip (10) umfassend ein Substrat (13) und eine Interconnect-Struktur (12) über dem Substrat (13), wobei der Photonikchip (10) eine erste äußere Ecke (22), eine zweite äußere Ecke (23) und eine Seitenkante (16) aufweist, die sich von der ersten äußeren Ecke (22) zu der zweiten äußeren Ecke (23) erstreckt, wobei das Substrat (13) eine Nut umfasst, die entlang der Seitenkante (16) zwischen der ersten äußeren Ecke (22) und der zweiten äußeren Ecke (23) positioniert ist, wobei die Nut dazu angeordnet ist, die Seitenkante (16) an einer Nutecke (32) zu schneiden, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine erste Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die Nutecke (32) umfasst, und wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen sich diagonal in der Interconnect-Struktur (12) relativ zu der Seitenkante (16) erstreckt, wobei die Interconnect-Struktur (12) einen Schutzring (18) umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen an der Nutecke (32) angrenzend an den Schutzring (18) angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft Photonikchips und insbesondere Strukturen für eine Optikfasernut und Verfahren zum Bilden einer Struktur für eine Optikfasernut.
Photonikchips werden in vielen Anwendungen und Systemen verwendet, wie etwa Datenkommunikationssystemen und Datenberechnungssystemen. Ein Photonikchip integriert optische Komponenten, wie etwa Wellenleiterkerne, Polarisatoren und Optokoppler, und elektronische Komponenten, wie etwa Feldeffekttransistoren, in eine vereinigte Plattform. Durch die Integration beider Komponententypen in die vereinigte Plattform können, neben anderen Faktoren, Layoutbereich, Kosten und betrieblicher Overhead reduziert werden.
In Photonikchips werden üblicherweise Kantenkoppler zum Koppeln optischer Signale zwischen Optikfasern und Wellenleitern auf dem Photonikchip verwendet. Im Allgemeinen ist ein Kantenkoppler angrenzend an eine in dem Photonikchip definierte Nut angeordnet und ist eine Optikfaser in der Nut platziert. Optische Signale von dem viel größeren Kern der Optikfaser können durch den Kantenkoppler zu einem beträchtlich kleineren Wellenleiter auf dem Photonikchip transferiert werden. Maßnahmen werden ergriffen, um die Spitze der Optikfaser aufzunehmen und innerhalb der Nut an dem Photonikchip anzubringen.
Die Nut weist eine Konstruktion und Geometrie auf, die Bereiche hoher Spannung und Dehnung in den Photonikchip in der Nähe der Nutecken einführen können. Während der Verwendung kann der Photonikchip zusätzlichen Spannungen, die aus Erwärmung und unterschiedlicher thermischer Ausdehnung relativ zu Baugruppenkomponenten, an denen er angebracht ist, hervorgehen, sowie dem Potential für Spannungen aus mechanischen Vibrationen unterworfen sein, falls der Photonikchip an einem sich bewegenden Objekt angebracht ist. Aufgrund dieser Spannungen und zugehöriger Dehnungen können sich Risse von den Nutecken einwärts fortsetzen und letztendlich optische und elektronische Komponenten in einem aktiven Abschnitt des Photonikchips erreichen und beschädigen.
Aus der US 5 887 089 A ist eine Vorrichtung bekannt, die mit Hilfe elektro-optischer bzw. piezoelektrischer Strukturen und unter dem Einfluss eines elektrischen Felds die Energieausbreitung eines optischen Strahls zu steuern vermag.
Ferner ist aus der US 2020 / 0 066 656 A1 ein integrierter photonischer Schaltkreis auf einem Halbleitersubstrat bekannt, der einen einen aktiven Schaltkreis umgebenden Schutzring aufweist.
Verbesserte Strukturen für eine Optikfasernut und Verfahren zum Bilden einer Struktur für eine Optikfasernut werden benötigt.
KURZABRISS
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Struktur einen Photonikchip, der ein Substrat und eine Interconnect-Struktur über dem Substrat aufweist. Der Photonikchip weist eine erste äußere Ecke, eine zweite äußere Ecke und eine Seitenkante auf, die sich von der ersten äußeren Ecke zu der zweiten äußeren Ecke erstreckt. Das Substrat umfasst eine Nut, die entlang der Seitenkante zwischen der ersten äußeren Ecke und der zweiten äußeren Ecke positioniert ist. Die Nut ist dazu angeordnet, die Seitenkante an einer Nutecke zu schneiden, und die Interconnect-Struktur umfasst eine Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die Nutecke. Die Vielzahl von Metallstrukturen erstrecken sich diagonal in der Interconnect-Struktur relativ zu der Seitenkante, wobei die Interconnect-Struktur einen Schutzring umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen an der Nutecke angrenzend an den Schutzring angeordnet sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Struktur einen Photonikchip, der ein Substrat und eine Interconnect-Struktur über dem Substrat aufweist. Der Photonikchip weist eine erste äußere Ecke, eine zweite äußere Ecke und eine Seitenkante auf, die sich von der ersten äußeren Ecke zu der zweiten äußeren Ecke erstreckt. Das Substrat umfasst eine Nut, die entlang der Seitenkante zwischen der ersten äußeren Ecke und der zweiten äußeren Ecke positioniert ist. Die Nut ist dazu angeordnet, die Seitenkante an einer ersten Nutecke zu schneiden, und die Interconnect-Struktur umfasst eine Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die erste Nutecke. Die Vielzahl von Metallstrukturen erstrecken sich diagonal in der Interconnect-Struktur relativ zu der Seitenkante, wobei die Interconnect-Struktur eine Vielzahl von Metallisierungsniveaus umfasst, die erste Vielzahl von Metallstrukturen eine Vielzahl von Platten und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfassen, die in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus positioniert sind, und die Vielzahl von Durchkontaktierungen die Vielzahl von Platten verbinden
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer Struktur für einen Photonikchip bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer Nut in einem Substrat, die entlang einer Seitenkante des Photonikchips zwischen einer ersten äußeren Ecke und einer zweiten äußeren Ecke positioniert ist und die die Seitenkante an einer Nutecke schneidet, und ein Bilden einer Interconnect-Struktur über dem Substrat, die eine Vielzahl von Metallstrukturen umfasst, die angrenzend an die Nutecke positioniert sind und die sich in der Interconnect-Struktur diagonal relativ zu der Seitenkante erstrecken, wobei die Interconnect-Struktur eine Vielzahl von Metallisierungsniveaus umfasst, die erste Vielzahl von Metallstrukturen eine Vielzahl von Platten und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen umfassen, die in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus positioniert sind, und die Vielzahl von Durchkontaktierungen die Vielzahl von Platten verbinden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Spezifikation einbezogen sind und einen Teil von dieser darstellen, veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit einer vorstehend gegebenen allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, dazu, die Ausführungsformen der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten.

1 ist eine Ansicht von oben eines Photonikchips umfassend eine Struktur für eine Optikfasernut gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von 1.
3 ist eine Querschnittsansicht, insgesamt gesehen entlang Linie 3-3 in 2.
4 ist eine Ansicht von oben eines Photonikchips umfassend eine Struktur für eine Optikfasernut gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.
5 ist eine Ansicht von oben eines Photonikchips umfassend eine Struktur für eine Optikfasernut gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.
6 ist eine Ansicht von oben eines Photonikchips umfassend eine Struktur für eine Optikfasernut gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1-3 und gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Photonikchip 10 ein Substrat 13 und eine Interconnect-Struktur 12, die durch eine Middle-of-Line- und Back-End-of-Line-Prozessierung über einem Substrat 13 gebildet ist. Die Interconnect-Struktur 12, die mehrere Metallisierungsniveaus 11 umfasst, kann mit elektronischen Komponenten 52 und optischen Komponenten 54 gekoppelt sein, die in den Photonikchip 10 integriert sind. Die elektronischen Komponenten 52 des Photonikchips 10 können Feldeffekttransistoren umfassen, die durch eine Front-End-of-Line-Prozessierung gefertigt sind. Die Metallisierungsniveaus 11 der Interconnect-Struktur 12 umfassen Zwischenschicht-Dielektrikum-Schichten 50, die aus einem Dielektrikumsmaterial, wie etwa Siliziumdioxid, zusammengesetzt sind.
Der Photonikchip 10 umfasst periphere Seitenkanten 16 und äußere Ecken 22, 23, 24, 25, die insgesamt an den Schnittpunkten der Seitenkanten 16 definiert sind. Die Interconnect-Struktur 12 umfasst Rissunterbrechungsbahnen 14, 15, die sich in Richtungen innerhalb einer Ebene parallel zu und angrenzend an die Seitenkanten 16 am Umfang des Photonikchips 10 erstrecken. Die Interconnect-Struktur 12 umfasst ferner einen Schutzring 18, der von den Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 einwärts angeordnet ist. Der Schutzring 18 erstreckt sich auch in Richtungen innerhalb einer Ebene parallel zu und angrenzend an die Seitenkanten 16 am Umfang des Photonikchips 10. Die Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 und der Schutzring 18 können aus einem Metall, wie etwa Kupfer und/oder Aluminium, zusammengesetzt sein, mit zusätzlichen Liner- und Barrieren-Schichten (z.B. Tantalnitrid und/oder Tantal, oder Titannitrid und/oder Titan), die auch als Ummantelung vorhanden sind, und in den Zwischenschicht-Dielektrikum-Schichten 50 der Metallisierungsniveaus 11 der Interconnect-Struktur 12 gebildet sind.
Ein aktiver Abschnitt 20 des Photonikchips 10 ist von den Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 und dem Schutzring 18 einwärts angerordnet. Der aktive Abschnitt 20 umfasst die elektronischen Komponenten 52 und optischen Komponenten 54 des Photonikchips 10 und Abschnitte der Interconnect-Struktur 12, die mit den elektronischen Komponenten 52 und optischen Komponenten 54 gekoppelt sind. Die Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 und der Schutzring 18 sind in einer lateralen Richtung zwischen dem aktiven Abschnitt 20 des Photonikchips 10 und den Seitenkanten 16 des Photonikchips 10 positioniert. Zusätzlich ist der Schutzring 18 in einer lateralen Richtung zwischen dem aktiven Abschnitt 20 des Photonikchips 10 und den Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 positioniert.
Die Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 und der Schutzring 18 erfahren eine Richtungsänderung an jeder der äußeren Ecken 22, 23, 24, 25 und bei einer Ausführungsform kann die Richtungsänderung in jedem Fall in einem rechten Winkel (d.h. einem umfassten 90°-Winkel), der von senkrechten Schnittpunkten herrührt, vorgesehen sein.
In dem Photonikchip 10 sind Nuten 26, 27, 28 gebildet. Ein unterer Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 ist in dem Substrat 13 durch Lithographie- und Ätzprozesse gebildet. Ein oberer Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 erstreckt sich durch die Interconnect-Struktur 12 über dem entsprechenden unteren Abschnitt, der in das Substrat 13 geätzt ist. Eine Spitze einer Optikfaser kann eingefügt und wenigstens zum Teil durch den unteren Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 getragen sein. Die Spitze der Optikfaser (nicht gezeigt) in jeder der Nuten 26, 27, 28 kann mit einem Kantenkoppler 31 auf dem Photonikchip 10 fluchtend ausgerichtet sein. Der Kantenkoppler 31 verbindet die Optikfaser mit einem Wellenleiter auf dem Photonikchip 10. Ein Polymerdeckel (nicht gezeigt) kann über den Nuten 26, 27, 28 aufgebracht werden, nachdem die Optikfaserspitzen eingefügt sind.
Der untere Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 ist dazu geformt, ein sicheres Positionieren und eine Stütze bereitzustellen. Bei der repräsentativen Ausführungsform kann der untere Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 in dem Substrat 13 eine V-Form mit konisch verjüngten Seitenwänden aufweisen, die die eingefügte Spitze der Optikfaser kontaktieren. Der untere Abschnitt jeder der Nuten 26, 27, 28 kann eine Form einer unterschiedlichen Geometrie, wie etwa eine U-Form, aufweisen, die durch die Auswahl spezifischer Ätzprozesse während ihrer Bildung engineered wird.
Die Nuten 26, 27, 28 sind als ein Satz oder eine Gruppe entlang der Seitenkante 16 des Photonikchips 10 zwischen der äußeren Ecke 22 und der äußeren Ecke 23 positioniert. Die Gruppe von Nuten 26, 27, 28 ist entlang der Seitenkante 16 von der äußeren Ecke 22 beabstandet und ist entlang der Seitenkante 16 von der äußeren Ecke 23 beabstandet. Folglich fallen die Nuten 26, 27, 28 nicht mit einer der äußeren Ecken 22, 23 des Photonikchips 10 zusammen oder überlappen damit. Ein intakter Abschnitt der Interconnect-Struktur 12 und ein ungeätzter Abschnitt des Substrats 13 können sich zwischen der Gruppe von Nuten 26, 27, 28 und der äußeren Ecke 22 befinden. Ein anderer intakter Abschnitt der Interconnect-Struktur 12 und ein anderer ungeätzter Abschnitt des Substrats 13 können sich zwischen der Gruppe von Nuten 26, 27, 28 und der äußeren Ecke 23 befinden. Die Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 in der Interconnect-Struktur 12 können entlang der Seitenkante 16 über dem Raum zwischen der Nut 26 und der Nut 28 unterbrochen sein.
Die Nuten 26, 27, 28 definieren eine Ecke 32 an jeder Stelle, an der eine Nutseitenwand die Seitenkante 16 schneidet. Der Schutzring 18 umfasst Segmente 34, die sich parallel zu und angrenzend an die Seitenkante 16 zwischen den Ecken 32 erstrecken, sowie Segmente 34 zwischen den Ecken 32 und den äußeren Ecken 22, 23. Der Schutzring 18 umfasst auch Segmente 36, 37, die sich um den Umfang jeder der Nuten 26, 27, 28 erstrecken. Die Segmente 36 des Schutzrings 18 erstrecken sich quer zu der Seitenkante 16 und befinden sich an gegenüberliegenden Seitenkanten der Nuten 26, 27, 28. Die Segmente 37 des Schutzrings 18 erstrecken sich parallel zu der Seitenkante 16 und befinden sich am inneren Ende der Nuten 26, 27, 28. Die Segmente 34 schneiden die Segmente 36, um eine Richtungsänderung an jeder der Ecken 32 bereitzustellen und bei einer Ausführungsform ist die Richtungsänderung in jedem Fall ein rechter Winkel aufgrund senkrechter Segmentschnittpunkte. Die Segmente 36 verbinden jedes Segment 37 mit den Segmenten 34 derart, dass der Schutzring 18 kontinuierlich und ununterbrochen entlang der Seitenkante 16 zwischen der äußeren Ecke 22 und der äußeren Ecke 23 ist.
Die Nuten 26, 27, 28 umfassen ferner Ecken 44, die von den Ecken 32 einwärts an der Seitenkante 16 und innen in dem Photonikchip 10 von der Seitenkante 16 beabstandet sind. Die Segmente 36 and Segment 37, die jeder der Nuten 26, 27, 28 zugeordnet sind, schneiden sich, um eine Richtungsänderung an jeder der Ecken 44 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann die Richtungsänderung an jeder Ecke 44 ein umfasster rechter Winkel von 270° sein. Die Ecken 44 repräsentieren innenseitige Ecken, die einen umfassten Winkel von 270° aufweisen können, im Gegensatz zu den außenseitigen Ecken 32, die einen umfassten Winkel von 90° aufweisen können.
Die Anzahl von Nuten 26, 27, 28 in dem Nutensatz entlang der Seitenkante 16 zwischen den äußeren Ecken 22, 23 kann sich von der repräsentativen Anzahl unterscheiden. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Nuten 26, 27, 28 zu einer einzelnen Nut vereint sein. Bei einer Ausführungsform kann ein zusätzlicher Satz von Nuten ähnlich dem Satz von Nuten 26, 27, 28 in dem Photonikchip 10 entlang einer anderen der Seitenkanten 16 vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Satz Nuten entlang der Seitenkante 16 zwischen der äußeren Ecke 24 und der äußeren Ecke 25 vorgesehen sein.
In der Nähe jeder der Ecken 32 ist eine Verstärkungsstruktur 38 angeordnet. Jede Verstärkungsstruktur 38 erstreckt sich diagonal relativ zu der Seitenkante 16 zwischen einem Schnittpunkt mit einem der Segmente 34 des Schutzrings 18 und einem Schnittpunkt mit einem der Segmente 36 des Schutzrings 18. Jede Verstärkungsstruktur 38 ist in einem Winkel relativ zu den sich schneidenden Segmenten 34, 36 und relativ zu der Seitenkante 16 zwischen den äußeren Ecken 22, 23 ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform kann jede Verstärkungsstruktur 38 eines der Segmente 34 in einem spitzen Winkel (z.B. 45°) schneiden (und relativ zu der Seitenkante 16 abgewinkelt sein) und kann auch eines der Segmente 36 in einem spitzen Winkel (z.B. 45°) schneiden (und relativ zu der Seitenkante 16 abgewinkelt sein).
Der Schutzring 18, umfassend die Segmente 34, 36, umfasst Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 als Metallstrukturen, die in den Zwischenschicht-Dielektrikum-Schichten 50 der verschiedenen Metallisierungsniveaus 11 der Interconnect-Struktur 12 positioniert sind. Jedes benachbarte Paar der Platten 40 ist durch Durchkontaktierungen 42 verbunden, die sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer darüberliegende Platte 40 und einer darunterliegenden Platte 40 erstrecken. Der Raum um die Platten 40 und die Durchkontaktierungen 42 kann durch ein Dielektrikumsmaterial von den Zwischenschicht-Dielektrikum-Schichten 50 der Interconnect-Struktur 12 gefüllt sein. Die Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 des Schutzrings 18 definieren gemeinsam einen Stapel von miteinander verbundenen Strukturen innerhalb der Interconnect-Struktur 12 und stellen ein gestapeltes leitendes Element bereit, das sich sich peripher um die Seitenkanten 16 des Photonikchips 10 erstreckt.
Bei einer repräsentativen Ausführungsform können die Durchkontaktierungen 42 langgestreckte Stab-Durchkontaktierungen sein, die lineare Formen mit glatten Seitenwänden sind und die sich parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 42 mit einer nicht-linearen Form gebildet sein, wie etwa einer Winkelform, die durch Seitenwände gekennzeichnet ist, die scharfe Wendungen in abwechselnden Richtungen (d.h. ein Zickzackmuster) oder eine komplexere Form, wie etwa ein Fischnetzmuster, aufweisen, das die Metaldichte erhöht. Die Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 weisen die gleichen Richtungsänderungen an den Ecken 32, 44 auf wie die Segmente 34, 36, 37.
Jede Verstärkungsstruktur 38 umfasst Platten 41 und Durchkontaktierungen 43 als Metallstrukturen, die in jedem der Metallisierungsniveaus der Interconnect-Struktur 12 positioniert sind. Die Platten 41 und Durchkontaktierungen 43 sind in der Bauweise im Wesentlichen ähnlich den Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 des Schutzrings 18, mit Ausnahme der Winkelausrichtung. Die Platten 41 jeder Verstärkungsstruktur 38 schneiden die Platten 40 der Segmente 34, 36 in jedem der Metallisierungsniveaus und sind direkt mit ihnen verbunden. Die Durchkontaktierungen 43 jeder Verstärkungsstruktur 38 schneiden die nächst-benachbarte Durchkontaktierung 42 des Segments 34 und die nächst-benachbarte Durchkontaktierung 42 des Segments 36 in jedem der Metallisierungsniveaus und sind direkt mit ihnen verbunden. Bei einer Ausführungsform sind die Schnittwinkel (und Neigungswinkel relativ zu der Seitenkante 16) spitze Winkel (z.B. 45°). Die Platten 41 und Durchkontaktierungen 43 jeder Verstärkungsstruktur 38 erstrecken sich diagonal relativ zu der Seitenkante 16 zwischen den Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 eines der Segmente 34 des Schutzrings 18 und der Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 eines der Segmente 36 des Schutzrings 18.
Die Verstärkungsstrukturen 38 stellen verstärkte mechanische Stützung und Spannungabbau in der Nähe jeder der Ecken 32 bereit. Die Verstärkungsstrukturen 38 fungieren dazu, Bereiche hoher Spannung und Dehnung zu mildern, die in der Nähe der Ecken 32 auftreten können, und fungieren dadurch dazu, das Risiko und das Auftreten von Delamination, Rissen, oder anderen Chipfehler-Modi oder -Mechanismen, die auf das Packaging des Photonikchips 10 folgen, zu reduzieren. Die Verstärkungsstrukturen 38 können auch eine Barriere bereitstellen, um das Eindringen von Feuchtigkeit in den aktiven Abschnitt 20 des Photonikchips 10 zu verhindern, und können eine Ausschlusszone für elektronische Komponenten 52 und optische Komponenten 54 definieren.
Unter Bezugnahme auf 4 and gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung können sich die Nuten 26, 27, 28 durch die Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 entlang der Seitenkante 16 zwischen äußeren Ecken 22, 23 erstrecken, derart, dass Sektionen der Rissunterbrechungsbahnen 14, 15 entlang der Seitenkante 16 zwischen Nuten 26 and 27 und zwischen Nuten 27 und 28 angeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf 5 und gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung können mehrere Bracket-Segmente 48 in jeweiligen Gruppen 46 an den Ecken 44 der Nuten 26, 27, 28 angeordnet sein. Die Bracket-Segmente 48 sind in der Bauweise ähnlich den Verstärkungsstrukturen 38, und in dieser Hinsicht umfasst jedes Bracket-Segment 48 Platten 41 und Durchkontaktierungen 43, die innerhalb der Interconnect-Struktur 12 gestapelt sind. Die Bracket-Segmente 48 in jeder Gruppe 46 umgeben einer der Ecken 44, und jedes der Bracket-Segmente 48 ist relativ zu dem Segment 36 oder dem Segment 37 an einer bestimmten Ecke 44 abgewinkelt. Beispielsweise können Bracket-Segmente 48 in einem spitzen Winkel (z.B. 45°) relativ zueinander abgewinkelt sein, kann eines der Bracket-Segmente 48 das Segment 36 schneiden, das sich zu jeder Ecke 44 erstreckt, und kann in einem spitzen Winkel (z.B. 45°) relativ zu dem Segment 36 abgewinkelt sein, und kann eines der Bracket-Segmente 48 das Segment 37 schneiden, das sich zu jeder Ecke 44 erstreckt, und kann in einem spitzen Winkel (z.B. 45°) relativ zu dem Segment 37 abgewinkelt sein. An jeder Ecke 44 kann sich ein kurzes Erstreckungssegment von dem Segment 36 zu einem Scheitelpunkt der Bracket-Segmente 48 erstrecken, und kann sich ein anderes kurzes Erstreckungssegment von dem Segment 37 zu einem anderen Scheitelpunkt der Bracket-Segmente 48 erstrecken.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Bracket-Segmente 48 in Kombination mit den Verstärkungsstrukturen 38 verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 6 and gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann, anstatt der Verstärkungsstruktur 38 in dem Schutzring 18, eine Verstärkungsstruktur 38a in der Rissunterbrechungsbahn 14 angrenzend an die durch die Nuten 26, 28 definierten Ecken 32 umfasst sein. Die Rissunterbrechungsbahn 14 kann Segmente 34a, 36a, 37a umfassen, die ähnlich den Segmenten 34, 36, 37 des Schutzrings 18 sind. Die Verstärkungsstruktur 38a und Segmente 34a, 36a, 37a der Rissunterbrechungsbahn 14 umfassen Platten (nicht gezeigt) und Durchkontaktierungen (nicht gezeigt) ähnlich den Platten 40 und Durchkontaktierungen 42 der Verstärkungsstruktur 38 und Segmente 34, 36, 37 des Schutzrings 18. Der Schutzring 18, sowie jegliche andere Rissunterbrechungsbahn, die zwischen der Rissunterbrechungsbahn 14 und dem Schutzring 18 positioniert ist, können eine abgeschrägte Ecke angrenzend an die Verstärkungsstruktur 38a aufweisen.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Bracket-Segmente 48, die dem Schutzring 18 zugeordnet sind, in Kombination mit den Verstärkungsstrukturen 38a verwendet werden.
Die oben beschriebenen Verfahren werden bei der Fertigung von Chips mit integriertem Schaltkreis verwendet. Die resultierenden Chips mit integriertem Schaltkreis können durch den Fertiger in Roh-Wafer-Form (das heißt, als einzelner Wafer, der mehrere ungehäuste Chips aufweist), als nackter Chip (bare die), oder in einer gehäusten Form vertrieben werden. Der Chip kann mit anderen Chips, diskreten Schaltelementen und/oder anderen Signalverarbeitungsvorrichtungen als Teil von entweder einem Zwischenprodukt oder einem Endprodukt integriert sein. Das Endprodukt kann irgendein Produkt sein, das Chips mit integriertem Schaltkreis umfasst, wie etwa Computerprodukte, die einen zentralen Prozessor aufweisen, oder Smartphones.
Bezugnahmen hierin auf Ausdrücke, die durch eine Näherungssprache modifiziert sind, wie „etwa“, „ungefähr“, und „im Wesentlichen“, sollen nicht auf den spezifizierten präzisen Wert beschränkt sein. Die Näherungssprache kann der Präzision eines Instruments entsprechen, das verwendet wird, um den Wert zu messen, und kann, falls nicht anderweitig abhängig von der Präzision des Instruments, +/- 1 0% des(der) angegebenen Werts(Werte) sein.
Bezugnahmen hierin auf Ausdrücke wie „vertikal“, „horizontal“, etc. erfolgen beispielhaft und nicht zur Beschränkung, um einen Referenzrahmen zu festzulegen. Der Ausdruck „horizontal“ wie hierin verwendet, ist als eine Ebene definiert, die parallel zu einer konventionellen Ebene eines Halbleitersubstrats ist, ungeachtet seiner tatsächlichen dreidimensionalen räumlichen Ausrichtung. Die Begriffe „vertikal“ and „normal“ beziehen sich auf eine Richtung, die senkrecht zur Horizontalen, wie gerade definiert, ist. Der Begriff „lateral“ bezieht sich auf eine Richtung innerhalb der horizontalen Ebene.
Ein Merkmal „verbunden“ oder „gekoppelt“ an ein anderes oder mit einem anderen Merkmal kann an das oder mit dem anderen Merkmal direkt verbunden oder gekoppelt sein oder stattdessen kann eines oder können mehrere dazwischenkommende Merkmale vorhanden sein. Ein Merkmal kann an ein anderes oder mit einem anderen Merkmal „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ sein, falls dazwischenkommende Merkmale nicht vorhanden sind. Ein Merkmal kann an ein anderes oder mit einem anderen Merkmal „indirekt verbunden“ oder „indirekt gekoppelt“ sein, falls wenigstens ein dazwischenkommendes Merkmal vorhanden ist. Ein Merkmal „an“ einem anderen Merkmal oder es „kontaktierend“ kann direkt an oder in direktem Kontakt mit dem anderen Merkmal sein, oder stattdessen kann eines oder können mehrere dazwischenkommende Merkmale vorhanden sein. Ein Merkmal kann „direkt an“ oder in „direktem Kontakt“ mit einem anderen Merkmal sein, falls dazwischenkommende Merkmale nicht vorhanden sind. Ein Merkmal kann „indirekt an“ oder in „indirektem Kontakt“ mit einem anderen Merkmal sein, falls wenigstens ein dazwischenkommendes Merkmal vorhanden ist.
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung präsentiert, sollen aber nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für die gewöhnlichen Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und der Idee der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt erhältlichen Technologien am besten zu erklären, oder es anderen gewöhnlichen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.

Claims

Struktur umfassend: einen Photonikchip (10) umfassend ein Substrat (13) und eine Interconnect-Struktur (12) über dem Substrat (13), wobei der Photonikchip (10) eine erste äußere Ecke (22), eine zweite äußere Ecke (23) und eine Seitenkante (16) aufweist, die sich von der ersten äußeren Ecke (22) zu der zweiten äußeren Ecke (23) erstreckt, wobei das Substrat (13) eine Nut umfasst, die entlang der Seitenkante (16) zwischen der ersten äußeren Ecke (22) und der zweiten äußeren Ecke (23) positioniert ist, wobei die Nut dazu angeordnet ist, die Seitenkante (16) an einer Nutecke (32) zu schneiden, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine erste Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die Nutecke (32) umfasst, und wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen sich diagonal in der Interconnect-Struktur (12) relativ zu der Seitenkante (16) erstreckt, wobei die Interconnect-Struktur (12) einen Schutzring (18) umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen an der Nutecke (32) angrenzend an den Schutzring (18) angeordnet sind.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Photonikchip (10) eine Vielzahl von optischen Komponenten und eine Vielzahl von elektrischen Komponenten umfasst, die Interconnect-Struktur (12) einen Abschnitt über der Vielzahl von optischen Komponenten und der Vielzahl von elektrischen Komponenten umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen zwischen der Nutecke (32) und dem Abschnitt der Interconnect-Struktur (12) positioniert sind.
Struktur nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von optischen Komponenten einen Kantenkoppler (31) angrenzend an die Nut umfassen.
Struktur nach Anspruch 1, wobei der Schutzring (18) eine zweite Vielzahl von Metallstrukturen umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen mit verschiedenen Abschnitten der zweiten Vielzahl von Metallstrukturen des Schutzrings (18) verbunden sind.
Struktur nach Anspruch 4, wobei der Schutzring (18) ein erstes Segment (34) und ein zweites Segment (36) umfasst, das das erste Segment (34) an der Nutecke (32) schneidet, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen sich diagonal von der zweiten Vielzahl von Metallstrukturen des ersten Segments (34) des Schutzrings (18) zu der zweiten Vielzahl von Metallstrukturen des zweiten Segments (36) des Schutzrings (18) erstreckt.
Struktur nach Anspruch 5, wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen die zweite Vielzahl von Metallstrukturen des ersten Segments (34) des Schutzrings (18) in einem ersten spitzen Winkel schneidet, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen die zweite Vielzahl von Metallstrukturen des zweiten Segments (36) des Schutzrings (18) in einem zweiten spitzen Winkel schneidet.
Struktur nach Anspruch 4, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) umfasst, wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) positioniert ist, und die zweite Vielzahl von Metallstrukturen in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) positioniert ist.
Struktur nach Anspruch 7, wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen und die zweite Vielzahl von Metallstrukturen jeweils eine Vielzahl von Platten (40, 41) und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (42, 43) umfassen, die in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) positioniert sind.
Struktur nach Anspruch 1, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Rissunterbrechungsbahn (14, 15) umfasst, und der Schutzring (18) zwischen der Rissunterbrechungsbahn (14, 15) und der ersten Vielzahl von Metallstrukturen positioniert ist.
Struktur umfassend: einen Photonikchip (10) umfassend ein Substrat (13) und eine Interconnect-Struktur (12) über dem Substrat (13), wobei der Photonikchip (10) eine erste äußere Ecke (22), eine zweite äußere Ecke (23) und eine Seitenkante (16) aufweist, die sich von der ersten äußeren Ecke (22) zu der zweiten äußeren Ecke (23) erstreckt, wobei das Substrat (13) eine Nut umfasst, die entlang der Seitenkante (16) zwischen der ersten äußeren Ecke (22) und der zweiten äußeren Ecke (23) positioniert ist, wobei die Nut dazu angeordnet ist, die Seitenkante (16) an einer ersten Nutecke (32) zu schneiden, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine erste Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die erste Nutecke (32) umfasst, und wobei die erste Vielzahl von Metallstrukturen sich diagonal in der Interconnect-Struktur (12) relativ zu der Seitenkante (16) erstreckt, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) umfasst, die erste Vielzahl von Metallstrukturen eine Vielzahl von Platten (41) und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (43) umfassen, die in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) positioniert sind, und die Vielzahl von Durchkontaktierungen (43) die Vielzahl von Platten (41) verbinden.
Struktur nach Anspruch 10, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Rissunterbrechungsbahn (14, 15) umfasst, und die erste Vielzahl von Metallstrukturen an der ersten Nutecke (32) angrenzend an die Rissunterbrechungsbahn (14, 15) angeordnet sind.
Struktur nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Durchkontaktierungen (43) eine Vielzahl von Stab-Durchkontaktierungen umfassen.
Struktur nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Stab-Durchkontaktierungen in jedem Metallisierungsniveau (11) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Struktur nach Anspruch 10, wobei die Nut eine zweite Nutecke (44) umfasst, die innen in dem Photonikchip (10) von der Seitenkante (16) beabstandet ist, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine zweite Vielzahl von Metallstrukturen angrenzend an die zweite Nutecke (44) umfasst, und die zweite Vielzahl von Metallstrukturen um die zweite Nutecke (44) herum angeordnet sind.
Struktur nach Anspruch 14, wobei die zweite Nutecke (44) einen umfassten Winkel von 270° aufweist, und die zweite Vielzahl von Metallstrukturen sich diagonal in der Interconnect-Struktur (12) relativ zu der zweiten Nutecke (44) erstrecken.
Verfahren zum Bilden einer Struktur für einen Photonikchip (10), wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer Nut in einem Substrat (13), die entlang einer Seitenkante (16) des Photonikchips (10) zwischen einer ersten äußeren Ecke (22) und einer zweiten äußeren Ecke (23) positioniert ist und die Seitenkante (16) an einer Nutecke (32) schneidet; und Bilden einer Interconnect-Struktur (12) über dem Substrat (13), die eine Vielzahl von Metallstrukturen umfasst, die angrenzend an die Nutecke (32) positioniert sind und die sich in der Interconnect-Struktur (12) diagonal relativ zu der Seitenkante (16) erstrecken, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) umfasst, die erste Vielzahl von Metallstrukturen eine Vielzahl von Platten (41) und eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (43) umfassen, die in der Vielzahl von Metallisierungsniveaus (11) positioniert sind, und die Vielzahl von Durchkontaktierungen (43) die Vielzahl von Platten (41) verbinden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Interconnect-Struktur (12) einen Schutzring (18) umfasst, und die Vielzahl von Metallstrukturen an der Nutecke (32) angrenzend an den Schutzring (18) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Photonikchip (10) eine Vielzahl von optischen Komponenten und eine Vielzahl von elektrischen Komponenten umfasst, die Interconnect-Struktur (12) einen Abschnitt über der Vielzahl von optischen Komponenten und der Vielzahl von elektrischen Komponenten umfasst, und die Vielzahl von Metallstrukturen zwischen der Nutecke (32) und dem Abschnitt der Interconnect-Struktur (12) positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Interconnect-Struktur (12) eine Rissunterbrechungsbahn (14, 15) umfasst, und der Schutzring (18) zwischen der Rissunterbrechungsbahn (14, 15) und der Vielzahl von Metallstrukturen positioniert ist.