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Hintergrund
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf photonische Chips und insbesondere auf Strukturen für ein Wellenlängenmultiplexfilter und Verfahren zur Herstellung einer Struktur für ein Wellenlängenmultiplexfilter.
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Photonische Chips werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, wie z.B. in Datenkommunikationssystemen und Datenverarbeitungssystemen. Ein photonischer Chip integriert monolithisch optische Komponenten, wie Wellenleiter, optische Schalter, Koppler und Modulatoren, und elektronische Komponenten, wie Feldeffekttransistoren, in eine einheitliche Plattform. Durch die Integration beider Arten von Komponenten auf demselben Chip können unter anderem die Layoutfläche, die Kosten und der betriebliche Aufwand reduziert werden.
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Wellenlängenmultiplexverfahren oder Wavelength-Division Multiplexing ist eine Technologie, die mehrere Datenströme auf eine einzige optische Verbindung multiplext. In einem Wellenlängenmultiplexschema wird eine Reihe von Datenströmen auf optischen Trägersignalen mit Laserlicht einer anderen Wellenlänge für jeden Datenstrom kodiert. Diese optischen Trägersignale der einzelnen Datenströme werden dann von einem Wellenlängenmultiplexfilter kombiniert, das einen eigenen Eingang für den Datenstrom jeder Wellenlänge und einen einzigen Ausgang hat, an dem die einzelnen Datenströme zu einem einzigen Datenstrom mit mehreren Wellenlängen kombiniert (d. h. gemultiplext) werden, der über eine einzige optische Verbindung weiter transportiert wird. Auf der Empfängerseite der optischen Datenverbindung trennt (demultiplexiert) ein Wellenlängenmultiplexfilter desselben Typs, das jedoch in umgekehrter Richtung verwendet wird, die optischen Trägersignale der einzelnen Datenströme, und die getrennten optischen Trägersignale können zu entsprechenden Fotodetektoren geleitet werden.
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Ein Wellenlängenmultiplexfilter kann auf kaskadierten Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) - Modulatoren beruhen, die in einer auf Silizium basierten photonischen Technologie realisiert sind. Da Silizium einen schwachen elektro-optischen Effekt aufweist, zeichnen sich Mach-Zehnder-Interferometer-Modulatoren durch einen großen Formfaktor mit länglichen siliziumbasierten Phasenschiebern aus, die in zwei Armen angeordnet sind. Mach-Zehnder-Interferometer-Modulatoren sind außerdem empfindlich gegenüber Fertigungsschwankungen, die die Leistung beeinträchtigen können.
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Wellenlängenmultiplexfilter, die aus Silizium hergestellt werden, sind aufgrund des relativ hohen thermischen optischen Koeffizienten von Silizium empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Wellenlängenmultiplexfilter auf Siliziumbasis können auf Widerstandsheizungen zurückgreifen, um eine thermische Abstimmung zum Ausgleich der Temperaturverschiebung zu erreichen. Die Hinzufügung von Widerstandsheizungen macht jedoch nicht nur die Herstellung der Geräte komplexer, sondern auch deren Betrieb, da der Betrieb der Widerstandsheizungen gesteuert werden muss. Darüber hinaus müssen die Widerstandsheizer erhebliche Mengen an elektrischer Energie abführen, um die für Steuerung der Temperaturverschiebung erforderliche Wärme zu erzeugen.
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Es sind verbesserte Strukturen für ein Wellenlängenmultiplexfilter und Verfahren zur Herstellung einer Struktur für ein Wellenlängenmultiplexfilter erforderlich.
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Zusammenfassung
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Struktur für einen Wellenlängenmultiplexfilter bereitgestellt. Die Struktur umfasst eine erste Platte mit einem ersten Umfang, einen ersten Wellenleiterkern, der mit der ersten Platte verbunden ist, und eine Mehrzahl von zweiten Wellenleiterkernen, die mit der ersten Platte verbunden sind. Die Struktur umfasst ferner eine zweite Platte, die so angeordnet ist, dass sie die erste Platte überlappt. Die zweite Platte umfasst einen zweiten Umfang und eine Mehrzahl von Öffnungen, die innerhalb des zweiten Umfangs verteilt sind. Die Mehrzahl der Öffnungen der zweiten Platte durchdringt die zweite Platte.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Struktur für ein Wellenlängenmultiplexfilter bereitgestellt. Die Struktur umfasst eine erste Platte mit einem ersten Umfang, wobei die erste Platte eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, die innerhalb des ersten Umfangs verteilt sind. Die Öffnungen der ersten Platte durchdringen die erste Platte. Ein erster Wellenleiterkern ist mit der ersten Platte verbunden, und eine Mehrzahl von zweiten Wellenleiterkemen ist mit der ersten Platte verbunden. Die Struktur umfasst ferner eine zweite Platte, die so angeordnet ist, dass sie die erste Platte überlappt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur für ein Wellenlängenmultiplexfilter bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bilden einer ersten Platte mit einem ersten Umfang, ein Bilden eines ersten Wellenleiterkerns, der mit der ersten Platte gekoppelt ist, und ein Bilden einer Mehrzahl von zweiten Wellenleiterkernen, die mit der ersten Platte gekoppelt sind. Das Verfahren umfasst ferner ein Bilden einer zweiten Platte, die angeordnet ist, um die erste Platte zu überlappen. Die zweite Platte weist einen zweiten Umfang auf, die zweite Platte weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf, die innerhalb des zweiten Umfangs verteilt sind, und die Öffnungen der zweiten Platte durchdringen die zweite Platte.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen Beschreibung der Erfindung oben und der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen unten zur Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten.
- 1 ist eine Draufsicht auf eine Struktur in einer anfänglichen Herstellungsphase eines Bearbeitungsverfahrens gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
- 2 ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 2-2 in 1 verläuft.
- 2A ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 2A-2A in 1 verläuft.
- 3 ist eine Draufsicht auf die Struktur in einer Herstellungsphase nach 1.
- 4 ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 4-4 in 3 verläuft.
- 4A ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 4A-4A in 3 verläuft.
- 5 ist eine Querschnittsansicht der Struktur in einer Herstellungsphase nach 4.
- 6 ist eine Draufsicht auf eine Struktur gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.
- 7 ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 7-7 in 6 verläuft.
- 7A ist eine Querschnittsansicht der Struktur, die allgemein entlang der Linie 7A-7A in 6 verläuft.
- 8 ist eine Querschnittsansicht einer Struktur gemäß alternativen Ausführungsformen der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Mit Bezug auf 1, 2, 2A und gemäß Ausführungsformen der Erfindung umfasst eine Struktur 10 für ein Wellenlängenmultiplexfilter einen Wellenleiterkern 12, eine Platte 14 und mehrere Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22, die über einer dielektrischen Schicht 24 angeordnet sind. Der Wellenleiterkern 12 stellt einen Bus-Wellenleiter dar, der ausgebildet ist, um einen gemultiplexten Datenstrom zu leiten, der in optische Signale mit mehreren unterschiedlichen Wellenlängen codiert ist. Der Wellenleiterkern 12 kann einen Eingangsanschluss für die Struktur 10 bereitstellen und mit Lasern gekoppelt sein, die die optischen Signale mit den mehreren unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen. Die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 stellen Bus-Wellenleiter bereit, die ausgebildet sind, um einzelne Datenströme mit optischen Signalen unterschiedlicher charakteristischer Wellenlängen zu empfangen, die von der Struktur 10 demultiplexiert werden. Die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 können entsprechende Ausgangsanschlüsse oder -kanäle der Struktur 10 bereitstellen und mit entsprechenden Photodetektoren gekoppelt sein. In einer alternativen Ausführungsform empfängt die Struktur 10 optische Signale verschiedener Wellenlängen von den Wellenleiterkernen 16, 18, 20, 22, die zu einem optischen Multiplexsignal kombiniert und von der Struktur 10 an den Wellenleiterkern 12 ausgegeben werden.
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Die Platte 14 kann aus einem Körper mit einem Umfang 15 gebildet sein, der eine äußere Begrenzung definiert, die eine geschlossene geometrische Form umgibt. In einer Ausführungsform kann die Platte 14 fest und unperforiert sein. In einer Ausführungsform kann die geometrische Form der Platte 14 ein Viereck mit einem Umfang sein, der entweder rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ist. Der Umfang 15 umgibt eine Gesamtfläche der Platte 14. In einer Ausführungsform kann der Umfang 15 mit einer Breite W1 und einer Länge L1 bemessen sein und der Umfang 13 kann eine Gesamtfläche umgeben, die durch das Produkt aus der Breite W1 und der Länge L1 gegeben ist. Der Wellenleiterkern 12 kann am Umfang 15 mit einem Abschnitt der Platte 14 verbunden sein und die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 können am Umfang 15 mit entsprechenden Abschnitten der Platte 14 auf einer dem Wellenleiterkern 12 gegenüberliegenden Seite der Platte 14 verbunden sein. Die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 können relativ zum Wellenleiterkern 12 symmetrisch angeordnet sein.
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Der Wellenleiterkem 12, die Platte 14 und die Wellenleiterkeme 16, 18, 20, 22 können aus einem einkristallinen Halbleitermaterial gebildet sein, z. B. aus einkristallinem Silizium. In einer Ausführungsform kann das einkristalline Halbleitermaterial aus einer Vorrichtungsschicht eines Silizium-auf-Isolator (SOI) -Substrats stammen, das außerdem eine vergrabene Oxidschicht, die die dielektrische Schicht 24 bildet, und ein Handle-Substrat 26 umfasst, das aus einem einkristallinen Halbleitermaterial, z. B. einkristallinem Silizium, gebildet ist. Der Wellenleiterkern 12, die Platte 14 und die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 können durch Lithographie- und Ätzverfahren aus der Vorrichtungsschicht heraus strukturiert werden. Die Vorrichtungsschicht kann vollständig geätzt werden, um den Wellenleiterkern 12, die Platte 14 und die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 festzulegen, oder sie kann alternativ nur teilweise geätzt werden, um eine verdünnte Restschicht auf der dielektrischen Schicht 24 festzulegen, die mit den jeweiligen unteren Abschnitten des Wellenleiterkerns 12, der Platte 14 und der Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 verbunden ist.
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Mit Bezug auf die 3, 4, 4A, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den 1, 2, 2A beziehen, und in einer nachfolgenden Herstellungsphase wird eine dielektrische Schicht 28 über dem Wellenleiterkern 12, der Platte 14, den Wellenleiterkernen 16, 18, 20, 22 und der dielektrischen Schicht 24 gebildet. Die dielektrische Schicht 28 kann aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Siliziumdioxid, gebildet sein, das mittels chemischer Gasphasenabscheidung abgeschieden und z. B. durch ein chemischmechanisches Polieren zur Entfernung von Topographie eingeebnet wird. Der Wellenleiterkern 12, die Platte 14 und die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 sind von dem dielektrischen Material der dielektrischen Schicht 28 umgeben, die einen Mantel mit niedrigem Brechungsindex bildet.
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Zusätzliche dielektrische Schichten 30, 31, 32 können in einem Schichtstapel über der dielektrischen Schicht 28 abgeschieden werden. Die dielektrische Schicht 32 kann aus Siliziumnitrid gebildet sein und die dielektrischen Schichten 30, 32 können aus Siliziumdioxid gebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die Siliziumnitrid enthaltende dielektrische Schicht 32 aus dem Schichtstapel über der dielektrischen Schicht 28 weggelassen werden.
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Auf der dielektrischen Schicht 32 wird eine Platte 36 gebildet, die so positioniert ist, dass sie die Platte 14 überlappt. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 vollständig mit der Platte 14 überlappen. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 über der Platte 14 zentriert sein. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 über der Platte 14 zentriert sein und die Platte 14 vollständig überlappen.
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Die Platte 36 kann durch einen Körper ausgebildet sein, der Blöcke oder Segmente 38 und Öffnungen 40 umfasst, die in einem Designbereich mit einem gepixelten Muster angeordnet sind, dessen Positionen durch einen numerischen Berechnungsansatz zugewiesen werden. Beispielsweise kann das Muster der Segmente 38 und Öffnungen 40 mit Hilfe einer inversen Designsoftware berechnet werden, die einen Design-by-Specification-Ansatz ermöglicht, bei dem Anforderungen, wie z. B. eine Designfläche und ein Material für die Platte 36 und die gewünschte Funktionalität in Bezug auf die optischen Eigenschaften und die Güte der Struktur 10, spezifiziert werden und die inverse Designsoftware ein optimiertes Layout für die Struktur 10 findet, das die Anforderungen erfüllt. Designregeln, wie z. B. eine Mindestgröße der Merkmale, können von der inversen Design-Software berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Struktur 10 herstellbar ist. Das in 3 sichtbare Gittermuster dient zur Veranschaulichung der Aufteilung der Gesamtfläche in Segmente 38 und Öffnungen 40, die sich aus der Ausgabe der inversen Entwurfssoftware ergibt.
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Die Platte 36 kann einen Umfang 35 aufweisen, der eine äußere Begrenzung bereitstellt, die das Muster der Segmente 38 und Öffnungen 40 umgibt. In einer Ausführungsform kann die allgemeine geometrische Form der Platte 36 ein Viereck mit einem Umfang sein, der entweder rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ist. Der Umfang 35 kann einen Gestaltungsbereich für die Platte 36 festlegen. Der Umfang 35 umgibt eine Gesamtfläche der Platte 36, die von den Segmenten 38 und den Öffnungen 40 eingenommen wird. In einer Ausführungsform kann der Umfang 35 mit einer Breite W2 und einer Länge L2 bemessen sein und der Umfang 35 kann eine Gesamtfläche umgeben, die durch das Produkt aus der Breite W2 und der Länge L2 gegeben ist.
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Die Segmente 38 legen feste Abschnitte der Platte 36 fest und die Öffnungen 40 legen Perforationen fest, die die Platte 36 durchdringen. In einer Ausführungsform gehen die Öffnungen 40 vollständig durch die Platte 36 hindurch. Die Segmente 38 und Öffnungen 40 sind zur Veranschaulichung als rechteckig mit ebenen Seiten dargestellt. Die Segmente 38 und die Öffnungen 40 können jedoch auch andere Formen aufweisen, wie z. B. zumindest teilweise gekrümmte Formen mit einer oder mehreren nicht ebenen Seiten. Die Positionierung der Segmente 38 und der Öffnungen 40 im Muster der Platte 36 ist unregelmäßig und wird durch den Design-by-Specification-Ansatz bestimmt, der durch die inverse Design-Software umgesetzt wird. Die Segmente 38 umfassen einen prozentualen Anteil der Gesamtfläche des Entwurfsbereichs und die Öffnungen 40 umfassen einen prozentualen Anteil der Gesamtfläche des Entwurfsbereichs, der nicht von den Segmenten 38 eingenommen wird. In einer Ausführungsform können die Segmente 38 einen prozentualen Anteil des Entwurfsbereichs einnehmen, der größer ist als 30 Prozent der Gesamtfläche, die von dem Umfang 35 umgeben ist. In einer Ausführungsform können die Öffnungen 40 einen Prozentsatz des Auslegungsbereichs einnehmen, der kleiner oder gleich 30 Prozent der Gesamtfläche ist.
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Die Platte 14 und die Platte 36 sind auf verschiedenen Ebenen der Struktur 10 angeordnet. Insbesondere befindet sich die Platte 36 in einer Ebene, die in vertikaler Richtung in einer anderen Ebene als die der Platte 14 angeordnet ist (d. h. über und oberhalb der Ebene der Platte 14), ebenso wie der Wellenleiterkern 12 und die Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22, die sich in derselben Ebene wie die Platte 14 befinden. Die Platte 36 kann gebildet werden, indem eine Schicht des sie bildenden Materials auf der dielektrischen Schicht 32 abgeschieden und die abgeschiedene Schicht mit Lithographie- und Ätzverfahren strukturiert wird, um das Muster der Segmente 38 und Öffnungen 40 zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 aus einem Material gebildet sein, das eine andere Zusammensetzung als das im Wellenleiterkern 12 enthaltene Material aufweist. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 aus einem dielektrischen Material gebildet sein. In einer Ausführungsform kann die Platte 36 aus Siliziumnitrid gebildet sein. Die abgeschiedene Schicht kann vollständig geätzt werden, um die Platte 36 festzulegen, oder sie kann alternativ nur teilweise geätzt werden, um eine verdünnte Restschicht auf der dielektrischen Schicht 32 festzulegen, die mit den jeweiligen unteren Abschnitten der Segmente 38 der Platte 36 verbunden ist.
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Mit Bezug auf 5, in der sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in 4 beziehen, wird in einer nachfolgenden Herstellungsphase eine dielektrische Schicht 42 abgeschieden und planarisiert, um die Öffnungen 40 in der Platte 36 zu füllen und die dielektrische Schicht 32, die die Platte 36 umgibt, zu bedecken. Die dielektrische Schicht 42 kann aus einem dielektrischen Material wie Siliziumdioxid gebildet sein, das durch eine chemische Gasphasenabscheidung unter Verwendung von Ozon und Tetraethylorthosilikat (TEOS) als Reaktionsmittel abgeschieden und zur Entfernung von Topographie planarisiert wird. Ein Back-End-of-Line-Stapel 46 kann durch Back-End-of-Line-Verarbeitung über der dielektrischen Schicht 42 gebildet werden. Der Back-End-of-Line-Stapel 46 kann eine oder mehrere gestapelte dielektrische Zwischenschichten aus einem oder mehreren dielektrischen Materialien, wie z. B. Siliziumdioxid, umfassen.
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Die Struktur 10 kann in jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen in einen photonischen Chip integriert werden, der neben der Struktur 10 elektronische Komponenten und zusätzliche optische Komponenten umfassen kann. Zu den elektronischen Komponenten können beispielsweise Feldeffekttransistoren gehören, die durch Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor-Verarbeitung (CMOS-Verarbeitung) unter Verwendung der Vorrichtungsschicht des Silizium-auf-Isolator-Substrats hergestellt werden. Der Back-End-of-Line-Stapel 46 kann Metallleitungen, Durchkontaktierungen und Kontakte umfassen, die mit den Feldeffekttransistoren und elektrisch aktiven optischen Komponenten verbunden sind.
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Im Gebrauch kann Laserlicht, das gemischte optische Signale verschiedener Wellenlängen umfasst, auf dem photonischen Chip durch den Wellenleiterkern 12 zur Struktur 10 geleitet werden. Die Struktur 10 kann die gemischten optischen Signale in separate optische Signale jeder Wellenlänge aufteilen und die aufgeteilten optischen Signale jeder Wellenlänge können die Struktur 10 über einen der Wellenleiterkerne 16, 18, 20, 22 verlassen. Zum Beispiel können optische Signale mit vier Wellenlängen (z. B., 1271 Nanometer (nm), 1291 Nanometer, 1311 Nanometer, 1331 Nanometer) durch die Struktur 10 aufgeteilt werden, so dass optische Signale mit einer Wellenlänge von 1271 Nanometer zum Wellenleiterkern 16, optische Signale mit einer Wellenlänge von 1291 Nanometer zum Wellenleiterkern 18, optische Signale mit einer Wellenlänge von 1311 Nanometer zum Wellenleiterkern 20 und optische Signale mit einer Wellenlänge von 1331 Nanometer zum Wellenleiterkern 22 geleitet werden. Anwendungsfälle der Struktur 10 können Standard-Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM), ein grobes Wellenlängenmultiplexverfahren (cWDM) mit mehr Kanälen als WDM oder ein dichtes Wellenlängenmultiplexverfahren (dWDM) mit mehr Kanälen als cWDM umfassen. Beispielsweise kann cWDM Kanäle mit einem Wellenlängenabstand von 20 Nanometern umfassen, während der Abstand bei dWDM 0,4 Nanometer beträgt.
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Die Größenreduzierung der Struktur 10 kann im Vergleich zu Wellenlängenmultiplexfiltern mit kaskadierten Mach-Zehnder-Interferometer (MZI) -Modulatoren erheblich sein. Zum Beispiel kann ein rechteckiger Entwurfsbereich für die Platte 36 eine Breite von etwa 3 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometer und eine Länge von etwa 3 Mikrometer bis etwa 5 Mikrometer aufweisen, was im Gegensatz zu Millimeterlängen und Halbmillimeterbreiten für ein Wellenlängenmultiplexfilter steht, das kaskadierte MZI-Modulatoren umfasst.
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Das Muster der Segmente 38 und Öffnungen 40 der Platte 36 ist so dimensioniert und positioniert, dass sie das Licht bei der Betriebswellenlänge nicht beugen oder reflektieren und als effektives optisches Material wirken, so dass die Platte 36 ein optisches Metamaterial bildet. In einer Ausführungsform können die Abmessungen der Segmente 38, die das optische Metamaterial festlegen, kleiner sein als die kleinste Betriebswellenlänge des Laserlichts, das von der Struktur 10 gemultiplext oder demultiplext wird. Das Muster der Segmente 38 und der Öffnungen 40 der Platte 36 kann im Vergleich zu einer festen, unperforierten Schicht Leistungsverbesserungen bewirken, z. B. Verbesserungen in Bezug auf Kanaltrennung, 3dB-Bandbreite und Extinktionsverhältnis.
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Die Struktur 10 umfasst eine gestapelte Anordnung von Platten, die unterschiedliche Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die untere Platte 14 in der gestapelten Anordnung einkristallines Silizium umfassen und die obere Platte 36 in der gestapelten Anordnung kann Siliziumnitrid umfassen. Die heterogene Stapelanordnung der Platten 14, 36 kann den Einschluss transversaler magnetischer Moden mit mäßigen Verlusten verbessern, was zu einer verbesserten Leistung (z. B. reduzierte optische Leckage) der Struktur 10 als Wellenlängenmultiplexfilter führen kann.
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Mit Bezug auf 6, 7, 7A und gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Platte 14 auch ausgelegt sein, um Segmente 58 und Öffnungen 60 aufzuweisen, die dem Muster der Segmente 38 und Öffnungen 40 in der Platte 36 ähnlich sind. Die Segmente 58 und Öffnungen 60 sind innerhalb des Umfangs 13 angeordnet, der den Entwurfsbereich für den Entwurf nach Vorgabe unter Verwendung der inversen Entwurfssoftware bildet. Das in 6 sichtbare Gittermuster dient zur Veranschaulichung der Aufteilung der Gesamtfläche in Segmente 58 und Öffnungen 60, die sich aus der Ausgabe der inversen Bemessungssoftware ergibt.
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Die Segmente 58 umfassen einen Prozentsatz der Gesamtfläche des Entwurfsbereichs und die Öffnungen 60 umfassen einen Prozentsatz der Gesamtfläche des Entwurfsbereichs, der nicht von den Segmenten 58 eingenommen wird. In einer Ausführungsform können die Segmente 58 einen prozentualen Anteil des Entwurfsbereichs einnehmen, der größer ist als 20 Prozent der Gesamtfläche, die von der Umrandung 13 umgeben ist. In einer Ausführungsform können die Öffnungen 60 einen Prozentsatz des Designbereichs einnehmen, der kleiner oder gleich 20 Prozent der Gesamtfläche ist. Die Segmente 58 bilden feste Abschnitte der Platte 14 und die Öffnungen 60 bilden Perforationen, die die Platte 14 durchdringen. In einer Ausführungsform gehen die Öffnungen 60 vollständig durch die Platte 14 hindurch.
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In einer Ausführungsform kann die Platte 36 mit den Segmenten 38 und den Öffnungen 40 über der Platte 14 mit den Segmenten 58 und den Öffnungen 60 gebildet werden. Die Bestimmung des Musters der Segmente 38 und der Öffnungen 40 und/oder die Bestimmung des Musters der Segmente 58 und der Öffnungen 60 kann Regeln für die Überlappung der Segmente und die Überlappung der Öffnungen als Teil des Design-by-Specification-Ansatzes umfassen, der durch die inverse Design-Software umgesetzt wird. Das Muster der in der Platte 14 gebildeten Segmente 58 und Öffnungen 60 kann sich von dem Muster der in der Platte 36 gebildeten Segmente 38 und Öffnungen 40 unterscheiden. In einer Ausführungsform kann sich die Lage von mindestens einer der Öffnungen 40 von der Lage von mindestens einer der Öffnungen 60 unterscheiden. In einer Ausführungsform kann sich die Lage mehrerer Öffnungen 40 von der Lage mehrerer Öffnungen 60 unterscheiden.
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Mit Bezug auf 8 und gemäß alternativen Ausführungsformen kann die über den Segmenten 58 und Öffnungen 60 angeordnete Platte 36 keine Segmente 38 und Öffnungen 40 aufweisen. Stattdessen kann die Platte 36 aus einem Körper mit dem Umfang 35 gebildet sein, der eine feste Schicht umgibt und frei von Öffnungen (d. h. unperforiert) ist. In einer Ausführungsform kann die geometrische Form der Platte 36 ein Viereck mit einem rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Umfang sein.
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Die oben beschriebenen Verfahren werden bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet. Die daraus resultierenden integrierten Schaltungschips können vom Hersteller in Form von rohen Wafern (z. B. als einzelner Wafer mit mehreren unverpackten Chips), als nackter Chip oder in verpackter Form vertrieben werden. Der Chip kann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungsgeräten als Teil eines Zwischenprodukts oder eines Endprodukts integriert werden. Bei dem Endprodukt kann es sich um ein beliebiges Produkt handeln, das integrierte Schalungschips umfasst, wie z. B. Computerprodukte mit einem Zentralprozessor oder Smartphones.
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Eine Bezugnahme in diesem Dokument auf Begriffe, die durch Näherungsterme wie „ungefähr“, „etwa“ und „im Wesentlichen“ modifiziert werden, sind nicht auf den genauen Wert zu beschränken. Die genäherten Werte können der Genauigkeit eines zur Messung des Wertes verwendeten Instruments entsprechen und, sofern nicht anders von der Genauigkeit des Instruments abhängig, +/- 10 % des angegebenen Wertes/der angegebenen Werte bedeuten.
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Eine Bezugnahme auf Begriffe wie „vertikal“, „horizontal“ usw. erfolgt hier nur beispielhaft und nicht als Beschränkung, um einen Bezugsrahmen zu schaffen. Der hier verwendete Begriff „horizontal“ ist als eine Ebene parallel zu einer herkömmlichen Ebene eines Halbleitersubstrats definiert, unabhängig von seiner tatsächlichen dreidimensionalen räumlichen Ausrichtung. Die Begriffe „vertikal“ und „normal“ beziehen sich auf eine Richtung senkrecht zur eben definierten Horizontalen. Der Begriff „lateral“ bezieht sich auf eine Richtung innerhalb der horizontalen Ebene.
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Ein Merkmal, das mit einem anderen Merkmal „verbunden“ oder „gekoppelt“ ist, kann mit dem anderen Merkmal direkt verbunden oder gekoppelt sein oder es können stattdessen ein oder mehrere dazwischenliegende Merkmale vorhanden sein. Ein Merkmal kann mit einem anderen Merkmal „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ sein, wenn keine dazwischenliegenden Merkmale vorhanden sind. Ein Merkmal kann mit einem anderen Merkmal „indirekt verbunden“ oder „indirekt gekoppelt“ sein, wenn mindestens ein dazwischenliegendes Merkmal vorhanden ist. Ein Merkmal, das sich „auf“ einem anderen Merkmal befindet oder damit „in Kontakt“ ist, kann sich direkt auf dem anderen Merkmal befinden oder damit in direktem Kontakt sein oder es können stattdessen ein oder mehrere dazwischenliegende Merkmale vorhanden sein. Ein Merkmal kann sich „direkt auf“ einem anderen Merkmal befinden oder damit in „direktem Kontakt“ sein, wenn keine dazwischenliegenden Merkmale vorhanden sind. Ein Merkmal kann sich „indirekt auf“ einem anderen Merkmal befinden oder damit in „indirektem Kontakt“ sein, wenn mindestens ein dazwischenliegendes Merkmal vorhanden ist. Verschiedene Merkmale können sich überlappen, wenn sich ein Merkmal über ein anderes Merkmal erstreckt und einen Abschnitt davon entweder direkt oder indirekt berührt.
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Die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient der Veranschaulichung, soll jedoch nicht vollständig sein oder den Anspruch auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränken. Es sind dem Fachmann viele Modifizierungen und Abwandlungen ersichtlich, ohne den Umfang und das Wesen der beschriebenen Ausführungsformen zu verlassen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder die technische Verbesserung gegenüber den auf dem Markt befindlichen Technologien bestmöglich zu erläutern oder um anderen als dem Fachmann ein Verständnis der hier beschriebenen Ausführungsformen zu ermöglichen.
