JP2015506488A - 反転された基板レスチップ上の光学装置 - Google Patents

反転された基板レスチップ上の光学装置 Download PDF

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Abstract

ハイブリッド集積モジュール(100)は、基板が取除かれた集積デバイス(116)に対向して機械的に結合される半導体ダイ(110)を含む。たとえば、集積回路は光信号を搬送する光導波管(136)を含み、これは裏面側シリコン基板またはハンドラが完全に取除かれたシリコンオンインシュレータ(SOI)ウェハ上に製造される。光学デバイス(134)は集積デバイス内において、酸化物層(126)(たとえば埋込酸化物層)の底面(130)上に配置され、集積デバイス(116)のジオメトリおよび材料は、光信号が光導波管(136)および光学デバイス(134)の間でエバネセントに結合されるよう、選択および/または固定される。

Description

政府の実施許諾権
本発明は、DARPAによって授与された実施権許諾契約HR0011−08−9−0001に基づき、政府の支援下でなされた。政府は本発明において特定の権利を有する。
背景
分野
本開示は、基板が取除かれた集積デバイスであって、光学装置が集積デバイスの裏面に配置される集積デバイスに機械的に結合された半導体ダイを含むハイブリッド集積モジュールに関する。
関連技術
シリコンオンインシュレータ(SOI)技術は集積光学コンポーネントを実施するためにしばしば用いられる。特に、光導波管などの光学コンポーネントは、SOIウェハのシリコン層に製造することができ、これは二酸化シリコン層(時には「埋込酸化物」またはBOX層と呼ばれる)によって、シリコン基板から分離される。シリコン基板での光損失を低減するために、一般に光信号がシリコン層内の光学コンポーネント内に完全に閉じ込められるよう、BOX層の厚さが選択される(すなわち、光信号に対応する光学モードはBOX層を通らない)。
原則的に、SOI層は電子回路が共通のチップ上に光学コンポーネントとともに集積できるようにする。実際には、電子回路の設計パラメータは光学コンポーネントの設計パラメータと異なる。たとえば、フォトニックの用途では、シリコン層は一般に0.2から0.3μmの厚さを有し、BOX層は一般に0.5μmより大きい厚さを有する。これに対して、多くの電子用途(たとえば、プロセッサ、デジタルロジック、無線周波数回路、メモリなど)では、BOX層の厚さは0.1μmほど小さい。この厚さは、シリコン基板に対する光信号の著しいエバネセント結合をもたらし、これに比例してシリコン基板での吸収および散乱による光損失が増加する。
したがって、上記の問題がない、光学コンポーネントおよび電気回路を収容することができる集積モジュールが必要である。
概要
本開示の一実施形態は、ハイブリッド集積モジュールを提供する。このハイブリッド集積モジュールは、基板が取除かれた集積デバイスに対して、接着剤により、対向して機械結合される半導体ダイを含み得る。たとえば、集積回路は光信号を伝搬する光導波管を含むことができ、これは裏面側のシリコン基板またはハンドラが完全に除去されたシリコンオンインシュレータ(SOI)ウェハ上に製造される。さらに、光学デバイスを集積デバイスの酸化物層(たとえば埋込酸化物またはBOX層)の底面に配置することができ、集積デバイスの半導体層(たとえばシリコン)の厚さおよび酸化物層の厚さは、光信号が光導波管と光学デバイスとの間でエバネセントに結合されるよう、固定され得る。
半導体ダイは電力を与えるVLSIチップであってもよく、機械的ハンドラおよび/または電気ドライバとして働く。より一般的に、半導体ダイは電気回路を含み得る。
一部の実施の形態において、光学デバイスは光信号を静的にまたは動的に変調する。たとえば、光学デバイスは光変調器を含み得る。代替的に、または付加的に、光学デバイスは、電気光学材料、液晶および/または強誘電性材料であり得る。この材料は、半導体層に含まれるリング共振器を、温度同調に伴う消費電力よりも低い消費電力で静的に調整し得る(たとえば、消費電力は1桁低いオーダであり得る)。したがって、光学デバイスは、目標共振波長からのリング共振器の実際の共振波長の変動を補正し得る。
さらに、光学デバイスは、光信号を切換えるスイッチを含み得る。
さらに、光学デバイスは、光信号を集積デバイスのレチクル境界にわたって搬送する別の光導波管を含み得る。これら実施の形態において、集積デバイスはブリッジチップとして機能し得る。
さらに、光学デバイスは以下を含み得る:光信号を与える光源、波長選択素子またはフィルタ、および/または光検出素子。光学デバイスは酸化物層の裏面にあるので、ハイブリッド集積モジュールの残りの部分が製造された後、固定または配置することができる。その結果、ハイブリッド集積モジュールは、III−V半導体といった材料が、標準のCMOSプロセスで製造される電子回路と集積されることを可能にする。
半導体層の厚さは0.1から4μmの間にあり、酸化物層の厚さは0.5μm未満であり得る。こうして、エバネセント結合は薄い酸化物層を用いて達成することができる。
一部の実施形態において、はんだボールは半導体ダイの上面上のパッドおよび半導体層の上面上のパッドを電気的に結合し、接着剤は半導体ダイの上面と半導体層の上面との間のスペースを少なくとも部分的に埋める。代替的にまたは付加的に、集積デバイスはフリップチップ技術を用いて半導体ダイに機械的に結合され得る。
別の実施の形態は、1つ以上のハイブリッドモジュールを含むマルチチップモジュール(MCM)を提供する。
別の実施の形態は、ハイブリッド集積モジュールおよび/またはMCMを含むシステムを提供する。
別の実施の形態は、ハイブリッド集積モジュールを製造するための方法を提供する。この方法において、接着剤は半導体ダイの上面に与えられる。次に、集積デバイスは接着剤上に配置される。さらに、集積デバイスは、上面、底面、および厚さを有する半導体層を含み、半導体層の上面は接着剤に機械的に結合され、半導体層は光信号を搬送するよう構成されている光導波管を含み、酸化物層は上面、底面および厚さを有し、半導体層の底面に配置され、光学デバイスは酸化物層の底面に配置される。半導体層の厚さおよび酸化物層の厚さは、光信号が光導波管と光学デバイスとの間でエバネセントに結合されるよう、固定され得る。
本開示の実施の形態に従う、ハイブリッド集積モジュールのブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、図1のハイブリッド集積モジュールのリング共振器のブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、図1のハイブリッド集積モジュールのリング共振器のブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、ハイブリッド集積モジュールのブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、ハイブリッド集積モジュールのブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、図1、図3または図4のハイブリッド集積モジュールを含むシステムを示すブロック図である。 本開示の実施の形態に従う、ハイブリッド集積モジュールを製造するための方法を示すフロー図である。
図面において、同じ参照符号は対応する部分を指す。さらに、同じ部分の重複する事例は、共通の接頭番号と−によって分けられている事例番号によって示される。
詳細な説明
図1は、ハイブリッド集積モジュール100のブロック図である。この集積モジュールは、上面112を有し、誘電体スタックで電子回路を含み得る半導体ダイ110と、半導体ダイ110の上面112に機械的に結合される接着剤114(たとえばエポキシ)と、集積デバイス116とを含む。さらに、集積デバイス116は、上面120、底面122、および厚さ124を有する半導体層118を含み、半導体層118および半導体ダイ110が対向して取付けられるよう、上面120は接着剤114に機械的に結合され、さらに上面128(明確にするために、底面122からわずかにずらされている)、底面130および厚さ132を有し、上面128は底面122上に配置される酸化物層126と、底面130に配置される光学デバイス134とを含む。
さらに、半導体層118は光信号(たとえば、波長分割多重信号など)を搬送する光導波管136−1を含むことができ、集積デバイス116の材料および/またはジオメトリ(たとえば厚さ124および132)は、光信号が光導波管136−1と光学デバイス134との間でエバネセントに結合されるよう、選択および/または固定されることができる(すなわち、光信号に対応する光学モードの空間的長さは、厚さ132を通って底面130に延在し得る)。たとえば、半導体層118の厚さ124は、0.1から4μmの間にあり、酸化物層126の厚さ132は0.5μm未満(たとえば0.1μm)であり得るる。こうして、薄い酸化物層と厚いシリコン層または薄いシリコン層とを用いることによりエバネセント結合を達成することができる(下限は光信号の回折限界の約2分の1である)。ハイブリッド集積モジュール100の電気的機能は光学機能から物理的に分離されているので、これらの機能は個別に最適化することができる。これは、フォトニック回路が厚さ124および132に制約を与えることなく、フォトニック回路および電子回路のモノリシック統合を促進し得る。さらに、厚さ132は1%精度を超えて再現性よく制御できるので、エバネセント結合は少ない光損失で非常に制御された正確な態様で実施することができる。
酸化物層126を通って光信号をエバネセントに結合し、光学デバイス134を底面130に配置することにより、ハイブリッド集積モジュール100はさらなる設計上の自由度を与え得る。特に、図2から図4を参照して以下で詳細に説明されるように、多様な光学デバイスを底面130上に配置することができる。たとえば、光学デバイス134は、光変調器、光スイッチ、光源、光導波管、波長選択素子またはフィルタ、発光素子などを含み得る。さらに、光学デバイス134は標準のCMOS処理と互換性を有さない材料を含むことができる、たとえばIII−V半導体(たとえばシリコン−ゲルマニウム合金)、電気光学材料、液晶、および/または強誘電性材料を含み得る。ハイブリッド集積モジュール100の大部分のコンポーネントはCMOS互換性処理を用いて製造および組立てることができる(製造コストが低くなる)が、底面130の材料は、チップまたはウェハレベルで集積デバイス116の後処理で固定または配置することができる(たとえば、前半部プロセスが完了した後、光学デバイス134は最終の検査ラインで不具合を見つける検査プロセスにおいて酸化物層126に配置または結合できる)。
なお、接着剤114によって提供される機械的結合は、はんだボール138(たとえば接着線マイクロバンプまたはマイクロはんだ)などのはんだボールを含むことができ、上面112上のパッド140−1および上面120上のパッド140−2を電気的に結合し、接着剤114は上面112および上面120の間のスペースを少なくとも部分的に埋める(すなわち、アンダーフィルがあり得る)。一部の実施形態において、集積デバイス116はフリップチップ技術を用いて半導体ダイ110と機械的に結合され得る。
例示的実施の形態において、半導体層118はシリコンを含むことができ、酸化物層126は誘電体または酸化物、たとえば二酸化シリコンを含み得る。こうして、半導体層118および酸化物層126は、酸化物層126(たとえばシリコンハンドラ基板)の上の半導体ダイが、たとえば機械的研磨および/またはエッチングにより取除かれた、シリコンオンインシュレータ(SOI)技術を含むことができる。このような態様で、酸化物層126を通るシリコンハンドラ基板への光信号のエバネセント結合に伴う光損失をなくすことができる。その結果、光学デバイス134は、SOI技術を用いて実施された既存の光学コンポーネントに対してより迅速であって、小さく、およびより電力効率がよい。
この製造技術では、薄膜半導体層118が正しく機械的に固定されることを必要とする。図1において、これはこの層を半導体ダイ110に結合することによって達成される。なお、この結合は、チップ間に基づいて、チップ−ウェハ間に基づいて、またはウェハ間に基づいて、行なうことができる。上記のように、半導体ダイ110はシリコンで実施される電子回路を含み得る。たとえば電力を与え、機械的ハンドラおよび/または電気ドライバとして働くVLSIチップ、プロセッサ、無線周波数回路、メモリ、混合信号回路、および/またはデジタル回路を含み得る。
上記のように、光学デバイス134は多様な光学コンポーネントおよび/または材料を含む。一部の実施の形態において、光学デバイス134は光信号を静的にまたは動的に変調する。たとえば、光学デバイス134は光変調器を含み得る。この光変調器は、プロセスの変動性および製造公差や厚さ124の変動が原因で、目標共振波長からのリング共振器の実際の共振波長の変動を補正し得る。
これは図2Aおよび図2Bに示され、ハイブリッド集積モジュール100(図1)のリング共振器210および260それぞれのブロック図が表わされる。これらリング共振器は、光導波管136−1のすぐ上に、底面130に製造することができる。さらに、リング共振器210および260を用いて、光導波管136−1のクラッディングの屈折率を変えるために用いることができ、それにより光導波管136−1の光−導波管リング伝搬定数を変える。たとえば、電圧を電極212または262に印加して、光学デバイス134(図1)において、電気光学材料(たとえば強誘電性材料、例:チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコニウム酸鉛、または液晶)または電磁波吸収材(たとえばゲルマニウム)の横方向(図2A)または縦方向(図2B)に電界を発生させる。このような態様で、光学デバイス134(図1)は、エバネセントテールを介して光信号の光学モードを電子的に調整することができる。
共振波長調整のためにこれらの構造体に電流が流れないので、リング共振器210または260の自由スペクトル範囲全体にわたって調整されたとしても、光学デバイスは温度同調よりもはるかに低い電力要件を有する。特に、消費電力は1桁小さくあり得る(たとえば、ミリワットではなくマイクロワット)。
調整制御を可能にするために、リング共振器210および260の電極212および262は、図1の半導体層118および/または半導体ダイ110に(たとえば、シリコンビアを用いることによって)電気的に結合され得る。
一部の実施の形態において、光学デバイスは、光信号を集積デバイスのレチクル境界にわたって搬送する別の光導波管を含み得る。これは、図3に示され、ハイブリッド集積モジュール300のブロック図が表わされる。こうして、光導波管136−2を用いて、集積デバイス116は、光信号310を共通ウェハの複数のチップに光学的に結合する「ブリッジチップ」として機能し得る。
さらに、光学デバイス134(図1)は、光信号を出力する光源を含み得る。これは図4に示され、ハイブリッド集積モジュール400のブロック図が表わされる。このハイブリッド集積モジュールにおいて、III−V半導体レーザ410が底面130の上に結合され得る。このレーザは光導波管136−1と整合されて、その上面に配置され得る。動作の際、このレーザによって出力される光信号412は、酸化物層126を通って光導波管136−1にエバネセントに結合され得る(図1)。
なお、レーザ410および/または光導波管136−1は、xおよびy配列の公差を緩和し、光学デバイス134の光導波管(図1)と光導波管136−1との間の光学モードの不一致に対応するよう、適切な大きさのテーパで終端し得る。さらに、2つの隣接する光導波管間のエバネセント結合の効率は、その間のスペースの精度に依存する。これらの実施の形態において、このスペースは図1において厚さ132によって設定される(これは典型的なSOIウェハにおいて、定例的に1%より低く定められる)。このようなきつい厚さの公差により、レーザ410から光導波管136−1への光学結合を低い光損失で促進する。
当該統合は集積デバイス116の裏側で行なわれるので、必要な誘電および金属配線層とともに、フォトニック回路を完成することができ、さらにレーザ410を統合する前に、電子回路とモノリシックに集積され得る。フロントエンドシリコン酸化物層に対して熱的に成長させられる酸化物層の厚さ制御をより正確にするために、酸化物層126は一旦露光されると平坦であると考えられ(たとえば、シリコン基板ハンドラが取除かれた後)、平坦化のための研磨を不要とし得る。必要なら、スルーシリコンビアを酸化物層126内に配置して前側回路をレーザ410の電気的コンタクトに接続することができ、それにより光学デバイス134(図1)は、前側回路を用いて電子的に制御および刺激できる。
再度図1を参照して、光学デバイス134が底面130に配置されており、それにより集積デバイス116の裏面側からアクセスできるので、ハイブリッド集積モジュールは、付加的集積デバイスおよび/または付加的ハイブリッド集積モジュールの三次元の統合を促進でき、それによりコンポーネントの密度を上げ、多様なアーキテクチャおよびアプリケーションを促進する。たとえば、1つ以上の付加的集積デバイスを集積デバイス116の上に積層することができ、それにより1つの付加的集積デバイスの半導体層の上面が、集積デバイス116の酸化物層126の底面130に面する。代替的にまたは付加的に、1つ以上のさらなるハイブリッド集積モジュールを位置付けて、光学デバイス(たとえば光学デバイス134)がマルチチップモジュール(MCM)において互いに面するようにする。このアプローチにより、大きい二次元アレイの集積デバイスが光学的に結合できる。なお、光結合器(回折格子カプラまたはミラーなど)は半導体層118内におよび/または底面130上に固定されて、付加的集積デバイスおよび/または付加的ハイブリッド集積モジュールへの光結合を与える。上記のように、集積デバイスの一つが2つ以上のチップを含む(すなわちレチクル線がある)のなら、光学デバイス134を用いて光信号をレチクル線にわたって搬送できる(すなわち、光学デバイス134は「ブリッジチップ」として機能し得る)。
前の1つ以上の実施の形態におけるハイブリッド集積モジュールおよび/またはMCMをシステムおよび/または電子装置内に含めることができる。これは図5に示され、ハイブリッド集積モジュール510を含むシステム500のブロック図が表わされる。
ハイブリッド集積モジュールおよび/またはMCMは多様な用途で用いることができ、以下を含む:VLSI回路、通信システム(WDMなど)、ストレージエリアネットワーク、データセンター、ネットワーク(ローカルエリアネットワークなど)、および/またはコンピュータシステム(マルチコアプロセッサコンピュータシステムなど)。システム500は、サーバ、ラップトップコンピュータ、通信装置またはシステム、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ワークステーション、メインフレームコンピュータ、ブレード、エンタープラズコンピュータ、データセンター、携帯演算装置、スーパーコンピュータ、ネットワークアタッチドストレージ(NAS)システム、ストレージエリアネットワーク(SAN)システム、および/または他の電子演算装置を含むが、これらに限定されない。さらに、所与のコンピュータシステムは1つの場所に、または複数の地理的に分散された場所にわたって配分され得る。
ハイブリッド集積モジュール、MCM、および/またはシステム500の前の実施の形態は、より多くの、またはさらに他のコンポーネントを含み得る。たとえば、図1の半導体層118はポリシリコンまたはアモルファスシリコンを含み得る。代替的にまたは付加的に、周りの空気に伴い、光学デバイス134の近く(すなわちエバネセント結合が望ましいところ)以外の、底面130上に耐反射コートがあり得る。さらに、当業者にとってわかるように、前の実施の形態において半導体集積モジュールを製造するために、多様な製造技術を用いることができる。さらに、多様な光学コンポーネントが、ハイブリッド集積モジュール内に、または関連して、用いることができる。
なお、一部の実施の形態において、図1の光学デバイス134は熱的におよび/または電気的に、調整される。さらに、集積デバイス116に光学デバイス134を含めることが例示的実施例として用いられているが、他の実施の形態において、ハイブリッド集積モジュールは光学デバイスを含まない。
これらの実施の形態はいくつかの別個の項目を有するものとして示されているが、これらの実施の形態はここに記載されている実施の形態の構造的概略よりも、存在する多様な特徴の機能的な記載が意図される。したがって、これらの実施の形態では、2つ以上のコンポーネントを1つのコンポーネントに合成することができ、および/または1つ以上のコンポーネントの場所を変えることができる。
次に当該方法の実施の形態を説明する。図6は、ハイブリッド集積モジュールを製造するための方法600を示すフロー図である。この方法において、接着剤が半導体ダイの上面に与えられる(動作610)。次に、集積デバイスが接着剤上に配置される(動作612)。さらに、集積デバイスは以下を含む:上面、底面、およびある厚さを有する半導体層であって、半導体層の上面は接着剤に機械的に結合され、半導体層は光信号を搬送するよう構成されている光導波管を含み;さらに上面、底面およびある厚さを有し、半導体層の底面上に配置される酸化物層;および酸化物層の底面に配置される光学デバイス。半導体層の厚さおよび/または酸化物層の厚さは、光信号が光学導波管と光学デバイスとの間でエバネセントに結合されるよう、固定され得る。
一部の実施の形態の方法600では、さらに多くの、またはより少ない動作があり得る。さらに、動作の順序を変えることができ、および/または2つ以上の動作を1つの動作に合わせることができる。
上記は当業者が本開示を実施および使用するためのものであり、特定の用途およびその要件の内容に照らして提供されている。さらに、本開示の実施の形態の説明は例示および説明のためにのみ提供されている。これらは余すところのないものではなく、本開示を示されている形に制限するものではない。したがって、多くの変更および変形は当業者にとって明らかであり、ここに規定される包括的原理は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく他の実施の形態および用途に適用することができる。さらに、前の実施の形態の説明は、本開示を制限するものではない。こうして、本開示は示されている実施の形態に制限するものではなく、ここに開示されている原理および特徴に一致した最も広い範囲に適用されるものである。

Claims (20)

  1. ハイブリッド集積モジュールであって、
    上面を有する半導体ダイと、
    前記半導体ダイの上面に機械的に結合される接着剤と、
    集積デバイスとを備え、前記集積デバイスは
    上面、底面、およびある厚さを有する半導体層を含み、前記半導体層の上面は前記接着剤に機械的に結合され、前記半導体層は光信号を搬送するよう構成されている光導波管を含み、
    上面、底面、およびある厚さを有する酸化物層を含み、前記酸化物層の上面は、前記半導体層の底面上に配置され、さらに
    前記酸化物層の底面上に配置される光学デバイスを含み、前記半導体層の前記厚さおよび前記酸化物層の前記厚さは、光信号が前記光導波管および前記光学デバイス間でエバネセントに結合されるよう、固定される、ハイブリッド集積モジュール。
  2. 前記光学デバイスは、前記光信号を変調するよう構成されている、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  3. 前記光学デバイスは、前記光信号を動的に変調するよう構成されている、請求項2に記載のハイブリッド集積モジュール。
  4. 前記光学デバイスは、電気光学材料、液晶、および強誘電性材料のうちの1つを含む、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  5. 前記半導体層はリング共振器を含み、前記光学デバイスは温度同調に伴う消費電力よりも小さい消費電力で、リング共振器の調整を促進する、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  6. 前記光学デバイスは、目標共振波長からの、前記リング共振器の実際の共振波長の変動を補正するよう構成されている、請求項5に記載のハイブリッド集積モジュール。
  7. 前記光学デバイスは、前記光信号を切換えるよう構成されている、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  8. 前記光学デバイスは、前記酸化物層の底面上に配置される別の光導波管を含み、
    前記別の光導波管は、集積デバイスのレチクル境界にわたって光信号を搬送するよう構成されている、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  9. 前記光学デバイスは、前記酸化物層の底面上に配置される光源を含み、
    前記光源は光信号を出力するよう構成されている、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  10. 前記半導体層の厚さは、0.1から4μmの間にある、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  11. 前記酸化物層の厚さは0.5μmより小さい、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  12. 前記半導体ダイの上面上のパッドおよび前記半導体層の上面上のパッドを電気的に結合するはんだボールをさらに備え、前記接着剤は前記半導体ダイの上面と前記半導体層の上面との間のスペースを少なくとも部分的に埋める、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  13. 前記集積デバイスは、フリップチップ技術を用いて半導体ダイに機械的に結合される、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  14. 前記半導体層はシリコンを含み、前記酸化物層は二酸化シリコンを含む、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  15. 前記半導体層および前記酸化物層は、前記酸化物層上の第2の半導体ダイが取除かれた、シリコンオンインシュレータ技術を含む、請求項1に記載のハイブリッド集積モジュール。
  16. システムであって、ハイブリッド集積モジュールを備え、前記ハイブリッド集積モジュールは:
    上面を有する半導体ダイと、
    前記半導体ダイの上面に機械的に結合される接着剤と、
    集積デバイスとを含み、前記集積デバイスは
    上面、底面、およびある厚さを有する半導体層を含み、前記半導体層の上面は前記接着剤に機械的に結合され、前記半導体層は、光学モードを有する光信号を搬送するよう構成されている光導波管を含み、
    上面、底面、およびある厚さを有する酸化物層を含み、前記酸化物層の上面は、前記半導体層の底面上に配置され、さらに
    前記酸化物層の底面上に配置される光学デバイスを含み、前記半導体層の厚さおよび前記酸化物層の厚さは、光信号が前記光導波管と前記光学デバイスとの間でエバネセントに結合されるよう、固定され、さらに
    前記半導体ダイおよび前記集積デバイスの一方に組込まれるプロセッサと、
    前記半導体ダイおよび前記積分デバイスの一方に組込まれるメモリとを備える、システム。
  17. 前記半導体層はリング共振器を含み、前記光学デバイスはリング共振器の調整を、温度同調に伴う消費電力よりも小さい消費電力で促進する、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記光学デバイスは、目標共振波長から、前記リング共振器の実際の共振波長の変動を補正するよう構成されている、請求項17に記載のシステム。
  19. 前記光学デバイスは、前記酸化物層の底面上に配置される光源を含み、
    前記光源は前記光信号を出力するよう構成される、請求項16に記載のシステム。
  20. ハイブリッド集積モジュールを製造するための方法であって、前記方法は:
    接着剤を半導体ダイの上面に与えるステップと、
    集積デバイスを前記接着剤上に配置するステップとを備え、前記集積デバイスは
    上面、底面、およびある厚さを有する半導体層を含み、前記半導体層の上面は前記接着剤に機械的に結合され、前記半導体層は、光信号を搬送するよう構成されている光導波管を含み、
    上面、底面、およびある厚さを有する酸化物層を含み、前記酸化物層の上面は、前記半導体層の底面上に配置され、さらに
    前記酸化物層の底面上に配置される光学デバイスを含み、前記半導体層の厚さおよび前記酸化物層の厚さは、光信号が前記光導波管と前記光学デバイスとの間でエバネセントに結合されるよう、固定される、方法。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8796811B2 (en) * 2011-08-09 2014-08-05 Oracle International Corporation Hybrid substrateless device with enhanced tuning efficiency
US9891383B2 (en) * 2014-06-26 2018-02-13 Alcatel Lucent Monolithic silicon lasers
US10096971B2 (en) 2014-06-26 2018-10-09 Alcatel-Lucent Usa Inc. Hybrid semiconductor lasers
US9442314B2 (en) * 2014-08-12 2016-09-13 Oracle International Corporation Ferroelectric-enhanced tuning of ring resonators by using fields parallel to and above a top surface thereof
US9772463B2 (en) 2014-09-04 2017-09-26 International Business Machines Corporation Intra chip optical interconnect structure
TWI675229B (zh) * 2015-03-12 2019-10-21 美商山姆科技公司 包含矽光晶片和耦合器晶片的光學模組
US9678273B2 (en) 2015-06-01 2017-06-13 International Business Machines Corporation Device for propagating light and method for fabricating a device
US9658400B2 (en) 2015-06-01 2017-05-23 International Business Machines Corporation Method for fabricating a device for propagating light
JP6933794B2 (ja) * 2016-12-01 2021-09-08 富士通株式会社 光モジュール及び光モジュールの製造方法
CN111902755B (zh) * 2018-02-05 2023-05-09 申泰公司 光转接板
CA3165628A1 (en) 2020-01-29 2021-08-05 Nikhil Kumar Low loss high efficiency photonic phase shifter
WO2021178331A1 (en) * 2020-03-03 2021-09-10 Psiquantum, Corp. Phase shifter employing electro-optic material sandwich

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004177974A (ja) * 1997-10-01 2004-06-24 Hitachi Chem Co Ltd 光情報処理装置
WO2009063942A1 (ja) * 2007-11-16 2009-05-22 Nec Corporation 光導波路
JP2010535356A (ja) * 2007-07-30 2010-11-18 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 微小共振装置およびその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999017142A1 (fr) * 1997-10-01 1999-04-08 Hitachi Chemical Company, Ltd. Processeur optique d'informations
CA2449707C (en) * 2001-05-17 2012-10-09 Sioptical, Inc. Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof
US7218799B2 (en) * 2005-03-29 2007-05-15 Analog Devices, Inc. External optical modulator
US7528403B1 (en) * 2005-04-25 2009-05-05 California Institute Of Technology Hybrid silicon-on-insulator waveguide devices
US7257283B1 (en) * 2006-06-30 2007-08-14 Intel Corporation Transmitter-receiver with integrated modulator array and hybrid bonded multi-wavelength laser array
EP1939955A3 (en) * 2006-12-27 2015-12-23 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Optical device and system and method for fabricating the device
US8483524B2 (en) * 2008-08-14 2013-07-09 Gigoptix, Inc. Integrated electro-optic device and method of making
US8260151B2 (en) * 2008-04-18 2012-09-04 Freescale Semiconductor, Inc. Optical communication integration
TW201123353A (en) * 2009-12-29 2011-07-01 United Microelectronics Corp Structure of a semiconductor device having a waveguide and method of forming the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004177974A (ja) * 1997-10-01 2004-06-24 Hitachi Chem Co Ltd 光情報処理装置
JP2010535356A (ja) * 2007-07-30 2010-11-18 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. 微小共振装置およびその製造方法
WO2009063942A1 (ja) * 2007-11-16 2009-05-22 Nec Corporation 光導波路

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