JP5357131B2 - Cmos適合の集積型誘電体光導波路カプラ及び製造装置 - Google Patents
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- G02B6/1223—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths high refractive index type, i.e. high-contrast waveguides
Description
結果として得られる集積回路チップは、製造者により、未加工ウェハの形態で(即ち、多数のパッケージ化されていないチップを有する単一のウェハとして)、むきだしのチップとして、又はパッケージされた形態で配布することができる。後者の場合には、チップは単一のチップ・パッケージ(マザーボードに取り付けられたリード線を有するプラスチック・キャリア又は他のより高レベルのキャリアなど)又はマルチ・チップ・パッケージ(表面相互接続部又は埋め込み相互接続部の一方又は両方を有するセラミック・キャリアなど)に取り付けられる。いずれの場合においても、チップは、次いで、他のチップ、個別の回路要素、及び/又は他の信号処理デバイスと共に統合されて、(a)マザーボードのような中間製品又は(b)最終製品の一部分となる。最終製品は、玩具及び他の低価格用途から、ディスプレイ、キーボード又は他の入力デバイス、及び中央処理装置を有する高度なコンピュータ製品までの範囲にわたる、集積回路チップを含む任意の製品とすることができる。
102:エッチング領域
110:フォトレジスト層
112:上部SiN層
112a:第1上部SiN層
112b:第2上部SiN層
114:ダイヤモンド状炭素層
114a:第1ダイヤモンド状炭素層(DLC層)
114b:第2ダイヤモンド状炭素層
116:SiO2層
116a:第1SiO2層
116b:第2SiO2層
118:下部SiN層
120:シリコン・ベースの半導体デバイス
130:シリコン・ベースの半導体ダイ
200:第2製造段階
202:最初のトレンチ
300:第3製造段階
302:深いトレンチ
400:第4製造段階
402:カプラ用トレンチ
500:第5製造段階
502:第1SiON層
504:SiONカプラ
506:第2SiON層
600:第6製造段階
700:第7製造段階
702:切断線
704:SiONカプラの露出面
800:完成した光ファイバ−オン・チップ導波路デバイス
802:光ファイバ
810:第1シリコン導波路
812:光電子回路
814:第2シリコン導波路
900:製造方法
901、902、903、904、906、908、910、912、914:ステップ
1000:第1の3次元集積回路
1002、1102:光カプラ
1004、1104:フォトニクス層
1006、1106:CMOSデジタル回路層
1008:光ファイバ
1010、1110:ビア
1012:基板
1100:第2の3次元集積回路
Claims (12)
- 単一の半導体基板上に製造された集積光電子回路及び第1端部を備える光導波路を備える、集積半導体デバイスと、
前記光導波路の第1端部と光ファイバとを光学的に結合させるためのシリコン・ベースの光カプラ部と
を備え、
前記シリコン・ベースの光カプラ部は、
半導体ダイ上において化学機械研磨停止層よりも下部にある層と、化学機械研磨停止層と、化学機械研磨停止層よりも上部にある層の、少なくとも3層をエッチングによって貫通して形成したトレンチに堆積された、前記光ファイバにカップリングさせるべき端部で前記光ファイバの一区域と実質的に等しい屈折率を有し、前記一区域に重なり合うと共に、前記光導波路の第1端部と前記光導波路の厚さよりも少なく重なり合うようにして半導体ダイまで延び、前記端部が延びる方向に低い値から高い値に移行する段階的屈折率を有するシリコン・ベースの誘電体を含む誘電体光移行部を備える、
光電子回路。 - 前記シリコン・ベースの誘電体は酸窒化シリコンを含む、請求項1に記載の集積型光結合移行部を有する光電子回路。
- CMOS電子回路をさらに備え、
前記CMOS電子回路及び前記集積光電子回路は、前記第1の端部と光学的に結合された前記光導波路の第2端部に通信可能に結合される、請求項1または2のいずれか1項に記載の光電子回路。 - 少なくとも1つの前記シリコン・ベースの誘電体光移行部は、互いに接近して配置された複数のシリコン・ベースの誘電体光移行部を含んで光カプラの高密度アレイを形成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電子回路。
- 前記シリコン・ベースの誘電体光移行部は、前記光ファイバの一区域を前記シリコン・ベースの誘電体の表面に接合する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電子回路。
- 第1集積半導体ダイと、
第2集積半導体ダイと
を備え、
前記第1集積半導体ダイ及び前記第2集積半導体ダイのうちの少なくとも1つは、集積光電子回路を備え、
前記第1集積半導体ダイは前記第2集積半導体ダイの上に取り付けられて三次元集積回路を形成し、
前記第1集積半導体ダイ及び前記第2集積半導体ダイのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの光導波路を備え、前記少なくとも1つの光導波路はそれぞれの第1端部を有し、
前記第1集積半導体ダイ及び前記第2集積半導体ダイのうちの前記少なくとも1つは、前記少なくとも1つの光導波路のうちの少なくとも1つの前記それぞれの第1端部と光ファイバを結合するように適合させたシリコン・ベースの光カプラ部を備え、
前記シリコン・ベースの光カプラ部は、
半導体ダイ上において化学機械研磨停止層よりも下部にある層と、化学機械研磨停止層と、化学機械研磨停止層よりも上部にある層の、少なくとも3層をエッチングによって貫通して形成したトレンチに堆積された、前記光ファイバにカップリングさせるべき端部で前記光ファイバの一区域と実質的に等しい屈折率を有し、前記一区域に重なり合うと共に前記光導波路の第1端部と前記光導波路の厚さよりも少なく重なり合うようにして半導体ダイまで延び、前記端部が延びる方向に低い値から高い値に移行する段階的屈折率を有するシリコン・ベースの誘電体を含む誘電体光移行部を備える、
光電子回路。 - 前記シリコン・ベースの誘電体は酸窒化シリコンを含む、請求項6に記載の光電子回路。
- 前記少なくとも1つのシリコン・ベースの誘電体光移行部は、互いに接近して配置された複数のシリコン・ベースの誘電体光移行部を含んで光カプラの高密度アレイを形成する、請求項6または7に記載の光電子回路。
- 前記シリコン・ベースの誘電体光移行部は、前記光ファイバの一区域を前記シリコン・ベースの誘電体の表面に接合する、請求項6〜8のいずれか1項に記載の光電子回路。
- 集積型光結合移行部を有する集積回路を製造するように適合させた光電子回路製造装置であって、
半導体ダイ上に化学機械研磨停止層よりも下部にある層と、化学機械研磨停止層と、化学機械研磨停止層よりも上部にある層の少なくとも3層を堆積させるように適合させた層堆積加工処理装置と、
半導体ダイ上の、化学機械研磨停止層を備えた少なくとも3つの層をエッチングしてトレンチを形成するように適合させたエッチング加工処理装置と、
前記トレンチの少なくとも一部分の中に、光ファイバの一区域と実質的に等しい屈折率を有する少なくとも一部分を含むシリコン・ベースの誘電体を堆積させるように適合させた誘電体堆積加工処理装置と、
前記誘電体堆積加工処理装置により前記シリコン・ベースの誘電体を堆積させた後、化学機械研磨プロセスにより、前記化学機械研磨停止層までエッチングし、前記シリコン・ベースの誘電体の一部分を前記トレンチ内で前記化学機械研磨停止層より下に残存させるように適合させた化学機械研磨装置と、
前記少なくとも1つの層を前記エッチングした後に前記化学機械研磨停止層を除去するように適合させたエッチング装置と
を備え、前記光ファイバにカップリングさせるべき端部で前記光ファイバの一区域と実質的に等しい屈折率を有し、前記一区域に重なり合うと共に光導波路の第1端部と前記光導波路の厚さよりも少なく重なり合うようにして半導体ダイまで延び、前記端部が延びる方向に低い値から高い値に移行する段階的屈折率を有するシリコン・ベースの誘電体を含む誘電体光移行部を備える、光電子回路製造装置。 - 前記シリコン・ベースの誘電体光移行部は、前記光ファイバの一区域を前記シリコン・ベースの誘電体の表面に接合する、請求項10に記載の光電子回路製造装置。
- 前記エッチング加工処理装置は、光カプラの高密度アレイ用のトレンチを形成するために互いに接近した複数のトレンチを形成する、請求項10または11に記載の光電子回路製造装置。
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