[发明专利]用于光纤到光子芯片连接的装置和相关联方法

说明书

光子芯片包括基板、形成在基板上方的电隔离区以及形成在电隔离区上方的线前端（FEOL）区。光子芯片还包括光学耦合区。在光学耦合区内移除电隔离区和FEOL区和基板的一部分。光学耦合区内的基板的顶表面包括配置成接收和对准多个光纤的多个凹槽。凹槽形成在基板内的垂直深度处，以在多个光纤位于光学耦合区内的多个凹槽内时提供多个光纤的光学芯与FEOL区的对准。

技术领域

本发明涉及光学数据通信。

背景技术

光学数据通信系统通过调制激光以编码数字数据模式来操作。调制的激光通过光学数据网络从发送节点传输到接收节点。已经到达接收节点的调制激光被解调以获得原始数字数据模式。因此，光学数据通信系统的实施方式和操作取决于具有用于在光学数据网络内的不同节点处传输激光和检测激光的可靠且高效的机制。在这点上，有必要将光从光纤传输到光子芯片，以及反之亦然。正是在此上下文内出现了本发明。

发明内容

在示例实施例中，公开了一种光子芯片。光子芯片包括基板、形成在基板上方的电隔离区以及形成在电隔离区上方的线前端区。线前端区包括晶体管和电光器件。光学耦合区被限定在从光子芯片的边缘向内延伸的水平区域内。电隔离区和线前端区在光学耦合区内被移除。基板的一部分在光学耦合区内被移除。在光学耦合区内的基板的剩余部分的顶表面包括被配置为接收和对准对应的多个光纤的多个凹槽。多个凹槽形成为跨光学耦合区从光子芯片的边缘线性延伸。多个凹槽形成在基板内的垂直深度处，以在多个光纤位于光学耦合区内的所述多个凹槽内时提供多个光纤的光学芯与线前端区的对准。

在示例实施例中，公开了一种光子芯片。光子芯片包括基板、形成在基板上方的电隔离区以及形成在电隔离区上方的线前端区。线前端区包括晶体管和电光器件。光子芯片还包括限定在从光子芯片的边缘向内延伸的水平区域内的光学耦合区。在光学耦合区内在从基板的底表面垂直延伸穿过光子芯片的方向上移除基板的一部分。在光学耦合区内的基板的剩余部分的底表面包括被配置为接收和对准对应的多个光纤的多个凹槽。多个凹槽形成为跨光学耦合区从光子芯片的边缘线性延伸。当多个光纤位于光学耦合区内的多个凹槽内时，形成多个凹槽以提供多个光纤的光学芯与线前端区内的对应垂直光学耦合器之间的对准。

在示例实施例中，公开了一种封装的光子芯片系统。封装的光子芯片系统包括光子芯片，该光子芯片包括基板、形成在基板上方的电隔离区以及形成在电隔离区上方的线前端区。线前端区包括晶体管和电光器件。光子芯片包括形成在线前端区上方的线后端区。线后端区包括层间介电材料和金属互连结构。光子芯片包括限定在从光子芯片的边缘向内延伸的水平区域内的光学耦合区。电隔离区和线前端区和线后端区在光学耦合区内被移除。在光学耦合区内移除基板的一部分。在光学耦合区内的基板的剩余部分的顶表面包括被配置为接收和对准对应的多个光纤的多个凹槽。多个凹槽形成为跨光学耦合区从光子芯片的边缘线性延伸。当多个光纤位于光学耦合区内的多个凹槽内时，形成多个凹槽以提供多个光纤与线前端区内的对应光学耦合器的光学对准。封装的光子芯片系统还包括封装基板，该封装基板包括电连接焊盘。封装的光子芯片系统还包括设置在光子芯片和封装基板之间的电连接。电连接被配置成将线后端区内的一些金属互连结构电连接到封装基板的电连接焊盘。移除封装基板的至少一部分以容纳多个光纤在光学耦合区内的定位。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的示例光子芯片横截面。

图2示出了根据一些实施例的光子芯片横截面，其是图1的光子芯片横截面的修改，以支持到光子芯片的光学耦合。

图3示出了根据一些实施例的与如图2中参考的视图A-A对应的光子芯片横截面。

图4示出了根据一些实施例的光子芯片横截面，其是图2的光子芯片横截面的修改，以提供FEOL区中的光学器件与基板的光学隔离。

图5示出了根据一些实施例的光子芯片横截面，其是图2的光子芯片横截面的修改，以提供FEOL区中的光学器件与基板的光学隔离。