专利名称：硅光子芯片光学耦合结构的制作方法
技术领域：
本公开一般地涉及集成电路、硅芯片技术，更具体地说，涉及到和来自硅光子芯片的光学信号的耦合。
背景技术：
在计算机之间和计算机中的通信带宽在系统的整体性能中起到了重要作用。每个计算机的多核处理器和多级处理器的倾向要求在处理器之间以及处理器和其存储器之间通信的增加。在短距离上电数据连接执行得很好，但是当连接距离和频率增加时电数据连接受限制。在光纤上的光学数据连接能够在长距离上高速通信而具有低的传输损耗。然而，硅光子芯片与其电学对应物相比是昂贵的。硅(Si )光子学是世界范围内研究并发展的技术，因为其在制造在硅芯片技术中的高性能光学部件方面具有广阔前景。硅光子学是使用硅作为光学介质的光子系统的研究和应用。用亚微米精度将硅构图为硅光子结构。硅典型地位于公知为绝缘体上硅(SOI)的氧化硅层的顶部。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种具有在蚀刻的背侧腔中的集成微透镜的硅光子芯片。包括光子器件的有源娃层在娃光子芯片的前侧上。包括蚀刻的背侧腔的娃衬底在硅光子芯片的背侧上。微透镜集成到蚀刻的背侧腔中。掩埋氧化物层位于有源硅层和硅衬底之间。掩埋氧化物层是用于蚀刻的背侧腔的蚀刻停止层。
图1示出了根据示出的实施例的具有在蚀刻的背侧腔中的集成微透镜的硅光子芯片的截面图；图2示出了根据示出的实施例的具有位于蚀刻的背侧腔中的反射结构的硅光子芯片的截面图；图3示出了根据示出的实施例的具有光学耦合到具有集成微透镜的光纤连接器的集成微透镜的硅光子芯片的截面图；图4示出了根据示出的实施例的具有位于蚀刻的背侧腔中的反射结构的硅光子芯片的截面图，反射结构被使用具有衍射光栅耦合器的单模波导连接器光学耦合到光纤连接器。
具体实施例方式现在参考附图，具体地，参考图1-4，提供了其中可以执行示出的实施例装置的图。应该明白，图1-4仅作为实例并且没有旨在声明或者暗示关于其中可以执行不同的实施例的装置的任意限制。可以对描述的装置进行许多修改。另外，应该注意，附图的各种特征没有按比例。相反，为了清晰目的，可以任意地方大或者缩小各种特征的尺寸。图1示出了根据示出的实施例的具有在蚀刻的背侧腔中的集成微透镜的硅光子芯片的截面图；硅光子芯片100是可以用在如计算机的数据处理系统中的半导体芯片的实例。另外，硅光子芯片100能够传输并且接收用于数据通信的光学信号(B卩，光脉冲)。换句话说，娃光子芯片100是光学收发器件。娃光子芯片100包括有源娃光子层102、掩埋氧化物层104和硅衬底106。有源娃光子层102在娃光子芯片100的前侧108上。有源娃光子层102传输光学信号或者光脉冲并且包括对波长约I到1.6微米的光学信号基本透明的硅光子器件。有源硅光子层102的厚度优选150-300纳米并且宽度约500-1000纳米。另外，有源硅光子层102还包括电子器件。然而，应该注意，有源硅光子层102可以包括光子器件和电子器件两者或者仅包括光子器件。在有源硅光子层102中制造光子器件(B卩，硅光学结构)。光子器件是在有源硅光子层102中制造的任意光学结构，该结构导引、产生、操纵或者检测光脉冲。光子器件的实例是激光器、光学调制器、光检测器和光学开关，硅光波导用于传输到或来自光子器件的光学信号。另外，有源硅光子层102还包括与光子器件一起制造电子器件。可以包括在有源硅光子层102中的电子器件的实例是晶体管、电容器、电阻器和电感器。用于这些光子和电子器件的标准制造工艺是互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺。娃光子芯片100的掩埋氧化物层104掩埋在有源娃光子层102和娃衬底106之间。掩埋氧化物层106可以，例如，由二氧化硅(Si02)材料构成。典型地，掩埋氧化物层104的
厚度大于或者等于一到两微米。娃衬底106在娃光子芯片100的背侧110上。娃衬底106是为娃光子芯片100提供支撑的体娃层。典 型地，娃衬底106大于或者等于300微米。在示出的实施例的开发过程中，发现在硅光子芯片和如光纤118的光纤之间的光学信号互联成本高并且要求严格的光学对准容差。典型地，如衍射光栅耦合器122的衍射光栅稱合器与如反射结构124的反射结构用于导引从有源娃光子层到光纤和从光纤到有源硅光子层的光学信号。在此典型情况中，光纤必须光学对准衍射光栅耦合器到一微米以内并且然后接合在其适当的位置中。在光纤和衍射光栅耦合器之间的严格的光学对准要求精密的工具并且因此很昂贵。另外，一旦光纤接合在适当的位置中，硅光子芯片和光纤就不能被分开。作为结果，光纤到硅光子芯片的此接合限制了随后的硅光子芯片的封装选项。例如，如果在硅光子芯片组件的处理期间光纤被损坏，那么整个硅光子芯片/光组件可能需要被替换。然而，示例的实施例利用能重制(remake-able)的娃光子芯片到光纤稱合结构获得了增加数据的封装选项。示出的实施例通过使用晶片尺度封装技术在硅光子芯片上集成光学耦合结构而简化并且降低了硅光子芯片到光纤的成本。示出的实施例通过在硅衬底106中形成蚀刻的背侧腔112而示出了此新方法。通过在选择的位置去除硅衬底在硅衬底106中形成蚀刻的背侧腔112。蚀刻的背侧腔112可以，例如，是圆柱形状。通过，例如在硅光子芯片100的背侧110上使用光刻方法接着化学蚀刻进行选择性硅衬底去除。在选择的位置去除硅衬底106暴露掩埋氧化物层104的背侧表面。示出的实施例利用掩埋氧化物层104作为内建蚀刻停止层以用于完成去除在选择的位置(例如蚀刻背侧腔112)处的硅衬底。蚀刻的背侧腔112表示蚀刻的背侧腔的阵列。蚀刻的背侧腔的阵列可以是，例如蚀刻的背侧腔的1XN、2XN、3XN、4XN、或者NXN阵列，其中N表示正整数。蚀刻的背侧腔112位于在硅光子芯片100的有源硅光子层102中的如衍射光栅耦合器122的光子器件之下。类似于蚀刻的背侧腔112,衍射光栅稱合器122表不在有源娃光子层102中的光子器件阵列。光子器件的阵列可以是，例如，光子器件的1XN、2XN、3XN、4XN、或者NXN阵列。同样，应该注意在光子器件的阵列中的光子器件的数量可以等于或者不等于在蚀刻的背侧腔阵列中的蚀刻的背侧腔的数量。紫外可固化光学聚合物材料可以用于填充的蚀刻背侧腔112。一个用于填充蚀刻的背侧腔112的紫外可固化光学聚合物材料的实例可以例如是光学粘接剂，如NorlandOptical Adhesive#N0A88o可选地，可以用二氧化娃材料填充蚀刻的背侧腔112。在蚀刻的背侧腔112中的光学聚合物材料或者二氧化硅材料可以形成集成微透镜114。例如，在蚀刻的背侧腔112中的过量光学聚合物材料可以伸出超过硅衬底106的背侧110。然后，在硅光子芯片100的制造期间透明、透镜形模具被设置在硅衬底106上并且用光学对准器件光学对准衍射光栅耦合器122。光学对准器件看穿透明、透镜形模具以对准透明、透镜形模具和衍射光栅耦合器122。透明、透镜形模具和衍射光栅耦合器122的对准可以小于一微米。换句话说，在集成微透镜114和衍射光栅稱合器122之间的光学信号失准容差小于一微米。在对准后，紫外(UV)光用于固化在蚀刻的背侧腔112和透明、透镜形模具中的光学聚合物材料。作为结果，形成与衍射光栅耦合器122对准的集成透镜114。应该注意，即使在图1示出的实例中集成透镜114示出为延伸超过硅衬底106的背侧110，但是示出的实施例不限于此。例如，集成透镜114凹陷到在背侧110之下的蚀刻背侧腔112中。将集成微透镜114凹陷在蚀刻的背侧腔112中的一个理由是保护集成微透镜不被损坏。还应该注意，可以制造透明透镜形模具以覆盖整个硅光子晶片。然后，可以在制造工艺期间在整个硅光子晶片上进行透明透镜形模具到硅光子晶片对准，实现在集成透镜114的阵列和衍射光栅耦合器122的阵列之间的晶片尺度对准。此晶片尺度对准导致每硅光子芯片的更低制造成本。衍射光栅耦合器122是在有源硅光子层102中的微光刻制造结构，其被设计为衍射到和来自有源硅光子层102内的硅光子器件的光学信号。使用衍射光栅耦合器122的一个益处是衍射光栅稱合器122可以同时执行多个光学操作。反射结构124是位于娃光子芯片100的前侧108中的光学结构。反射结构124被设计为反射光学信号。反射结构124可以，例如是镜或者一个或多个薄金属膜的层。同样，应该注意，即使在图1的此实例中，反射和衍射结构的结合被用于娃光子芯片100,可选不出的实施例可以在娃光子芯片100中仅使用反射结构或者仅使用衍射结构。如上所注意的，有源硅光子层102传输光学信号。这些光学信号通过衍射光栅耦合器122衍射出具有有源硅光子层102的平面。反射结构124反射向硅光子芯片100的前侧108衍射的光学信号。作为结果，如果不是所有，那么多数光学信号直接通过在硅衬底106中的蚀刻的背侧腔112。在硅衬底106的背侧110处，定位集成微透镜114以准直或者近似准直来自衍射光栅耦合器122和反射接结构124的光学信号。典型地，在衍射光栅耦合器122处的光学信号的模场直径约8-10微米。当光学信号行进穿过蚀刻的背侧腔112时，光学信号扩展到到约100微米直径的模场区域。集成微透镜114准直或者聚焦光学信号120到具有集成微透镜116的光纤连接器。准直的光学信号120是多个平行光脉冲，在其传播时缓慢扩展。具有集成微透镜116的光纤连接器被连接到光纤118。示出的实施例解决了单模硅光子封装的要求和提供了通过使用光学对准器件看穿在光子器件(例如有源硅光子层102中的衍射光栅耦合器122和/或电子器件)处的集成微透镜114而精确对准集成微透镜114以实现亚微米透镜对准的能力。另外，应该注意，即使在图1的此实例中，示出了在硅光子芯片之上的光纤装置的直光纤连接器，也可能是其它光纤连接器装置，例如在图3的实例中示出的，其示出了位于光纤连接器中的直角光学信号转向结构。现在参考图2，根据示出的实施例示出了具有位于蚀刻的背侧腔中的反射结构的娃光子芯片的截面图。娃光子芯片200类似于图1中的娃光子芯片100。例如,娃光子芯片200包括有源硅光子层202、掩埋氧化物层204和硅衬底206，例如图1中的有源硅光子层102、掩埋氧化物层104和硅衬底106。有源硅光子层202在硅光子芯片200的前侧208上。有源硅光子层202包括如衍射光栅耦合器214的硅光子器件，并且还可以包括电子器件。掩埋氧化物层204掩埋在有源硅光子层202和硅衬底206之间。硅衬底206在硅光子芯片200的背侧210上。另外，硅光子芯片200包括蚀刻的背侧腔212和反射结构216，例如图1中的蚀刻的背侧腔112和反射结构124。然而，在图2的此实例中，应该注意反射结构216位于硅光子芯片200的背侧210上在蚀刻的背侧腔212中，邻近掩埋氧化物层204的背侧表面。在图1的实例中，反射结构124位于硅光子芯片100的前侧108上以反射或者再导引光学信号穿过硅衬底106到背侧光学耦合结构，例如具有集成微透镜116的光纤连接器。然而，在示出的实施例的开发过程中，发现在一些硅光子芯片封装事件中，期望耦合来从硅光子芯片的光学信号到前侧光学耦合结构，例如光纤连接器218。应该注意，在图2的此实例中，光纤连接器218包括集成微透镜。然而，示出的实施例不仅限于此。换句话说，在可选的示出实施例中，光纤连接器218可不包括集成微透镜。光纤连接器218连接到光纤220。反射结构216可以，例如是金属镜或者一个或多个薄金属膜的层。同样，作为可选制造步骤，在硅衬底206中的蚀刻的背侧腔212可以用如二氧化硅或者其它材料回填以保护反射结构216。反射结构216的优点在于反射结构216将定向光学信号耦合效率提高百分之90或更高。例如，反射结构216重导引通过衍射光栅耦合器214衍射的在不期望的方向(例如朝向硅光子芯片200的背侧210)上的光学信号，返回期望的光学耦合方向，例如朝向在前侧208上的光纤连接器218。因此，图2示出了具有在硅光子芯片的硅衬底中的嵌入反射结构的蚀刻的背侧腔以增加背侧的平面衍射光栅光学耦合效率。现在参考图3，根据示出的实施例示出了具有光学耦合到具有集成微透镜的光纤连接器的集成微透镜的硅光子芯片的截面图。硅光子芯片300可以例如是图1中的硅光子芯片100。硅光子芯片300包括有源硅光子层302、掩埋氧化物层304和硅衬底306，例如图1中的有源硅光子层102、掩埋氧化物层104和硅衬底106。另外，硅光子芯片300包括如图1的反射结构124的反射结构320。有源硅光子层302在硅光子芯片300的前侧308上。有源硅光子层302包括如衍射光栅耦合器318的硅光子器件，并且还可以包括电子器件。衍射光栅耦合器318可以例如是图1中的衍射光栅耦合器122。掩埋氧化物层304掩埋在有源硅光子层302和硅衬底306之间。硅衬底306在硅光子芯片300的背侧310上。另外，硅光子芯片300包括如图1的集成微透镜114的集成微透镜312。集成微透镜312位于硅光子芯片300的背侧310上在蚀刻的背侧腔中，其与衍射光栅耦合器318对准。集成微透镜312光学耦合硅光子芯片300与具有集成微透镜和转向结构的光纤连接器314。在图3的此实例中，光学信号从硅光子芯片300的背侧310上的集成微透镜312出射。这些从集成微透镜312出射的光学信号被准直并且具有约100微米的模场直径。具有集成微透镜和转换结构的光纤连接器314将这些从集成微透镜312输出的光学信号转向90度并且将这些光学信号聚焦到光纤316中。应该注意，取代光纤316，可选地示例实施例可以利用聚合物波导线缆。在具有集成微透镜和转向结构的光纤连接器314中的光学信号转向结构可以例如是45度镜。具有集成微透镜和转向结构的光纤连接器314和集成微透镜312在具有集成微透镜和转向结构的光纤连接器314和硅光学芯片300之间提供约10-15微米的更多弛豫横向光学信号对准容差。同样在图3的此实例中，硅光子芯片300被使用导体凸起324倒装芯片接合到芯片载体322。硅光子芯片300的有源硅光子层302面向芯片载体322，此处通过导电凸起324在硅光子芯片300和芯片载体322之间建立电连接。导电凸起324可以，例如，是焊料凸起、金球、模制柱或者导电塑料。此类型的安装还公知为可控塌陷芯片连接或者4C。另夕卜，此类型的安装在硅光子芯片300和芯片载体322之间保留小的间隔。例如，电绝缘粘接剂可以用于“底部填充”此在硅光子芯片300和芯片载体322之间的小间隔以提供更强的机械连接，提供热桥并且确保导电凸起没有因为硅光子芯片300和芯片载体322的不同加热而具有应力。芯片载体322是封装衬底并且可以，例如，是陶瓷衬底或者有机衬底。现在参考图4，示出了根据示出的实施例的具有位于蚀刻的背侧腔中的反射结构的硅光子芯片的截面图，反射结构使用具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器光学耦合到光纤连接器。硅光子芯片400类似于图2中的硅光子芯片200。例如，硅光子芯片400包括有源硅光子层402、掩埋氧化物层404和硅衬底406，例如图2中的有源硅光子层202、掩埋氧化物层204和硅衬底206。有源硅光子层402在硅光子芯片400的前侧408上。有源硅光子层402包括如衍射光栅耦合器416的硅光子器件，并且还可以包括电子器件。掩埋氧化物层404掩埋在有源硅光子层402和硅衬底406之间。硅衬底406在硅光子芯片400的背侧410上。另外，硅光子芯片400包括蚀刻的背侧腔412和反射结构414，例如图2中的蚀刻的背侧腔212和反射结构216。反射结构414位于在蚀刻的背侧腔412中的硅光子芯片400的背侧410上邻近掩埋氧化物层404的背侧表面。反射结构414重导引通过衍射光栅耦合器416衍射的在不期望的方向(例如朝向硅光子芯片400的背侧410)上的光学信号，返回到期望的光学耦合方向，例如朝向具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418。具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418附在硅光子芯片400的前侧408并且包括衍射光栅耦合器420和反射结构422。单模波导是一种光学信号波导，其仅传输光或者模式的单一射线。因为单模波导仅支持一种传输模式，消除了模间色散。另外，单模波导比多模波导具有更小的芯尺寸。
具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418可以，例如，由包括芯和覆层的如Norland Optical Adhesive#N0A88or#N0A87的光学聚合物材料构成。具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418的芯包括衍射光栅耦合器420。覆层是与更高光学折射率的芯材料接触的更低光学折射率材料的一个或多个层，在此实例中包括衍射光栅耦合器420。覆层材料导致通过在覆层材料和硅光子芯之间边界处的内部反射将光限制在具有集成衍射光栅稱合器416的单模波导连接器的娃光子芯。在图4的此实例中，具有约100微米的大模场直径的衍射光栅耦合器416和420被用于弛豫在衍射光栅耦合器416和衍射光栅耦合器420之间的光学信号对准容差。在此实例中，具有大模场直径的衍射光栅耦合器常用来导引光学信号到平面外。因为大模场直径，光学信号束保持在衍射光栅稱合器416和衍射光栅稱合器420之间准直。使用大模场直径衍射光栅耦合器，示出的实施例要求在衍射光栅耦合器416和420之间的较不精确的横向对准。例如，使用100微米光学信号光束直径，示出的实施例允许在配对衍射光栅耦合器(即，衍射光栅稱合器416和衍射光栅稱合器420)之间高达20微米的横向失准而光学信号中没有明显的传输损耗。反射结构422重导引通过衍射光栅耦合器420衍射的在不期望的方向(例如朝向芯片载体426)上的光学信号，返回到期望的光学耦合方向，例如朝向具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418。具有集成衍射光栅耦合器的单模波导连接器418光学耦合硅光子芯片400到光纤连接器424。图4中示出的实施例的另一个特征是具有集成衍射光栅率禹合器的单模波导连接器418是低轮廓(low profile)并且可以在通过导体凸起428建立的间隔中在芯片载体426和硅光子芯片400之间的硅光子芯片400的前侧408上。芯片载体426和导电凸起428可以，例如是图3中的芯片载体322和导电凸起324。因此，示出的实施例为耦合到和来自硅光子芯片的光学信号提供不同的装置。如上所述的电路是集成电路芯片设计的一部分。芯片设计以图形计算机程序语言产生并且存储在计算机可读存储介质中(例如，硬盘、磁带、物理硬盘驱动器或者如存取网络中的虚拟硬盘驱动器)。如果设计者不制造芯片或者用于制造芯片的光刻掩模，设计者通过物理工具(例如，通过提供存储的设计的计算机可读存储介质的拷贝)或者电子地(例如通过互联网)直接或者间接地传输最终的设计到这样的实体。然后，存储的设计转换为合适的格式(例如，⑶SII)用于光刻掩模的制造，其典型地包括考虑的在晶片上形成的芯片设计的多个拷贝。利用光刻掩模限定将被蚀刻或者处理的晶片区域(和/或其上的层)。呈现示出的实施例的描述用于示出和描述目的并且没有旨在穷尽或者限制实施例在公开的形式中。许多修改和变化对于本领域的技术人员是显而易见的。选择并描述实施例的目的为更好的解释实施例的原理、实践应用，并且使得本领域的其它技术人员理解包括具有适合于所构思的特定应用的各种修改的不同实施例。
权利要求
1.一种娃光子芯片，所述娃光子芯片包括: 有源硅层，包括光子器件，其中所述有源硅层在所述硅光子芯片的前侧上； 硅衬底，包括蚀刻的背侧腔，其中所述硅衬底在所述硅光子芯片的背侧上； 微透镜，集成到所述蚀刻的背侧腔中；以及 掩埋氧化物层，位于所述有源硅层和所述硅衬底之间，其中所述掩埋氧化物层是用于所述蚀刻的背侧腔的蚀刻停止层。
2.根据权利要求1的所述硅光子芯片，还包括: 反射结构，位于所述硅光子芯片的所述前侧上，其中所述光子器件位于所述蚀刻的背侧腔和所述反射结构之间。
3.根据权利要求1的硅光子芯片，其中所述光子器件是衍射到或来自所述有源硅层的光学信号的衍射光栅稱合器。
4.根据权利要求1的硅 光子芯片，其中所述微透镜是可通过紫外光固化的光学聚合物材料，以及其中在所述硅光子芯片的制造工艺期间使用透明、透镜形模将所述光学聚合物材料模制成所述微透镜。
5.根据权利要求1的硅光子芯片，其中所述微透镜准直来自所述硅光子芯片的光学信号到位于所述硅光子芯片的所述背侧上的具有集成微透镜的光纤连接器。
6.根据权利要求5的硅光子芯片，其中所述微透镜和所述具有集成微透镜的光纤连接器在所述微透镜和所述具有集成微透镜的光纤连接器之间提供10-15微米的光学信号失准容差。
7.根据权利要求1的硅光子芯片，其中所述蚀刻的背侧腔是在所述硅衬底中的具有集成微透镜的多个蚀刻的背侧腔中的一个，以及其中所述多个蚀刻的背侧腔中的每一个都是圆柱形状。
8.根据权利要求4的硅光子芯片，其中在所述硅光子芯片的制造工艺期间，所述微透镜使用看穿所述透明、透镜形模的光学对准器件与所述光子器件光学对准。
9.根据权利要求8的硅光子芯片，其中在所述微透镜和所述光子器件之间的光学失准容差小于一微米。
10.根据权利要求2的硅光子芯片，其中所述反射结构将朝向所述硅光子芯片的所述前侧衍射的光学信号反射到位于所述硅光子芯片的所述背侧上的所述微透镜。
11.一种娃光子芯片,所述娃光子芯片包括: 有源硅层，包括光子器件，其中所述有源硅层在所述硅光子芯片的前侧上； 硅衬底，包括蚀刻的背侧腔，其中所述硅衬底在所述硅光子芯片的背侧上； 反射结构，位于所述蚀刻的背侧腔中；以及 掩埋氧化物层，位于所述有源硅层和所述硅衬底之间，其中在所述蚀刻的背侧腔中所述反射结构邻近所述掩埋氧化物层的背侧表面。
12.根据权利要求11的硅光子芯片，其中所述蚀刻的背侧腔与所述光子器件对准。
13.根据权利要求11的硅光子芯片，其中所述光子器件位于在所述蚀刻的背侧腔中的所述反射结构与位于所述硅光子芯片的所述前侧上的光纤连接器之间。
14.根据权利要求13的硅光子芯片，其中所述反射结构将朝向所述硅光子芯片的背侧衍射的光学信号反射到位于所述硅光子芯片的所述前侧上的所述光纤连接器。
15.根据权利要求11的娃光子芯片，其中所述反射结构是镜或者薄金属膜中的一种。
16.根据权利要求11的娃光子芯片，其中二氧化娃材料位于所述蚀刻的背侧腔中并在所述反射结构的背侧上。
17.—种娃光子芯片,所述娃光子芯片包括: 有源硅层，包括光子器件，其中所述有源硅层在所述硅光子芯片的前侧上； 硅衬底，包括蚀刻的背侧腔，其中所述硅衬底在所述硅光子芯片的背侧上； 微透镜，集成到所述蚀刻的背侧腔中； 掩埋氧化物层，位于所述有源硅层和所述硅衬底之间，其中所述掩埋氧化物层是用于所述蚀刻的背侧腔的蚀刻停止层；以及 反射结构，位于所述硅光子芯片的所述前侧上，其中所述光子器件位于所述蚀刻的背侧腔与所述反射结构之间。
18.根据权利要求17的硅光子芯片，所述微透镜准直来自所述硅光子芯片的光学信号到位于所述硅光子芯片的所述背侧上的具有集成微透镜的光纤连接器。
19.根据权利要求18的硅光子芯片，其中所述具有集成微透镜的光纤连接器包括光学信号转向结构。
20.根据权利要求19的娃光子芯片,其中所述光学信号转向结构是45度反射结构,所述45度反射结构将到或来自平行于所述硅光子芯片的光纤的光学信号转向90度。
21.—种娃光子芯片,所述娃光子芯片包括: 有源硅层，包括光子器件，其中所述有源硅层在所述硅光子芯片的前侧上； 硅衬底，包括蚀刻的背侧腔，其中所述硅衬底在所述硅光子芯片的背侧上； 第一反射结构，位于所述蚀刻的背侧腔中；以及 掩埋氧化物层，位于所述有源硅层和所述硅衬底之间，其中所述第一反射结构邻所述掩埋氧化物层的背侧表面。
22.根据权利要求21的所述硅光子芯片，还包括: 具有集成光子器件的单模波导连接器，其位于与所述蚀刻的背侧腔相对的所述硅光子芯片的所述前侧，其中所述具有集成光子器件的单模波导连接器包括第二反射结构。
23.根据权利要求21的硅光子芯片，其中所述具有集成光子器件的单模波导连接器将所述硅光子芯片光学耦合到光纤连接器。
24.根据权利要求22的硅光子芯片，其中所述具有集成光子器件的单模波导连接器位于在所述娃光子芯片和芯片载体之间的导电凸起层中。
25.根据权利要求22的硅光子芯片，其中所述具有集成光子器件的单模波导连接器是具有芯和外层覆层的光学聚合物材料。
全文摘要
本发明涉及硅光子芯片光学耦合结构。提供了一种硅光子芯片。包括光子器件的有源硅层在硅光子芯片的前侧上。包括蚀刻的背侧腔的硅衬底在硅光子芯片的背侧上。微透镜集成到蚀刻的背侧腔中。掩埋氧化物层位于有源硅层和硅衬底之间。掩埋氧化物层是用于蚀刻的背侧腔的蚀刻停止层。
文档编号G02B6/122GK103217740SQ201310017480
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月17日 优先权日2012年1月18日
发明者P·S·安德里, R·A·巴德, F·R·利布士, R·L·威斯涅夫 申请人:国际商业机器公司