光学组件的制作方法

光学组件
1.本发明涉及一种包括第一光学电路和第二光学电路的光学组件。本发明进一步涉及一种光学装置，其中第一光学电路和第二光学电路固定地彼此连接。另外，本发明涉及一种用于制造光学装置的方法。
2.由wo 2016/131906已知根据权利要求1的前序部分所述的光学组件。在这种已知的光学组件中，第一光学电路是光学有源电路并且包括光学有源基板、形成在光学有源基板中的至少一个第一光波导、以及布置在至少一个第一光波导的第一端附近的光学有源基板中的第一锥形凹槽，所述第一锥形凹槽具有底表面、端表面、以及从底表面延伸的一对侧表面。
3.在已知的光学组件中，第二光学电路是由包括至少一个第二光波导的内插器形成的光学无源电路。内插器使得光学有源电路上的至少一个第一波导能够耦接到至少一个光纤。更具体地，在内插器的一端，至少一个第二波导耦接到光纤，而在另一端，至少一个第二波导耦接到光学有源电路的至少一个第一光波导。
4.通过完全移除光学无源电路的至少一个第二光波导的端部下方的基板，形成指状物。该指状物从内插器结构的顶部和底部均是可见的，这可以帮助指状物对准到光学有源电路的第一锥形凹槽中。以这种方式，内插器上的至少一个第二波导的端部变得柔性，从而允许其被布置在第一锥形凹槽中。通常，形成多个指状物以将光学无源电路上的多个第二光波导连接到光学有源电路上的对应多个第一光波导。
5.经由内插器的永久光纤-芯片耦接可通过将指状物永久地固定就位来提供。这可以在粘合剂处于内插器与光学有源电路的至少一个第一波导之间的光学路径中时使用折射率匹配粘合剂来实现。另选地，可以在第一锥形凹槽外部使用诸如焊料之类的粘合剂，用于将内插器固定地连接到光学有源电路。
6.可以使用覆盖指状物并且与光学有源电路上的金属焊盘接触的一个或多个金属层来实现内插器与光学有源电路之间的电连接。
7.在已知的光学组件中，使用指状物本身作为视觉指示器来执行指状物的对准。这通过完全移除它们下面的基板而成为可能。此外，对准要求内插器相对于光学有源电路以一定角度定位。这使对准复杂化，降低内插器与光学有源电路之间的耦接的可靠性，并且一次仅允许一个内插器连接到光学有源电路。
8.本发明的目的是提供一种光学组件，其中与第一光学电路和第二光学电路的耦接相关联的上述问题不发生或者至少在较小程度上发生。
9.该目的使用根据权利要求1所述的光学组件来实现，其特征在于，第一光学电路还包括布置在至少一个第一光波导中的第一光波导的第二端附近的第二锥形凹槽，所述第二锥形凹槽具有底表面、端表面以及从底表面延伸的一对侧表面，并且第二光学电路还包括布置在至少一个第二光波导中的第二光波导的第一端下方的第一凹槽，以及在至少一个第二光波导中的第二光波导的第二端下方的第二凹槽。
10.第二光波导的所述第一端和第二光波导的所述第二端分别形成第一柔性端和第二柔性端，其中在没有外力作用于其上的情况下，第一柔性端和第二柔性端沿着至少部分
相反的方向延伸远离第二光学基板。
11.根据本发明，所述第一柔性端和第二柔性端被配置为分别被接收在第一锥形凹槽和第二锥形凹槽中，目的是当固定地耦接第一光学电路和第二光学电路时，允许第一柔性端和第二柔性端分别将弹簧力施加到第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的端表面上。当第一光学电路和第二光学电路固定地连接时，具有布置在其第一端附近的第一锥形凹槽的第一光波导经由第一锥形凹槽的端表面光学耦接到具有布置在其第一端附近的第一凹槽的第二光波导，并且具有布置在其第二端附近的第二锥形凹槽的第一光波导经由第二锥形凹槽的端表面光学耦接到具有布置在其第二端附近的第二凹槽的第二光波导。
12.此外，第一光学电路是光学有源电路和光学无源电路中的一者，并且第二光学电路是光学有源电路和光学无源电路中的另一者。
13.由于施加到端表面上的弹簧力，当连接第一光学电路和第二光学电路时，第一光学电路可以至少部分地被钳位。此外，弹簧力确保第一柔性端与第一光波导的所述第一端之间以及第二柔性端与第一光波导的所述第二端之间的低损耗光学耦接。
14.第一光学电路可以是光学有源电路，并且第二光学电路可以是光学无源电路。在本发明的上下文中，光学有源电路是这样的光学电路，其通过将供应到光学有源电路的电能转换成光能来至少大部分增加光能。相反地，光学无源电路是至少大部分仅耗散光能的电路。
15.第一光波导的所述第一端和第一光波导的所述第二端可以是相同第一光波导的相对侧处的端部。另选地，第一光波导的所述第一端和第一光波导的所述第二端可以是不同第一光波导的端部，所述不同第一光波导优选地平行布置。
16.第一光学电路还可包括一个或多个第一接触焊盘和第一对准标记。另外，第二光学电路还可包括一个或多个第二接触焊盘和第二对准标记。在这种情况下，一个或多个第一接触焊盘被配置为例如使用共晶结合、焊料或导电粘合剂固定地连接到一个或多个第二接触焊盘。此外，第一光学电路和第二光学电路可被配置为使得当第一光学电路和第二光学电路已经相互移动以使第一对准标记和第二对准标记进入预定义的横向配准并且第一光学电路和第二光学电路随后在基本上不改变横向配准的情况下更靠近在一起时，第一柔性端和第二柔性端分别由第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的底表面和侧表面中的至少一个侧表面引导朝向第一光波导的所述第一端和第一光波导的所述第二端，从而实现第一光波导的所述第一柔性端与所述第一端之间以及第一光波导的所述第二柔性端与所述第二端之间的光学耦接。
17.第一对准标记和第二对准标记允许准确的横向对准。例如，第一光学基板和第二光学基板均是在x方向和y方向上延伸的基本上平面的结构。在连接第一光学电路和第二光学电路之前，电路在x方向和/或y方向上相互移动，直到第一对准标记和第二对准标记之间在这些方向上的距离满足预先确定的值。例如，当y方向上的距离等于500+/-5微米并且x方向上的距离等于300+/-5微米时，对准标记可被认为是对准的。在特定实施方案中，当两个方向上的距离小于5微米时，对准标记被认为是对准的。因此，第一光学电路和第二光学电路的相互对准可以是相对粗略的，例如具有比至少一个第一光波导或第二光波导的特征尺寸(例如，宽度)大得多的公差。由于柔性端在锥形凹槽中的自对准，便于柔性端与至少一个第一光波导之间的最终对准，该最终对准的准确度通常必须优于上述5微米。
18.在第一对准标记和第二对准标记的对准期间，第一柔性端和第二柔性端分别不接合第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的表面中的任一个表面。然而，一旦对准标记对准，第一光学电路和第二光学电路在z方向上相互移动。在该移动期间，第一柔性端和第二柔性端将分别接合第一锥形凹槽和第二锥形凹槽。更具体地，第一柔性端和第二柔性端将分别接合第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的底表面和至少侧表面。由于第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的分别远离第一光波导的所述第一端或第二端向外渐缩的形状，第一柔性端和第二柔性端将被引导朝向第一光波导的所述第一端或第二端。由于第一柔性端和第二柔性端的向上弯曲，确保了第一柔性端和第二柔性端分别接合第一锥形凹槽或第二锥形凹槽，即使第一光学电路和第二光学电路在z方向上仍然间隔开。此外，向上弯曲确保了足够的力分别由第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的端表面施加到第一柔性端和第二柔性端上，并且反之亦然，以帮助第一柔性端和第二柔性端相对于第一光波导的正确定位并且确保低损耗光学耦接。更具体地，端表面提供可控的端部位置，从而允许柔性端停止在相同位置处。此外，由于第一光学电路和第二光学电路之间的固定连接是使用一个或多个第一接触焊盘和一个或多个第二接触焊盘实现的，因此这种定位不需要被第二光波导上或第一锥形凹槽或第二锥形凹槽中的任何粘合剂的存在所干扰。
19.在第一光学电路和第二光学电路彼此接合之前，第一柔性端和第二柔性端之间的距离可以大于第一锥形凹槽的端表面和第二锥形凹槽的端表面之间的距离，并且如果第一柔性端和第二柔性端弯曲成与对应的第二光波导成一直线，则第一柔性端和第二柔性端之间的距离小于第一锥形凹槽的端表面和第二锥形凹槽的端表面之间的距离。以这种方式，可以确保第一柔性端和第二柔性端必须变形，优选地弹性变形，从而将弹簧力分别施加到第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的端表面上。
20.第一柔性端和第二柔性端可以分别沿着第一方向和第二方向远离第二光学基板延伸，第一方向和第二方向中的每一者具有平行于第二光学基板的分量和垂直于第二光学基板的分量，其中对应于第一柔性端和第二柔性端的平行分量指向至少部分相反的方向。通过从至少部分相反的方向施加弹簧力，可以通过第二光学电路获得第一光学电路的至少部分钳位。此外，每个平行分量可以被分成沿着第三方向的第二分量和沿着垂直于第三方向的第四方向的第三分量，其中对应于第一方向的第二分量与对应于第二方向的第二分量相反，和/或其中对应于第一方向的第三分量与对应于第二方向的第三分量相反。以这种方式，可以对称地施加弹簧力。此处，如果分量与另一个分量具有相反的符号并且还优选地具有相等的大小，则该分量被认为与另一个分量相反。
21.光学组件可包括对应的多个第一光波导的多个所述第一锥形凹槽、对应的多个第一光波导的多个所述第二锥形凹槽、对应的多个第二光波导的多个所述第一柔性端、以及对应的多个第二光波导的多个所述第二柔性端，每个第一柔性端和第二柔性端被配置为分别被接收在相应的第一锥形凹槽和第二锥形凹槽中，第一柔性端和第二柔性端各自分别沿着相应的第一方向和相应的第二方向远离第二光学基板延伸，相应的第一方向和第二方向中的每一者具有平行于第二光学基板的分量和垂直于第二光学基板的分量。每个相应的平行分量可以被分成沿着第三方向的第二分量和沿着垂直于第三方向的第四方向的第三分量，并且第二分量的总和和/或第三分量的总和可以基本上为零。优选地，可以实现的是，施加到第一光学电路上的组合弹簧力在第三方向和第四方向中的至少一者上可以基本上为
零。
22.至少一个第二光波导可包括布置在第二层上的第一层。此外，当第一光学电路和第二光学电路被固定地连接时，第一层被布置在第二层和第一光学基板之间。第一层可以相对于第二层处于拉伸应变下，或者第二层可以相对于第一层处于压缩应变下。由于第二光波导中的应变的不平衡，当为了产生第一凹槽而蚀刻掉第二光波导的第一端下方的材料时，第二光波导的第一端将向上弯曲，从而产生第一柔性端。第二光波导的第一柔性端的柔性与第二光波导的宽度和厚度有关。当形成第二柔性端时，类似的考虑适用。
23.第一层可以仅设置在对应于第一柔性端和第二柔性端的区域中的第二层上。在至少一个第二光波导的其它区域中，可以省略第一层，因为不要求应变差异。
24.第一柔性端和第二柔性端相对于平行于第二光学基板的平面的最大倾斜角度可以在1度和45度之间，并且更优选地在3度和30度之间的范围内。在该范围之外，在第一光学电路和第二光学电路在z方向上的相互运动期间，第一柔性端和第二柔性端有断裂的风险，或者它们将不会分别延伸到第一锥形凹槽或第二锥形凹槽中足够远。另外，第一柔性端和第二柔性端的长度可以在50微米和1000微米之间的范围内。附接到或另选地，第一柔性端和第二柔性端的宽度可以在0.5微米和20微米之间的范围内，并且第一柔性端和第二柔性端的厚度可以分别在第一柔性端和第二柔性端的宽度的50％和150％之间的范围内。
25.至少一个第一光波导的宽度可以在0.1微米和10微米之间的范围内，并且至少一个第一光波导的厚度可以在0.1微米和5微米之间的范围内。
26.可以在光学有源电路和光学无源电路中实现各种功能。例如，可以在光学无源电路中实现由滤波器、组合器、偏振转换器和分离器组成的无源元件组中的至少一个无源元件。附加地或另选地，可以在光学有源电路中实现由激光器、半导体光学放大器、相位调制器、振幅调制器和光电探测器组成的有源元件组中的至少一个有源元件。在后一种情况下，光学有源电路可包括连接到至少一个有源元件的一个或多个电端子，用于接收或输出电信号和/或用于接收电功率，其中一个或多个电端子中的至少一个电端子连接到一个或多个第一接触焊盘中的相应第一接触焊盘和/或由该相应第一接触焊盘形成。因此，与实现用于操作至少一个有源元件所需的电连接相同的结构可用于固定地连接光学有源电路和光学无源电路。
27.至少一个第一光波导中的第一光波导可终止于对应的第一锥形凹槽和/或第二锥形凹槽中。例如，对应的第一锥形凹槽和/或第二锥形凹槽可包括第一区段，其中至少一个第一光波导中的所述第一光波导终止。该第一区段可以比该第一光波导的最后部分更宽，但是比将被接收在所述对应的第一锥形凹槽或第二锥形凹槽中的对应的第二光波导的第一柔性端或第二柔性端更小。对应的第一锥形凹槽和/或第二锥形凹槽可包括连接到第一区段的第二区段。第二区段可以比第一区段和将被接收在所述对应的第一锥形凹槽或第二锥形凹槽中的对应的第二光波导的第一柔性端或第二柔性端更宽。此外，第一区段与第二区段之间的边界可被配置为形成对应的第一锥形凹槽或第二锥形凹槽的端表面，将被接收在所述对应第一锥形凹槽或第二锥形凹槽中的对应第二光波导的第一柔性端或第二柔性端在已固定地连接一个或多个第一接触焊盘和第二接触焊盘之后抵靠该端表面。
28.另选地，布置在对应的第一锥形凹槽或第二锥形凹槽附近的第一光波导的端小面也可以形成该锥形凹槽的端表面。
29.光学有源电路还可包括围绕至少一个第一光波导布置的第一接触环，并且光学无源电路还可包括围绕至少一个第二光波导布置的第二接触环，其中第一接触环和第二接触环被配置为固定地彼此连接，以便为至少一个第一光波导和至少一个第二光波导提供密封。这种密封对于保护至少一个第一光波导和至少一个第二光波导之间的耦接不受环境条件(诸如湿度和污染物)的影响和/或保护柔性端的暴露小面和/或保护至少一个第一光波导的暴露小面可能是有益的。
30.一个或多个第一接触焊盘和一个或多个第二接触焊盘可以各自包括一个或多个金属层，以允许它们使用同时施加热和压力通过焊接(优选地共晶焊接)或结合(优选地共晶结合)连接。在连接第一接触焊盘和第二接触焊盘之前，可以将焊料或另一种粘合剂施加到第一接触焊盘和第二接触焊盘中的至少一者。类似的考虑适用于第一接触环和第二接触环。
31.对应于光学有源电路的第一光学基板或第二光学基板可包括具有第一掺杂类型的第一包层、具有不同于第一掺杂类型的第二掺杂类型的第二包层以及布置在第一包层和第二包层之间的有源层。作为光学有源电路的一部分的至少一个第一光波导或第二光波导可以通过蚀刻穿过第一包层的至少一部分而形成。附加地或另选地，光学有源电路可包括到第一包层的第一金属触点以及到第二包层的第二金属触点，该第一包层连接到一个或多个第一接触焊盘或第二接触焊盘中的相应第一接触焊盘或第二接触焊盘，该第二包层连接到一个或多个第一接触焊盘或第二接触焊盘中的相应第一接触焊盘或第二接触焊盘。
32.第一包层可包括第一子层、第二子层以及布置在第一子层和第二子层之间的第一蚀刻停止层。第一蚀刻停止层可以是用于停止特定湿化学蚀刻步骤的停止层。作为光学有源电路的一部分的至少一个第一光波导或第二光波导可以通过蚀刻直到第一蚀刻停止层而形成。类似地，第二包层可包括第一子层、第二子层以及布置在第一子层和两个子层之间的第二蚀刻停止层，其中第二金属触点已经通过蚀刻直到第二蚀刻停止层和布置在由所述蚀刻形成的腔中的金属层而形成。第二蚀刻停止层可以是用于停止特定湿化学蚀刻步骤的停止层。
33.第一包层和第二包层可以由磷化铟、砷化镓或锑化镓制成，和/或其中第二包层布置在具有与第二包层相同的掺杂类型的磷化铟、砷化镓或锑化镓基板上。有源层可由磷化砷镓铟、砷化铝铟镓或锑化物基材料制成。然而，本发明不限于这些材料。
34.光学无源基板可包括引导层、载体基板以及布置在引导层和载体基板之间的包层。在这种情况下，作为光学无源电路的一部分的至少一个第一光波导或第二光波导已经通过蚀刻穿过包层和引导层，优选地直到载体基板而形成。附加地或另选地，当第二光学电路是光学无源电路时，至少一个第二光波导中的所述第二光波导的第一柔性端和第二柔性端已经通过部分地蚀刻包层下方的载体基板而形成。此外，可以在引导层上布置应力层，该应力层处于拉伸应变下，并且该应力层被配置为至少部分地导致第一柔性波导和第二柔性波导的向上弯曲。应力层可以是氮化硅层si
x
ny，但本发明不限于此。
35.引导层可以是硅层，优选地是单晶层。此外，包层可以是氧化硅层si
x
oy，并且载体基板可包括硅基板。
36.另选地，引导层可嵌入到包层中，其中引导层为氮化硅层si
x
ny，且包层为氧化硅层si
x
oy。在这种情况下，作为光学无源电路的一部分的至少一个第一光波导或第二光波导可
通过蚀刻穿过包层，优选地直到载体基板而形成。
37.光学组件还可包括被配置为前述光学有源电路的另外光学有源电路。在这样的情况下，光学无源电路可被配置为以与前述光学有源电路相同的方式耦接到另外的光学有源电路。
38.根据第二方面，本发明涉及一种包括如上所述的光学组件的光学装置，其中光学有源电路，以及就目前而言，另外的光学有源电路固定地连接到光学无源电路。
39.根据第三方面，本发明涉及一种用于制造前述光学装置的方法，至于第一光学电路包括一个或多个第一接触焊盘和第一对准标记，并且第二光学电路还包括一个或多个第二接触焊盘和第二对准标记。该方法包括相互移动第一光学电路和第二光学电路以使第一对准标记和第二对准标记进入预定义的横向配准。该方法还包括以下步骤：在已经获得预定义的横向配准之后，使第一光学电路和第二光学电路在基本上不改变横向配准的情况下更靠近在一起，在该移动期间，第一柔性端和第二柔性端分别由第一锥形凹槽和第二锥形凹槽的底表面和侧表面中的至少一个侧表面引导朝向第一光波导的所述第一端和第一光波导的所述第二端，从而实现第一光波导的所述第一柔性端与所述第一端之间以及第一光波导的所述第二柔性端与所述第二端之间的光学耦接。作为最后的步骤，通过将一个或多个第一接触焊盘固定地连接到一个或多个第二接触焊盘来固定地连接第一光学电路和第二光学电路。
40.接下来，将参考附图更详细地描述本发明，其中：
41.图1a和图1b示出了根据本发明将光学有源电路耦接到光学无源电路的示意性横截面；
42.图2a和图2b示出了根据本发明的将光学有源电路耦接到光学无源电路的顶视图，并且图2c和图2d分别示出了锥形凹槽和柔性端在这样的凹槽中的布置的透视图；
43.图3a和图3b分别示出了光学装置和保持多个所述装置的晶片；
44.图4a至图4d示出了用于制造根据本发明的光学有源电路的不同处理步骤；
45.图5a至图5d示出了用于制造基于绝缘体上硅技术的光学无源电路的不同处理步骤；
46.图6a至图6d示出了用于制造光学无源电路的不同处理步骤，其中使用嵌入在氧化硅层中的氮化硅层形成光波导；并且
47.图7a示出了柔性端远离第二光学基板沿着其延伸的方向的分解，并且图7b示出了其中由柔性端在不同方向上施加的力基本上彼此补偿的示例。
48.在图1a中，示出了组件100，其包括处于非耦接状态的光学有源电路10和光学无源电路20。光学有源电路10被示意性地示出为具有包括光学有源层12的光学有源基板11。此处，使用光学有源层12形成第一光波导。在该波导的相对端处，提供锥形凹槽13a、13b。此外，提供第一接触焊盘14，其通常使用一个或多个金属层来实现。如图所示，锥形凹槽13a、13b的端壁之间的距离等于距离d2。
49.光学无源电路20包括其中形成第二光波导22的光学无源基板21。凹槽23布置在波导22的端部附近。由于这些端部下面的基板21的部分移除，形成柔性端22a、22b，其相对于平行于基板21的平面以角度θ向上弯曲。另外，提供通常使用一个或多个金属层制成的第二接触焊盘24。另外，如图所示，端部22a、22b的顶端之间的距离等于距离d3。此外，当端部
22a、22b平行于基板21时，端部22a、22b的顶端之间的距离等于距离d1。如图所示，d3》d2》d1。
50.图1b示出了处于耦接状态的组件100。如图所示，端部22a已经被引导朝向锥形凹槽13a、13b的端壁，使得光信号可以有效地从光学层12传输到波导22。柔性端22a、22b相对于平行于基板21的平面以角度θ'向上弯曲，其中θ'《θ。在未耦接状态下，如果柔性端22a、22b以角度θ'向上弯曲，则端部22a、22b的顶端之间的距离将小于d2。以这种方式，确保当耦接光学有源电路10和光学无源电路20时，柔性端22a、22b将变形，优选地弹性变形，从而将力施加到锥形凹槽13a、13b的端表面或壁上。
51.此外，第一接触焊盘14固定地连接到第二接触焊盘24，例如通过中间焊料层或通过共晶结合。这些接触焊盘可以用于经由光学无源电路20向光学有源电路10传输电信号和/或电功率。
52.图2a和图2b以顶视图示出了将光学有源电路10耦接到光学无源电路20的过程。图2c和图2d分别示出了锥形凹槽13a、13b和柔性端22a、22b在凹槽13a、13b中的布置的透视图。
53.如图所示，第一对准标记15布置在光学有源基板11上。类似地，第二对准标记25布置在光学无源基板21上。为了耦接电路10、20，使用对准标记15、25相对于光学无源电路20定位光学有源电路10。例如，光学有源电路10被移动，而光学无源电路20保持静止，以使对准标记15、20处于预定义的横向配准。当标记15、20之间在x方向和y方向上的距离落在预定义的范围内(例如在45微米和48微米之间)时，实现预定义的横向配准。在特定实施方案中，x方向和y方向两者的范围均以0为中心。
54.通过比较示出非耦接状态的图2a和示出耦接状态的图2b，可以观察到端部22a、22b已经紧密靠近波导12。这已经通过端部22a、22b被凹槽13a、13b的底表面及其至少一个侧表面推向端部22a、22b将弹簧力施加到锥形凹部13a、13b的端表面上的位置而实现。这在图2c中更详细地示出。
55.图2c示出锥形凹槽13a的实施方案的透视图。此处，凹槽13a包括由底表面131和侧表面132形成的第一部分。波导12的小面12a存在于该第一部分中。凹槽13a还包括由底表面131、侧表面133、134和后表面135形成的第二部分。
56.图2d示出了凹槽13a的顶视图，柔性端22a已经布置在该凹槽中。此处，可以看出，形成凹槽13a的第一部分和第二部分之间的边界的侧表面133基本上平行于端小面12a延伸。此外，如在x方向上测量的，第一部分的宽度大于波导12的宽度但小于柔性端22a的宽度。另一方面，也在x方向上测量的第二部分的宽度大于柔性端22a的宽度。仅在表面133、134之间的拐角处，第二部分的宽度可与柔性端22a的宽度基本上相同。如图2d所示，侧表面133形成柔性端22a压靠的端表面。此外，如从图2d可见，来自波导12的光将在进入柔性端22a之前穿过空气。
57.图3a示出了混合光子集成电路“pic”200，其中多个光学有源电路10耦接到单个光学无源电路20。此处，光学有源电路10中的每一者对布置在光学有源基板上的两个光波导中的每个光波导执行诸如光生成、放大、切换、调制或检测之类的功能。在光学无源电路20上，波导22将各种光信号引导到滤波器30。本领域技术人员应当清楚，pic 200仅仅是如何能够在光学有源电路10上实现各种有源功能以及如何能够在光学无源电路20上实现各种
无源功能的示例。因此，本发明不限于所示的示例。此外，有源功能通常需要电力和/或需要和/或产生电信号。这些可使用接触焊盘14、24在光学无源电路20与光学有源电路10之间传输。
58.图3b示出了晶片26，光学无源基板21是该晶片的一部分。如图所示，光学有源电路10可以安装在光学无源电路20上，同时其基板仍然相互连接。在最终处理之后，可使用已知的切割技术(诸如锯切)来分离pic 200。
59.图4a至图4d示出了根据本发明的光学有源电路10的制造过程。此处，需注意，对于图4a至图4d，上部图示出了剖视图，而底部图示出了示意性顶视图。在每个底部图中，指示了线，该线指示剖视图所截取的位置。
60.图4a至图4d中所示的过程基于磷化铟技术并且使用包括如图4a中所指示的层堆叠的半导体晶片。该层堆叠包括具有若干外延层1-9的磷化铟(inp)基板10，如表1所指示。
61.表1
62.图3a中的层编号描述层图3a中的层编号描述层1ingaas7inp n掺杂3inp p掺杂8蚀刻停止层4蚀刻停止层9inp n掺杂5inp p掺杂10inp基板6有源层
ꢀꢀ
63.图4b示出了第一步骤，其中部分地移除接触层1，并且其中已经通过向下蚀刻至蚀刻停止层4而形成波导。更具体地，使用蚀刻技术来蚀刻穿过层3的主要部分。该蚀刻步骤可以被很好地控制，因为它在到达层4时停止。
64.遵循类似的方法来限定与n掺杂inp层的接触。这在图4c中示出。该相同的蚀刻步骤，直到蚀刻停止层8，用于限定锥形凹槽303。
65.如图4d所示，施加抗反射“ar”涂层304，其随后在应当实现欧姆接触的位置处开口。图案化的金属层308用于实现与ingaas层1的接触，在下文中称为p触点，并且另一图案化的金属层307实现与n掺杂的inp层9的接触，在下文中称为n触点。作为最后步骤，将互连金属应用于n触点和p触点。这可以使用溅射过程来执行。
66.图5a至图5d示出了用于制造基于绝缘体上硅技术的光学无源电路的不同处理步骤。该处理使用如图5a所示的层堆叠。此处，优选地使用由掩埋氧化硅51覆盖的高电阻率硅基板52。单晶硅层50设置在掩埋氧化硅的顶部上。此外，需注意，对于图5a至图5d，上部图示出了剖视图，而底部图示出了示意性顶视图。在每个底部图中，指示了线，该线指示剖视图所截取的位置。
67.作为示于图5b中的第一步骤，沉积氮化硅si
x
ny层400，以引入足够的拉伸应变，从而使待形成的波导的端部向上弯曲。该层从电路的其它部分移除。
68.作为也示于图5b中的第二步骤，在硅层50上执行浅蚀刻以在其中限定脊波导。更具体地，限定浅凹槽53。作为也示于图5b中的下一个步骤，在凹槽53内蚀刻相对深的凹槽54，向下至掩埋氧化硅层51。此后，如图5c所示，施加抗反射涂层401。金属化402将被应用于将功率和/或电信号路由到将要连接到光学无源电路的光学有源电路以及从该光学有源电路路由功率和/或电信号。接下来，施加相对厚的电镀金属403以实现低欧姆电阻并允许共
晶结合。接着，在图5d中，限定开口55a，随后进行干蚀刻步骤以蚀刻穿过抗反射涂层401和掩埋氧化物层51。作为最后的步骤，执行各向异性蚀刻以移除波导端部下方的硅基板52。各向异性蚀刻将产生腔55。由于在图5d中使用层400、50、51形成的该波导中的残余应变，端部将向上弯曲并远离硅基板52，类似于图1a和图1b中所示的。通过确保波导的端部的宽度w与其高度h相当，可以防止在如图1至图2所示将波导的端部与光学有源电路上的波导对准的过程期间由与锥形凹槽的接合引起的波导的端部中的扭转。
69.图6a至图6d示出了用于制造光学无源电路的不同处理步骤，其中使用嵌入在氧化硅层中的氮化硅层形成光波导。需注意，对于图6a至图6d，上部图示出了剖视图，而底部图示出了示意性顶视图。在每个底部图中，指示了线，该线指示剖视图所截取的位置。
70.如图6a所示，使用硅基板71，氧化硅si
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oy层70a在该硅基板的顶部上热生长，该层将充当包层。此后，沉积氮化硅si
x
ny层72，该层将充当引导层。在使用蚀刻限定波导之后，另外氧化硅si
x
oy层70b生长。以这种方式，引导层72完全嵌入包层70a、70b中。
71.作为下一个步骤，如图6b所示，引入拉伸应变的si
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ny层73仅沉积在需要限定波导的向上弯曲端的那些位置处。此外，通过蚀刻穿过包层70a、70b直到硅基板71来限定光波导。
72.作为下一个步骤，如图6c所示，施加ar层74和金属75、76。如图6d所示，在ar层74中产生开口77a，以用于基板71的随后的各向异性蚀刻，如图6e所示。在蚀刻掉基板71之后，形成腔77并且波导的端部将向上弯曲。
73.图7a示出了柔性端远离第二光学基板沿着其延伸的方向的分解，并且图7b示出了其中由柔性端在不同方向上施加的力基本上彼此补偿的示例。
74.在图7a中，示出了相对于x-y平面延伸的柔性端80，该平面平行于光学无源基板21。柔性端80沿着其延伸的方向可以被分解为平行于x-y平面的分量c2和垂直于x-y平面的分量c1。平行分量c2继而可以分解为沿着x轴的第二分量c2_1和沿着y轴的第三分量c2_2。
75.图7a所示的分解可以针对每个柔性端执行。例如，图7b示出了安装在光学无源电路85上的光学有源电路86。光学无源电路85包括对应于四个波导81的四个柔性端80。另外，光学无源电路86包括四个锥形凹槽84，柔性端80通过这些锥形凹槽光学耦接到光学有源电路86上的波导82。光学有源电路86还包括有源部件83，其产生或作用于波导82中的光信号。
76.柔性端80中的每一者沿着不同的方向远离光学无源基板延伸。通过应用图7a的分解方案，可以验证对应于这些不同方向的平行分量在加在一起时将基本上相互抵消。以这种方式，可以确保光学有源电路86被光学无源电路85以基本上对称的方式钳位。
77.在上文中，已经使用本发明的详细实施方案解释了本发明。显然，本发明不限于这些实施方案，而是在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，各种修改是可能的。