(57)【要約】  集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路を有する集積フォトニクス構造体であって、誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体をさらに含む、集積フォトニクス構造体と、集積フォトニクス構造体に取り付けられた異質構造体であって、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、異質構造体と、が本明細書に記載される。集積フォトニクス構造体を製造することであって、誘電体スタック内に導波路を製造することを含み、誘電体スタック内にフィールド生成導電性構造体を製造することをさらに含む、製造することと、異質構造体を、集積フォトニクス構造体に取り付けることであって、異質構造体が、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、取り付けることと、を含む方法が本明細書に記載される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電気システムであって、
集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路を有する前記集積フォトニクス構造体であって、前記誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体をさらに含む、集積フォトニクス構造体と、
前記集積フォトニクス構造体に取り付けられた異質構造体であって、前記フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、異質構造体と、を備える、光電気システム。
【請求項２】
前記光電気システムが、前記フィールド生成導電性構造体によって生成された前記フィールドが、前記導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有された前記フィールド感受性材料の区域と重なり合うように構成されている、請求項１に記載の光電気システム。
【請求項３】
前記導波路が、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定され、前記誘電体スタック内に配置された前記フィールド生成導電性構造体が、前記導波路よりも前記誘電体スタック内の低い高さに配置され、前記導波路と前記フィールド感受性材料との間の最小間隔距離が、前記フィールド生成導電性構造体と前記フィールド感受性材料との間の最小間隔距離よりも短い、請求項１または２に記載の光電気システム。
【請求項４】
前記光電気システムが、前記フィールド生成導電性構造体によって生成された前記フィールドが、前記導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有された前記フィールド感受性材料の区域と重なり合うように構成されており、前記導波路が、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定され、前記誘電体スタック内に配置された前記フィールド生成導電性構造体が、前記導波路よりも前記誘電体スタック内の低い高さに配置され、前記導波路と前記フィールド感受性材料との間の最小間隔距離が、前記フィールド生成導電性構造体と前記フィールド感受性材料との間の最小間隔距離よりも短い、請求項１から３のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項５】
前記異質構造体が、前記フィールド感受性材料に隣接して配置された結合導波路層を含み、前記結合導波路層が、前記導波路によって伝送された光信号を、前記フィールド感受性材料内に結合するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項６】
光電気システムが、前記誘電体スタック内に配置された前記導波路によって伝送された光信号が、前記フィールド感受性材料内に結合するように構成されており、前記フィールド感受性材料内に結合した前記光信号が、前記フィールド感受性材料によって伝送され、前記誘電体スタック内に配置された第２の導波路内に結合し、前記第２の導波路、前記フィールド感受性材料、前記導波路、およびフィールド生成導電性構造体が、フィールド感受性デバイスを画定する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項７】
前記誘電体スタック内に配置された前記フィールド生成導電性構造体が、１つ以上の同心環によって画定される、請求項１から６のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項８】
前記フィールド感受性材料が、磁界感受性である、請求項１から７のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項９】
前記フィールド感受性材料が、電界感受性である、請求項１から８のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１０】
前記フィールド生成導電性構造体および前記フィールド感受性材料が、光アイソレータを画定する、請求項１から９のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１１】
前記フィールド生成導電性構造体および前記フィールド感受性材料が、変調器を画定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１２】
前記フィールド感受性材料を有する前記フィールド生成導電性構造体が、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、偏光回転子、および共振器からなる群から選択されるフィールド感受性デバイスを画定する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１３】
前記集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された前記導波路が、前記フィールド生成導電性構造体が、前記誘電体スタック内に配置されているよりも高い高さで配置されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１４】
前記集積フォトニクス構造体が、（ａ）表側終端部を有する集積回路チップ、および（ｂ）インターポーザからなる群から選択されるもののうちの１つとして構成されており、前記インターポーザが、再配線層を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１５】
前記集積フォトニクス構造体が、インターポーザとして構成されており、前記インターポーザが、再配線層を含み、前記光電気システムが、前記フィールド生成導電性構造体に通電するためのストラップ接続体を含み、前記ストラップ接続体が、前記再配線層と電気的に連通しているシリコン貫通ビア、前記誘電体スタックの高さを通って延在する酸化物貫通ビア、および電気的に連通している金属化層を含み、前記金属化層が、前記フィールド生成導電性構造体を画定する金属化層の高さよりも高い高さを有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の光電気システム。
【請求項１６】
方法であって、
集積フォトニクス構造体を製造することであって、誘電体スタック内に導波路を製造することを含み、前記誘電体スタック内にフィールド生成導電性構造体を製造することをさらに含む、製造することと、
異質構造体を、前記集積フォトニクス構造体に取り付けることであって、前記異質構造体が、前記フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、取り付けることと、を含む、方法。
【請求項１７】
前記方法が、前記フィールド生成導電性構造体によって生成された前記フィールドが、前記導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有された前記フィールド感受性材料の区域と重なり合うように実行される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を反転させることと、前記製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を、インターポーザベース構造体上に接合することと、を含み、前記反転させることによって、前記集積フォトニクス構造体の以前の裏側が、前記集積フォトニクス構造体の表側として画定され、前記製造の中間段階での前記集積フォトニクス構造体が、その中で、前記導波路および前記フィールド生成導電性構造体を画定し、かつ前記インターポーザベース構造体上での再配線層の製造を含む追加の製造段階を実行して、前記集積フォトニクス構造体をインターポーザとして画定する、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を反転させることと、前記製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を、ベース構造体上に接合することと、を含み、前記反転させることによって、前記集積フォトニクス構造体の以前の裏側が、前記集積フォトニクス構造体の表側として画定され、前記製造の中間段階での前記集積フォトニクス構造体が、その中で、前記導波路および前記フィールド生成導電性構造体を画定し、かつ前記反転させたのち、基板を、前記集積フォトニクス構造体の前記表側から除去することと、終端部を前記集積フォトニクス構造体の前記表側に追加することと、を含む、追加の製造段階を実行する、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、ウェーハ形態における製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を反転させることと、前記製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を、インターポーザベース構造体上にウェーハスケールで接合することと、を含み、前記製造の中間段階での前記集積フォトニクス構造体が、その中で、前記導波路および前記フィールド生成導電性構造体を画定し、前記製造の中間段階で前記集積フォトニクス構造体を前記製造することが、シリコン層を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを使用することと、前記ＳＯＩウェーハの前記シリコン層から前記導波路をパターン化することと、を含み、かつ前記インターポーザベース構造体上で再配線層の製造を含む追加の製造段階を実行して、前記集積フォトニクス構造体をインターポーザとして画定し、前記反転させることおよび前記ウェーハスケールで接合することに続いて、前記導波路は、前記集積フォトニクス構造体の表側表面に対して、前記誘電体スタック内で前記フィールド生成導電性構造体よりも高い高さを有し、前記異質構造体を、前記集積フォトニクス構造体に取り付けることが、前記反転させることおよび前記集積フォトニクス構造体の表側にウェーハスケールで接合することに続いて、前記異質構造体を取り付けることを含む、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、前記フィールド生成導電性構造体が、１つ以上の同心環を画定するように、前記誘電体スタック内に堆積した金属化層をパターン化することを含む、請求項１６から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記フィールド感受性材料が、磁界感受性である、請求項１６から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記フィールド感受性材料が、電界感受性である、請求項１６から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記フィールド感受性材料が、セリウムＹＩＧ、ビスマスをドープした希土類鉄ガーネット、ＬｉＮｂＯ３、ポリマー、および液晶からなる群から選択される、請求項１６から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、前記フィールド生成導電性構造体、および前記フィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、前記導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、前記光検出器が、光信号を電気信号に変換する、請求項１６から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、前記フィールド生成導電性構造体、および前記フィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、前記導電性材料形成体が、前記集積フォトニクス構造体に電気的に取り付けられたチップに電力を供給するための電力信号を伝送するように構成される、請求項１６から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、導波材料の層をパターン化して、前記誘電体スタック内に前記導波路、および前記誘電体スタック内に第２の導波路を画定することを含み、前記方法が、金属化層を堆積させてパターン化して、前記フィールド生成導電性構造体、および前記フィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、前記導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、前記光検出器が、光信号を電気信号に変換する、請求項１６から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記集積フォトニクス構造体を製造することが、導波材料の層をパターン化して、前記誘電体スタック内に前記導波路、および前記誘電体スタック内に第２の導波路を画定することを含み、前記導波材料の層が、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハのシリコン層であり、前記方法が、金属化層を堆積させてパターン化して、前記フィールド生成導電性構造体、および前記フィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、前記導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、前記光検出器が、電気信号を、前記第２の導波路によって伝送された光信号に変換する、請求項１６から２７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月４日に出願された、「Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｎ  ａｎ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ」と題された米国仮出願第６２／６５２，８１０号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、フォトニクス全般に関し、具体的には、フォトニクス構造体および製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
市販のフォトニック集積回路は、バルクシリコン、シリコン・オン・インシュレータ、またはリン化インジウムウェーハなどのウェーハ上で製造される。市販の事前に製造されたフォトニック集積回路チップは、事前に製造されたフォトニック集積回路チップの異なる区域間で光信号を伝送するための導波路を含み得る。市販の導波路は、長方形またはリッジ形状のものであり、典型的には、シリコン（単結晶または多結晶）、窒化シリコン、またはリン化インジウムで製造される。市販のフォトニック集積回路チップは、プリント回路基板上に配置されたフォトニック集積回路チップを有するシステムで利用することができる。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、フォトニック構造体の提供により、先行技術の欠点が克服され、追加の利点が提供される。
【０００５】
集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路を有する集積フォトニクス構造体であって、誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体をさらに含む、集積フォトニクス構造体と、集積フォトニクス構造体に取り付けられた異質構造体であって、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、異質構造体と、が本明細書に記載される。
【０００６】
集積フォトニクス構造体を製造することであって、誘電体スタック内に導波路を製造することを含み、誘電体スタック内にフィールド生成導電性構造体を製造することをさらに含む、製造することと、異質構造体を、集積フォトニクス構造体に取り付けることであって、異質構造体が、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、取り付けることと、を含む方法が本明細書に記載される。
【０００７】
追加の特徴および利点は、本開示の技法を通じて実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の１つ以上の態様は、本明細書の終結での特許請求の範囲における実施例として、特に指摘され、かつ明確に主張されている。本開示の前述および他の目的、特徴、ならびに利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかとなる。
【図１】フォトニクスデバイスを有する光電気システムの側面断面図である。
【図２】アイソレータを有する先行技術の光電気システムの斜視図である。
【図３】変調器を有する先行技術の光電気システムの斜視図である。
【図４】アイソレータを有する光電気システムの側面断面図である。
【図５】アイソレータを有し、本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図である。
【図６】変調器を有する先行技術の光電気システムの側面断面図である。
【図７】変調器を有し、本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図である。
【図８】位相シフタを有し、本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図である。
【図９】位相変調器を有し、本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図である。
【図１０】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図と上面図との組み合わせである。
【図１１】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図と上面図との組み合わせである。
【図１２】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図と上面図との組み合わせである。
【図１３Ａ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図と上面図との組み合わせである。
【図１３Ｂ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの側面断面図の組み合わせである。
【図１４Ａ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１４Ｂ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ａ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ｂ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ｃ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ｄ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ｅ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【図１５Ｆ】本明細書に記載されるような特徴および利点を示す、インターポーザとして構成されている光電気システムの製造を例示する製造段階図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の態様およびその特定の特徴、利点、および詳細は、添付の図面に示される非限定的な実施例を参照しながら以下により完全に説明される。周知の材料、製造ツール、処理技術などの説明は、本開示の詳細を不必要に不明瞭にしないために省略されている。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本開示の態様を示しているが、限定ではなく例示としてのみ与えられていることを理解されたい。基礎となる発明概念の趣旨および／または範囲内の様々な置換、修正、追加、および／または配設は、本開示から当業者には明らかであろう。
【００１０】
集積フォトニクス構造体１０の誘電体スタック１４内に配置された導波路１１を有する集積フォトニクス構造体１０を備える光電気システム１００であって、集積フォトニクス構造体１０が、誘電体スタック１４内に配置されたフィールド生成導電性構造体１５をさらに含む、光電気システム１００と、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられた異質構造体２０であって、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を備えるフィールド感受性材料構造体２１を有する、異質構造体２０と、が図１に示されるように本明細書に記載される。
【００１１】
集積フォトニクス構造体１０を製造することであって、誘電体スタック１４内に導波路１１を製造することを含み、誘電体スタック１４内にフィールド生成導電性構造体１５を製造することをさらに含む、製造することと、異質構造体２０を、集積フォトニクス構造体に取り付けることであって、異質構造体が、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、取り付けることと、を含む方法が図１を参照して本明細書に記載される。
【００１２】
光電気システム１００は、導波路１１を通って伝播する光によって画定されたモード領域１２が、フィールド感受性材料の材料と重なり合うように製造および構成され得る。フィールド感受性材料は、電界感受性および／または磁界感受性であり得る。フィールド感受性材料構造体２１を有するフィールド生成導電性構造体１５は、変調器、アイソレータ、サーキュレータ、共振器、位相シフタ、偏光回転子、または別のフォトニクスデバイスなどのフォトニクスデバイスを画定し得る。図１、ならびに図５、図７〜図１２、図１３Ａ〜図１３Ｂ、図１４Ａ〜図１４Ｂ、および図１５Ａ〜図１５Ｆの図全体を通して記載される光電気システム１００は、フィールド感受性材料構造体２１が、フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１と共に、フィールド感受性デバイス、例えば、変調器、アイソレータ、サーキュレータ、共振器、位相シフタ、偏光回転子、または別のフォトニクスデバイスを画定し得るように、構成され得る。フィールド感受性デバイスとしての操作の場合、フィールド生成導電性構造体１５は、導波路１１によって伝送された光信号のモード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールドを生成し得る。モード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドは、電界Ｅ、および／または磁界Ｂであり得る。
【００１３】
本明細書の実施形態は、例えば、アイソレータ、サーキュレータ、もしくは変調器、または他の光電気構成要素を画定する異質構造体が、フォトニクスチップに接合して、フォトニクスチップに埋め込まれた導波路を通過する光子の特性に影響を及ぼし得る。フォトニクスチップに接合した異質構造体は、光電気システムを画定し得る。いくつかの使用例では、光電気システムは、例えば、インターポーザまたは他の構成要素をさらに含み得る。
【００１４】
本明細書の実施形態は、そのような異質構造体の製造は、機能を促進するための埋め込み電気素子（受動）の製造を含み得、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の結晶を成長させ得ることを認識する。本明細書の実施形態は、そのような異質構造体の製造は、電界応答（変調器）または磁界応答（アイソレータおよびサーキュレータ）を誘導するための表面金属接点によって提供された導電性構造体の製造を含み得る。本明細書の実施形態は、現在利用可能な異質構成要素が、フォトニクスチップ上に製造された受動回路または能動回路上で所定の位置に接合され得ることを認識する。したがって、それらは、典型的には、取り扱いを促進するための形態因子のものであり、すなわち、基板は、＞１０μｍの厚さであり、チップフットプリントは、関心のある埋め込み素子と比較して非常に大きい。本明細書の実施形態は、光導波路に対する金属化の最も効率的な配置のための業界標準が、光導波路から十分に離れた距離（＞５μｍ）の電気構成要素を製造して、光モードと金属化構成要素との重なり合いを最小化することであることを認識する。
【００１５】
本明細書の実施形態は、これらの構成要素の光導波路からの分離が増加するにつれて、金属接点によって提供された導電性構造体を使用して作成された磁界または電界の強度が減少することを認識する。本明細書の実施形態は、感度と損失との間にトレードオフが存在することを認識する。光変調器または位相シフタの場合、感度は、いわゆる変調器のＶｐｉ（１８０度の光位相シフトを得るために必要な電圧）であり、一方、アイソレータまたはサーキュレータの場合、メリットの数値は、高いアイソレーションを達成するために必要な電力、例えば、２０ｄＢ超である。
【００１６】
高品質のＳｉ、ＳｉＮ、ＩｎＰ、または他の導波路フォトニックデバイスを、低損失のために利用することによって、導波路領域を越えて逃げる光がより少ないため、金属化構成要素に近接してのスケーリングが促進される。
【００１７】
本明細書の実施形態は、光電気システムに組み込まれた異質構造体を含み得、異質構造体のフィールド感受性材料と相互作用するフィールドを生成するために、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５は、フォトニクス構造体に組み込まれ得る。集積フォトニクス構造体は、１つ以上の導波路などの１つ以上のフォトニクスデバイスを含み得る。
【００１８】
本明細書の実施形態は、導波路、および導波路を有する集積フォトニクス構造体内での電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５、および電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５の製造を特徴とし得る。電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５は、フォトニクス構造体の外部の異質構造体のフィールド感受性材料と相互作用するためのフィールドを生成し得る。
【００１９】
記載された集積製造方法を使用すると、本明細書の実施形態は、例えば、一実施形態による能動導波路領域から＜２μｍ以内、および別の実施形態では、能動導波路領域から＜３μｍ以内、および別の実施形態では、能動導波路領域から＜５μｍ以内の配置における信頼性および反復性を特徴とし得る。
【００２０】
導波路を画定するために使用される技術水準の製造装置を使用したリソグラフィによる金属領域の画定は、既に画定されたデバイスの上部に金属化を配置する際に、それ以外の場合は一般的であるアライメントオフセットまたは誤差を低減させる（接合アライメント＞１μｍ）。
【００２１】
本明細書の実施形態は、低損失のために、フォトニクスデバイス上での、高品質のＳｉ、ＳｉＮ、ＩｎＰ、または他の導波路の利用を特徴とし得る。本明細書の実施形態は、導波路領域を越えて逃げる光がより少ないため、金属化構成要素に近接してのスケーリングを促進し得る。
【００２２】
本明細書の実施形態は、異質構造体に対する設計要件を低減させ得る。例えば、集積導波路を有するフォトニクス構造体内に集積された接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体を特徴とする本明細書の実施形態では、異質構造体の上面間の間隔距離は、もはやフィールド損失に影響を及ぼさない。
【００２３】
電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５を有するフォトニクス構造体は、様々な材料、例えば、単結晶または多結晶Ｓｉ、ＳｉＮ、非晶質シリコン、ＩｎＰ、または他の導波材料により形成される導波路を組み込み得る。
【００２４】
本明細書の実施形態は、フィールドを生成して、フィールド感受性材料と相互作用して、例えば、リングベースのアイソレータ、リング共振器ベースの変調器およびマッハツェンダ変調器を含む変調器、位相シフタ、サーキュレータ、ならびに接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５およびフィールド感受性材料を特徴とする他のフォトニクスデバイスを画定する、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５を含み得る。
【００２５】
本明細書の実施形態は、任意のフィールド感受性材料、例えば、集積フォトニクス構造体に堆積もしくは接合された、またはその他の方法で関連付けられた任意の電気または磁気光学材料を特徴とし得、また、第２の高調波生成などのチップ非線形光学用途で使用するための再構成可能な周期的にポーリングされた結晶（例えば、周期的にポーリングされたニオブ酸リチウムまたはＰＰＬＮ）などの非線形光学構成要素を合成するために使用され得る。この場合のポーリングは、デバイスの長さに沿って、結晶内で誘導されるフィールドを交互に行うことによって提供されることに留意されたい。
【００２６】
静電流が使用されて、磁界を誘導し得るアイソレータの場合、本明細書の実施形態は、動的外部信号が使用されて、任意の種類の接合された受動素子からの応答を開始し得る構造を特徴とし得る。
【００２７】
本明細書の実施形態は、例えば、光振幅、および容量接点を画定する導電性構造体によって提供された導電性構造体が、ＬｉＮｂＯ３などの結晶の下方にパターン化され得、時間で変動する電界を誘導するために使用され得る位相変調器を特徴とし得る。本明細書の実施形態は、その非線形光応答に使用される周期的にポーリングされた結晶の場合など、機能デバイスを合成するために使用される静電界を特徴とし得る。本明細書の実施形態は、時間で変動する磁界を通して、磁気光学材料から動的応答を実現し得る。本明細書の実施形態は、インポーザ上の重要な素子と素子自体上の重要な素子の製造を通して、フィールド感受性材料を有する異質構造体のインターポーザ基板への簡素化された集積を提供し得る。
【００２８】
本明細書に記載される方法およびシステムのさらなる態様は、図２〜図１３Ｂを参照して説明される。
【００２９】
図２では、技術水準に従った先行技術の光電気システム１００が示される。本明細書の実施形態は、図２に記載されるように、光電気システム１００の欠陥を認識する。光電気システム１００は、導波路１１によって提供された集積フォトニクスデバイスを有するフォトニクス構造体１０を含み得る。図２に記載されるように、光電気システム１００はまた、セリウムＹＩＧによって提供されたフィールド感受性材料、ＳＧＧＧによって提供されたハンドル構造、および接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５を有する異質構造体２０も含み得る。図２に記載されるシステム内の接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５は、ＳＧＧＧによって提供されたハンドル構造体の上面上に配置され得る。本明細書の実施形態は、図２に示されるような光電気システム１００が、製造複雑性によって特徴付けられ得ることを認識する。例えば、ＳＧＧＧによって提供されたハンドル層は、接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５と、光損失につながる導波路１１との間の間隔距離を増加させる有意な厚さを含むように提供されなければならない。さらに、接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５と導波路１１との間の間隔距離は、容易に制御され得ない。図２は、シリコン導波路と併せてセリウムＹＩＧを使用するチップアイソレータ上の技術水準を示す。
【００３０】
技術水準に従った別の先行技術の光電気システム１００が図３に示される。図３に示されるような光電気システム１００は、集積導波路（図示せず）および異質構造体２０を有するフォトニクス構造体１０を含む。異質構造体２０は、ＬｉＮｂＯ３によって提供されたフィールド感受性材料（図示）を含み得る。フィールド感受性材料構造上には、マッハツェンダ干渉計変調器を画定するのに使用する電極および導波路が配置され得る。図３は、ＬｉＮｂＯ３マッハツェンダ干渉計変調器の異質構成要素の典型的な設計を示す。
【００３１】
図４は、図２に示されるような光電気システム１００の側面断面図を例示する。図２を参照して示されるように、光電気システム１００は、集積フォトニクス構造体１０、および集積フォトニクス構造体１０に取り付けられた異質構造体２０を含み得る。集積フォトニクス構造体１０は、１つ以上の集積導波路１１を含み得る。異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１およびハンドル構造体２２を含み得る。ハンドル構造体２２はまた、ハンドル構造体２２の上面に配置された接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５も含み得る。本明細書の実施形態は、図４に示されるような技術水準の光電気システム１００内のハンドル構造体２２が、導波路１１と、接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５との間の少なくとも約５μｍの間隔距離につながる有意な厚さを有する傾向があることを認識する。図４は、シリコン導波路と併せて、≦５μｍの厚さに粉砕された後のセリウムＹＩＧを使用したチップアイソレータの業界標準を示す。金属化は、フォトニクスデバイス回路との集積の最終工程として示される（ユーザフロー電流が磁界を誘導し、磁気光学（ＭＯ）材料を作動させる金属化）。
【００３２】
特徴および利点は、図５に記載されるように、光電気システム１００の使用によって提供され得る。図５を参照すると、接点によって提供された、例えば、単一または複数のコイル（例えば、同心環またはスパイラル）設計を含む、１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５は、集積フォトニクス構造体１０内に一体的に製造され得る。一実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５が、誘電体スタック１４内で製造され、１つ以上の導波路１１も、誘電体スタック１４内で製造される方法に従って製造され得る。誘電体スタック１４は、その中に、１つ以上の金属化層、および１つ以上のビアをさらに一体的に形成し得る。１つ以上の金属化層およびビアは、集積フォトニクス構造体１０内に製造された電気構成要素間の電気的な連通を提供し得る。
【００３３】
実施例１
図５に記載されるように、光電気システム１００を参照すると、異質構造体２０の製造は、有意に簡素化され得、性能が向上した。例えば、異質構造体２０は、図５の実施形態では、集積フォトニクス構造体１０内で製造され得る接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５が存在しない場合がある。異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１およびハンドル構造体２２を含み得る。図５の実施形態では、フィールド感受性材料構造体２１は、例えば、セリウムＹＩＧによって提供され得る。図５の実施形態では、フィールド感受性材料構造体２１は、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５によって生成された、生成された磁界に感受性を有し得る。図５の実施形態では、フィールド感受性材料構造体２１と組み合わせて接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５は、アイソレータを画定し得る。本明細書の実施形態は、電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５とフィールド感受性材料構造体２１との組み合わせが、光アイソレータを画定して、光信号（光信号）を分離し得ることを認識する。但し、電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５によって生成された磁界によって区切られた領域と、光信号を伝播する導波路１１によって画定されるような光モード領域１２との間に、フィールド感受性材料２１内に画定された重なり合いがあることを条件とする。
【００３４】
図５の実施形態では、異質構造体２０は、例えば、接合、例えば、融着接合または接着接合によって、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。
【００３５】
図５の実施形態では、臨界寸法は、約２μｍ対５μｍであり、より強い磁界をもたらす。ＳＧＧＧハンドルとは、置換ガドリニウムガリウム酸化物（Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２）を指すが、ハンドルウェーハを捕捉することのみを意味し、ハンドルウェーハの代替材料が使用され得る。層１９は、ＭＯ素子の接着を促進するために、他の層上に存在し得る、または存在し得ないＳｉＯ２の薄層であり得る。
【００３６】
図５の実施形態では、２μｍの臨界寸法は、高いアイソレーションを達成するために有意により低いデバイス電力、または良好なアイソレーションのためにより高い磁界を必要とする代替磁気光学材料の使用を有効にすることのいずれかを提供して、磁気光学材料において有意に高い磁界を提供するが、アイソレータ光学損失などの他のパラメータにおいて改善された性能を提供する。
【００３７】
実施例１の終了
図６は、先行技術設計による別の光電気システム１００を例示する。図６に示されるように、光電気システム１００によれば、異質構造体２０は、集積導波路（図示せず）を含み得るフォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。異質構造体２０は、その上面上に支持し得るフィールド感受性材料構造体２１、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５を含み得る。光電気システム１００では、図６に示されるように、電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５とフィールド感受性材料構造体２１との組み合わせは、変調器を画定し得る。フィールド感受性材料構造体２１の材料は、図６に示されるように、光電気システム１００において電界感受性であり得る。
【００３８】
図２および図４に示されるようなアイソレータの先行技術例と同様に、図６に示されるような光電気システム１００は、様々な欠点を示し得る。例えば、本明細書の実施形態は、製造技術の制限に起因して、フィールド感受性材料構造体２１は、電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５とフォトニクス構造体１０の集積導波路（図示せず）との間に、大きな間隔距離をもたらす実質的な厚さを有する傾向があることを認識した。図６は、業界標準の繊維結合ＣＯＴＳニオブ酸リチウム位相変調器を示す。
【００３９】
実施例２
特徴および利点は、図７に示されるように、光電気システム１００を用いて提供され得る。図７に示されるような光電気システム１００は、その上に取り付けられた異質構造体２０を有するフォトニクス構造体１０を含み得る。フォトニクス構造体１０の製造は、誘電体スタック１４内の電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５を製造することと、誘電体スタック１４内の１つ以上の導波路１１をさらに製造することと、を含み得る。図７の光電気システム１００に示されるような異質構造体２０は、簡素化された設計であり得、図７の実施形態では、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５が、フォトニクス構造体１０内で集積されて、その上面上に配置された電気接点によって提供された任意のフィールド生成導電性構造体１５が存在しない場合がある。
【００４０】
図７に示されるような光電気システム１００の実施形態では、異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１によって本質的に提供され得、図６に示されるような技術水準設計とは異なり、その上面上に形成された電気接点によって提供された任意のフィールド生成導電性構造体１５が存在しない場合がある。図７の実施形態では、フィールド感受性材料構造を画定するフィールド感受性材料は、電界感受性材料であり得る。図７の実施形態では、フィールド感受性材料構造体２１と組み合わせて電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５は、変調器、位相シフタ、偏光回転子、または他のデバイスを画定し得る。本明細書の実施形態は、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５によって生成された電界によって区切られた領域と、導波路１１を通って伝播する光によって画定されるような光モード領域１２とが、フィールド感受性材料２１内で重なり合うという条件で、フィールド感受性材料構造体２１と組み合わせて電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５は、光変調器を画定し得る。
【００４１】
図７の実施形態では、異質構造体２０は、例えば、接合、例えば、融着接合または接着接合によって、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。図７は、例示された構成要素が、約２μｍ対５μｍに臨界寸法を収縮させ、（この場合）より強い電界をもたらす手法を示す。
【００４２】
実施例２の終了
実施例３
図８の実施形態を参照すると、図８に示されるような光電気システム１００は、本明細書に記載されるような特徴および利点をさらに例示する。図８の実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、誘電体スタック１４内で一体的に製造された、一体的に形成された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５を含み得、集積フォトニクス構造体１０を画定する誘電体スタック１４内で、１つ以上の導波路１１とさらに一体化し得る。図８に示されるような光電気システム１００の実施形態を参照すると、集積フォトニクス構造体１０は、異質構造体２０を受容するための空洞を画定し得る。図８に示されるような光電気システム１００は、集積フォトニクス構造体１０によって画定された空洞内に受容された異質構造体２０を含み得る。図８に示されるような異質構造体２０は、電界に感受性のあるフィールド感受性材料であり得る、図８の実施形態でのフィールド感受性材料構造体２１によって本質的に画定され得る。図８の実施形態では、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５およびフィールド感受性材料構造体２１は、位相シフタを画定し得る。図８の実施形態では、接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドと、導波路１１を通って伝播する光によって画定されるような光モード領域１２とは、フィールド感受性材料構造体２１内で重なり合う場合がある。
【００４３】
図８の実施形態では、異質構造体２０は、例えば、融着接合もしくは接着接合によって、または異質成長を介して、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。図８は、さらに小さい臨界寸法を有する位相シフタを示す。層１９は、ＭＯ素子の接着を促進するために、他の層上に存在し得る、または存在し得ない残留ＳｉＯ２または他の材料の薄層であり得る。
【００４４】
実施例３の終了
実施例４
図９では、光電気システム１００の別の実施形態が例示される。図９の実施形態では、光電気システム１００は、その上に取り付けられた異質構造体２０を有する集積フォトニクス構造体１０を含み得る。集積フォトニクス構造体１０が製造されて、異質構造体２０を受容するための空洞を画定し得、異質構造体２０は、画定された空洞内で受容され得る。図９の実施形態における集積フォトニクス構造体１０は、その中に、集積フォトニクス構造体１０を画定する誘電体スタック１４内に一体的に製造された、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５を一体的に製造し得、誘電体スタック１４内に、１つ以上の導波路１１をさらに一体的に製造し得る。図９に示されるような実施形態では、異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１によって本質的に画定され得、フィールド感受性材料構造体２１は、その上に形成された電気接点によって提供された任意のフィールド生成導電性構造体１５が存在しない場合がある。フィールド感受性材料構造体２１を画定するフィールド感受性材料は、図９に示されるように、電界感受性材料であり得る。図９に示されるような光電気システム１００は、位相変調器を画定し得る。図９の実施形態では、接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドと、導波路１１を通って伝播する光によって画定されるような光モード領域１２とは、フィールド感受性材料構造体２１内で重なり合う場合がある。導波路１１は、集積導波路であり得る。
【００４５】
図９の実施形態では、異質構造体２０は、例えば、接合、例えば、融着接合または接着接合によって、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。図９では、位相変調器を再び示す別の変形が示される。図９の実施形態では、層１９は、ＭＯ素子の接着を促進するために、他の層上に存在し得る、または存在し得ない残留ＳｉＯ２または他の材料の薄層であり得る。
【００４６】
実施例４の終了
実施例５
図１０は、集積フォトニクス構造体１０を有する光電気システム１００を例示する。集積フォトニクス構造体１０は、基板１２を含み得、基板上に絶縁体１３および導波層を形成し、例えば、絶縁体１３上に形成されたシリコンにより形成する。基板１２、絶縁体１３、および導波路１１を画定する導波層は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハによって提供され得、導波路１１は、シリコン層内でパターン化され得る。集積フォトニクス構造体１０は、誘電体スタック１４をさらに含み得る。導波路１１が、誘電体スタック１４内で製造され得、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５が、誘電体スタック１４内でさらに製造され得る。図１０に示されるような集積フォトニクス構造体１０は、異質構造体２０の受容のための空洞１７を画定し得る。一実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５が、誘電体スタック内で製造され、１つ以上の導波路１１も、誘電体スタック１４内で製造される方法に従って製造され得る。誘電体スタックは、その中に、１つ以上の金属化層、および１つ以上のビアをさらに一体的に製造し得る。１つ以上の金属化層および１つ以上のビアは、集積フォトニクス構造体１０内に製造された電気構成要素間の電気的な連通を提供し得る。本明細書に記載されるような図５、図７、図８、および図９の実施形態に示されるようなフォトニクス構造体１０は、図１０に示されるように、概して製造され得、すなわち、一実施形態では、ＳＯＩウェーハ上にパターン化され得、かつ１つ以上の導波路１１が製造され得、電気接点によって提供されたフィールド生成導電性構造体１５がさらに製造され得る、誘電体スタック１４を含み得る。
【００４７】
図１１は、図１０に示されるような、空洞１７内で受容され、フォトニクス構造体１０に取り付けられた異質構造体２０を有する光電気システム１００を例示する。図１１の実施形態では、異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１およびハンドル構造体２２を含み得る。図１１に示される実施形態におけるフィールド感受性材料構造体２１は、磁界感受性材料を含み得る。図１１に示されるようなハンドル構造体２２は、その上に形成された電気接点によって提供された任意のフィールド生成導電性構造体１５が存在しない場合がある。
【００４８】
図１１の実施形態では、異質構造体２０は、例えば、接合、例えば、融着接合または接着接合によって、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。
【００４９】
光電気システム１００の別の実施形態は、図１２および図１３Ａを参照して説明される。図１２の実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、図１１の実施形態に例示されるようにＳＯＩウェーハ上で製造され得、フォトニクス構造体１０の誘電体スタック１４内で１つ以上の導波路１１を製造し得る。図１２の実施形態では、電気接点によって提供された１つ以上のフィールド生成導電性構造体１５は、インターポーザ３０の誘電体スタック３４内で製造され得る。図１２の実施形態では、空洞１７は、フォトニクス構造体１０の適切なパターン化によって画定され得る。
【００５０】
図１３Ａを参照すると、図１３Ａは、図１２に示されるような空洞１７内で受容され、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられた異質構造体２０を有する、図１２に示されるような光電気システム１００を例示する。
【００５１】
図５、図７、図８、図９、図１１〜図１２、図１３Ａ、および図１３Ｂの実施形態のうちのいずれかの導波路１１は、様々な材料、例えば、単結晶または多結晶Ｓｉ、ＳｉＮ、ＩｎＰ、非晶質シリコン、または他の導波材料により形成され得る。
【００５２】
図１３Ａの実施形態では、異質構造体２０は、例えば、接合、例えば、融着接合または接着接合によって、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得る。
【００５３】
図１３Ｂに例示されるような一実施形態によれば、「１」で示されるような異質構造体２０は、異質構造体２０が、空洞１７に取り付けられる場合、結合導波路２１１は、異質構造体２０と集積フォトニクス構造体１０とを接合する接合層を画定する層１９と、異質構造体２０のフィールド感受性材料構造体２１との間に挿入され得るように、フィールド感受性材料構造体２１に隣接して配置された結合導波層２１１を含み得る。本明細書の実施形態は、結合導波層２１１が、導波路１１によって伝送された光信号と、特定の構成のフィールド感受性材料構造体２１との間の結合を改善し得ることを認識する。例えば、導波路１１を画定する材料の屈折率は、フィールド感受性材料構造体２１の屈折率に関する指標の閾値範囲内にある。一実施形態によれば、導波路１１は、窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成され、導波層２１１は、シリコン（Ｓｉ）により形成され、フィールド感受性材料構造体２１は、セリウムＹＩＧにより形成される。
【００５４】
実施例５の終了
上記および下記に説明される実施形態では、光電気システム１００は、フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１を有するフィールド感受性材料構造体２１が、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、偏光回転子、共振器、または他のデバイスを画定し得るように構成され得る。フィールド感受性デバイスとしての操作の場合、フィールド生成導電性構造体１５は、導波路１１によって伝送された光信号のモード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールドを生成し得る。光電気システム１００は、導波路によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１内に結合するように構成され得る。光電気システム１００は、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドが、フィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料の変化を誘導するように構成され得る。光電気システム１００は、フィールド感受性材料におけるフィールド誘導変化が、次に、フィールド感受性デバイスの機能要件に従って、導波路１１によって伝送された光信号に影響を与えるように、さらに構成され得る。フィールド感受性材料におけるフィールド誘導変化が、導波路１１によって伝送された光信号に影響を与えるように、光電気システム１００は、フィールド感受性材料構造体２１に結合する導波路１１によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１から導波路１１に戻り結合するように構成され得る。
【００５５】
図１、ならびに図５、図７〜図１２、図１３Ａ〜図１３Ｂ、図１４Ａ〜図１４Ｂ、および図１５Ａ〜図１５Ｆの図全体を通して記載される光電気システム１００は、フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１を有するフィールド感受性材料構造体２１が、フィールド感受性デバイス、例えば、変調器、アイソレータ、サーキュレータ、共振器、位相シフタ、偏光回転子、または別のフォトニクスデバイスを画定し得るように、構成され得る。フィールド感受性デバイスとしての操作の場合、フィールド生成導電性構造体１５は、導波路１１によって伝送された光信号のモード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールドを生成し得る。モード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドは、電界Ｅ、および／または磁界Ｂであり得る。
【００５６】
本明細書の実施形態は、誘電体スタック１４内のフィールド生成導電性構造体１５の製造によって、臨界寸法（ＣＤ）が低減し得、構成要素間のアライメントがより高い精度で達成され得ることを認識する。フォトリソグラフィ製造段階を含む集積回路製造技術の使用によって、本明細書で記載される先行技術の手法で達成可能なミクロンスケールアライメントと対照的に、構成要素間のナノスケールアライメントが達成され得る。光電気システム１００によれば、フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１は、両方とも、誘電体スタック１４内で一体的に製造され得るという点で、ナノスケールアライメントは、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドによって占有された空間位置と、導波路１１によって伝送された光信号のモード領域によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域との間の精密な調整を可能にする。集積回路製造技術の使用によって、フィールド生成導電性構造体１５とフィールド感受性材料構造体２１との間の最小距離は、標的位置でフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドの強度を増加させる一方で、フィールド感受性材料構造体２１の寸法を低減させる、および／またはフィールド生成導電性構造体１５の通電に起因する電力消費を低減させる。
【００５７】
集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路１１を有する集積フォトニクス構造体１０であって、誘電体スタック１４内に配置されたフィールド生成導電性構造体１５をさらに含む、集積フォトニクス構造体１０と、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられた異質構造体２０であって、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料を有する、異質構造体２０と、が本明細書に記載される。導波路１１およびフィールド生成導電性構造体１５は、誘電体スタック１４内で一体的に製造され得る。
【００５８】
図１０および図１２の上面図部分を参照すると、フィールド生成導電性構造体１５は、本明細書の実施形態では、単一または複数のコイル（例えば、同心環またはスパイラルコイル）を有するリング形状、または別の構成、例えば、非リング形状の電極であり得る。
【００５９】
本明細書に記載されるような光電気システム１００の実施形態によって画定され得る例示的なフィールド感受性デバイスは、表Ａに要約される。画定されたフィールド感受性デバイスは、電気光学および／または磁気光学フィールド感受性デバイスを含み得る。
【表１】
2021527839.tif 000003
【表２】
2021527839.tif 000004
【００６０】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、光学信号が、最小限の損失で、集積フォトニクス構造体１０の導波路１１内を一方向に通過し、反対方向に伝播しようとする光を遮断することを可能にするアイソレータとして構成され得る。アイソレータは、受動デバイスであり得るが、ＤＣフィールドによって有効にすることができる。アイソレータを提供するために、フィールド生成導電性構造体１５を通過する電流は、ＤＣである。アイソレータを画定するフィールド感受性材料は、磁界感受性、例えば、セリウム：ＹＩＧであり得る。アイソレータは、例えば、挿入損失（ｄＢ）要件、光学アイソレーション（ｄＢ）要件、および／またはデバイスが動作する光帯域幅（ｎｍ）を伴う要件を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６１】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、屈折率の変化を通して、集積フォトニクス構造体１０の導波路１１を通過する光信号の位相の変化を付与する位相変調器として構成され得る。位相変調器を提供するために、フィールド生成導電性構造体１５を通過する電流は、時間で変動する。位相変調器を画定するフィールド感受性材料は、電界感受性材料、例えば、ＬｉＮｂＯ３であり得る。位相変調器は、例えば、挿入損失（ｄＢ）要件、ＲＦ帯域幅（ＧＨｚ）要件、位相変調器デバイスが動作する光帯域幅（ｎｍ）、および／または光位相を１８０度変化させるための電圧（Ｖ）要件を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６２】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、干渉と一緒になる屈折率の変化を通して、デバイスの共鳴の調整を通して、（または電気吸収の使用を通して、）駆動信号の関数としてそれを通って伝播する光を減衰させる、振幅変調器として構成され得る。振幅変調器を提供するために、フィールド生成導電性構造体１５を通過する電流は、時間で変動する。振幅変調器を画定するフィールド感受性材料は、複数の材料であり得る。振幅変調器は、例えば、挿入損失（ｄＢ）要件、ＲＦ帯域幅（ＧＨｚ）要件、消光比（ｄＢ）要件、デバイスが動作する光帯域幅（ｎｍ）、その最大値と最小値との間の光パワーを変化させるために必要な電圧（Ｖ）、および／またはスパーフリーダイナミックレンジ（ｄＢ−Ｈｚ＾［２／３］）要件を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６３】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、光が、特定の方向に３つ（以上）のポートデバイスに伝播することを可能にするサーキュレータとして構成され得る。３つのポートの場合、光は、ポート１からポート２、ポート２からポート３に伝播し得るが、ポート２からポート１には伝播し得ない。サーキュレータは、受動デバイスであり得るが、ＤＣフィールドによって有効にすることができる。サーキュレータを提供するために、フィールド生成導電性構造体１５を通過する電流は、ＤＣである。複数ポートサーキュレータ内のＤＣフィールドの方向を変更することによって、デバイスを通る光の伝播方向を変更することができ、調節可能なスイッチを提供する。サーキュレータを画定するフィールド感受性材料は、磁界感受性、例えば、セリウム：ＹＩＧであり得る。サーキュレータは、例えば、挿入損失（ｄＢ）要件、光学アイソレーション（ｄＢ）要件、および／またはデバイスが動作する光帯域幅（ｎｍ）要件を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６４】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、屈折率の変化を通して、集積フォトニクス構造体１０内の導波路１１を通過する光信号の位相の変化を付与する位相シフタとして構成され得る。位相シフタは、低ＧＨｚまでの静的ＤＣであり得る。位相シフタを提供するために、フィールド生成導電性構造体１５を通過する電流は、ＤＣである。位相シフタを画定するフィールド感受性材料は、電気光学効果を有するビア材料（ＬｉＮｂＯ３）、フランツ・ケルディッシュ効果を示す半導体、温度依存屈折率に起因する熱光学シフトであり得る。位相シフタは、例えば、位相を１８０度変化させるために必要な電力消費量、挿入損失（ｄＢ）要件、ＲＦ帯域幅（ＧＨｚ）要件、消光比（ｄＢ）要件、および／またはこのデバイスが動作する光帯域幅要件（ｎｍ）を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６５】
本明細書に記載されるようなフィールド感受性デバイスは、特定の周波数での光の循環を可能にする光学空洞を提供する共振器として構成され得、したがって、このデバイスは、エネルギー蓄え得るが、光フィルタとしても機能する。共振器は、静的および受動デバイスであり得る。共振器を画定するフィールド感受性材料は、受動デバイスであり得、シリコン、窒化シリコン、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などを含むすべての材料で作製され得る。共振器は、例えば、挿入損失（ｄＢ）要件、フィネスまたはＱファクター要件、および／または自由スペクトル範囲（ＧＨｚまたはｎｍ）要件を含み得る設計要件に従って構成され得る。
【００６６】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、異質構造体を有するフォトニクス集積回路チップを画定する集積フォトニクス構造を製造するための製造方法を例示し、異質構造体は、フィールド感受性デバイスを画定する。
【００６７】
図１４Ａを参照すると、集積フォトニクス構造体１０は、製造の中間段階で示される。集積フォトニクス構造体１０は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを使用して製造され得る。図１４Ａの段階図は、ウェーハのダイシングの前に、ウェーハ形態の集積フォトニクス構造体１０を示す。図１４Ａをさらに参照すると、ＳＯＩウェーハは、例えば、シリコン基板、絶縁体層６、およびシリコンにより形成された層７によって提供された、例えば基板５を含み得る。ＳＯＩウェーハの層を画定する層５〜７は、欠陥消滅処理を含む高サーマルバジェット処理から利益を得ることができ、例えば、欠陥密度、スループット、ノイズに対する信号、および散乱低減に関して性能の利点を特徴とし得る。層７は、単結晶シリコンにより形成され得る。
【００６８】
シリコンにより形成された層７は、各々がシリコンにより形成された導波路１１および導波路１１１を画定するためのパターン化に供され得る。導波路１１および導波路１１１１の形成後、誘電体スタック１４を画定する誘電体材料が層７上に堆積し得、導波材料によって提供された層８の示された下部の高さまで化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）に供される。一実施形態によれば、本開示を通して本明細書に記載されるような各ＣＭＰ段階は、原子的に平滑な表面を画定するための化学的機械的研磨段階を伴い得る。一般的な形態で図全体に示される層７は、パターン化によって画定されるフィールド感受性デバイスの要件に応じて、代替的な方法でパターン化され得る。例えば、図１４Ａの示された断面図における「ＩＩ」の部分は、リング導波路を画定するための層７のパターン化の場合に残ってもよく、図１４Ａの示された断面図における「Ｉ」の部分は、直線導波路を画定するための層７のパターン化の場合に残ってもよい。
【００６９】
次いで、導波材料により形成された層８が堆積し得、ＣＭＰに供され得る。次いで、層８がパターン化されて、層８の示された下部の高さで下部の高さ有する導波路１１１１を画定し得る。層８のパターン化を介して形成された導波路１１１１を用いて、誘電体スタック１４を画定する追加の誘電体材料が堆積し得、ＣＭＰに供され得、その結果、誘電体スタック１４の中間段階の上部の高さが、光感受性形成体１１８の示された上部の高さで画定される。次いで、トレンチが誘電体スタック１４内に形成され得、複数の堆積および焼鈍段階でゲルマニウムで充填されて、光感受性形成体１１８を有する光検出器１１７を画定し得る。
【００７０】
誘電体材料が堆積し、ＣＭＰに供されて、接点１５０１を画定する接点層の示された上部の高さで誘電体スタックの上面を画定し得、トレンチは、エッチングされ得、導電性材料、例えば、金属で充填されて、光検出器１１７の接点１５０１を画定し得る。中間構造体は、中間段階誘電体スタック１４が、接点１５０１の示された上部の高さで画定された上部の高さを有するように、ＣＭＰに再び供され得る。
【００７１】
次いで、導波材料により形成された層９が堆積し、パターン化され、層９からパターン化された導波路１１１１を画定し得る。次いで、誘電体材料が、形成された導波路上に形成され、ＣＭＰに供されて、層９からパターン化された導波路１１１１の上部の高さで、水平方向に延在する平面上面を画定し得る。一実施形態によれば、層８および層９は、窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成され得る。
【００７２】
トレンチは、金属化層１４０２の示された位置で形成され得、金属化層１４０２は、堆積して、トレンチを充填し得る。金属化層１４０２は、ＣＭＰに供されて、金属化層１４０２の上部の高さで、水平方向に延在する上面平面を画定し得る。金属化層１４０２は、パターン化されて、堆積したフィールド生成導電性構造体１５を含む区別された導電性材料形成体を画定して、フィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料、導電性材料形成体１５５２、および導電性材料形成体１５５４と相互作用するフィールドを生成し得る。
【００７３】
誘電体材料の追加の一連の層の堆積および（ＣＭＰを介する）平面化を伴う、追加の堆積およびリソグラフィ段階の使用によって、配線層の堆積および平面化に続いて、ビア１５０２の高さでの示されたビア層によって画定されたビア１５０２が、金属化層１４０２から金属化層１４０４に上方に延在して製造され得る。
【００７４】
ビア１５０４の高さでの示されたビア層によって画定されたビア１５０４は、金属化層１４０４から金属化層１４０６に上方に延在するように製造され得る。金属化層１４０６がパターン化されて、異なる導電性材料形成体を画定し得る。金属化層１４０２、１４０４、１４０６は、それぞれ、単一の堆積段階で堆積し得る。
【００７５】
図１４Ａを参照すると、図１４Ａに示されている段階における集積フォトニクス構造体１０は、図１４Ｂに示されているような段付き空洞１７を画定するためのさらなる製造処理に供され得る。第１のトレンチは、中心軸３５０２を有してエッチングされ得、垂直に交差する延在する平面３５０３および３５０４は、導波路１１の示された上部の高さで下部の高さを有して形成され得、次いで、第１の空洞の形成に続いて、第２の空洞は、中心軸３５０２を有してエッチングされ得、交差する延在する垂直平面３５０５および３５０６は、示されるように、段付き空洞を画定する。一実施形態によれば、エッチングは、図１４Ｂに示されるように、導波路１１の上面が露出されるように実行され得る。
【００７６】
図１４Ｂは、さらなる製造段階後の、図４に示されるような集積フォトニクス構造体１０を示す。図１４Ｂを参照すると、フィールド感受性材料構造体２１を有する異質構造体２０は、図１４Ａに関連して説明されるように、画定された空洞１７内に取り付けられ得る。異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１が、導波路１１に近接するように接合され得る。
【００７７】
異質構造体２０は、例えば、融着接合または接着接合の使用によって、空洞１７内に取り付けられて、接合層によって提供された層１９を画定し得、層１９は、導波路１１と異質構造体２０のフィールド感受性材料構造体２１との中間に配置される。フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１を有するフィールド感受性材料構造体２１は、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、または共振器を画定し得る。
【００７８】
追加の製造段階が実行されて、集積フォトニクス構造体１０の表側上に終端部を画定し得る。終端部は、集積フォトニクス構造体１０によって画定された、得られるフォトニクス集積回路チップが、パッケージングエレクトロニクススキームに従って、別のデバイスに取り付けられるように、終端部を含み得る。終端部は、他のデバイスが、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得るように、終端部を含み得る。
【００７９】
終端部は、例えば、（ａ）金属化層１４０６への誘電体スタック１４の開口部内に形成された開口部、（ｂ）誘電体スタック１４内に形成されたパッドへの開口部を有する金属化層１４０６上に形成されたパッド、（ｃ）アンダーバンプ金属化（ＵＢＭ）への誘電体スタック１４の開口部内で形成された開口部を有する、金属化層１４０６上に形成されたパッドを画定するＵＢＭ層、または（ｄ）金属化層１４０６上に形成されたパッドを画定するＵＢＭ層、および誘電体スタック１４から外部に突出するＵＢＭ上に形成されたはんだバンプのうちの１つ以上を含み得る。
【００８０】
図１４Ｂの実施形態では、集積フォトニクス構造体１０上に形成された光電気システム１００の終端部は、例えば、金属化層１４０６上に形成されたパッド６１への開口部６２などの開口部、金属化層１４０６上に形成されたＵＢＭ６３上に形成された（破線形態で示される）はんだバンプ６４などのはんだバンプ、およびはんだバンプ６６を受容するように構成されているＵＢＭ６５などの金属化層１４０６上に形成されたＵＢＭを含み得る。事前に製造されたチップ５０は、例えば、事前に製造されたＣＭＯＳチップ、事前に製造されたレーザダイチップ、または事前に製造されたフォトニクス集積回路チップによって提供され得る。事前に製造された５０は、ＵＢＭ６５上で受容されたはんだバンプ６６を有し得る。図１４Ｂに示されるような集積フォトニクス構造体１０は、例えば、ダイシングライン４５０２および４５０４でダイシングされて、異質構造体２０およびチップ５０などの、それに取り付けられた外部構造を有する図１４Ｂに示されるようなフォトニクス集積回路チップを画定し得る。
【００８１】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるような光電気システム１００の製造を参照すると、空洞１７の製造は、シリコンにより形成された層７のパターン化によって画定された導波路１１に近接するフィールド感受性材料構造体２１の配置を促進する。図１４ＡからＢおよび図１５ＡからＦの段階図を参照すると、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって提供され得る層７のパターン化は、導波路１１および導波路１１１を画定し得る。異質構造体２０およびフィールド生成導電性構造体１５を有する導波路１１は、フィールド感受性デバイスを画定し得る。層７からパターン化された導波路１１１は、層７からパターン化された導波路１１１を通って伝播するフォトニクス信号を、光検出器１１７によって出力された電気信号に変換するために、光を光検出器１１７内に誘導するように構成され得る。
【００８２】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるような光電気システム１００の製造は、金属化層１４０２を、異なる機能を提供する複数の異なる導電性材料形成体へパターン化することを含み得る。図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、金属化層１４０２はパターン化されて、異質構造体２０および導波路１１を用いて、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、偏光回転子、または共振器を画定し得るフィールド生成導電性構造体１５を画定し得る。金属化層１４０２をパターン化することによって画定された導電性材料形成体１５５２は、光検出器１１７による光信号の電気信号への変換に応答して、光検出器１１７によって出力された電気信号を伝送するように構成され得、光検出器１１７によって変換された、変換された光信号は、層７からパターン化された導波路１１１１によって伝送される。異質構造体２０は、図１４Ｂに示されるように、集積フォトニクス構造体１０の表側に画定された空洞１７に取り付けられ得る。
【００８３】
金属化層１４０２をパターン化することによって形成された導電性材料形成体１５５２は、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられたチップ５０に電力を供給するための電力信号を伝送するように構成され得る。チップ５０は、例えば、ＣＭＯＳチップ、レーザダイチップ、またはフォトニクス集積回路チップによって提供され得、光電気システム１００は、レーザダイチップによるレーザ光を集積フォトニクス構造体１０内に入力するように構成され得る。
【００８４】
はんだバンプ６４などのはんだバンプは、集積フォトニクス構造体１０の上面全体にわたって提供されて、電力信号のフィールド生成導電性構造体１５内への入力、およびチップ５０などの外部チップに電力を供給するための電力信号の出力、および光検出器１１７によって出力された電気信号などの集積フォトニクス構造体１０内から生成された電気信号の、チップ５０などの外部デバイスへの伝送のためなど、様々な機能を提供し得る。
【００８５】
光学信号は、様々な方法で集積フォトニクス構造体１０内に入力され得る。例えば、例えば、レーザ光源デバイスまたはケーブルによって提供され得るような外部光入力構造体（図示せず）は、「Ａ」での導波路１１１１に結合され得、入力光信号（光信号）は、エバネッセント結合を介して、導波路１１１１に伝送され得、「Ｂ」での導波路１１１１を通って導波路１１に伝送され得、導波路１１は、フィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料および導電性フィールド生成構造体１５を用いて、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、または共振器を画定する。集積フォトニクス構造体１０は、「Ａ」での導波路１１１１から導波路１１への入力光信号のエバネッセント結合が、「Ｂ」での導波路１１１１などのゼロ以上の中間導波路を通るように構成され得る。別の実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、光入力構造体（図示せず）が、導波路１１に直接結合（例えば、エッジ結合）するように構成され得る。
【００８６】
インポーザとして構成されている集積フォトニクス構造体１０を有する光電気システム１００の製造のための製造段階は、図１５Ａ〜図１５Ｆを参照して記載される。図１５Ａおよび図１５Ｂを参照すると、集積フォトニクス構造体１０およびインターポーザベース構造体３００は、最初に、別個のウェーハを使用して別個に製造され得る。一実施形態によれば、集積フォトニクス構造体１０は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを使用して製造され得、インターポーザベース構造体３００は、シリコンにより形成された基板３０５を有するバルクシリコンウェーハを使用して製造され得る。
【００８７】
一実施形態によれば、光電気システム１００は、誘電体スタック１４内に配置された導波路１１によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１内にエバネッセント的に結合し、フィールド感受性材料構造体２１内に結合された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１によって伝送され、第２の導波路、例えば、誘電体スタック１４内に配置された図１４Ｂの「Ｃ」での導波路１１１１内にエバネッセント的に結合するように構成され得る。そのような実施形態によれば、「Ｃ」での導波路１１１１によって提供された第２の導波路、フィールド感受性材料構造体２１、導波路１１、およびフィールド生成導電性構造体１５は、例えば、表Ａに記載される構成に従って、フィールド感受性デバイスを画定し得る。記載された実施形態では、「Ｃ」での導波路１１１１によって提供された第２の導波路は、導波路１１よりも高い高さで集積され得る。光学信号が、フィールド感受性材料構造体２１によって、「Ｃ」での第２の導波路に伝送された記載された実施形態では、導波路１１によって伝送された光信号が、導波路内への戻り結合が最小限または全くなく、フィールド感受性材料構造体２１内に転送されるように、構成要素を構成することによって、性能が向上し得る。そのような機能性を提供するために、導波路１１は終端され得、いくつかの実施形態では、導波路は、フィールド感受性材料構造体２１と連結する位置で先細になり得る。いくつかの実施形態では、導波路１１によって伝送された光信号の、導波路１１内への戻り結合が最小限または全くないフィールド感受性材料構造体２１内への転送を促進するために、フィールド感受性材料構造体１５を通る電流フローの振幅を増加させて、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドのフィールド強度を増加させ得る。フィールド感受性材料構造体２１によって伝送された光信号の、フィールド感受性材料構造体２１内への戻り結合が最小限または全くない「Ｃ」での第２の導波路内への転送を促進するために、フィールド感受性材料構造体２１は、「Ｃ」での第２の導波路とエッジ結合（突合わせ結合）し得る。さらに、フィールド感受性材料構造体２１の水平方向に延在する縦方向軸は、「Ｃ」での第２の導波路の水平方向に延在する縦方向軸と軸方向に整列し得る。
【００８８】
図１５Ａを参照すると、集積フォトニクス構造体１０は、製造の中間段階で示される。集積フォトニクス構造体１０は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを使用して製造され得る。図１５Ａの段階図は、ウェーハのダイシングの前のウェーハ形態の集積フォトニクス構造体１０を示す。図１５Ａをさらに参照すると、ＳＯＩウェーハは、例えば、シリコン基板、絶縁体層６、およびシリコンにより形成された層７によって提供された、例えば、基板５を含み得る。ＳＯＩウェーハの層を画定する層５〜７は、欠陥消滅処理を含む高サーマルバジェット処理から利益を得ることができ、例えば、欠陥密度、スループット、ノイズに対する信号、および散乱低減に関して性能の利点を特徴とし得る。
【００８９】
シリコンにより形成された層７は、各々がシリコンにより形成された導波路１１および導波路１１１を画定するためのパターン化に供され得る。導波路１１および導波路１１１１の形成後、誘電体スタック１４を画定する誘電体材料が層７上に堆積し得、導波材料によって提供された層８の示された下部の高さまで化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）に供される。一実施形態によれば、本開示を通して本明細書に記載されるような各ＣＭＰ段階は、原子的に平滑な表面を画定するための化学的機械的研磨段階を伴い得る。一般的な形態で図全体に示される層７は、パターン化によって画定されるフィールド感受性デバイスの要件に応じて、代替的な方法でパターン化され得る。例えば、図１５Ａの示された断面図における「ＩＩ」の部分は、リング導波路を画定するための層７のパターン化の場合に残ってもよく、図１５Ａの示された断面図における「Ｉ」の部分は、直線導波路を画定するための層７のパターン化の場合に残ってもよい。層７は、単結晶シリコンにより形成され得る。
【００９０】
次いで、導波材料によって提供された層８が堆積し得、ＣＭＰに供され得る。次いで、層８がパターン化されて、層８の示された下部の高さで下部の高さ有する導波路１１１１を画定し得る。
【００９１】
次いで、誘電体材料は、層７からパターン化された、形成された導波路１１１１上に形成され、ＣＭＰに供されて、示された金属化層１４０２の上部の高さで、水平方向に延在する平面上面を画定し得る。
【００９２】
トレンチは、金属化層１４０２の示された位置で形成され得、続いて、エッチングしてトレンチを形成し、金属化層１４０２は、堆積して、トレンチを充填し得る。金属化層１４０２は、ＣＭＰに供されて、金属化層１４０２の上部の高さで、水平方向に延在する上面平面を画定し得る。金属化層１４０２がパターン化されて、堆積したフィールド生成導電性構造体１５を含む区別された導電性材料形成体を画定して、フィールド感受性材料構造体２１中に見られるフィールド感受性材料、および他の導電性材料形成体と相互作用するフィールドを生成し得る。
【００９３】
層８のパターン化を介して形成された導波路１１１１、および堆積およびパターン化された金属化層１４０２を用いて、誘電体スタック１４を画定する追加の誘電体材料が堆積し得、ＣＭＰに供され得、その結果、誘電体スタック１４の中間段階の上部の高さが、光感受性形成体１１８の示された上部の高さで画定される。次いで、トレンチが誘電体スタック１４内に形成され得、複数の堆積および焼鈍段階でゲルマニウムで充填されて、光感受性形成体１１８を有する光検出器１１７を画定し得る。
【００９４】
誘電体材料が堆積し、ＣＭＰに供されて、接点１５０１およびビア１５０２を画定する配線層の示された上部の高さで誘電体スタックの上面を画定し得、トレンチは、エッチングされ、導電性材料、例えば、金属で充填されて、光検出器１１７の接点１５０１およびビア１５０２を画定し得る。中間構造体は、中間段階誘電体スタック１４が、接点１５０１およびビア１５０２の示された上部の高さで画定された上部の高さを有するように、ＣＭＰに再び供され得る。
【００９５】
次いで、導波材料により形成された層９が堆積し、パターン化され、層９からパターン化された導波路１１１１を画定し得る。次いで、誘電体材料は、形成された導波路上に形成され、ＣＭＰに供されて、金属化層１４０４の上部の高さで、水平方向に延在する平面上面を画定し得る。一実施形態によれば、層８および層９は、窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成され得る。
【００９６】
トレンチは、金属化層１４０４の示された位置で形成され得、金属化層１４０４は、堆積して、トレンチを充填し得る。金属化層１４０４は、ＣＭＰに供されて、金属化層１４０４の上部の高さで、水平方向に延在する上面平面を画定し得る。金属化層１４０４は、パターン化されて、導電性材料形成体１５６４、１５６６、および１５６８を含む区別された導電性材料形成体を画定し得る。
【００９７】
誘電体材料の追加の一連の層の堆積および（ＣＭＰを介する）平面化を伴う、追加の堆積およびリソグラフィ段階の使用によって、配線層の堆積および平面化に続いて、ビア１５０４の高さでの示されたビア層によって画定されたビア１５０４が、金属化層１４０４から金属化層１４０６に上方に延在して製造され得る。
【００９８】
図１５Ｂを参照すると、製造の中間段階におけるインターポーザベース構造体３００が示される。インターポーザベース構造体３００の製造のために、バルクウェーハ、例えば、バルクシリコン（Ｓｉ）基板ウェーハが提供され得る。基板３０５上に１つ以上の誘電体層が堆積して、インターポーザベース誘電体スタック３１４を画定し得る。インターポーザベース誘電体スタック３１４は、ＣＭＰに供されて、シリコン貫通ビア（ＴＳＶ）の示された上部の高さで水平方向に延在する平面表面を画定し得る。ＴＳＶ３１５の示された上部の高さで水平方向に延在する平面表面を画定するために、誘電体材料が堆積し、平面化されて、ビアトレンチは、インターポーザベース誘電体スタック３１４および基板３０５を通って延在するようにエッチングされ得る。トレンチは、導電性材料、例えば、金属で充填され、ＣＭＰに供され、次いで、追加の誘電性材料層が堆積し、次いで、ＣＭＰに供されて、図１５Ｂに示されるインターポーザベース誘電体スタック３１４の示された上部の高さで平面誘電体表面を画定し得る。さらに、トレンチは、堆積したシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）の上部でエッチングされ得、次いで、導電性材料、例えば、金属化層１４５２を画定する金属で充填され得る。インターポーザベース構造体３００は、再度ＣＭＰに供されて、金属化層１４５２の過充填部分を除去し得る。
【００９９】
図１５Ａに示されるような段階における集積フォトニクス構造体１０、および図１５Ｂに示されるような段階におけるウェーハ形態のインターポーザベース構造体３００、およびウェーハ形態の集積フォトニクス構造体１０は、インターポーザベース構造体３００にウェーハスケール接合され得る。
【０１００】
一実施形態による接合が図１５Ｃに示される。インターポーザベース構造体３００上に集積フォトニクス構造体１０を接合するために、図１５Ｃに示されるように、インターポーザベース構造体３００に接合するために示されるように、集積フォトニクス構造体は、逆転させられる場合がある。一実施形態に従って、集積フォトニクス構造体１０は、ウェーハスケール酸化物融着接合を使用して、インターポーザベース構造体３００に接合され得る。酸化物融着接合の実行のために、二酸化ケイ素により形成された誘電体層は、図１５Ｃに示されるように堆積し得る。二酸化ケイ素により形成された誘電体層５０２は、集積フォトニクス構造体１０上に堆積し得、誘電体層５０２は、インターポーザベース構造体３００上に堆積し得る。層５０２および５０４の堆積の前に、例えば、ＣＭＰを使用して、それらのそれぞれの下面が研磨されて、平滑な表面を画定し、ファンデルワールス力の活性化を促進するための質の高い接点を促進し得る。層５０２および５０４のそれらの堆積および平滑化後の表面は、処理されて、原子レベルで２つの層間の接合を促進するための適切な表面化学を画定し得る。図１５Ｃに記載されるように、低温酸化物融着接合を使用して、集積フォトニクス構造体１０をインターポーザベース構造体３００に接合すると、それぞれの構造体は、一緒に接合され得、集積フォトニクス構造体１０とインターポーザベース構造体３００との間に接合層５０６を画定し得る。図１５Ｃに示されるように、集積フォトニクス構造体１０とインターポーザベース構造体３００との接合は、層５０２および５０４を焼鈍して、接合層５０６を形成する焼鈍プロセスを使用して完了し得る。
【０１０１】
集積フォトニクス構造体１０のインターポーザベース構造体３００への接合後に実行され得る製造段階が、図１５Ｄを参照して説明される。集積フォトニクス構造体１０のインターポーザベース構造体３００への接合後の図１５Ｄを参照すると、酸化物により形成された基板５および層６は、ＳＯＩシリコン層で画定された層７のおよそ下部の高さ（現在は上部の高さ）の高さまで研削および／またはエッチングされ得る。次いで、図１５Ｄを参照して説明されるように、それぞれの軸３５１２〜３５１７でトレンチが形成され得る。軸３５１２〜３５１７の周囲に形成されたトレンチは、導電性材料、例えば、金属を堆積させて、ビア１５１２〜１５１７を画定することによって充填され得る。軸３５１３および３５１７の周囲それぞれに、それぞれのトレンチを充填するビア１５１３およびビア１５１７は、誘電体スタック１４の高さを通って、かつ接合層５０６を通って延在して、インターポーザベース構造体３００上に形成された金属化層１４５２のそれぞれの導電性材料形成体に接点する、それぞれの酸化物貫通ビアを画定し得る。記載された導電性材料を、それぞれの垂直方向に延在する中心軸３５１２〜３５１７の周囲に形成されたそれぞれのトレンチに堆積させると、集積フォトニクス構造体１０は、ＣＭＰに供されて、図１５Ｄに示されるように、ビア１５１２〜１５１７の示された上部の高さで水平方向に延在する平面表面を画定し得る。
【０１０２】
図１５Ｅに示されるような段階で集積フォトニクス構造体１０を有する図１５Ｅを参照すると、追加の誘電体材料が堆積し得、次いで、ＣＭＰに供されて、図１５Ｅに示される金属化層１４１２の示された上部の高さで誘電体スタック１４の上部の高さを画定し得る。
【０１０３】
トレンチは、誘電体スタック１４内に形成され得、金属化層１４１２は、形成されたトレンチ内に堆積し得る。次いで、堆積した金属化層は、分離された異なる導電性材料形成体を画定するためのパターン化のためのＣＭＰに供され得る。
【０１０４】
終端部は、外部デバイスが、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられ得るように、集積フォトニクス構造体１０上に形成され得る。終端部は、例えば、（ａ）金属化層１４０６への誘電体スタック１４の開口部内に形成された開口部、（ｂ）誘電体スタック１４内に形成されたパッドへの開口部を有する金属化層１４０６上に形成されたパッド、（ｃ）アンダーバンプ金属化（ＵＢＭ）への誘電体スタック１４の開口部内で形成された開口部を有する、金属化層１４０６上に形成されたパッドを画定するＵＢＭ層、または（ｄ）金属化層１４０６上に形成されたパッドを画定するＵＢＭ、および誘電体スタック１４から外部に突出するＵＢＭ上に形成されたはんだバンプのうちの１つ以上を含み得る。
【０１０５】
図１５Ｅの実施形態では、集積フォトニクス構造体１０上に形成された光電気システム１００終端部は、例えば、金属化層１４１２上に形成されたパッド１６１への開口部１６２（異質構造体２０の左側）および金属化層１４１２上に形成されたパッド１６３への開口部１６４（異質構造体２０の右側）、金属化層１４１２上に形成されたＵＢＭ上に形成されたはんだバンプ（図示せず）、ならびにはんだバンプ１６６を受容するように構成されている金属化層１４１２上に形成されたＵＢＭ１６５などのＵＢＭなどの開口部を含み得る。事前に製造されたチップ５０は、例えば、事前に製造されたＣＭＯＳチップ、事前に製造されたレーザダイチップ、または事前に製造されたフォトニクス集積回路チップによって提供され得る。事前に製造されたチップ５０は、ＵＢＭ１６５上で受容されたはんだバンプ１６６を有し得る。フォトニクス集積回路１０上での表側（以前の裏側）の終端部の製造では、ハンドルウェーハ（図示せず）がフォトニクス集積回路１０の表側に取り付けられ得、さらなる製造段階が実行されて、基板３０５の材料を除去して、図１５Ｅに示されるようにＴＳＶ３１５を明らかにし、第２のベースインターポーザ誘電体スタック３２４（例えば、複数の堆積およびＣＭＰ段階を伴う）を追加し、第２のベースインターポーザ誘電体スタック３２４内で、再配線層３３２をＴＳＶ３１５に接続するビア３１７を一体的に製造する。
【０１０６】
光学信号は、様々な方法で集積フォトニクス構造体１０内に入力され得る。例えば、例えば、レーザ光源デバイスまたはケーブルなどによって提供され得るような外部光入力構造体（図示せず）は、「Ａ」で導波路１１１１に結合され得、入力光信号は、エバネッセント結合を介して、導波路１１１１に伝送され得、「Ｂ」で導波路１１１１を通って導波路１１に伝送され得、導波路１１は、フィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料およびフィールド生成導電性構造体１５を用いて、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、または共振器を画定する。別の実施形態では、集積フォトニクス構造体１０は、光入力構造体（図示せず）が、導波路１１に直接結合（例えば、エッジ結合）するように構成され得る。
【０１０７】
図１５Ａ〜図１５Ｆの段階図を参照すると、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって提供され得る層７のパターン化は、導波路１１および導波路１１１を画定し得る。異質構造体２０およびフィールド生成導電性構造体１５を有する導波路１１は、フィールド感受性デバイスを画定し得る。層７からパターン化された導波路１１１１は、層７からパターン化された導波路１１１１を通って伝播するフォトニクス信号を、光検出器１１７によって出力された電気信号に変換するために、光を光検出器１１７内に誘導するように構成され得る。
【０１０８】
図１５Ａ〜図１５Ｆに示されるような光電気システム１００の製造は、金属化層１４０４を、異なる機能を提供する複数の異なる導電性材料形成体にパターン化することを含み得る。図１５Ｅに示されるように、金属化層１４０４はパターン化されて、フィールド生成導電性構造体１５を通って駆動電流を伝送するように構成されている導電性材料形成体１５６４を画定し得、フィールド生成導電性構造体１５は、異質構造体２０および導波路１１を用いて、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、偏光回転子、または共振器を画定し得る。金属化層１４０４をパターン化することによって画定された導電性材料形成体１５６６は、光検出器１１７による光信号の電気信号への変換に応答して、光検出器１１７によって出力された電気信号を伝送するように構成され得、光検出器１１７によって変換された、変換された光信号は、層７からパターン化された導波路１１１１によって伝送される。
【０１０９】
図１５Ｅを参照すると、ＴＳＶ３１５、ビア１５１３、および導電性経路を画定するように示される金属化層１４１２は、フィールド生成導電性構造体１５に通電するためのストラップ接続体を画定し得る。電力信号は、フィールド生成導電性構造体１５に通電するための記載されたストラップ接続体を通って伝送された画定されたインターポーザ再配線層３３２に印加され得る。記載されたストラップ接続をさらに画定することは、再配線層３３２をＴＳＶ３１５に接続するビア３１７、およびＴＳＶ３１５を酸化物貫通ビア１５１３に接続する金属化層１４５２であり得る。示されたストラップ接続体を画定する金属化層１４１２は、金属化層１４０２に接続され得るビア１５１２に接続され得、金属化層１４０２は、金属化層１４０４からパターン化された導電性材料形成体１５６４に接続され得るビア１５０２に接続され得る。導電性材料形成体１５６４は、次に、金属化層１４０２からパターン化されたフィールド生成導電性構造体１５に接続され得るビア１５０２に接続され得る。金属化層１４０２は、金属化層１４１２よりも低い高さであり得る。
【０１１０】
金属化層１４０４をパターン化することによって形成された導電性材料形成体１５６８は、集積フォトニクス構造体１０に取り付けられたチップ５０に電力を供給するための電源電圧ノードを画定し得る。チップ５０は、例えば、ＣＭＯＳチップ、レーザダイチップ、またはフォトニクス集積回路チップによって提供され得、光電気システム１００は、レーザダイチップによるレーザ光を集積フォトニクス構造体１０内に入力するように構成され得る。
【０１１１】
フィールド生成導電性構造体１５のパターン化および製造のための集積回路製造技術の場合に使用して、本明細書の実施形態は、フィールド生成導電性構造体１５が、図１４Ａ〜図１４Ｂ、１５Ａ〜図１５Ｆに関連して含む本明細書に記載される実施形態において金属化層からパターン化されて、より高い分解能、例えば、画定されたフィールド感受性デバイスの改善された性能のためのナノスケール特徴を画定し得ることを認識する。
【０１１２】
図１５Ｆに示されるように、「Ｃ」で示されるような金属化層１４０２（または構造体１５を画定する別の金属化層）は、フィールド生成導電性構造体１５が、複数の同心離間環を特徴とするようなパターン化に供され得る（そのような実施形態では、右側部分は同じパターン化が行われる）。図１５Ｆに示されるような複数のコイル設計（例えば、同心環またはスパイラル）によって画定されたフィールド生成導電性構造体１５が、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドのフィールド強度を増加させ得るように、金属化層をパターン化する。
【０１１３】
図１５Ｄおよび図１５Ｅに示されるように、空洞は、垂直に延在する中心軸３５０７の周囲にエッチングされ得、空洞は、フィールド感受性材料構造体２１を有する異質構造体２０を収容するために、垂直平面３５０８および３５０９（図１５Ｄ）と交差する側壁を有する。図１４Ｂを参照すると、フィールド感受性材料構造体２１を有する異質構造体２０は、図１４Ａに関連して説明されるように、画定された空洞１７内に取り付けられ得る。一実施形態によれば、エッチングは、図１４Ｂに示されるように、導波路１１の上面が露出されるか、または図１５Ｅに示されるように、ほぼ露出されるように実行され得る。一実施形態によれば、異質構造体２０の取り付け後、誘電体材料の薄い部分、例えば５ｎｍ〜１０００ｎｍは、導波路１１と層１９との間に残り得る。
【０１１４】
異質構造体２０は、フィールド感受性材料構造体２１が、導波路１１に近接するように接合され得る。異質構造体２０は、例えば、融着接合または接着接合の使用によって、空洞内１７に取り付けられて、接合層を提供する層１９を画定し得、層１９は、導波路１１と異質構造体２０のフィールド感受性材料構造体２１との中間に配置される。フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１を有するフィールド感受性材料構造体２１は、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、または共振器を画定し得る。異質構造体２０は、図１５Ｅに示されるように、集積フォトニクス構造体１０の表側に画定された空洞１７に取り付けられ得る。図１５Ｅに示されるような集積フォトニクス構造体１０の表側は、以前は集積フォトニクス構造体１０の裏側であった。
【０１１５】
図１５Ｅに示されるようなインターポーザとして構成されている集積フォトニクス構造体１０は、例えば、ダイシングライン４５１２および４５１４でダイシングされて、異質構造体２０およびチップ５０などの、それに取り付けられた外部構造を有するフォトニクス集積回路インターポーザを画定し得る。
【０１１６】
集積フォトニクス構造体１０の反転後（図１５Ｃに示されるように）、フォトニクス集積構造体１０の表側は、集積フォトニクス構造体１０の元の裏側によって画定される。フォトニクス構造体１１の元の裏側によって画定されたフォトニクス構造体１０の表側と共に、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定された層７からパターン化され得るシリコンにより形成された導波路１１は、フィールド生成導電性構造体１５の高さより高い高さで、かつその上に異質構造体２０が取り付けられ得る集積フォトニクス構造体１０の画定された上側表面の上部の高さにより近接して提供され得る。
【０１１７】
導波路１１が、フィールド生成導電性構造体１５よりも高い高さにあるように光電気システム１００を構成することは、様々な利点を提供し得る。例えば、層７のパターン化によって画定された導波路１１の高さを下回るフィールド生成導電性構造体１５と共に、フィールド生成導電性構造体１５は、導波路１１とフィールド感受性材料構造体２１との間の間隔距離が最小化される構成で、モード領域１２（図５、図７〜図９）によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域に、様々な構成でより密接な間隔であり得る。フィールド生成導電性構造体１５とフィールド感受性材料構造体２１の区域との間の間隔距離を低減させることによって、フィールド感受性材料構造体２１の区域の標的区域、例えば、モード領域１２によって占有された区域で、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドのフィールド強度が増加し得、かつ／またはモード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域で、特定の標的フィールド強度を有するフィールドを生成することに関連するエネルギー消費が低減し得る。フィールド生成導電性構造体１５の断面が、第１および第２の間隔を置いての部分（例えば、コイルを画定する）によって特徴付けられる場合、フィールド生成導電性構造体１５が、導波路１１の下方にあるように集積フォトニクス構造体１０を構成することによって、フィールド感受性材料構造体２１に対して対称的に配置され得る低減寸法のコイルの提供が促進される。一例によれば、フィールド生成導電性構造体１５が、コイルを画定するコイルの直径は、低減し得る。フィールド生成導電性構造体１５が、導波路１１の高さを下回るように集積フォトニクス構造体１０を構成することによって、フィールド感受性材料構造体２１に対して対称的に配置された電極を使用して、フィールド感受性材料構造体１５の提供が促進される。代替のパターン化により、導波路１１およびフィールド生成導電性構造体１５は、共通の高さになり得る。
【０１１８】
図１５Ａ〜図１５Ｆは、集積フォトニクス構造体１０をインターポーザとして構成するために、ウェーハスケール反転製造スキームが使用される製造段階図を示す。別の実施形態では、ウェーハスケール反転製造スキームが使用されて、集積フォトニクス構造体１０を集積フォトニクスチップとして構成し得る。図１５Ｃを参照すると、ウェーハスケール酸化物融着接合を使用して、インターポーザベース構造体３００に代わりに接合され得る集積フォトニクス構造体１０は、ウェーハスケール酸化物融着接合を使用して、インターポーザベース構造体を画定するためのその上へのパターン化なしで、基板３０５によって画定された単一バルクウェーハによって提供されたベース構造体に代わりに接合され得る。集積フォトニクス構造体の表側（元は裏側）は、ＳＯＩウェーハの基板５を除去するための処理を含む、図１５Ｄおよび図１５Ｅに関連して説明されるような製造段階の処理に供され得る。終端部は、図１４Ｂを参照して説明される終端部特徴６１〜６５、および図１５Ｅを参照して説明される終端部１６１〜１６５に関連して説明されるように、集積フォトニクス構造体の表側に追加され得る。
【０１１９】
図１５Ｅは、集積フォトニクス構造体１０を画定するウェーハが反転され、インターポーザベース構造体上にウェーハスケール接合された、ウェーハスケール反転製造スキームを使用して製造されたインターポーザとして構成されている集積フォトニクス構造体１０を示す。集積フォトニクス構造体１０は、集積フォトニクス構造体をインターポーザベース構造体上にウェーハスケール接合することなく、インターポーザとして構成され得る。例えば、図１５Ｂに示されるような構造体は、さらなる製造段階処理に供されて、続いて、順次層を堆積およびパターン化して、インターポーザベース誘電体スタック３１４の高さを延在し得、その結果、インターポーザベース誘電体スタック３１４は、その中に一体的に製造された導波路１１およびフィールド生成導電性構造体１５を有する。
【０１２０】
図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５Ａ〜図１５Ｆの実施形態のうちのいずれかの導波路１１は、様々な材料、例えば、単結晶または多結晶シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、非晶質シリコン、ＩｎＰ、または他の導波材料により形成され得る。図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５Ａ〜図１５Ｆの実施形態のうちのいずれかの導波路１１１は、様々な材料、例えば、単結晶または多結晶シＳｉ、ＳｉＮ、非晶質シリコン、ＩｎＰ、または他の導波材料により形成され得る。図１４Ａ〜図１４Ｂ、図１５Ａ〜図１５Ｆの実施形態のうちのいずれかの導波路１１１１は、様々な材料、例えば、単結晶または多結晶シＳｉ、ＳｉＮ、非晶質シリコン、ＩｎＰ、または他の導波材料により形成され得る。
【０１２１】
一実施形態によれば、層７からパターン化された導波路１１および導波路１１１は、シリコンにより形成され得、層８および層９からパターン化された導波路１１１１は、窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成され得る。
【０１２２】
図１４Ａ〜図１４Ｂおよび図１５Ａ〜図１５Ｆに記載されるような光電気システム１００は、フィールド生成導電性構造体１５および導波路１１を有するフィールド感受性材料構造体２１が、例えば、表Ａに記載されるような、フィールド感受性デバイス、例えば、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、または共振器を画定し得るように構成され得る。フィールド感受性デバイスとしての操作の場合、フィールド生成導電性構造体１５は、導波路１１によって伝送された光信号のモード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールドを生成し得る。モード領域１２によって占有されたフィールド感受性材料構造体２１の区域と重なり合うフィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドは、電界Ｅ、および／または磁界Ｂであり得る。フィールド感受性材料構造体２１内のフィールドと重なり合うモード領域１２は、図１４Ｂおよび図１５Ｅに概略的に示される。光電気システム１００は、導波路によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１内にエバネッセント的に結合するように構成され得る。光電気システム１００は、フィールド生成導電性構造体１５によって生成されたフィールドが、フィールド感受性材料構造体２１のフィールド感受性材料の変化を誘導するように構成され得る。光電気システム１００は、フィールド感受性材料におけるフィールド誘導変化が、次に、例えば、表Ａに記載されるような、フィールド感受性デバイスの機能要件に従って、導波路１１によって伝送された光信号に影響を与えるように、さらに構成され得る。フィールド感受性材料におけるフィールド誘導変化が、導波路１１によって伝送された光信号に影響を与えるように、光電気システム１００は、フィールド感受性材料構造体２１にエバネッセント的に結合する導波路１１によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料構造体２１から導波路１１にエバネッセント的に戻り結合するように構成され得る。
【０１２３】
Ａ１．集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路を有する集積フォトニクス構造体であって、誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体をさらに含む、集積フォトニクス構造体と、集積フォトニクス構造体に取り付けられた異質構造体であって、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、異質構造体と、を備える、光電気システム。Ａ２．光電気システムが、導波路によって伝送された光信号によって画定されたモード領域が、フィールド感受性材料の材料と重なり合うように構成されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ３．光電気システムが、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドが、導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有されたフィールド感受性材料の区域と重なり合うように構成されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ４．導波路が、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定され、誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体が、導波路よりも誘電体スタック内の低い高さに配置され、導波路とフィールド感受性材料との間の最小間隔距離が、フィールド生成導電性構造体とフィールド感受性材料との間の最小間隔距離よりも短い、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ５．光電気システムが、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドが、導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有されたフィールド感受性材料の区域と重なり合うように構成されており、導波路が、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定され、誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体が、導波路よりも誘電体スタック内の低い高さに配置され、導波路とフィールド感受性材料との間の最小間隔距離が、フィールド生成導電性構造体とフィールド感受性材料との間の最小間隔距離よりも短い、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ６．光電気システムが、導波路によって伝送された光信号が、導波路および第２の導波路の中間にゼロ以上の中間導波路を使用して、光信号を導波路内にエバネッセント的に結合する第２の導波路によって集積フォトニクス構造体内に受信されるように構成されており、導波路が、シリコンにより形成されており、第２の導波路が、窒化シリコンにより形成されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ７．異質構造体が、フィールド感受性材料に隣接して配置された結合導波路層を含み、結合導波路層が、当該導波路によって伝送された光信号を、当該フィールド感受性材料内に結合するように構成されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ８．光電気システムが、誘電体スタック内に配置された導波路によって伝送された光信号が、フィールド感受性材料内に結合するように構成されており、フィールド感受性材料内に結合した光信号が、フィールド感受性材料によって伝送され、誘電体スタック内に配置された第２の導波路内に結合し、第２の導波路、フィールド感受性材料、導波路、およびフィールド生成導電性構造体が、フィールド感受性デバイスを画定する、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ９．誘電体スタック内に配置されたフィールド生成導電性構造体が、１つ以上の同心環によって画定される、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１０．フィールド感受性材料が、磁界感受性である、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１１．フィールド感受性材料が、電界感受性である、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１２．フィールド生成導電性構造体およびフィールド感受性材料が、光アイソレータを画定する、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１３．フィールド生成導電性構造体およびフィールド感受性材料が、変調器を画定する、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１４．導波路が、ＳＯＩウェーハのシリコン層によって画定される、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１５．集積フォトニクス構造体および異質構造体を接合する接合層を含む、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１６．フィールド感受性材料を有するフィールド生成導電性構造体が、アイソレータ、変調器、サーキュレータ、位相シフタ、偏光回転子、および共振器からなる群から選択されるフィールド感受性デバイスを画定する、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１７．集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路が、フィールド生成導電性構造体が、誘電体スタック内に配置されているよりも高い高さで配置されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１８．集積フォトニクス構造体の誘電体スタック内に配置された導波路が、フィールド生成導電性構造体が、誘電体スタック内に配置されているよりも低い高さで配置されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ１９．集積フォトニクス構造体が、表側終端部を有する集積回路チップとして構成されている、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ２０．集積フォトニクス構造体が、インターポーザとして構成されており、インターポーザが、再配線層を含む、Ａ１に記載の光電気システム。Ａ２１．集積フォトニクス構造体が、インターポーザとして構成されており、インターポーザが、再配線層を含み、光電気システムが、フィールド生成導電性構造体に通電するためのストラップ接続体を含み、ストラップ接続体が、再配線層と電気的に連通しているシリコン貫通ビア、誘電性スタックの高さを通って延在する酸化物貫通ビア、および電気的に連通している金属化層を含み、金属化層が、フィールド生成導電性構造体を画定する金属化層の高さよりも高い高さを有する、Ａ１に記載の光電気システム。Ｂ１．集積フォトニクス構造体を製造することであって、誘電体スタック内に導波路を製造することを含み、誘電体スタック内にフィールド生成導電性構造体を製造することをさらに含む、製造することと、異質構造体を、集積フォトニクス構造体に取り付けることであって、異質構造体が、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドに感受性のあるフィールド感受性材料を有する、取り付けることと、を含む、方法。Ｂ２．方法が、導波路によって伝送された光信号によって画定されたモード領域が、フィールド感受性材料の材料と重なり合うように実行される、Ｂ１に記載の方法。Ｂ３．方法が、フィールド生成導電性構造体によって生成されたフィールドが、導波路によって伝送された光信号のモード領域によって占有されたフィールド感受性材料の区域と重なり合うように実行される、Ｂ１に記載の方法。Ｂ４．集積フォトニクス構造体を製造することが、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を反転させることと、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を、インターポーザベース構造体上に接合することと、を含み、製造の中間段階での集積フォトニクス構造体が、その中で、導波路およびフィールド生成導電性構造体を画定し、かつインターポーザベース構造体上での再配線層の製造を含む追加の製造段階を実行して、集積フォトニクス構造体をインターポーザとして画定する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ５．集積フォトニクス構造体を製造することが、ウェーハ形態における製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を反転させることと、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を、インターポーザベース構造体上にウェーハスケールで接合することと、を含み、製造の中間段階での集積フォトニクス構造体が、その中で、導波路およびフィールド生成導電性構造体を画定し、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を製造することが、シリコン層を有するシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハを使用することと、ＳＯＩウェーハのシリコン層から導波路をパターン化することと、を含み、かつインターポーザベース構造体上で再配線層の製造を含む追加の製造段階を実行して、集積フォトニクス構造体をインターポーザとして画定し、反転させることおよびウェーハスケールで接合することに続いて、導波路は、集積フォトニクス構造の表側表面に対して、誘電体スタック内でフィールド生成導電性構造体よりも高い高さを有し、異質構造体を、集積フォトニクス構造体に取り付けることが、反転させることおよび集積フォトニクス構造体の表側にウェーハスケールで接合することに続いて、異質構造体を取り付けることを含む、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１．方法が、フィールド生成導電性構造体が、１つ以上の同心環を画定するように、誘電体スタック内に堆積した金属化層をパターン化することを含む、Ｂ６に記載の方法。Ｂ７．フィールド感受性材料が、磁界感受性である、Ｂ１に記載の方法。Ｂ８．フィールド感受性材料が、電界感受性である、Ｂ１に記載の方法。Ｂ９．フィールド生成導電性構造体およびフィールド感受性材料が、光アイソレータを画定する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１０．集積フォトニクス構造体を製造することが、誘電体スタック内に１つ以上の金属化層を製造することを含む、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１１．集積フォトニクス構造体を製造することが、誘電体スタック内に複数のビア層を製造することを含む、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１２．集積フォトニクス構造体を製造することが、集積フォトニクス構造体を製造して、フォトニクス集積回路チップを画定することを含む、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１３．フィールド生成導電性構造体およびフィールド感受性材料が、変調器を画定する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１４．方法が、集積フォトニクス構造体内の空洞をパターン化することと、空洞内に異質構造体を受容することと、を含む、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１５．集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、フィールド生成導電性構造体、およびフィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、光検出器が、光信号を電気信号に変換する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１６．集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、フィールド生成導電性構造体、およびフィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、集積フォトニクス構造体に電気的に取り付けられたチップに電力を供給するための電力信号を伝送するように構成される、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１７．集積フォトニクス構造体を製造することが、導波材料の層をパターン化して、誘電体スタック内に導波路、および誘電体スタック内に第２の導波路を画定することを含み、本方法が、金属化層を堆積させてパターン化して、フィールド生成導電性構造体、およびフィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、光検出器が、光信号を電気信号に変換する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１８．集積フォトニクス構造体を製造することが、導波材料の層をパターン化して、誘電体スタック内に導波路、および誘電体スタック内に第２の導波路を画定することを含み、導波材料の層が、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハのシリコン層であり、本方法が、金属化層を堆積させてパターン化して、フィールド生成導電性構造体、およびフィールド生成導電性構造体から離れた間隔で、間隔を置いての導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、光検出器によって出力された電気信号を伝送するように構成され、光検出器が、電気信号を、第２の導波路によって伝送された光信号に変換する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ１９．集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、導電性材料形成体および間隔を置いての第２の導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、駆動信号を、フィールド生成導電性構造体に伝送するように構成されており、間隔を置いての第２の導電性材料形成体が、集積フォトニクス構造体に電気的に取り付けられたチップに電力を供給するための電圧ノードを画定する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ２０．集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、導電性材料形成体
および間隔を置いての第２の導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、駆動信号を、フィールド生成導電性構造体に伝送するように構成されており、間隔を置いての第２の導電性材料形成体が、光検出器によって光信号から変換された電気信号を伝送する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ２１．集積フォトニクス構造体を製造することが、導波材料の層をパターン化して、誘電体スタック内に導波路、および誘電体スタック内に第２の導波路を画定することを含み、導波材料の層が、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハのシリコン層であり、集積フォトニクス構造体を製造することが、金属化層を堆積させてパターン化して、導電性材料形成体および間隔を置いての第２の導電性材料形成体を画定することを含み、導電性材料形成体が、駆動信号を、フィールド生成導電性構造体に伝送するように構成されており、間隔を置いての第２の導電性材料形成体が、光検出器によって光信号から変換された電気信号を伝送し、光検出器が、電気信号を、第２の導波路によって伝送された光信号に変換する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ２２．集積フォトニクス構造体を製造することが、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を反転させることと、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を、インターポーザベース構造体上に接合することと、を含み、反転させることによって、集積フォトニクス構造体の以前の裏側が、集積フォトニクス構造体の表側として画定され、製造の中間段階での集積フォトニクス構造体が、その中で、導波路およびフィールド生成導電性構造体を画定し、かつインターポーザベース構造体上での再配線層の製造を含む追加の製造段階を実行して、集積フォトニクス構造体をインターポーザとして画定する、Ｂ１に記載の方法。Ｂ２３．集積フォトニクス構造体を製造することが、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を反転させることと、製造の中間段階で集積フォトニクス構造体を、ベース構造体上に接合することと、を含み、反転させることによって、集積フォトニクス構造体の以前の裏側が、集積フォトニクス構造体の表側として画定され、製造の中間段階での集積フォトニクス構造体が、その中で、導波路およびフィールド生成導電性構造体を画定し、かつ反転させたのち、基板を、集積フォトニクス構造体の表側から除去することと、終端部を集積フォトニクス構造体の表側に追加することと、を含む、追加の製造段階を実行する、Ｂ１に記載の方法。
【０１２４】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図していない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈からそうでないことが明確に示されていない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」（ならびに「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）のいくつかの形態）、「有する（ｈａｖｅ）」（ならびに「有する（ｈａｓ）」および「有している（ｈａｖｉｎｇ）」などの有する（ｈａｖｅ）のいくつかの形態）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」（ならびに「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）のいくつかの形態）、ならびに「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」（ならびに「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」および「含んでいる（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などの含む（ｃｏｎｔａｉｎ）のいくつかの形態）は、非制限的な関連する動詞であることが理解されよう。結果として、１つ以上のステップまたは要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」方法またはデバイスは、それらの１つ以上のステップまたは要素を有するが、それらの１つ以上のステップまたは要素のみを有することに限定されない。同様に、１つ以上の特徴を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｈａｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」、方法のステップまたはデバイスの要素は、それらの１つ以上の特徴を有するが、それらの１つ以上の特徴のみを有することに限定されない。「によって画定される」という用語の形式は、要素が部分的に画定される関係、ならびに要素が完全に画定される関係を包含する。本明細書における数値的な識別、例えば、「第１」および「第２」は、要素の順序を指定することなく異なる要素を指定するための任意の用語である。さらに、特定の手段で構成されているシステムの方法または装置は、少なくともその手段で構成されているが、列挙されていない手段で構成されることもある。さらに、特定の数の要素を有するものとして説明されるシステムの方法または装置は、特定の数の要素よりも少ないまたは多い数で実施されてもよい。
【０１２５】
以下の特許請求の範囲におけるすべての手段またはステッププラス機能要素の対応する構造体、材料、行為、および同等物は、もし存在する場合、具体的に主張されるような他の主張された要素と組み合わせて機能を実行するための構造体、材料、または行為を含むことを意図している。本発明の説明は、例示および説明の目的で提示されたものであり、網羅的であること、または開示された形態の本発明に限定されることを意図するものではない。本発明の範囲および趣旨から逸脱することのない多くの修正および変形が、当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の１つ以上の態様の原理および実際の応用を最もよく説明し、かつ他の当業者が、企図される特定の用途に適するような様々な修正を伴う様々な実施形態の本発明のうちの１つ以上の態様を理解することができるように選択および説明された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【国際調査報告】
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