公开(公告)号：US08895413B2

公开(公告)日：2014-11-25

申请号：US13364909

申请日：2012-02-02

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L27/12 ,  H01L21/782 ,  H01L21/84

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on two CMOS wafers with different silicon layer thicknesses for the photonic and electronic devices bonded to at least a portion of each of the wafers together, where a first of the CMOS wafers includes the photonic devices and a second of the CMOS wafers includes the electronic devices. The electrical devices may be coupled to optical devices utilizing through-silicon vias. The different thicknesses may be fabricated utilizing a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafers. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的两个CMOS晶片上制造光子和电子器件，用于光子和电子器件，其结合到每个晶片的至少一部分 其中第一CMOS晶片包括光子器件，并且第二CMOS晶片包括电子器件。 电子器件可以利用穿硅通孔耦合到光学器件。 可以使用选择性区域生长过程来制造不同的厚度。 可以使用氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。

公开(公告)号：US08877616B2

公开(公告)日：2014-11-04

申请号：US12554449

申请日：2009-09-04

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L27/12 ,  H01L21/782 ,  H01L21/84

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on a single CMOS wafer with different silicon layer thicknesses. The devices may be fabricated on a semiconductor-on-insulator (SOI) wafer utilizing a bulk CMOS process and/or on a SOI wafer utilizing a SOI CMOS process. The different thicknesses may be fabricated utilizing a double SOI process and/or a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing one or more oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafer. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions. Silicon dioxide or silicon germanium integrated in the CMOS wafer may be utilized as an etch stop layer.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的单个CMOS晶片上制造光子和电子器件。 利用体CMOS工艺和/或利用SOI CMOS工艺的SOI晶片，可以在绝缘体上半导体（SOI）晶片上制造器件。 可以使用双重SOI工艺和/或选择性区域生长工艺来制造不同的厚度。 可以利用一个或多个氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。 集成在CMOS晶片中的二氧化硅或硅锗可以用作蚀刻停止层。

公开(公告)号：US20120135566A1

公开(公告)日：2012-05-31

申请号：US13364845

申请日：2012-02-02

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  Guckenberger John ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  Guckenberger John ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L21/50

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on two CMOS wafers with different silicon layer thicknesses for the photonic and electronic devices with at least a portion of each of the wafers bonded together, where a first of the CMOS wafers includes the photonic devices and a second of the CMOS wafers includes the electronic devices. The electrical devices may be coupled to optical devices utilizing through-silicon vias. The different thicknesses may be fabricated utilizing a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafers. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的两个CMOS晶片上制造光子和电子器件用于光子和电子器件，其中每个晶片的至少一部分结合在一起 其中第一CMOS晶片包括光子器件，并且第二CMOS晶片包括电子器件。 电子器件可以利用穿硅通孔耦合到光学器件。 可以使用选择性区域生长过程来制造不同的厚度。 可以使用氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。

公开(公告)号：US08280207B2

公开(公告)日：2012-10-02

申请号：US12614024

申请日：2009-11-06

申请人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

发明人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

IPC分类号： G02B6/34

CPC分类号： G02B6/124 ,  G01J1/02 ,  G01J1/0425 ,  G02B6/12004 ,  G02B6/30 ,  G02B6/34 ,  G02B6/4208 ,  G02B2006/12038 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12157

摘要： A method and system for coupling optical signals into silicon optoelectronic chips are disclosed and may include coupling one or more optical signals into a back surface of a CMOS photonic chip comprising photonic, electronic, and optoelectronic devices. The devices may be integrated in a front surface of the chip and one or more grating couplers may receive the optical signals in the front surface of the chip. The optical signals may be coupled into the back surface of the chip via one or more optical fibers and/or optical source assemblies. The optical signals may be coupled to the grating couplers via a light path etched in the chip, which may be refilled with silicon dioxide. The chip may be flip-chip bonded to a packaging substrate. Optical signals may be reflected back to the grating couplers via metal reflectors, which may be integrated in dielectric layers on the chip.

摘要翻译： 公开了一种用于将光信号耦合到硅光电芯片的方法和系统，并且可以包括将一个或多个光信号耦合到包括光子，电子和光电器件的CMOS光子芯片的背表面中。 器件可以集成在芯片的前表面中，并且一个或多个光栅耦合器可以在芯片的前表面中接收光信号。 光信号可以经由一个或多个光纤和/或光源组件耦合到芯片的后表面中。 光信号可以通过蚀刻在芯片中的光路耦合到光栅耦合器，其可以用二氧化硅再填充。 芯片可以倒装芯片结合到封装基板。 光信号可以经由金属反射器反射回光栅耦合器，金属反射器可以集成在芯片上的电介质层中。

公开(公告)号：US20100059822A1

公开(公告)日：2010-03-11

申请号：US12554449

申请日：2009-09-04

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L27/12 ,  H01L21/782

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on a single CMOS wafer with different silicon layer thicknesses. The devices may be fabricated on a semiconductor-on-insulator (SOI) wafer utilizing a bulk CMOS process and/or on a SOI wafer utilizing a SOI CMOS process. The different thicknesses may be fabricated utilizing a double SOI process and/or a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing one or more oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafer. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions. Silicon dioxide or silicon germanium integrated in the CMOS wafer may be utilized as an etch stop layer.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的单个CMOS晶片上制造光子和电子器件。 利用体CMOS工艺和/或利用SOI CMOS工艺的SOI晶片，可以在绝缘体上半导体（SOI）晶片上制造器件。 可以使用双重SOI工艺和/或选择性区域生长工艺来制造不同的厚度。 可以利用一个或多个氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。 集成在CMOS晶片中的二氧化硅或硅锗可以用作蚀刻停止层。

公开(公告)号：US20120314997A1

公开(公告)日：2012-12-13

申请号：US13590821

申请日：2012-08-21

申请人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

发明人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

IPC分类号： G02B6/34

CPC分类号： G02B6/124 ,  G01J1/02 ,  G01J1/0425 ,  G02B6/12004 ,  G02B6/30 ,  G02B6/34 ,  G02B6/4208 ,  G02B2006/12038 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12157

摘要： A method and system for coupling optical signals into silicon optoelectronic chips are disclosed and may include coupling one or more optical signals into a back surface of one or more of a plurality of CMOS photonic chips comprising photonic, electronic, and optoelectronic devices. The devices may be integrated in a front surface of the chips and optical couplers may receive the optical signals in the front surface of the chips. The optical signals may be coupled into the back surface of the chips via optical fibers and/or optical source assemblies. The optical signals may be coupled to the optical couplers via a light path etched in the chips, which may be refilled with silicon dioxide. The chips may be flip-chip bonded to a packaging substrate. Optical signals may be reflected back to the optical couplers via metal reflectors, which may be integrated in dielectric layers on the chips.

摘要翻译： 公开了一种用于将光信号耦合到硅光电子芯片的方法和系统，并且可以包括将一个或多个光信号耦合到包括光子，电子和光电器件的多个CMOS光子芯片中的一个或多个的后表面中。 这些器件可以集成在芯片的前表面中，并且光耦合器可以接收芯片前表面中的光信号。 光信号可以经由光纤和/或光源组件耦合到芯片的后表面中。 光信号可以经由在芯片中蚀刻的光路耦合到光耦合器，其可以用二氧化硅再填充。 芯片可以倒装芯片结合到封装基板。 光信号可以经由金属反射器反射回到光耦合器，金属反射器可以集成在芯片上的电介质层中。

公开(公告)号：US20120163755A9

公开(公告)日：2012-06-28

申请号：US12614024

申请日：2009-11-06

申请人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

发明人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

IPC分类号： G02B6/34 ,  H01L21/50

CPC分类号： G02B6/124 ,  G01J1/02 ,  G01J1/0425 ,  G02B6/12004 ,  G02B6/30 ,  G02B6/34 ,  G02B6/4208 ,  G02B2006/12038 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12157

摘要： A method and system for coupling optical signals into silicon optoelectronic chips are disclosed and may include coupling one or more optical signals into a back surface of a CMOS photonic chip comprising photonic, electronic, and optoelectronic devices. The devices may be integrated in a front surface of the chip and one or more grating couplers may receive the optical signals in the front surface of the chip. The optical signals may be coupled into the back surface of the chip via one or more optical fibers and/or optical source assemblies. The optical signals may be coupled to the grating couplers via a light path etched in the chip, which may be refilled with silicon dioxide. The chip may be flip-chip bonded to a packaging substrate. Optical signals may be reflected back to the grating couplers via metal reflectors, which may be integrated in dielectric layers on the chip.

摘要翻译： 公开了一种用于将光信号耦合到硅光电芯片的方法和系统，并且可以包括将一个或多个光信号耦合到包括光子，电子和光电器件的CMOS光子芯片的背表面中。 器件可以集成在芯片的前表面中，并且一个或多个光栅耦合器可以在芯片的前表面中接收光信号。 光信号可以经由一个或多个光纤和/或光源组件耦合到芯片的后表面中。 光信号可以通过蚀刻在芯片中的光路耦合到光栅耦合器，其可以用二氧化硅再填充。 芯片可以倒装芯片结合到封装基板。 光信号可以经由金属反射器反射回光栅耦合器，金属反射器可以集成在芯片上的电介质层中。

公开(公告)号：US09053980B2

公开(公告)日：2015-06-09

申请号：US13364845

申请日：2012-02-02

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  Guckenberger John ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  Guckenberger John ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L27/12 ,  H01L21/782 ,  H01L21/84

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on two CMOS wafers with different silicon layer thicknesses for the photonic and electronic devices with at least a portion of each of the wafers bonded together, where a first of the CMOS wafers includes the photonic devices and a second of the CMOS wafers includes the electronic devices. The electrical devices may be coupled to optical devices utilizing through-silicon vias. The different thicknesses may be fabricated utilizing a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafers. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的两个CMOS晶片上制造光子和电子器件用于光子和电子器件，其中每个晶片的至少一部分结合在一起 其中第一CMOS晶片包括光子器件，并且第二CMOS晶片包括电子器件。 电子器件可以利用穿硅通孔耦合到光学器件。 可以使用选择性区域生长过程来制造不同的厚度。 可以使用氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。

公开(公告)号：US20120132993A1

公开(公告)日：2012-05-31

申请号：US13364909

申请日：2012-02-02

申请人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

发明人： Thierry Pinguet ,  Steffen Gloeckner ,  Peter De Dobbelaere ,  Sherif Abdalla ,  Daniel Kucharski ,  Gianlorenzo Masini ,  Kosei Yokoyama ,  John Guckenberger ,  Attila Mekis

IPC分类号： H01L27/12 ,  H01L21/782

CPC分类号： H04B10/2575 ,  H01L21/84 ,  H01L27/1203 ,  H04B10/40

摘要： Methods and systems for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes are disclosed and may include fabricating photonic and electronic devices on two CMOS wafers with different silicon layer thicknesses for the photonic and electronic devices bonded to at least a portion of each of the wafers together, where a first of the CMOS wafers includes the photonic devices and a second of the CMOS wafers includes the electronic devices. The electrical devices may be coupled to optical devices utilizing through-silicon vias. The different thicknesses may be fabricated utilizing a selective area growth process. Cladding layers may be fabricated utilizing oxygen implants and/or utilizing CMOS trench oxide on the CMOS wafers. Silicon may be deposited on the CMOS trench oxide utilizing epitaxial lateral overgrowth. Cladding layers may be fabricated utilizing selective backside etching. Reflective surfaces may be fabricated by depositing metal on the selectively etched regions.

摘要翻译： 公开了用于在CMOS工艺中单片集成光子学和电子学的方法和系统，并且可以包括在具有不同硅层厚度的两个CMOS晶片上制造光子和电子器件，用于光子和电子器件，其结合到每个晶片的至少一部分 其中第一CMOS晶片包括光子器件，并且第二CMOS晶片包括电子器件。 电子器件可以利用穿硅通孔耦合到光学器件。 可以使用选择性区域生长过程来制造不同的厚度。 可以使用氧注入和/或在CMOS晶片上利用CMOS沟槽氧化物来制造覆层。 硅可以利用外延横向过度生长沉积在CMOS沟槽氧化物上。 可以利用选择性背面蚀刻来制造包覆层。 可以通过在选择性蚀刻的区域上沉积金属来制造反射表面。

公开(公告)号：US20130334404A1

公开(公告)日：2013-12-19

申请号：US13873771

申请日：2013-04-30

申请人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

发明人： Thierry Pinguet ,  Attila Mekis ,  Steffen Gloeckner

IPC分类号： G01J1/02

CPC分类号： G02B6/124 ,  G01J1/02 ,  G01J1/0425 ,  G02B6/12004 ,  G02B6/30 ,  G02B6/34 ,  G02B6/4208 ,  G02B2006/12038 ,  G02B2006/12061 ,  G02B2006/12104 ,  G02B2006/12157

摘要： A method and system for coupling optical signals into silicon optoelectronic chips are disclosed and may include coupling one or more optical signals into a back surface of a CMOS photonic chip in a photonic transceiver, wherein photonic, electronic, or optoelectronic devices may be integrated in a front surface of the CMOS photonic chip. Optical couplers, such as grating couplers, may receive the optical signals in the front surface of the chip. The optical signals may be coupled into the back surface of the chips via optical fibers and/or optical source assemblies. The optical signals may be coupled to the optical couplers via a light path etched in the chips, which may be refilled with silicon dioxide. The chips may be flip-chip bonded to a packaging substrate. Optical signals may be reflected back to the optical couplers via metal reflectors, which may be integrated in dielectric layers on the chips.

摘要翻译： 公开了一种用于将光信号耦合到硅光电芯片的方法和系统，并且可以包括将一个或多个光信号耦合到光子收发器中的CMOS光子芯片的背表面，其中光子，电子或光电器件可以集成在 CMOS光子芯片的前表面。 诸如光栅耦合器的光耦合器可以接收芯片前表面中的光信号。 光信号可以经由光纤和/或光源组件耦合到芯片的后表面中。 光信号可以经由在芯片中蚀刻的光路耦合到光耦合器，其可以用二氧化硅再填充。 芯片可以倒装芯片结合到封装基板。 光信号可以经由金属反射器反射回到光耦合器，金属反射器可以集成在芯片上的电介质层中。