CMOS after the process of integrated high efficiency two-way grating coupler includes a double grating coupler is composed of a uniform grating for vertical coupling and two mode converter, uniform grating as vertical coupling single-mode fiber, mode converter for connecting the bidirectional optical grating coupler on both sides of multimode optical waveguides and single-mode optical waveguide, realize the lossless conversion of light transmission and mode; a double dielectric cladding layer is located above the double grating coupler for suppression of incident light is reflected upward; a CMOS IC chip, CMOS as substrate after the welding process, the metal is located on the CMOS IC chip, surface grating coupler at the bottom of the plate as a two-way mirror double grating substrate coupler; a silicon dioxide insulating layer is located in CMOS, IC chip and double grating coupler, as bidirectional grating coupler under cladding An annular metal alignment mark, located over the double dielectric cladding, surrounds the bidirectional grating coupler and is used for alignment of the single-mode optical fiber when tested.
【技术实现步骤摘要】
CMOS后工艺集成高效率双向光栅耦合器
本专利技术涉及到硅基光子学以及芯片级光互连技术,尤其涉及一种CMOS后工艺集成高效率双向光栅耦合器。
技术介绍
微电子技术和光纤通信技术是人类信息社会的两大基石。近半个世纪来,随着集成电路工艺特征尺寸的不断缩小,集成电路集成度一直按照摩尔定律飞速发展。芯片更高的集成度带来的不仅仅是晶体管数目的增加,更是芯片功能和处理速度的提升。然而,随着特征尺寸的不断缩小和集成度的不断增加,微电子工艺的局限性也日趋明显。一方面是由于器件线宽的不断减小,传统的光刻加工手段已经接近极限,此外,当器件尺寸接近纳米尺度时,将会引入不可期望的量子物理效应,从而导致器件失效;另一方面是由于随着晶体管尺寸和互连线尺寸同步缩小,单个晶体管的延时和功耗越来越小,而互连线的延时和功耗却越来越大并逐渐占据主导。在当今的处理器中,电互连引起的功耗占了整个芯片总功耗的80%以上。因此,深亚微米特征尺寸下电互连延迟和功耗的瓶颈,已经严重制约芯片性能的进一步提高。片上互连迫切需要一种比电互连更高速更宽带的互连方式。于是人们提出了硅基光互连的概念。目前光互连尚未涉足的领域就是片间以及片内的通信。从两种互连方式比较而言,光互连有明显的优势,其高带宽、低能耗、延迟小、抗电磁干扰的优点是芯片内铜互连线所无法比拟的。因此,研究芯片级的光子技术并使其与世界上最为成熟廉价的硅CMOS工艺兼容,对于实现片上光互连和解决微电子芯片的性能瓶颈具有十分重要的意义和价值。由于硅材料在发光方面的先天不足,采用片外光源耦合的方式成为硅基光电子芯片光输入的主要手段。而光栅耦合器作为硅基光电子 ...
【技术保护点】
CMOS后工艺集成高效率双向光栅耦合器,包括一个双向光栅耦合器:由一个用于垂直耦合的均匀光栅和两个模式转换器组成,其中均匀光栅作为单模光纤的垂直耦合接口,两个模式转换器分别作为双向光栅耦合器两侧多模光波导与单模脊形光波导的连接,可以实现近似无损耗的光传输以及模式转换;一个双介质包层结构:由SiO
【技术特征摘要】
1.CMOS后工艺集成高效率双向光栅耦合器,包括一个双向光栅耦合器:由一个用于垂直耦合的均匀光栅和两个模式转换器组成,其中均匀光栅作为单模光纤的垂直耦合接口,两个模式转换器分别作为双向光栅耦合器两侧多模光波导与单模脊形光波导的连接,可以实现近似无损耗的光传输以及模式转换;一个双介质包层结构:由SiO2和Si3N4两层组成,位于双向光栅耦合器的上方,用于抑制双向光栅耦合器对入射光的向上反射;一个CMOSIC芯片:作为CMOS后工艺的衬底材料,其中位于CMOSIC芯片表面、双向光栅耦合器底部的金属焊盘作为双向光栅耦合器的衬底反射镜;一个二氧化硅隔离层:位于CMOSIC芯片和双向光栅耦合器之间,作为双向光栅耦合器的下包层;一个环形金属对准标记:位于双介质包层结构的上方,环绕在双向光栅耦合器中均匀光栅的周围,用于光栅测试时对单模光纤的对准。2.根据权利要求1所述的CMOS后工艺集成高效率双向光栅耦...
【专利技术属性】
技术研发人员:张赞允,朱华,刘宏伟,陈力颖,李鸿强,
申请(专利权)人:天津工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。