[0119] 在这些后端制造方案期间，将电连接III-V层内的增益测试结构。以这种方式，可 制造用于晶片级测试的增益测试结构。
[0120] 此外，此测试结构可由电子器件驱动，且可耦合至存在于一个共有层（即顶部硅 层）中的光学器件。通过光栅耦合器81、82将光信号向外耦合，这能够进行垂直探测且因此 能够进行晶片级测试。
[0121] 这样的器件的示例在图8中示出。
[0122] 现在描述器件及制造方法的变型。
[0123] 如图1所示(表示本发明的实施例的制造的早期、中间阶段），该结构可经设计以使 得活性材料(例如基于III-V族的材料)62_66接合至包含硅光子电路的晶片10的顶部上。硅 光子电路包含位于波导部分71、72的任一端上的光栅親合器81、82,具有反射率R的反射器 90及锥形部分751、761。此外，硅光子电路存在于氧化层20(埋入氧化物)上，氧化层20又位 于硅晶片10上，因此形成绝缘体上硅(SOI)结构。
[0124] 如之前章节指出的，本发明的实施例涉及包含如前所述的硅光子电路的基板，及 另外涉及CMOS或如图2所示的双极(Bi)CMOS前端制程(FE0L)20。此图显示包含电子器件40、 无源光子器件、晶片10及埋入氧化物层20的优选实施例的堆叠;该图显示主基板，该主基板 包含电子器件40及光学器件，包括额外的耦合装置(means)81、82(例如光栅耦合器）、锥形 波导部分71、72及反射器90。晶体管以及光子器件经完全处理，即包含硅化、植入及退火步 骤。
[0125] 在图3的变型中，基板基本上与图2中的实施例一致，不同之处在于光栅耦合器81、 82之间的波导70未经结构化，而不是两个绝热耦合区752、762未经结构化。
[0126] 在硅光子器件70-72的制造及前端制程40之后，器件经进一步处理。接下来的制造 步骤为沉积适合用于接合的层50。如图4所示，该层可为聚合物（用于粘接)或，在优选实施 例中该层可为二氧化硅层。另外，层50可包含氧化铝、二氧化铪、五氧化钽、钛酸钡或钛酸锶 或甚至氮化硅或氧氮化硅。此层还可以起额外（下)覆盖层的作用。
[0127] 在优选实施例中，此层50类似于电子FE0L与后端制程(BE0L)之间的第一夹层(所 谓的ILD1)。此外，二氧化娃层50优选具有10nm与2000nm之间的厚度及小于0 ? 5nm的rms表面 粗糙度。该表面粗糙度可通过专有沉积工艺实现。
[0128] 优选地，二氧化硅层50通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)沉积，且经受连续的 化学机械研磨(CMP)。
[0129] 已沉积及平坦化氧化物后，在晶片顶部上接合III-V族层60,其中层60经受进一步 处理。III-V族晶片60包含活性III-V族量子阱（或QW)层或晶种层或以上两者。在接合III-V 族层之后，通过研磨、湿式化学蚀刻或智能切割移除III-V族基板。在优选实施例中，通过含 有HCI及水的湿式化学蚀刻剂移除III-V族材料。图5显示顶部上接合III-V族层60的制造的 当前阶段。如之前章节所描述，III-V族层可为全层堆叠，该全层堆叠包含QW 624(图15)及 用作激光材料的电接触。在变型中，III-V族层为晶片顶部上III-V族材料的连续生长的晶 种层。值得注意的是，温度预算(450°C至650°C)足够执行含有电子器件的晶片的再生长。
[0130] 此外，可在ILD1介电质的顶部上执行接合，ILD1介电质包括钨接触(未示出）。当钨 接触比整体晶片区域小时，预期粘附力不会降低。作为材料钨优选用于接触，因为钨能够用 作电子束(e-beam)工艺的对准标记，原因为钨具有大离子质量且因此使用电子束成像系统 具有良好的对比度。
[0131] 在真空或适当的气体环境下的熔炉中，在高温下执行III-V族层的接合，以建立分 子接合。优选地，温度在200 °C与600°C之间。然而，一般应在350°C与450 °C之间的温度下获 得较好的结果。适当的压力典型地在80kPa下。
[0132] 注意，优选地，使得用于发射的外延层堆叠67(图15)适合电栗送，以实现所要的光 学发射。在变型中，通过将高强度光脉冲施加至有源增益区620(通过自由空间传播)可使得 外延层堆叠67适合光学栗送。外延层堆叠67(或堆叠67的简单的变型）可用于图6至图9所示 的器件中。在那方面，图8至图9示意性地描绘主要经设计用于电栗送的器件，然而图7所示 的器件用于光学栗送。另外，图15的堆叠可用于电栗送或光学栗送，但是光学栗送并不严格 要求掺杂的区域628及642(仅电栗送要求）。因此，应理解图8、图9的器件也可用于光学栗 送，但并非最佳的（图8及图9具有屏蔽来自顶部的栗送光的金属接触）。最终，可将图7的器 件视为针对图8、图9的电子器件(电栗送)的中间步骤，或视为用于光学栗送的最终结构。
[0133] 在制造的下一个步骤中，III-V族层60(包含来自接合或接合及随后的再生长的全 外延层堆叠67)被结构化。通过湿式化学处理或干式化学处理，III-V族层60可经显著地结 构化。在优选实施例中，使用感应耦合等离子(ICP)反应性离子刻蚀(RIE)系统可制造 III -V 族。III-V族增益区的制造遵守寻找光传播的对准；相对于硅波导或绝热锥形区对准增益 区。这可经由对准标记完成。在FE0L的结构化期间，对准标记可例如由顶部硅层中的硅制 成。在变型中，对准标记由钨制成，且在晶体管通道处理期间制造对准标记。
[0134] 在实施例中，可制造结构100,以便适合于光学栗送。该器件的示例在图6A至图6B 中示出。III-V族增益区在层50上延伸，波导部分浸入在层50中；III-V族增益区另外具有在 该增益区任一端上的绝热耦合区75、76。因而，该增益区适合于光学栗送。该增益区可经设 计诸如以具有低反射率及对波导部分71、72(优选为硅波导）的耦合的损耗。显然，图6A至图 6B中示出的器件不一定为"最终"器件，因为可能需要在相同晶片裸芯上提供额外的部件 (例如介电层及接触）。
[0135] 在图7至图9的实施例中，相对于硅波导71、72或绝热耦合区75、76(如前所述）， III-V族区62-66经结构化，且此外，表现出底部接触层64。底部接触层64优选由n型重掺杂 磷化铟(InP)制成，因为此材料表现出比p型掺杂InP低一个数量级的光损耗(例如低10倍）。 然而，底部接触层64可包含砷化镓铟（InGaAs)或砷化铝铟（InAlAs)。
[0136] 如前文所描述，可将图7视为适用于电栗送的器件制造的中间步骤，其中III-V增 益层经结构化。在描绘的图中，III-V族增益区62-64具有位于任一端上的绝热耦合区75、 76。这样的结构形成将适合于电栗送的器件的基础；底部接触区64随后将经受金属化。另 外，所描绘的增益区的设计具有低反射率及对硅波导71、72的耦合的损耗。
[0137] 如图8中所示，完成III-V增益层的结构化之后，将应用金属接触。接触65、66的目 的为能够进行增益区的电栗送。电接触65、66可由钨、钛、氮化钛、硅化钴、硅化镍、多晶硅、 金、钛、镍、铂、铝、铜或它们的组合制成。据前面给出的原因，接触优选由钨制成。
[0138] 现在讨论额外的变型。
[0139] 还可以设想将锗而非III-V族材料接合于电子前端40的顶部上，因为锗也表现出 光学增益（或在中红外中为透明的）。以如上所述的类似的制造方法可以将绝缘体上锗 (G0I)或硅晶片上锗(经由SiGe缓冲器)接合于ILD1的顶部上。另外，类似于图2中的基板移 除，通过化学机械研磨、磨削、干式蚀刻、湿式化学方法或智能切割可移除该晶片。通过干式 化学方法或湿式化学方法可移除二氧化硅层(基本上为晶片的埋入氧化物(BOX))。可替代 地，还可将二氧化硅层保留于锗上用作介电或硬掩膜以用于进一步金属化步骤。
[0140] 与所描绘的图相反，光栅耦合器还可经布置位于波导的一侧上，以使得光耦合器 可在一列中，且具有某一间距(例如250微米）。以这个方式，商用光纤阵列而非单光纤可用 于测量。另外，不要求双光纤对准而是仅需要单光纤，这显著地加速了测量过程。最后，共要 求两个电接触(可使用单一电探针建立该电接触，见图9的步骤S20)及一个光纤阵列需要用 于测量例如晶片100上的激光结构的增益。
[0141] 通过单一器件上的单一测量，使用给定长度L及反射器的反射率R，由Ma等人在 2013年Optics Express第21卷第8号第10335-10341页发表的论文中所给定的方程式可易 于计算本发明中依赖波长的增益。
[0143] 其中，P1及P2为分别在额外的耦合器81及82处所测量的光功率水平，及A为实际波 长。
[0144] 如上所述的方法及器件可用于光子芯片的制造中。制造者可以原始晶片形式（即 作为具有多个未封装的芯片的单一晶片）、作为裸芯或以封装形式分布所得的光子芯片。在 以封装形式分散的情况下，芯片安装于单芯片封装(诸如塑胶载体，具有粘附于主板或其他 更高级载体的引线）中或多芯片封装中（诸如具有表面互连或埋入互连或以上两者的陶瓷 载体）。在任一情况下，随后可将芯片与其他芯片、离散电路元件和/或其他信号处理器件集 成，作为(a)中间产品（诸如主板)或(b)终端产品的一部分。终端产品可为包括光子芯片的 任何产品，例如收发机、集成激光器、光学放大器、发射器、接收器、有源光缆等。
[0145] 尽管已参照有限数目的实施例、变型及附图描述本发明，但本领域的技术人员应 理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可做出多种改变，且可取代等效物。特别是，在 不脱离本发明的范围的情况下，在给定实施例、变型中所叙述的或图中所显示的特征(类似 器件或类似方法)可与另一个实施例、变型或图中的另一个特征组合，或可替换另一个实施 例、变型或图中的另一个特征。因此可设想，所描述的关于以上实施例或变型的任何的特征 的不同组合在所附权利要求的范围内。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可做出许多 小修改以根据本发明的教导适应特定情况或材料。因此，本发明不限于所公开的特定实施 例，而是本发明将包括所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，可设想除以上明确提及 的内容以外的许多其他变型。例