(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-22
(54)【発明の名称】半導体レーザーおよび光増幅器フォトニックパッケージ
(51)【国際特許分類】
H01S 5/022 20210101AFI20230615BHJP
H01S 5/02253 20210101ALI20230615BHJP
H01S 5/02255 20210101ALI20230615BHJP
H01S 5/50 20060101ALI20230615BHJP
H01S 5/02208 20210101ALI20230615BHJP
G01S 7/481 20060101ALI20230615BHJP
【ＦＩ】
H01S5/022
H01S5/02253
H01S5/02255
H01S5/50 610
H01S5/02208
G01S7/481 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022575863
(86)(22)【出願日】2021-06-30
(85)【翻訳文提出日】2022-12-08
(86)【国際出願番号】 US2021040003
(87)【国際公開番号】W WO2022006345
(87)【国際公開日】2022-01-06
(31)【優先権主張番号】63/046,906
(32)【優先日】2020-07-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/362,080
(32)【優先日】2021-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520437397
【氏名又は名称】アワーズ テクノロジー リミテッド ライアビリティー カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】ワン・レイ
(72)【発明者】
【氏名】リン・セン
(72)【発明者】
【氏名】マイケルズ・アンドルー・スタイル
【テーマコード（参考）】
5F173
5J084
【Ｆターム（参考）】
5F173MA10
5F173MC30
5F173MD33
5F173MD34
5F173MD35
5F173MD37
5F173MD59
5F173ME22
5F173ME32
5F173ME85
5F173ME88
5F173MF25
5F173MF28
5F173MF36
5J084AA05
5J084AC02
5J084BA04
5J084BA20
5J084BA36
5J084BB02
5J084BB04
5J084BB11
5J084BB27
5J084DA05
5J084EA22
5J084EA31
(57)【要約】
光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置は、レーザーアセンブリ階層とフォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層とを含む。レーザーアセンブリ階層は、レーザー光を放出するように構成されるレーザーを含む。ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）とレーザー光をＰＩＣウェハにインカップル（Ｉｎｃｏｕｐｌｅ）し、レーザー光をＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハとを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光を放出するように構成されるレーザーを含むレーザーアセンブリ階層と、フォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層－前記ＰＩＣ階層は、
半導体光増幅器（ＳＯＡ）および
前記レーザー光をＰＩＣウェハにインカップル（Ｉｎｃｏｕｐｌｅ）し、前記レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含む－と、を含む自律走行車両用のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項2】
前記レーザーアセンブリ階層と前記ＰＩＣウェハとの間に配置されるウェハ層をさらに含み、前記レーザー光は、赤外線レーザー光であり、前記ウェハ層は、前記赤外線レーザー光に対して透明である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項3】
前記ウェハ層は、前記レーザーアセンブリ階層から前記赤外線レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、前記レンズは、前記ウェハ層に統合され、前記赤外線レーザー光を前記ＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項4】
前記ウェハ層は、レーザーキャリアウェハ－前記レーザーは、前記レーザーキャリアウェハにカップルされる－と、
ＳＯＡキャップウェハ－前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記ＳＯＡを封止し、前記ＳＯＡキャップウェハは、前記ＰＩＣウェハと前記レーザーキャリアウェハとの間に配置される－と、を含む請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項5】
前記ウェハ層および前記ＰＩＣウェハは、単結晶シリコンで形成される請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項6】
前記ウェハ層は、前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記ＳＯＡを封止し、前記レーザーは、前記ウェハ層にカップルされる請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項7】
前記ＰＩＣウェハは、前記レーザーアセンブリ階層から前記レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、前記レンズは、前記ＰＩＣウェハに統合され、前記レーザー光を前記ＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項8】
前記ＰＩＣウェハは、当該ＰＩＣウェハに統合される出口特徴部を含み、前記出口特徴部は、前記ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を受光し、前記ＰＩＣウェハから前記増幅されたレーザー光をアウトカップル（Ｏｕｔｃｏｕｐｌｅ）するように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項9】
前記レーザーアセンブリ階層は、前記レーザーと前記ＰＩＣ階層のミラーとの間に配置されるレーザーレンズを含み、前記レーザーレンズは、前記レーザーから放出されたレーザー光をコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）するように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項10】
前記ＰＩＣウェハは、前記ＳＯＡのためのはんだを収容できるサイズのトレンチと、
前記ＳＯＡを機械的に支持し、垂直整列基準を提供するように前記ＰＩＣウェハで形成される支持台と、を含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項11】
前記ＰＩＣウェハは、当該ＰＩＣウェハの入力格子からレーザー光を受光する１つ以上のエッジカプラを含み、前記１つ以上のエッジカプラは、前記レーザー光を前記ＳＯＡにインカップルするように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項12】
前記ＰＩＣウェハの出力格子は、前記入力格子よりも前記ＰＩＣウェハ内に深く配置される請求項１１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項13】
前記レーザーアセンブリ階層は、前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記レーザーを封止するキャッピング層（Ｃａｐｐｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）と、
前記キャッピング層の傾斜壁上に配置されるミラーと、をさらに含み、
前記ＰＩＣウェハは、
入力格子と出力格子を含み、
前記入力格子は、前記ミラーから反射された前記レーザー光をインカップルし、前記レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成され、前記出力格子は、前記ＳＯＡから増幅されたレーザー光を受光し、前記ＰＩＣウェハから前記増幅されたレーザー光をアウトカップルするように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項14】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲ装置を含む自律走行車両制御システム。
【請求項15】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲ装置を含む自律走行車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願についての相互参照
本出願は、２０２０年７月１日に出願された米国仮出願第６３／０４６、９０６号についての優先権を主張する２０２１年６月２９日に出願された米国正規出願第１７／３６２、０８０号についての優先権を主張する。出願第１７／３６２、０８０号および第６３／０４６、９０６号は、参照として本明細書に含まれる。
本出願は、２０２０年７月１日に出願された米国仮出願第６３／０４６、９０６号についての優先権を主張する２０２１年６月２９日に出願された米国正規出願第１７／３６２、０８０号についての優先権を主張する。出願第１７／３６２、０８０号および第６３／０４６、９０６号は、参照として本明細書に含まれる。
【0002】
本開示内容は、概括的にレーザー、特にフォトニクス（Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ）パッケージングに関する。
【背景技術】
【0003】
過去２０年にわたって、光学インターコネクト（Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）および光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）などの通信および検出を含む広範囲な応用のためのシリコンフォトニックデバイスに大きな進歩があった。シリコンフォトニクスは、シリコンの固有の材料特性により、他のフォトニック技術プラットフォームと比較して多くの利点を提供する。しかし、そのすべての利点にもかかわらず、単一モードシリコン導波管の非常に小さな光モードフィールドによってレーザーおよび光増幅器などの必須光源およびガラス繊維とともにシリコンフォトニックデバイスをパッケージングすることは非常に困難である。また、小型化および電力消費を制限するための関連光源は、多くの場合、好ましくは封止されたエンクロージャにパッケージ化される化合物半導体材料で製造された半導体レーザーダイオードおよび半導体光増幅器（ＳＯＡ）である。
【0004】
シリコンフォトニック製品のパッケージングコストは、シリコンフォトニック集積回路（ＰＩＣ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、およびＳＯＡチップを生産するためのウェハ製造コストをはるかに超えることが一般に同意される。シリコンフォトニックデバイスのパッケージング技術には、革新と開発が要求される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示内容の実施形態は、自律走行車両用の光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置を含む。ＬＩＤＡＲ装置は、レーザーアセンブリ階層とフォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層とを含む。レーザーアセンブリ階層は、レーザー光を放出するように構成されるレーザーを含む。ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）とレーザー光をＰＩＣウェハにインカップル（Ｉｎｃｏｕｐｌｅ）し、レーザー光をＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハとを含む。
【0006】
一実施形態において、ＬＩＤＡＲ装置は、レーザーアセンブリ階層とＰＩＣウェハとの間に配置されるウェハ層をさらに含む。レーザー光は、赤外線レーザー光であり、ウェハ層は、赤外線レーザー光に対して透明である。
【0007】
一実施形態において、ウェハ層は、レーザーアセンブリ階層から赤外線レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、レンズは、ウェハ層に統合され、赤外線レーザー光をＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される。
【0008】
一実施形態において、ウェハ層は、レーザーキャリアウェハおよびＳＯＡキャップウェハを含む。レーザーは、レーザーキャリアウェハにカップルされる。ＳＯＡキャップウェハは、ＬＩＤＡＲ装置の環境からＳＯＡを封止し、ＳＯＡキャップウェハは、ＰＩＣウェハとレーザーキャリアウェハとの間に配置される。
【0009】
一実施形態において、ウェハ層およびＰＩＣウェハは、単結晶シリコンで形成される。
【0010】
一実施形態において、ウェハ層は、ＬＩＤＡＲ装置の環境からＳＯＡを封止し、レーザーは、ウェハ層にカップルされる。
【0011】
一実施形態において、ＰＩＣウェハは、レーザーアセンブリ階層からレーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、レンズは、ＰＩＣウェハに統合され、レーザー光をＰＩＣウェハの入力格子（Ｉｎｐｕｔ Ｇｒａｔｉｎｇ）に集束するように構成される。
【0012】
一実施形態において、ＰＩＣウェハは、ＰＩＣウェハに統合される出口特徴部を含む。出口特徴部は、ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を受光し、ＰＩＣウェハから増幅されたレーザー光をアウトカップル（Ｏｕｔｃｏｕｐｌｅ）するように構成される。
【0013】
一実施形態において、レーザーアセンブリ階層は、レーザーとＰＩＣ階層のミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）との間に配置されるレーザーレンズを含む。レーザーレンズは、レーザーから放出されたレーザー光をコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）するように構成される。
【0014】
一実施形態において、ＳＯＡは、ＰＩＣウェハにフリップ接合される（Ｆｌｉｐ－Ｂｏｎｄｅｄ）。
【0015】
一実施形態において、ＰＩＣウェハは、ＳＯＡのためのはんだを収容することができるサイズのトレンチと、ＳＯＡを機械的に支持し、垂直整列基準を提供するようにＰＩＣウェハで形成される支持台と、を含む。
【0016】
一実施形態において、ＰＩＣウェハは、ＰＩＣウェハの入力格子からレーザー光を受光する１つ以上のエッジカプラを含む。１つ以上のエッジカプラは、レーザー光をＳＯＡにインカップルするように構成される。
【0017】
一実施形態において、ＰＩＣウェハの出力格子は、入力格子よりもＰＩＣウェハ内に深く配置される。
【0018】
一実施形態において、レーザーアセンブリ階層は、ＬＩＤＡＲ装置の環境からレーザーを封止するキャッピング層（Ｃａｐｐｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）と、キャッピング層の傾斜壁上に配置されるミラーと、をさらに含む。ＰＩＣウェハは、入力格子と出力格子を含む。入力格子は、ミラーから反射したレーザー光をインカップルし、レーザー光をＳＯＡに送るように構成される。出力格子は、ＳＯＡから増幅されたレーザー光を受光し、ＰＩＣウェハから増幅されたレーザー光をアウトカップルするように構成される。
【0019】
本開示内容の実施形態は、ＬＩＤＡＲ装置、光検出器、および１つ以上のプロセッサを含む自律走行車両制御システムを含む。ＬＩＤＡＲ装置は、レーザーアセンブリ階層とＰＩＣ階層とを含む。レーザーアセンブリ階層は、赤外線レーザー光を放出するように構成される赤外線レーザーを含む。ＰＩＣ階層は、ＳＯＡと赤外線レーザー光をＰＩＣウェハにインカップルし、赤外線レーザー光をＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含む。光検出器は、ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を反射する自律走行車両制御システムの環境内のオブジェクトから反射された赤外線レーザー光を受光するように構成される。１つ以上のプロセッサは、光検出器によって生成された信号に応答して自律走行車両制御システムを制御する。
【0020】
一実施形態において、ウェハ層は、レーザーアセンブリ階層とＰＩＣウェハとの間に配置される。ウェハ層は、赤外線レーザー光に対して透明である。
【0021】
一実施形態において、ウェハ層は、レーザーアセンブリ階層から赤外線レーザー光を受光するように構成されるレンズを含む。レンズは、ウェハ層に統合され、赤外線レーザー光をＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される。
【0022】
一実施形態において、ウェハ層は、レーザーキャリアウェハおよびＳＯＡキャップウェハを含む。レーザーは、レーザーキャリアウェハにカップルされる。ＳＯＡキャップウェハは、ＬＩＤＡＲ装置の環境からＳＯＡを封止し、ＳＯＡキャップウェハは、ＰＩＣウェハとレーザーキャリアウェハとの間に配置される。
【0023】
本開示内容の実施形態は、ＬＩＤＡＲ装置、光検出器、および１つ以上のプロセッサを含む自律走行車両を含む。ＬＩＤＡＲ装置は、レーザーアセンブリ階層およびフォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層を含む。レーザーアセンブリ階層は、近赤外線レーザー光を放出するように構成される近赤外線レーザーを含む。ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）および近赤外線レーザー光をＰＩＣウェハにインカップルし、近赤外線レーザー光をＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含む。光検出器は、ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を反射する自律走行車両の環境内のオブジェクトから反射された近赤外線レーザー光を受光するように構成される。１つ以上のプロセッサは、光検出器によって生成された信号に応答して自律走行車両を制御する。
【0024】
一実施形態において、ウェハ層がレーザーアセンブリ階層とＰＩＣウェハとの間に配置される。ウェハ層は、近赤外線レーザー光に対して透明である。
【図面の簡単な説明】
【0025】
本発明の非限定的かつ非包括的な実施形態は、以下の図面を参照して説明され、同様の参照番号は、特に指定がない限り、様々な図面にわたって同様の部分を示す。
【0026】
【0027】
【図2】本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層およびＰＩＣ階層－ＰＩＣ階層は、ＰＩＣウェハの出口特徴部として出口レンズを含む－を含む装置を示す。
【0028】
【図3】本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層およびウェハ層－当該ウェハ層のレーザーキャリアウェハに含まれる集束レンズを含む－を含む装置を示す。
【0029】
【図4】本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層およびＰＩＣ階層のＰＩＣウェハに含まれる集束レンズを含む装置を示す。
【0030】
【図5】本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層およびウェハ層の集積ウェハに含まれる集束レンズを含む装置を示す。
【0031】
【図6】本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図7】本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図8】本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図9】本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体の側面図および平面図を示す。
【0032】
【図10】本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハを含む光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図11】本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハを含む光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図12】本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハを含む光学構造体の側面図および平面図を示す。
【図13】本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハを含む光学構造体の側面図および平面図を示す。
【0033】
【0034】
【図15a】本開示内容の実施形態による例示的なセンサーのアレイを含む自律走行車両を示す。
【0035】
【図15b】本開示内容の実施形態による例示的なセンサーのアレイを含む自律走行車両の上面図を示す。
【0036】
【図15c】本開示内容の実施形態によるセンサー、パワートレイン、および制御システムを含む例示的な車両制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【0037】
光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置およびシステムに具現できるレーザーおよびフォトニクスパッケージングの実施形態が本明細書に記載されている。以下の説明では、実施形態の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が説明される。しかし、関連技術分野における通常の知識を持つ者は、本明細書に記載の技術が１つ以上の特定の詳細なしに実施されてもよく、または他の方法、コンポーネントまたは材料とともに実施されてもよいことを認識するであろう。他の例において、周知の構造、材料、または動作は、特定の態様を曖昧にすることを避けるために詳細に表示されたり説明されたりしない。
【0038】
本明細書の全体にわたって「１つの実施形態」または「一実施形態」についての言及は、実施形態に関して説明された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体にわたって様々な箇所で「１つの実施形態において」または「一実施形態において」という言句の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態で任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【0039】
自動車産業は、現在、特定の状況で車両を制御するための自律機能（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｆｅａｔｕｒｅ）を開発している。ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６によると、レベル０（自律性なし）からレベル５（すべての条件で運転者の入力なしで操作できる車両）までの６つのレベルの自律性がある。自律機能を有する車両は、車両が走行する環境を感知するためにセンサーを活用する。センサーからデータを取得して処理することは、車両がその環境を通って走行することを可能にする。自律走行車両は、その環境を感知するための開示されたＬＩＤＡＲ装置およびシステムのうちの１つ以上を含み得る。
【0040】
本明細書の全体にわたって、いくつかの技術用語が使用される。これらの用語は、本明細書に具体的に定義されるか、またはこれらの使用の文脈で明確に別段の指示がない限り、当該技術分野におけるこれらの通常の意味を取るべきである。本開示内容の目的のために、「自律走行車両」という用語は、ＳＡＥ国際規格Ｊ３０１６の任意の自律レベルにおける自律的機能を有する車両を含む。
【0041】
本開示内容の態様において、可視光線は、約３８０ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲を有するものと定義することができる。不可視光線は、紫外線および赤外線などの可視光線の範囲から外れた波長を有する光として定義することができる。約７００ｎｍ～１ｍｍの波長範囲を有する赤外線は、近赤外線を含む。本開示内容の態様において、近赤外線は、約７００ｎｍ～１．６μｍの波長範囲を有するものと定義することができる。
【0042】
本開示内容の実施形態において、「透明な（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」という用語は、９０％を超える光透過率を有するものと定義することができる。一部の実施形態において、「透明な」という用語は、９０％を超える可視光線の透過率を有する材料として定義することができる。
【0043】
本開示内容は、ウェハレベルパッケージング技術によってシリコンマイクロ光学ベンチ（ＭＯＢ）を使用して封止される光増幅器および半導体レーザーを有するシリコンフォトニックデバイスの構成に関する。本開示内容の実施形態は、シリコンフォトニック集積回路（ＰＩＣ）、レーザーダイオード、および半導体光増幅器（ＳＯＡ）だけでなく、フォトダイオード（ＰＤ）、集束レンズ、アイソレータ、プリズム、ミラーなどの他の光電子およびマイクロ光学コンポーネントを含むシリコンフォトニックパッケージの設計および組み立て工程を説明する。このようなパッケージのキャリアおよびエンクロージャは、シリコンマイクロ機械加工技術を用いて製造されたシリコンマイクロベンチであり得る。組み立て工程は、ダイまたはウェハレベルで行われ得、気密封止は、真空または不活性雰囲気下でウェハ接合によって達成され得る。完成したウェハアセンブリは、ウェハレベルの自動化されたテストでテストした後、他の電子処理装置と統合されるように完全に気密に封止されたＰＩＣ、ＬＤ、およびＳＯＡを含む個々のダイでダイス切断できる。
【0044】
図１ａは、本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層１１０およびＰＩＣ階層１５０を含む装置１００を示す。装置１００は、自律走行車両に活用されるＬＩＤＡＲ装置および／またはシステムに含まれ得る。装置１００は、シリコンＰＩＣウェハ１６０、１つ以上のレーザーダイオード１２３、およびＳＯＡ１５１を含む例示的なフォトニックパッケージを示す。装置１００は、また、追加のフォトダイオード、追加の集束レンズ、プリズム、ミラー、および／またはビームモニタリング、補正およびステアリングコンポーネントなどの他の光電子およびマイクロコンポーネントを含み得る。
【0045】
レーザーアセンブリ階層１１０は、レーザー光１９１を放出するように構成されるレーザー１２３を含む。レーザー１２３は、連続波（ＣＷ）レーザーであり得る。レーザー１２３は、赤外線レーザー光を放出する赤外線レーザーであり得る。レーザー１２３は、近赤外線レーザー光を放出する近赤外線レーザーであり得る。図１ａにおいて、レーザーアセンブリ階層１１０は、また、フォトダイオード１２１、レーザーレンズ１２５、およびアイソレータ１２７を含む。レーザーアセンブリ階層１１０は、また、装置１００の環境からレーザー１２３（およびレーザーアセンブリ階層１１０の他のコンポーネント）を封止するキャッピング層１１１を含む。ミラー１１５は、キャッピング層１１１の傾斜壁上に配置される。一部の実施形態において、ミラー１１５は、キャッピング層１１１の傾斜壁上に配置されていない個々のコンポーネントであり得る。
【0046】
装置１００のウェハ層１３０は、レーザーアセンブリ階層１１０とＰＩＣ階層１５０のＰＩＣウェハ１６０との間に配置される。ウェハ層１３０は、シリコンであり得る。一実施形態において、ウェハ層１３０は、単結晶シリコンで形成される。特に、シリコンは、赤外線波長で少なくとも部分的に透明である。シリコンは、一部の赤外線波長で透明であると見なされることがある。図１ａにおいて、ウェハ層１３０は、レーザーキャリアウェハ１３１およびＳＯＡキャップウェハ１３２を含む。レーザーキャリアウェハ１３１およびＳＯＡキャップウェハ１３２は、シリコンまたは他の半導体材料であり得る。レーザーキャリアウェハ１３１とＳＯＡキャップウェハ１３２は、一緒に接合できる。光学コンポーネント１２１、１２３、１２５およびアイソレータ１２７は、レーザーキャリアウェハ１３１にカップルできる。キャッピング層１１１は、レーザーキャリアウェハ１３１によって支持される。
【0047】
ウェハ層１３０は、装置１００の環境からＳＯＡ１５１を封止するように構成される。図１ａの特定の実施形態において、ＳＯＡキャップウェハ１３２は、装置１００の環境からＳＯＡ１５１を封止するように構成される。ＳＯＡキャップウェハ１３２は、ＰＩＣウェハ１６０とレーザーキャリアウェハ１３１との間に配置される。ウェハ層１３０は、レーザーアセンブリ階層１１０から（図１ａの示された実施形態でミラー１１５から反射された）レーザー光１９３を受光するように構成される集束レンズ１３３を含む。集束レンズ１３３は、ウェハ層１３０に統合される。図１ａにおいて、集束レンズ１３３は、ＳＯＡキャップウェハ１３２に統合される。集束レンズ１３３は、レーザー光１９３をＰＩＣウェハ１６０の入力格子１６３に集束するように構成される。集束レンズ１３３のレンズ化曲率は、ＳＯＡキャップウェハ１３２に集束レンズ１３３を形成するサブトラクティブ工程（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ、例えば、プラズマエッチング技術）で形成され得る。
【0048】
一実施形態において、ＰＩＣウェハ１６０は、単結晶シリコンで形成される。ＰＩＣウェハ１６０は、入力格子１６３および出力格子１６５を含む。入力格子１６３および出力格子１６５は、単結晶シリコンで形成された回折光学要素であり得る。入力格子１６３は、（ミラー１１５から反射された）レーザー光１９３をインカップルし、インカップルされたレーザー光１９５としてレーザー光１９３をＳＯＡ１５１に誘導するように構成される。入力格子１６３は、表面レリーフ技術を用いて形成され得る。入力格子１６３は、特定の波長を有し、特定の角度で受光された光をインカップル（および方向転換）するように設計することができる。集束レンズ１３３は、レーザー光１９３を受光し、入力格子１６３の効率を増加させる特定の角度で入力格子１６３を照明するように構成され得る。集束レンズ１３３は、また、インカップリング効率を増加および／または最大化するために入力格子１６３の２次元領域を照明するように構成され得る。
【0049】
ＳＯＡ１５１は、入力格子１６３からインカップルされたレーザー光１９５を受光する。インカップルされたレーザー光１９５は、ＳＯＡ１５１によって増幅され、増幅されたレーザー光１９７として出力格子１６５に誘導される。図１ｂは、ＰＩＣウェハ１６０およびＳＯＡ１５１を少し拡大した図を示す。図１ｂにおいて、インカップルされたレーザー光１９５は、破線（Ｄａｓｈｅｄ Ｌｉｎｅ）の矢印で示され、増幅されたレーザー光１９７は、点線の矢印で示される。図１ａにおいて、はんだ１５２は、ＳＯＡ１５１をＰＩＣウェハ１６０に固定する。ＳＯＡ１５１は、ＰＩＣウェハ１６０にフリップ接合できる。ＳＯＡ１５１をＰＩＣウェハ１６０に接続するために、電気パッドおよびトレース（Ｔｒａｃｅ）がＰＩＣウェハ１６０上に形成され得る。出力格子１６５は、ＳＯＡ１５１から増幅されたレーザー光１９７を受光し、ＰＩＣウェハ１６０から増幅されたレーザー光１９７をアウトカップルする。図１ａに示されるように、出力格子１６５は、出力光１９８を生成する。出口特徴部１６９は、増幅されたレーザー光を受光し、ＰＩＣウェハ１６０から増幅されたレーザー光を出力光１９９としてアウトカップルする。図１ａの特定の実施形態において、出口特徴部１６９は、出力光１９８として出力格子１６５を介して増幅されたレーザー光１９７を受光する。出口特徴部１６９は、ＰＩＣウェハ１６０に統合されてもよく、特定の設計角度の出力光１９９を他の装置（図示せず）に誘導するように設計されてもよい。図１ａの特定の実施形態において、出口特徴部１６９は、ＰＩＣウェハ１６０のサブトラクティブ工程（例えば、化学エッチング技術）で形成され得るプリズム構造体である。
【0050】
動作中、レーザー１２３は、レーザー光１９１を放出する。レーザーレンズ１２５は、レーザー光をコリメート（Ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）することができる。レーザーレンズ１２５は、レーザー１２３とミラー１１５との間に配置される。図１ａの特定の実施形態において、レーザーレンズ１２５は、アイソレータ１２７とレーザー１２３との間に配置される。アイソレータ１２７は、レーザーレンズ１２５からレーザー光１９１を受光する。アイソレータ１２７は、光学システムにおけるアイソレータ１２７に続く光学要素からレーザー１２３を光学的に分離する。例えば、アイソレータ１２７は、レーザー光がミラー１１５によってレーザー１２３に再び反射することを防止する。ミラー１１５は、アイソレータ１２７からレーザー光を受光し、レーザー光をレーザー光１９３としてレンズ１３３に反射する。レーザー光１９３は、赤外線レーザー光であり、シリコンは、赤外線に対して少なくとも部分的に透明であるため、レーザー光１９３は、集束レンズ１３３に伝播する。集束レンズ１３３は、レーザー光１９３を入力格子１６３に集束し、入力格子１６３は、レーザー光１９３をインカップルされたレーザー光１９５としてＰＩＣウェハ１６０にインカップルする。
【0051】
インカップルされたレーザー光１９５は、ＰＩＣウェハ１６０に形成された導波管（具体的に図示せず）によって制限されたＳＯＡ１５１に伝播することができる。ＰＩＣウェハ１６０は、インカップルされたレーザー光１９５を受光し、レーザー光１９５をＳＯＡ１５１の１つ以上の入力にインカップルすることを容易にすることができるエッジカプラ（図１ａには、具体的に図示せず）を含み得る。ＳＯＡ１５１は、インカップルされたレーザー光１９５を増幅し、増幅されたレーザー光１９７を出力する。ＰＩＣウェハ１６０は、増幅されたレーザー光１９７をＰＩＣウェハ１６０に出力することを容易にすることができるエッジカプラ（図１ａには、具体的に図示せず）を含み得る。増幅されたレーザー光１９７は、ＰＩＣウェハ１６０に形成された導波管（具体的に図示せず）によって制限された出力格子１６５に伝播することができる。出力格子１６５は、増幅されたレーザー光１９７を受光し、光を出力光１９８として再誘導する。出口特徴部１６９は、出力光１９８を受光し、光を出力光１９９としてアウトカップルする。
【0052】
図２は、本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層１１０およびＰＩＣウェハ２６０の出口特徴部として出口レンズ２７１を含むＰＩＣ階層２５０を含む装置２００を示す。装置２００の一部構造は、装置１００と同じであるが、ＰＩＣウェハ２６０の出口特徴部は、プリズムではなく出口レンズ２７１である。出口レンズ２７１は、ＰＩＣウェハ２６０に統合される。出口レンズ２７１のレンズ化曲率は、ＰＩＣウェハ２６０に出口レンズ２７１を形成するサブトラクティブ工程（例えば、プラズマエッチング技術）で形成され得る。レンズ化曲率は、球面または非球面であることもあり、出力光２９９を特定の角度で出力するように構成され得る。
【0053】
図３は、本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層１１０およびウェハ層３３０のレーザーキャリアウェハ３３１に含まれる集束レンズ３３３を含むウェハ層３３０を含む装置３００を示す。装置３００の一部構造は、装置１００と同じであるが、図１ａのように集束レンズ１３３がＳＯＡキャップウェハ１３２に統合されるのではなく、集束レンズ３３３がレーザーキャリアウェハ３３１に統合される。図３において、集束レンズ３３３は、レーザーキャリアウェハ３３１で形成され、ＳＯＡキャップウェハ３３２内に突出した集束レンズ３３３を収容するために対応するボイド３３９がＳＯＡキャップウェハ３３２に形成される。集束レンズ３３３のレンズ化曲率は、レーザーキャリアウェハ３３１に集束レンズ３３３を形成するサブトラクティブ工程（例えば、プラズマエッチング技術）で形成され得る。レンズ化曲率は、球面または非球面であることもあり、レーザー光１９３を特定の角度で入力格子１６３に集束するように構成され得る。
【0054】
図４は、本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層１１０およびＰＩＣ階層４５０のＰＩＣウェハ４６０に含まれる集束レンズ４３３を含む装置４００を示す。装置４００の一部構造は、装置１００と同じであるが、図１ａのように集束レンズ１３３がＳＯＡキャップウェハ１３２に統合されるのではなく、集束レンズ４３３がＰＩＣウェハ４６０に統合される。図４において、集束レンズ４３３は、ＰＩＣウェハ４６０で形成され、ＳＯＡキャップウェハ４３２内に突出した集束レンズ４３３を収容するために対応するボイド４３９がＳＯＡキャップウェハ４３２に形成される。集束レンズ４３３のレンズ化曲率は、ＰＩＣウェハ４６０に集束レンズ４３３を形成するサブトラクティブ工程（例えば、プラズマエッチング技術）で形成され得る。レンズ化曲率は、球面または非球面であることもあり、レーザー光１９３を特定の角度で入力格子１６３に集束するように構成され得る。
【0055】
図５は、本開示内容の実施形態によるレーザーアセンブリ階層１１０およびウェハ層５３０の統合ウェハ５３１に含まれる集束レンズ５３３を含む装置５００を示す。統合ウェハ５３１は、レーザーキャリアウェハおよびＳＯＡキャップ層の両方として機能する。ウェハ層５３０は、シリコンの連続層で形成され得る。図５において、集束レンズ５３３は、統合されたウェハ５３１で形成される。集束レンズ５３３のレンズ化曲率は、統合ウェハ５３１に集束レンズ５３３を形成するサブトラクティブ工程（例えば、プラズマエッチング技術）で形成され得る。レンズ化曲率は、球面または非球面であることもあり、レーザー光１９３を特定の角度で入力格子１６３に集束するように構成される。
【0056】
図６は、本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体６０１の側面図および平面図を示す。図６の左側は、レーザーキャリアウェハ１３１を含む光学構造体６０１の側面図を示す。図６の右側は、温度センサー６４０およびアンダーバンプ金属（Ｕｎｄｅｒ－Ｂｕｍｐ Ｍｅｔａｌ、ＵＢＭ）パッド６４２を含む光学構造体６０１の平面図を示す。金属トレースおよびパッドは、装置に電力を供給し、電気信号を送受信することを容易にするためにレーザーキャリアウェハ１３１上に形成され得る。はんだトレースは、電気および／または光学コンポーネントのためのトレースおよびパッドを包囲または囲むことによって製造されている装置の環境から電気および／または光学コンポーネントを気密に封止するのに役立つ。光学構造体６０１の製造は、温度センサー６４０、はんだ付けのための金属フィルムスタック、および電源供給および装置モニタリングのための電気トレースなどの薄膜構造を有するレーザーキャリアウェハを製造することを含み得る。
【0057】
図７は、本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体７０１の側面図および平面図を示す。図７の左側は、レーザーキャリアウェハ１３１にカップルされたフォトダイオード１２１およびレーザー１２３を有する光学構造体７０１の側面図を示す。フォトダイオード１２１およびレーザー１２３は、レーザーキャリアウェハ１３１上に形成された電気パッドに金ワイヤでワイヤ接合され得る。図７の右側は、レーザーキャリアウェハ１３１上に形成された電気パッドにワイヤ接合されるフォトダイオード１２１およびレーザー１２３を含む光学構造体７０１の平面図を示す。
【0058】
図８は、本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体８０１の側面図および平面図を示す。図８の左側は、レーザーキャリアウェハ１３１にカップルされたフォトダイオード１２１、レーザー１２３、レーザーレンズ１２５、およびアイソレータ１２７を有する光学構造体８０１の側面図を示す。レーザーレンズ１２５およびアイソレータ１２７は、受動フォトニクスデバイスと見なすことができる。レーザービームのコリメーションおよび整列は、組み立て過程中に能動的な整列で達成され得る。レーザー１２３は、レーザー光１９１を放出し、レーザーレンズ１２５は、レーザー光１９１をコリメートされたレーザー光にコリメートする。図８の右側は、光学構造体８０１の平面図を示す。
【0059】
図９は、本開示内容の実施形態によるレーザーおよびフォトニクスデバイスを製造するための光学構造体９０１の側面図および平面図を示す。図９の左側は、光学構造体８０１の電気的および光学的コンポーネントをキャッピングおよび封止するキャッピング層１１１を有する光学構造体９０１の側面図を示す。図９のキャッピング工程は、レーザーの気密封止を提供するために真空中または不活性雰囲気下で行われ得る。キャッピング層１１１は、また、ＰＩＣ階層（図９には、図示せず）に向かってレーザー光を再誘導する内蔵ミラー１１５を含む。図９の右側は、光学構造体９０１の平面図を示す。キャッピング層１１１は、光学構造体９０１に含まれる電気的および光学的コンポーネントを封止するためにはんだトレースと一致するようにサイズが形成され得る。
【0060】
図１０は、本開示内容の実施形態による例示的なＰＩＣウェハ１０６０を含む光学構造体１００１の側面図および平面図を示す。図１０の左側（光学構造体１００１の側面図）は、深いトレンチ１０６４および支持台１０６６がＳＯＡ１５１を収容（および整列）するためにＰＩＣウェハ１０６０に形成され得ることを示す。深いトレンチ１０６４は、ＳＯＡ１５１をＰＩＣウェハ１０６０のトレース／パッドに電気的にカップルするためにはんだを収容するように構成される。支持台１０６６は、ＳＯＡ１５１とＰＩＣウェハ１０６０との間で伝播するレーザービームの垂直整列を支援するように構成される。ＰＩＣウェハ１０６０は、また、レーザー光を操向するためにＰＩＣウェハ１０６０で形成される内蔵プリズムおよび／またはレンズを含み得る。光学構造体１００１の側面図は、一部の実施形態において、出力格子１０６５が入力格子１０６３よりもＰＩＣウェハ１０６０に深く配置され得ることを示す。レーザー光は、エッジカプラ１０６８を介してＰＩＣウェハ１０６０とＳＯＡ１５１（図１２に追加される）との間で伝播する。図１０の右側は、光学構造体１００１の平面図を示す。
【0061】
図１１は、本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハ１０６０の深いトレンチ１０６４に形成されるはんだボールを含む光学構造体１１０１の側面図および平面図を示す。はんだボールは、深いトレンチ１０６４に注入（バンピング「Ｂｕｍｐｉｎｇ」）され、支持台１０６６の高さ以下に古いボールの高さを下げるためにプレス（コイン「Ｃｏｉｎ」）されることができる。
【0062】
図１２は、本開示内容の実施形態によるＰＩＣウェハ１０６０にＳＯＡ１５１を接合することを含む光学構造体１２０１の側面図および平面図を示す。一部の実施形態において、ＳＯＡ１５１は、ＰＩＣウェハ１０６０にフリップチップ（Ｐ側面が下に）接合される。ＳＯＡ１５１は、ＰＩＣウェハ１０６０のエッジカプラ１０６８に結合される入力および出力ポートを同じエッジに含む。垂直整列が支持台１０６６の事前設定高さによって調整される間、フリップチップ接合によって水平整列が達成される。はんだボールが加熱によってリフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）されると、これらのボールは、膨張上昇してＳＯＡ１５１の表面上の金属フィルムに接触することによって、ＳＯＡ１５１をＰＩＣウェハ１０６０にはんだ付けすることになる。
【0063】
図１３は、本開示内容の実施形態によるレンズ１３３を含むＳＯＡキャッピングウェハ１３２でＳＯＡ１５１をキャッピングすることを含む光学構造体１３０１の側面図および平面図を示す。図１３に示された動作は、ＳＯＡ１５１の気密封止を提供するために真空または不活性雰囲気で行われ得る。
【0064】
図１４は、本開示内容の実施形態による一緒に接合される光学構造体９０１、１３０１を含む光学構造体１４０１の側面図および平面図を示す。光学構造体９０１、１３０１の接合は、ウェハ－ウェハ接合またはダイ－ウェハ接合で行い得る。接合工程の後、ウェハは、ダイス切断でき、知られている良品ダイは、システムの他の装置との統合のためにピックアップできる。ＴＳＶへのワイヤ接合またははんだ付けによって電気的接続を提供することができる。
【0065】
本開示内容の実施形態は、デバイスキャリアおよびエンクロージャとして微細加工されたシリコンマイクロ光学ベンチ（ＭＯＢ）を使用してシリコンフォトニックパッケージの製造を可能にする。電気的および／または光学的コンポーネントは、生産規模を増加させるためにウェハレベルで組み立てることができる。また、キャップ（例えば、キャッピング層１１１および／またはＳＯＡキャップウェハ１３２）を使用して真空または不活性雰囲気でウェハ接合工程を介してウェハ上の完成したアセンブリ全体を他のキャップウェハでキャッピングすることは、装置の環境から開示された装置を封止するのに役立つ。
【0066】
単結晶シリコンウェハの固有の物理的および化学的特性は、シリコンフォトニックコンポーネント用のパッケージを製造するのに役立つ。例えば、赤外線波長における単結晶シリコンの透明性は、光通信およびＬＩＤＡＲを含む多くの感知応用分野で開示された装置の使用を可能にする。また、単結晶シリコンは、化学的にエッチングしてミラーとプリズムで作られる特定の角度で原子的に平坦なファセット（Ｆａｃｅｔ）を形成し得る。また、単結晶シリコンは、プラズマエッチングしてウェハに内蔵されたマイクロレンズを形成し得る。単結晶シリコンは、強固なパッシベーション（Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）層として非常に安定した酸化物、高い熱伝導率、優れた機械的強度を有する。その結果、設計者は、本開示で説明したように、フォトニック集積回路、マイクロ光学装置、ヒートシンク、および機械的支持などの多くの主要機能を１つのシリコンウェハに統合することができる。
【0067】
図１ａは、ハイブリッドに統合されたシリコンパッケージを示す。１つは、対象応用のためのすべての主要機能を備えたＰＩＣウェハ（例えば、ＰＩＣウェハ１６０）を構成することから始める。この同じウェハ上で光ステアリングのためのミラー、レンズ、およびプリズムなどの微小光学コンポーネントを製造できる。また、エッジまたは回折格子カプラを介してＰＩＣと光源との間にカップルされた光でレーザーダイオードＬＤまたはＳＯＡチップを取り付けるためのチップキャリアとして使用できる。ＬＤとＳＯＡは、発熱素子であり、シリコンウェハは、ヒートシンクの役割をする。ウェハレベルのパッケージングアプローチを採用して、設計者は、よく開発された自動化されたウェハテスト方法を活用し、ウェハの全体で完成されたアセンブリを照射（Ｐｒｏｂｅ）して選別（Ｓｃｒｅｅｎ）し、後で使用する良品ダイ（ＫＧＤ）をマッピングできる。アセンブリをウェハ上に維持することは、ウェハ接合を真空または不活性雰囲気でアセンブリを密閉された状態に囲むための接近可能な技術になるようにする。実際に、複数の多機能シリコンウェハを作製し、一緒に接合することができる。
【0068】
図１ａ～図５は、レーザーアセンブリ階層、ＰＩＣ階層、およびレーザーアセンブリ階層とＰＩＣ階層との間に配置されるウェハ層を含む構造体を共有するパッケージ設計の異なる実施形態を示す。図６～図９は、レーザーアセンブリを構成するための組み立て工程を示す。組み立て工程は、温度センサー、はんだ付けのための金属フィルムスタック、電気的接続のための金属トレースなどの様々な薄膜特徴部が提供されるレーザーキャリアウェハの製造から始める。設計者は、また、電気的接続のためのシリコン貫通ビア（ＴＳＶ）（図示せず）を含み得る。このキャリア上に設計者は、まずＬＤのような能動素子をはんだ付けで付着できるが、これはこれら素子が電力集約的で放熱の利点があるためである。これらの素子を電気的に接続するＴＳＶがない場合は、ワイヤ接合が行われる。次に、レンズおよびアイソレータなどの受動コンポーネントが正確に配置されるように、能動整列工程でＵＶ粘着接着剤で付着できる。この組み立て工程は、ダイレベルおよびウェハレベル組み立てに適用できる。ウェハレベルアセンブリは、自動化されたテストおよび密閉を可能にし得る。ウェハレベルの組み立て工程において、隣接部位で任意の事前付着したはんだの妨害を防止するために、局所的な加熱ではんだ付けが行われ得る。組み立てが完了し、ウェハが気密状態にキャッピングされた後に、ウェハテストを行い得 、後で使用するためにＫＧＤをダイス切断できる。
【0069】
図１０～図１３は、ＳＯＡチップをＰＩＣウェハに取り付けるための組み立て工程を示す。ＰＩＣウェハ（例えば、ＰＩＣウェハ１０６０）は、はんだを収容するための深いトレンチ（例えば、トレンチ１０６４）およびＳＯＡ１５１を機械的に支持し、垂直整列基準を提供するための支持台（例えば、支持台１０６６）を提供する。はんだボールを使用することは、レーザージェッティングまたはスクリーニングによる導入を可能にする。はんだは、またトレンチ底部に電気めっきされ、リフローされてボールを形成し得る。はんだ堆積物の体積と形状は、次の２つの条件を満たすように決定し得る。（１）はんだは、ＳＯＡが支持台上に配置されるときにＳＯＡに触れてはならない。（２）はんだは、リフロー時にＳＯＡ１５１と接触して接続部を形成するように膨張上昇しなければならない。実用的なアプローチは、アンダーバンプメタル（ＵＢＭ）パッドの 直径をその上に安着するはんだボールよりも小さくし、はんだボールを平らに押すことである（いわゆる「コイニング（Ｃｏｉｎｉｎｇ）」工程）。この技術は、はんだの高さを支持台よりも低くすることができる。加熱時、はんだは、ＵＢＭパッドに集合するようになり、当該はんだは、制限されたパッド領域によってボールが上昇してＳＯＡに到達するようになる。この配列は、はんだが溶融したときにＳＯＡの若干の滑りを引き起こす可能性があるリフローの前にはんだの真上にＳＯＡを配置することを回避することによって、正確な整列を確保するために行われる。ＰＩＣウェハの他の特徴部は、入力／出力格子およびエッジカプラ、光ステアリング用のプリズム／レンズ、および電気接続用のワイヤ接合パッドを含み得る。
【0070】
図１０～図１３に示される実施形態において、光は、回折格子カプラを介してＰＩＣ内／外に入出力され、光は、エッジカプラを介してＰＩＣとＳＯＡとの間を移動する。したがって、ＳＯＡとＰＩＣは、直接カップリング（バット（Ｂｕｔｔ）カップリング）が可能にするように組み立てられ、これはＰＩＣのエッジカプラに対するＳＯＡの正確な配置を必要とすることがある。このために、支持台の高さを正確に調整して適切な垂直整列を提供する一方、水平整列を高精度フリップチップボンダを使用して管理することができる。つまり、組み立て工程は、ダイレベルまたはウェハレベル組み立てに適用できる。ウェハレベルの組み立ては、自動化されたテストおよび密閉を可能にし得る。ウェハレベル組み立て工程において、隣接する部位へのはんだの任意の事前付着の妨害を防止するために、局所的な加熱ではんだ付けを行い得る。組み立てが完了し、ウェハが気密状態にキャッピングされた後に、ウェハテストを行い 、ＫＧＤをマッピングすることができる。
【0071】
図１４は、レーザーユニットをＳＯＡ／ＰＩＣユニットに取り付ける最終組み立て動作を示す。これは、ウェハ－ウェハまたはダイ－ウェハの接合によって達成され得る。電気的接続が示されたような２－段ワイヤ接合またはＴＳＶへのはんだ付け（具体的には図示されていない）によって提供され得る。
【0072】
図１５ａは、本開示内容の態様による図１ａ～図１４のＬＩＤＡＲ設計を含み得る例示的な自律走行車両１５００を示す。図示された自律走行車両１５００は、自律走行車両の外部環境の１つ以上のオブジェクトをキャプチャし、自律走行車両１５００の動作を制御する目的でキャプチャされた１つ以上のオブジェクトに関連するセンサーデータを生成するように構成されるセンサーのアレイを含む。図１５ａは、センサー１５３３Ａ、１５３３Ｂ、１５３３Ｃ、１５３３Ｄ、１５３３Ｅを示す。図１５ｂは、センサー１５３３Ａ、１５３３Ｂ、１５３３Ｃ、１５３３Ｄ、１５３３Ｅに加えて、センサー１５３３Ｆ、１５３３Ｇ、１５３３Ｈ、１５３３Ｉを含む自律走行車両１５００の上面図を示す。センサー１５３３Ａ、１５３３Ｂ、１５３３Ｃ、１５３３Ｄ、１５３３Ｅ、１５３３Ｆ、１５３３Ｇ、１５３３Ｈおよび／または１５３３Ｉのいずれかは、図１ａ～図１４の設計を含むＬＩＤＡＲ装置を含み得る。図１５ｃは、自律走行車両１５００のための例示的なシステム１５９９のブロック図を示す。例えば、自律走行車両１５００は、エネルギーソース１５０６によって動力の供給を受け、ドライブトレイン１５０８に動力を提供できる原動機１５０４を含むパワートレイン１５０２を含み得る。自律走行車両１５００は、方向制御装置１５１２、パワートレイン制御装置１５１４、およびブレーキ制御装置１５１６を含む制御システム１５１０をさらに含み得る。自律走行車両１５００は、人および／または貨物を輸送することができ、様々な異なる環境で移動できる車両を含む任意の数の異なる車両として具現できる。前述のコンポーネント１５０２～１５１６は、これらのコンポーネントが活用される車両の種類によって大きく異なり得ることを理解するであろう。
【0073】
以下で説明する実施形態は、例えば、乗用車、バン、トラックまたはバスなどの車輪型陸上車両（Ｗｈｅｅｌｅｄ Ｌａｎｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に焦点を合わせる。このような実施形態において、原動機１５０４は、（何よりも）１つ以上の電気モーターおよび／または内燃機関を含み得る。エネルギーソースは、例えば、（例えば、ガソリン、ディーゼル、水素を提供する）燃料システム、バッテリーシステム、太陽電池パネル、または他の再生可能なエネルギーソース、および／または燃料電池システムを含み得る。ドライブトレイン１５０８は、変速機および／または原動機１５０４の出力を車両のモーションに変換するのに適した任意の他の機械的駆動コンポーネントとともにホイールおよび／またはタイヤを含み得るだけでなく、自律走行車両１５００を制御可能に停止または減速するように構成される１つ以上のブレーキまたは自律走行車両１５００の軌跡を制御するのに適した方向またはステアリングコンポーネント（例えば、自律走行車両１５００の１つ以上のホイールがほぼ垂直な軸を中心にピボットを行って車両の長手方向軸に対するホイールの回転平面の角度を変更させることを可能にするラックアンドピニオンステアリング連結装置（Ｒａｃｋ ａｎｄ Ｐｉｎｉｏｎ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｌｉｎｋａｇｅ）を含み得る。一部の実施形態において、パワートレインとエネルギーソースの組み合わせを使用できる（例えば、電気／ガスハイブリッド車両の場合）。一部の実施形態において、（例えば、個々のホイールまたは車軸専用の）多重電気モータを原動機として使用できる。
【0074】
方向制御装置１５１２は、自律走行車両１５００が望む軌跡に沿うことができるように、方向またはステアリングコンポーネントからフィードバックを受信および制御するための１つ以上のアクチュエーターおよび／またはセンサーを含み得る。パワートレイン制御装置１５１４は、パワートレイン１５０２の出力を制御するように、例えば、原動機１５０４の出力動力を制御し、ドライブトレイン１５０８で変速機のギアを制御するように構成され得、これにより、自律走行車両１５００の速度および／または方向を制御できる。ブレーキ制御装置１５１６は、自律走行車両１５００を減速または停止させる１つ以上のブレーキ、例えば、車両のホイールにカップルされたディスクまたはドラムブレーキを制御するように構成され得る。
【0075】
本開示内容の利益を有する通常の知識を持つ者によって理解されるように、オフロード車両、全地形（Ａｌｌ－Ｔｅｒｒａｉｎ）車両または軌道車両または建設装備を含むが、これらに限定されない他の車両タイプは、必然的に異なるパワートレイン、ドライブトレイン、エネルギーソース、方向制御装置、パワートレイン制御装置およびブレーキ制御装置を使用する。さらに、一部の実施形態において、例えば、コンポーネントの一部は、車両の方向制御装置が１つ以上の原動機の出力を変更することによって主に処理される場合に結合され得る。したがって、本明細書に開示された実施形態は、自律走行車輪型陸上車両における本明細書に説明された技術の特定の応用に限定されない。
【0076】
図示された実施形態において、自律走行車両１５００についての自律制御は、メモリ１５２４に格納されたプログラムコード（例えば、命令語１５２６）を行うように構成される処理ロジック１５２２とともに処理ロジック１５２２内の１つ以上のプロセッサおよび１つ以上のメモリ１５２４を含み得る車両制御システム１５２０で具現される。処理ロジック１５２２は、例えば、１つまたは複数のグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ（ｓ））および／または１つまたは複数の中央処理ユニット（ＣＰＵ（ｓ））を含み得る。
【0077】
センサー１５３３Ａ～１５３３Ｉは、自律走行車両の動作を制御するのに使用するために自律走行車両の周辺環境からデータを収集するのに適した様々なセンサーを含み得る。例えば、センサー１５３３Ａ～１５３３Ｉは、ＲＡＤＡＲユニット１５３４、ＬＩＤＡＲユニット１５３６、例えば、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ、Ｇａｌｉｌｅｏ、またはＣｏｍｐａｓｓなどの衛星航法システムである３Ｄポジショニングセンサー１５３８を含み得る。図１ａ～図１４のＬＩＤＡＲ設計は、ＬＩＤＡＲユニット１５３６に含まれ得る。ＬＩＤＡＲユニット１５３６は、例えば、自律走行車両１５００の周囲に分布した複数のＬＩＤＡＲセンサーを含み得る。一部の実施形態において、３Ｄポジショニングセンサー１５３８は、衛星信号を使用して地球上の車両の位置を決定し得る。センサー１５３３Ａ～１５３３Ｉは、任意選択で１つ以上の超音波センサー、１つ以上のカメラ１５４０、および／または慣性測定ユニット（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ、ＩＭＵ）１５４２を含み得る。一部の実施形態において、カメラ１５４０は、モノグラフィックまたはステレオグラフィックカメラであり得、静止画および／または動画を記録することができる。カメラ１５４０は、自律走行車両１５００の外部環境で１つ以上のオブジェクトのイメージをキャプチャするように構成されるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサーを含み得る。ＩＭＵ１５４２は、３つの方向で自律走行車両１５００の線形および回転モーションを検出できる複数のジャイロスコープおよび加速度計を含み得る。ホイールエンコーダなどの１つ以上のエンコーダ（図示せず）が自律走行車両１５００の１つ以上のホイールの回転をモニタリングするのに使用できる。
【0078】
センサー１５３３Ａ～１５３３Ｉの出力は、位置推定（Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）サブシステム１５５２、軌跡（Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）サブシステム１５５６、知覚（Ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）サブシステム１５５４、および制御システムインターフェース１５５８を含む制御サブシステム１５５０に提供され得る。位置推定サブシステム１５５２は、自律走行車両１５００の位置および指向（または「ポーズ」とも呼ばれる）をその周辺環境内で、そして一般的に特定の地理的領域内で決定するように構成される。自律走行車両の位置は、ラベルが指定された自律走行車両データを生成する一部として同じ環境内の追加車両の位置と比較できる。知覚サブシステム１５５４は、自律走行車両１５００を囲む環境内のオブジェクトを検出、追跡、分類および／または決定するように構成され得る。軌跡サブシステム１５５６は、環境内で静止および移動するオブジェクトだけでなく、希望する目的地を考慮するとき、特定のタイムフレームにわたる自律走行車両１５００のための軌跡を生成するように構成される。一部の実施形態による機械学習モデルは、車両軌跡を生成するために活用できる。制御システムインターフェース１５５８は、自律走行車両１５００の軌跡を具現するために制御システム１５１０と通信するように構成される。一部の実施形態において、機械学習モデルが計画された軌跡を具現するために自律走行車両を制御するために活用できる。
【0079】
車両制御システム１５２０は、センサー１５３３に含まれた光検出器によって生成された信号に応答して自律走行車両１５００のパワートレイン１５０２を制御するように構成され得る。１つ以上の光検出器（例えば、フォトダイオードまたはイメージセンサー）は、ＳＯＡ１５１によって生成され、出力光１９９として装置からアウトカップルされた増幅されたレーザー光を反射する自律走行車両制御システムの環境内のターゲット（例えば、オブジェクト）から反射された赤外線レーザー光を受光するように構成され得る。光検出器は、１つまたは複数のＬＩＤＡＲユニット１５３６に含まれ得、図１ａ～図１４に開示された装置も１つまたは複数のＬＩＤＡＲユニット１５３６に含まれ得る。車両制御システム１５２０は、複数のＬＩＤＡＲセンサー１５３６からの出力に応答して自律走行車両１５００のパワートレイン１５０２を制御するように構成され得る。
【0080】
車両制御システム１５２０のための図１５ｃに示されるコンポーネントの集合は、単に本質的に例示的であることが理解されるであろう。個々のセンサーは、一部の実施形態において省略され得る。一部の実施形態において、図１５ｃに示される異なるタイプのセンサーが冗長性のために、および／または自律走行車両を囲む環境内の他の領域をカバーするために使用できる。一部の実施形態において、異なるタイプおよび／または組み合わせの制御サブシステムを使用できる。また、サブシステム１５５２～１５５８は、処理ロジック１５２２およびメモリ１５２４とは別のものとして示されているが、一部の実施形態において、サブシステム１５５２～１５５８の機能の一部または全部がメモリ１５２４に常駐し、処理ロジック１５２２によって行われる命令語１５２６などのプログラムコードで具現でき、このようなサブシステム１５５２～１５５８は、場合によっては、同じプロセッサおよび／またはメモリを使用して具現できることが理解されるであろう。一部の実施形態において、サブシステムは、様々な専用回路ロジック、様々なプロセッサ、様々なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、様々な特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、様々なリアルタイムコントローラなどを使用して具現でき、前述のように、複数のサブシステムは、回路、プロセッサ、センサー、および／または他のコンポーネントを活用できる。また、車両制御システム１５２０の様々なコンポーネントは、様々な方法でネットワーク化することができる。
【0081】
一部の実施形態において、ソフトウェア、ハードウェア、回路ロジック、センサー、およびネットワークの様々な組み合わせを含む多数の異なるアーキテクチャが図１５ｃに示される様々なコンポーネントを具現するために使用できる。それぞれのプロセッサは、例えば、マイクロプロセッサとして具現でき、それぞれのメモリは、主記憶装置および任意の補助レベルのメモリ－例えば、キャッシュメモリ、不揮発性またはバックアップメモリ（例えば、プログラマブルまたはフラッシュメモリ）、およびリードオンリーメモリ－を含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）装置を表すことができる。また、それぞれのメモリは、物理的に自律走行車両１５００の他の場所に位置したメモリ記憶装置、例えば、プロセッサ内のキャッシュメモリ、および例えば、大容量記憶装置または他のコンピュータコントローラに格納された仮想メモリとして使用される任意の格納容量を含むものと見なすことができる。図１５ｃに示される処理ロジック１５２２または完全に別個の処理ロジックは、例えば、エンターテインメントシステムを制御し、ドア、照明、あるいは、便宜特徴部などを動作させるように自律走行制御の目的から外れた自律走行車両１５００の追加機能を具現するために使用できる。
【0082】
さらに、追加の格納のために、自律走行車両１５００は、また、１つ以上の大容量記憶装置、例えば、特にリムーバブルディスクドライブ、ハードディスクドライブ、直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）、光学ドライブ（例えば、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなど）、ソリッドステートストレージドライブ（ＳＳＤ）、ネットワーク接続された記憶装置、ストレージエリアネットワークおよび／またはテープドライブなどを含み得る。また、自律走行車両１５００は、自律走行車両１５００が搭乗者から複数の入力を受信し、搭乗者についての出力を生成するようにする、例えば、１つ以上のディスプレイ、タッチスクリーン、音声および／またはジェスチャインターフェース、ボタン、および他の触覚制御装置などのユーザーインターフェース１５６４を含み得る。一部の実施形態において、搭乗者からの入力は、他のコンピュータまたは電子装置、例えば、モバイル装置のアプリまたはウェブインターフェースを介して受信され得る。
【0083】
一部の実施形態において、自律走行車両１５００は、１つ以上のネットワーク１５７０（例えば、特に近距離通信網（ＬＡＮ）、広域通信網（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、および／またはインターネット）との通信に適したネットワークインターフェース１５６２などの１つ以上のネットワークインターフェースを含み、例えば、自律走行車両１５００がその自律走行制御に使用される環境および他のデータを受信するクラウドサービスなどの中央サービスをはじめとする他のコンピュータおよび電子装置との情報通信を許容することができる。一部の実施形態において、１つ以上のセンサー１５３３Ａ～１５３３Ｉによって収集されたデータは、追加処理のためにネットワーク１５７０を介してコンピューティングシステム１５７２にアップロードされることができる。このような実施形態において、タイムスタンプがアップロード前に車両データの各インスタンス（Ｉｎｓｔａｎｃｅ）に関連付けることができる。
【0084】
図１５ｃに示される処理ロジック１５２２および本明細書に開示されている様々な追加のコントローラとサブシステムは、以下により詳細に説明されるように、一般にオペレーティングシステムの制御下で動作し、様々なコンピュータソフトウェアアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、またはデータ構造を実行するか、またはこれらに依存する。さらに、様々なアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、またはモジュールも、ネットワーク１５７０を介して自律走行車両１５００に結合された他のコンピュータの１つ以上のプロセッサで、例えば、分散、クラウドベースまたはクライアントサーバコンピューティング環境で実行できるため、コンピュータプログラムの機能を具現するために必要な処理がネットワークを介して多数のコンピュータおよび／またはサービスに割り当てられる。
【0085】
オペレーティングシステムの一部として具現されたり、特定のアプリケーション、コンポーネント、プログラム、オブジェクト、モジュール、または命令語のシーケンス、またはこれらのサブセットとして具現されたりしても、本明細書に記載の様々な実施形態を具現するために実行されるルーチンは、ここで「プログラムコード」と呼ばれる。プログラムコードは、通常、様々なメモリおよび記憶装置内に様々な時間に常駐し、１つ以上のプロセッサによって読み取りおよび実行されるとき、本開示内容の様々な態様を具現するステップまたは要素を実行するために必要なステップを行う１つ以上の命令語を含む。さらに、実施形態は、完全に機能するコンピュータおよびシステムの文脈で説明され、以下に説明されるが、本明細書に記載されている様々な実施形態は、様々な形態のプログラム製品として配布することが可能であり、実施形態は、このような配布を実際に行うのに使用される特定のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体とは無関係に具現できることを理解するであろう。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、特に、揮発性および不揮発性メモリ装置、フロッピーおよび他のリムーバブルディスク、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気テープおよび光ディスク（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような実感型の非一時的媒体が含まれる。
【0086】
また、以下で説明される様々なプログラムコードは、これが特定の実施形態で具現されるアプリケーションに基づいて識別できる。しかし、以下の任意の特定のプログラム命名法は、単に便宜のために使用されたものであり、したがって、本発明は、このような命名法によって識別および／または暗示された任意の特定アプリケーションでのみ使用するように制限されてはならないことを理解するべきである。さらに、コンピュータプログラムがルーチン、手順、方法、モジュール、オブジェクトなどに体系化できる典型的に無限の数の方式とプログラム機能が典型的なコンピュータ内に常駐する様々なソフトウェア層（例えば、オペレーティングシステム、ライブラリ、ＡＰＩ、アプリケーション、アプレットなど）中に割り当てられる様々な方式を考慮するとき、本発明は、本明細書に記載のプログラム機能の特定の体系化および割り当てに限定されないことを理解するべきである。
【0087】
本開示内容の利益を有する当業者は、図１５ｃに示される例示的な環境が本明細書に開示された実施形態を制限するように意図されないことを認識するであろう。実際に、当業者は、他の代替ハードウェアおよび／またはソフトウェア環境が本明細書に開示された実施形態の範囲から逸脱することなく使用できることを認識するであろう。
【0088】
本開示内容における「処理ロジック」（例えば、処理ロジック１５２２）という用語は、本明細書に開示された動作を実行するために、１つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ＡＳＩＣおよび／またはＦＰＧＡを含み得る。一部の実施形態において、メモリ（図示せず）は、動作を実行および／またはデータを格納するための命令語を格納するために処理ロジックに統合される。また、処理ロジックは、本開示内容の実施形態による動作を実行するためのアナログまたはデジタル回路を含み得る。
【0089】
本開示内容で説明される「メモリ」または「複数のメモリ」は、１つ以上の揮発性または不揮発性メモリアーキテクチャを含み得る。「メモリ」または「複数のメモリ」は、コンピュータ読み取り可能な命令語、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータなどの情報を格納するための任意の方法または技術で具現された移動式および非移動式媒体であり得る。例示的なメモリ技術は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、高精細マルチメディア／データ記憶ディスクまたはその他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶装置またはコンピューティング装置によるアクセスのために情報を格納するために使用できる任意の他の非送信媒体を含み得る。
【0090】
ネットワークは、任意のネットワークまたはネットワークシステムを含み得、このネットワークまたはネットワークシステムとしてピアツーピア（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ）ネットワーク、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットなどのパブリックネットワーク、プライベートネットワーク、セルラーネットワーク、無線ネットワーク、有線ネットワーク、有無線組み合わせのネットワーク、および衛星ネットワークなどがあるが、これらに限定されない。
【0091】
通信チャネルは、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｐｏｒｔ）、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、セルラーデータプロトコル（例えば、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ）、光通信ネットワーク、ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）、ピアツーピアネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、パブリックネットワーク（例えば、「インターネット」）、プライベートネットワーク、衛星ネットワークまたは他のものを活用する１つ以上の有線または無線通信を含むか、またはこれによってルーティングされることができる。
【0092】
コンピューティング装置は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ファブレット、スマートフォン、フィーチャーホン、サーバコンピュータ、または他のものを含み得る。サーバコンピュータは、データセンターに遠隔に位置するか、ローカルに格納できる。
【0093】
前述したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの側面で説明される。説明された技術は、有形または非一時的な機械（例えば、コンピュータ）読み取り可能な記憶媒体内に具体化され、機械によって実行されるときに機械が説明された動作を実行させる機械実行可能命令語を構成し得る。さらに、プロセスは、ＡＳＩＣなどのハードウェア内で具体化できる。
【0094】
実感型非一時的な機械読み取り可能な記憶媒体は、機械（例えば、コンピュータ、ネットワーク装置、パーソナル携帯情報端末、製造ツール、１つ以上のプロセッサセットを有する任意の装置など）によってアクセス可能な形で情報を提供（例えば、格納）する任意のメカニズムを含む。例えば、機械読み取り可能な記憶媒体は、記録可能／記録不可能媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置など）を含む。
【0095】
要約書に説明されたものを含め、本発明の例示された実施形態についての前述の説明は、包括的であるか、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。本発明の特定の実施形態および本発明の例が例示的な目的で本明細書に説明されるが、関連技術分野における通常の知識を有する者が認識するように、本発明の範囲内で様々な修正が可能である。
【0096】
このような本発明の修正は、前述の詳細な説明に照らして行われ得る。次の特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を本明細書に開示された特定の実施形態に限定するものと解釈されてはならない。むしろ、本発明の範囲は、確立された特許請求の範囲の解釈の原則に従って解釈されなければならない次の特許請求の範囲によって完全に決定されるべきである。
【図1a】
【図1b】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15a】
【図15b】
【図15c】
【手続補正書】
【提出日】2022-12-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザー光を放出するように構成されるレーザーを含むレーザーアセンブリ階層と、
フォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層－前記ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）および前記レーザー光をＰＩＣウェハにインカップル（Ｉｎｃｏｕｐｌｅ）し、前記レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含む－と、
前記レーザーアセンブリ階層と前記ＰＩＣウェハとの間に配置されるウェハ層を含む自律走行車両用のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項2】
前記レーザー光は、赤外線レーザー光であり、前記ウェハ層は、前記赤外線レーザー光に対して透明である請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項3】
前記ウェハ層は、前記レーザーアセンブリ階層から前記赤外線レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、前記レンズは、前記ウェハ層に統合され、前記赤外線レーザー光を前記ＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項4】
前記ウェハ層は、
レーザーキャリアウェハ－前記レーザーは、前記レーザーキャリアウェハにカップルされる－と、
ＳＯＡキャップウェハ－前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記ＳＯＡを封止し、前記ＳＯＡキャップウェハは、前記ＰＩＣウェハと前記レーザーキャリアウェハとの間に配置される－と、を含む請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項5】
前記ウェハ層および前記ＰＩＣウェハは、単結晶シリコンで形成される請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項6】
前記ウェハ層は、前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記ＳＯＡを封止し、前記レーザーは、前記ウェハ層にカップルされる請求項２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項7】
前記ウェハ層は、前記レーザーアセンブリ階層から前記レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、前記レンズは、前記ウェハ層に統合され、前記レーザー光を前記ＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項8】
前記ＰＩＣウェハは、当該ＰＩＣウェハに統合される出口特徴部を含み、前記出口特徴部は、前記ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を受光し、前記ＰＩＣウェハから前記増幅されたレーザー光をアウトカップル（Ｏｕｔｃｏｕｐｌｅ）するように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項9】
前記レーザーアセンブリ階層は、前記レーザーと前記レーザーアセンブリ階層のミラーとの間に配置されるレーザーレンズを含み、前記レーザーレンズは、前記レーザーから放出されたレーザー光をコリメートするように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項10】
前記ＳＯＡは、前記ＰＩＣウェハにフリップ接合される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項11】
前記ＰＩＣウェハは、
前記ＳＯＡのためのはんだを収容できるサイズのトレンチと、
前記ＳＯＡを機械的に支持し、垂直整列基準を提供するように前記ＰＩＣウェハで形成される支持台と、を含む請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項12】
前記ＰＩＣウェハは、当該ＰＩＣウェハの入力格子からレーザー光を受光する１つ以上のエッジカプラを含み、前記１つ以上のエッジカプラは、前記レーザー光を前記ＳＯＡにインカップルするように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項13】
前記ＰＩＣウェハの出力格子は、前記入力格子よりも前記ＰＩＣウェハ内に深く配置される請求項１２に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項14】
前記レーザーアセンブリ階層は、
前記ＬＩＤＡＲ装置の環境から前記レーザーを封止するキャッピング層（Ｃａｐｐｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）と、
前記キャッピング層の傾斜壁上に配置されるミラーと、をさらに含み、
前記ＰＩＣウェハは、
入力格子と出力格子を含み、
前記入力格子は、前記ミラーから反射された前記レーザー光をインカップルし、前記レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成され、前記出力格子は、前記ＳＯＡから増幅されたレーザー光を受光し、前記ＰＩＣウェハから前記増幅されたレーザー光をアウトカップルするように構成される請求項１に記載のＬＩＤＡＲ装置。
【請求項15】
レーザーアセンブリ階層とフォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層とを含む光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置－前記レーザーアセンブリ階層は、赤外線レーザー光を放出するように構成される赤外線レーザーを含み、前記ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）と前記赤外線レーザー光を前記ＰＩＣウェハにインカップルし、前記赤外線レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含み、前記ＬＩＤＡＲ装置は、前記レーザーアセンブリ階層と前記ＰＩＣウェハとの間に配置されるウェハ層を含む－と、
前記ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を反射する自律走行車両制御システムの環境内のターゲットから反射された赤外線レーザー光を受光するように構成される光検出器と、
前記光検出器によって生成された信号に応答して前記自律走行車両制御システムを制御する１つ以上のプロセッサと、を含む自律走行車両制御システム。
【請求項16】
前記ウェハ層は、前記赤外線レーザー光に対して透明である請求項１５に記載の自律走行車両制御システム。
【請求項17】
前記ウェハ層は、前記レーザーアセンブリ階層から前記赤外線レーザー光を受光するように構成されるレンズを含み、前記レンズは、前記ウェハ層に統合され、前記赤外線レーザー光を前記ＰＩＣウェハの入力格子に集束するように構成される請求項１６に記載の自律走行車両制御システム。
【請求項18】
前記ウェハ層は、
レーザーキャリアウェハ－前記レーザーは、前記レーザーキャリアウェハにカップルされる－と、
前記自律走行車両制御システムの前記環境から前記ＳＯＡを封止するＳＯＡキャップウェハ－前記ＳＯＡキャップウェハは、前記ＰＩＣウェハと前記レーザーキャリアウェハとの間に配置される－と、を含む請求項１６に記載の自律走行車両制御システム。
【請求項19】
レーザーアセンブリ階層およびとフォトニック集積回路（ＰＩＣ）階層とを含む光検出および距離測定（ＬＩＤＡＲ）装置－前記レーザーアセンブリ階層は、近赤外線レーザー光を放出するように構成される近赤外線レーザーを含み、前記ＰＩＣ階層は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）および前記近赤外線レーザー光を前記ＰＩＣウェハにインカップルし、前記近赤外線レーザー光を前記ＳＯＡに送るように構成されるＰＩＣウェハを含み、前記ＬＩＤＡＲ装置は、前記レーザーアセンブリ階層と前記ＰＩＣウェハとの間に配置されるウェハ層を含む－と、
前記ＳＯＡによって生成された増幅されたレーザー光を反射する自律走行車両の環境内のターゲットから反射された近赤外線レーザー光を受光するように構成される光検出器と、
前記光検出器によって生成された信号に応答して前記自律走行車両を制御する１つ以上のプロセッサと、を含む自律走行車両。
【請求項20】
前記ウェハ層は、前記近赤外線レーザー光に対して透明である請求項１９に記載の自律走行車両。
【国際調査報告】