特表 2024-513077 少なくとも２つのフォトニックチップが設けられたフォトニックデバイスを製造するための方法及びフォトニックデバイス

(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】2024-03-21

(54)【発明の名称】少なくとも２つのフォトニックチップが設けられたフォトニックデバイスを製造するための方法及びフォトニックデバイス

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/13 20060101AFI20240313BHJP

   G02B 6/124 20060101ALI20240313BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20240313BHJP

   G02B 6/34 20060101ALI20240313BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

G02B6/13

G02B6/124

G02B6/12 301

G02B6/34

G02B6/42

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023561131

(86)(22)【出願日】2022-03-23

(85)【翻訳文提出日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 FR2022050538

(87)【国際公開番号】W WO2022214748

(87)【国際公開日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】2103538

(32)【優先日】2021-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522392508

【氏名又は名称】シンティル フォトニクス

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シルヴィ メネゾ

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AB12

2H137BA34

2H137BA53

2H137BB02

2H137BB12

2H137BB25

2H137EA02

2H137EA04

2H137EA05

2H147AB04

2H147AB05

2H147BC01

2H147BC05

2H147BG04

2H147CA13

2H147DA08

2H147DA09

2H147EA09C

2H147EA12C

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147EA14C

2H147FA03

2H147FA05

2H147FA06

2H147FC01

2H147FC08

2H147FD15

2H147GA19

(57)【要約】

本発明は、デバイス（１００）を製造するための方法に関し、本方法は、ａ）最終基板（２００）上に層（３００）を備える構造体を提供するステップであって、層（３００）は、第１のガイド（３３０）及び第２のガイド（３４０）と、格子（３４１）とを備え、第１の導波路及び第２の導波路は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及びＤ１より大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面から離間されている、ステップと、ｂ）結合面（３２０）に、それぞれ第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックから形成された少なくとも１つの第１のブロック（５１０）及び少なくとも１つの第２のブロック（５２０）を転写するステップと、ｃ）第１のブロック（５１０）及び第２のブロック（５２０）から、それぞれ、第１のコンポーネント（６１０）及び第２のコンポーネント（６２０）を形成するステップであって、第１のコンポーネント（６１０）及び第２のコンポーネント（６２０）は、それぞれ、エバネッセント的又は断熱的に第１の導波路と、及び格子を介して第２の導波路と、結合される、ステップと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォトニックデバイス（１００）を製造するための方法であって、製造方法は、以下の連続するステップ、すなわち、
ａ）結合面（３２０）と、前記結合面（３２０）の反対側の組立面（３１０）とが設けられた結合層（３００）を備える支持構造体を提供するステップであって、前記結合層（３００）は、それの組立面（３１０）によって最終基板（２００）の主面（２１０）上に載置され、前記結合層（３００）は、少なくとも１つの第１の導波路（３３０）及び少なくとも１つの第２の導波路（３４０）を備え、前記少なくとも１つの第２の導波路（３４０）は、それの端部のうちの一方で第１の格子カプラ（３４１）によって終端されており、前記第１の導波路は単結晶材料を含み、前記第１の導波路（３３０）及び前記第２の導波路（３４０）は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び前記第１の距離Ｄ１より大きい第２の距離Ｄ２だけ前記結合面（３２０）から離れており、有利には、前記第１の距離Ｄ１は１５０ｎｍ未満であり、前記第２の距離Ｄ２は２００ｎｍより大きく、前記支持構造体の提供は、半導体オンインシュレータ（４００）基板から前記結合層を形成し、次いで、前記最終基板（２００）の前記主面上に前記結合層を転写することを含む、ステップと、
ｂ）前記結合面（３２０）上に、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ作られた少なくとも第１のブロック（５１０）及び少なくとも第２のブロック（５２０）を転写するステップと、
ｃ）前記第１のブロック（５１０）から及び前記第２のブロック（５２０）から、それぞれ、第１のフォトニックコンポーネント（６１０）及び第２のフォトニックコンポーネント（６２０）を形成するステップであって、前記第１のフォトニックコンポーネント（６１０）及び前記第２のフォトニックコンポーネント（６２０）は、それぞれ、エバネッセント的に又は断熱的に前記少なくとも１つの第１の導波路（３３０）と、及び前記格子カプラ（３４１）を介して前記少なくとも１つの第２の導波路（３４０）と、光学的に結合される、ステップと、
を含む、製造方法。

【請求項2】

前記半導体オンインシュレータ基板（４００）は、後面（４１０）から前面（４２０）に向かって、初期基板（４３０）、埋め込み酸化物層（４４０）、及び半導体層（４５０）を備え、前記埋め込み酸化物層（４４０）は、前記結合層（３００）の一部を形成し、有利には、前記第１の距離Ｄ１に等しい厚さを有する、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記結合層（３００）の形成は、前記少なくとも１つの第１の導波路（３３０）を形成するように前記半導体層（４５０）を部分的にエッチングするサブステップａ１）を含む、請求項２に記載の製造方法。

【請求項4】

前記結合層（３００）の前記形成は、前記半導体オンインシュレータ基板の前記前面に重なり、かつ前記第１の導波路（３３０）を封入するように意図された、有利には二酸化シリコンで作られた第１のシース層（３６０）を形成するサブステップａ２）を含む、請求項３に記載の製造方法。

【請求項5】

前記結合層（３００）の前記形成は、前記第２の導波路（３４０）及び前記第１の格子カプラ（３４１）を前記第１のシース層（３６０）上に形成するサブステップａ３）を含み、有利には、前記第２の導波路（３４０）及び前記第１の格子カプラ（３４１）が、前記初期基板（４３０）と前記埋め込み酸化物層（４４０）との間に形成される界面から前記第２の距離Ｄ２に等しい距離にあるように、前記第１のシース層（３６０）の厚さが調整される、請求項４に記載の製造方法。

【請求項6】

前記結合層（３００）の前記形成は、有利には二酸化シリコンで作られ、前記第１のシース層（３６０）に重なり、前記第２の導波路（３４０）及び前記第１の格子カプラ（３４１）を封入するように意図された第２のシース層（３７０）を形成するサブステップａ４）を含む、請求項５に記載の製造方法。

【請求項7】

前記第１のフォトニックスタック及び前記第２のフォトニックスタックは、前記結合面（３２０）に転写される前にエピタキシによって形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項8】

少なくとも１つの前記第１のフォトニックコンポーネントは、レーザを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項9】

少なくとも１つの前記第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを含み、有利には、前記第２のフォトニックスタックと前記結合層（３００）との間に形成された界面は、反射防止層を欠いている、請求項１～８のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項10】

反射素子（９１０）は、前記結合層（３００）内に形成され、前記第１の格子カプラ（３４１）が前記反射素子（９１０）と少なくとも１つの前記第２のフォトニックコンポーネントとの間に挟持されるように配置されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項11】

前記第２の導波路（３４０）はまた、それの他方の端部で第２の格子カプラによって終端され、前記第２の格子カプラは、前記結合面から前記第２の導波路（３４０）への光放射の注入を可能にするように配置されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の製造方法。

【請求項12】

フォトニックデバイス（１００）であって、
－主面（２１０）が設けられた最終基板（２００）と、
－結合面（３２０）と、前記結合面（３２０）の反対側の組立面（３１０）が設けられた結合層（３００）であって、前記結合層（３００）は、それの組立面（３１０）によって、前記最終基板（２００）の前記主面（２１０）上に載置されており、前記結合層（３００）は、少なくとも１つの第１の導波路（３３０）及び少なくとも１つの第２の導波路（３４０）を備え、前記少なくとも１つの第２の導波路（３４０）はそれの端部のうちの一方で第１の格子カプラ（３４１）によって終端されており、前記第１の導波路は半導体単結晶材料を含み、前記第１の導波路（３３０）及び前記第２の導波路（３４０）は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び前記第１の距離Ｄ１よりも大きい第２の距離Ｄ２だけ前記結合面（３２０）から離れており、有利には、前記第１の距離Ｄ１は１５０ｎｍ未満であり、前記第２の距離Ｄ２は２００ｎｍよりも大きい、結合層（３００）と、
－第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ形成された第１のフォトニックコンポーネント（６１０）及び第２のフォトニックコンポーネント（６２０）であって、前記第１のフォトニックコンポーネント（６１０）及び前記第２のフォトニックコンポーネント（６２０）は、それぞれ、エバネッセント的に又は断熱的に前記少なくとも１つの第１の導波路（３３０）と、及び前記第１の格子カプラ（３４１）を介して前記少なくとも１つの第２の導波路（３４０）と、光学的に結合されている、第１のフォトニックコンポーネント（６１０）及び第２のフォトニックコンポーネント（６２０）と、
を備える、フォトニックデバイス（１００）。

【請求項13】

前記第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを含み、有利には、前記第２のフォトニックスタックと前記結合層（３００）との間に形成された界面は、反射防止層を欠いている、請求項１２に記載のフォトニックデバイス。

【請求項14】

前記第２の導波路（３４０）はまた、それの他方の端部で第２の結合ネットワーク（３４２）によって終端され、前記第２の結合ネットワーク（３４２）は、前記結合面から前記第２の導波路（３４０）への光放射の注入を可能にするように配置されている、請求項１２又は１３に記載のフォトニックデバイス。

【請求項15】

前記第２の導波路（３４０）はまた、それの他方の端部で縁面によってカプラによって終端され、前記縁面は、前記結合面と前記組立面とを接続する前記結合層の輪郭である、請求項１２又は１３に記載のフォトニックデバイス。

【請求項16】

前記フォトニックデバイスは、前記結合層（３００）内に形成された反射素子（９１０）を更に備え、前記第１の格子カプラ（３４１）が前記反射素子（９１０）と少なくとも１つの前記第２のフォトニックコンポーネント（６２０）との間に挟持されるように配置されている、請求項１２～１５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】

本発明の分野は、集積フォトニックコンポーネントの分野のものである。より詳細には、本発明は、フォトニックデバイス内のフォトニックコンポーネントの光結合の問題に関する。特に、本発明は、デバイス上に複数のフォトニックコンポーネントを共集積し、光学的に結合する方法を提案する。特に、本発明は、２つの異なる結合モードに従って、２つのフォトニックコンポーネントをデバイスに集積することを可能にする方法を提案する。

【背景技術】

【0002】

フォトニックコンポーネントとマイクロエレクトロニクスデバイスとの共集積は、特に通信及び量子光学の分野の新たなニーズを満たすために、過去２０年間にわたってかなり成長してきた。

【0003】

実際、これらのフォトニックコンポーネントは、一般にＩＩＩ－Ｖ族半導体材料で作られており、その性能はもはや実証する必要がなく、シリコン基板又はマイクロ電子デバイスを支持する支持体上に直接集積してモノリシックデバイスを形成することができる。特に、それらの集積は、ボンディング、研磨、更にはエッチングのステップなどのマイクロエレクトロニクス産業の実績のある技術を実装する。

【0004】

しかしながら、同じデバイスのフォトニックコンポーネントとマイクロエレクトロニクスコンポーネントとの間の通信は、フォトニックコンポーネントによって放射又は受信され得る光放射のための光結合手段及び／又は誘導手段の形成を必要とする。

【0005】

これに関して、対象とする用途又はフォトニックコンポーネントの性質に応じて、異なるタイプの光結合を考慮することができる。後者の中で、表面結合、エバネッセント波又は断熱波による結合、及び最後に突合せ結合を挙げることができる。

【0006】

そのため、図１は、本明細書の非特許文献１の図２を示すが、シリコン導波路ＧＯ１とＩＩＩ－Ｖ族半導体材料で作られた光検出器ＰＤ１との間の表面結合（「底部」結合と呼ばれる）の図である。

【0007】

特に、この図１では、封入層ＣＥ１（「ＢＣＢ」樹脂で作られた）内に封入された導波路ＧＯ１は、それの端部のうちの一方に従って、格子カプラＲＣ１によって終端されている。

【0008】

光検出器ＰＤ１は、感光面によって、封入層上に、格子カプラＲＣ１と整列して載置されている。そのような配置は、導波路ＧＯ１によって誘導される放射は、格子カプラＲＣ１に到達するときに、その感光面（又はより一般的には「その結合面」）によって光検出器ＰＤ１に伝送されることを可能にする。そのような結合モードは、異なる屈折率を有する媒体を考慮することを可能にする。より具体的には、格子カプラＲＣ１及び光検出器ＰＤ１の結合面は、異なる屈折率の材料から作られてもよい。

【0009】

本明細書の非特許文献２は、シリコンで作られた導波路とエバネッセント波又は断熱波によって光学的に結合されたアバランシェフォトダイオード（「avalanche photodiode、ＡＰＤ」）が設けられたフォトニックデバイスを提案している（非特許文献２の図２（ａ）を再現した図２）。この目的のために、アバランシェフォトダイオードは、効果的な結合を可能にするように、導波路に対して垂直にかつ導波路の近くに配置されている。

【0010】

最後に、本明細書の非特許文献３に記載されているように、突合せ結合は、問題のフォトニックコンポーネントＰＤ３の一方の側部又は外側表面ＳＬ３上での結合を実装する。特に、図３（非特許文献３の図２（ａ））に示されるように、フォトニックコンポーネントＤＰ３は、導波路Ｇ０３によって誘導される光放射を受け取るように構成されている。

【0011】

本明細書の特許文献１は、２つの導波路間の断熱変換器を設計するための方法を開示している。

【0012】

本明細書の特許文献２は、導波路とセンサとの間の格子カプラによる光結合の実装を提案している。

【0013】

そのため、上述の結合の各々は、フォトニックコンポーネントの特定の特徴、より具体的には、その形状及び／又は機能に関する特異性を満たすように実装される。これにより、異なるタイプのフォトニックコンポーネントの集積の考慮は、１つのコンポーネントから別のコンポーネントへの異なる光結合モードを伴い得る。

【0014】

しかしながら、各結合モードは、非常に正確な基準を満たす。特に、表面結合は、一般に、エバネッセント波又は断熱波による結合を回避するために、格子カプラとフォトニックコンポーネントとの間に少なくとも２００ｎｍの最小距離を必要とする。更に、結合面は、一般に、導波路とフォトニックコンポーネントとの間の結合の効率を制限する可能性が高い非ゼロ反射係数を有する。実際、導波路からの、格子カプラを介してフォトニックコンポーネントに結合された放射は、結合面によって少なくとも部分的に反射され、導波路に再注入される可能性が高い。

【0015】

一方、エバネッセント波又は断熱波による結合は、フォトニックコンポーネントと、それが光学的に結合される導波路との間の近接、特に１５０ｎｍ以下の距離を必要とする。更に、この結合は、導波路及びフォトニックコンポーネントを形成する材料の屈折率が近いことも意味する。

【0016】

言い換えれば、２つの異なるフォトニックコンポーネントのためのフォトニックデバイス内の表面結合及びエバネッセント波結合又は断熱波結合を考慮すると、当該デバイスを製造する方法がより複雑になる。特に、この追加された複雑さは、コンポーネントを形成及び／又は転写するステップ数の増加によって特徴付けられる。

【0017】

したがって、本発明の１つの目的は、それぞれ第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントとのエバネッセント波結合又は断熱波結合及び表面結合を実装するフォトニックデバイスを製造するための方法を提案することである。

【0018】

本発明の別の目的はまた、表面結合を改善するための方法を提案することである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】欧州特許出願公開第３７６４１３６号

【特許文献2】米国特許出願公開第２００４／０８１３９９号

【非特許文献】

【0020】

【非特許文献1】Ｇ．Ｒｏｅｌｋｅｎｓ、Ｊ．Ｂｒｏｕｃｋａｅｒｔ、Ｄ．Ｔａｉｌｌａｅｒｔ、Ｐ．Ｄｕｍｏｎ、Ｗ．Ｂｏｇａｅｒｔｓ、Ｄ．Ｖａｎ Ｔｈｏｕｒｈｏｕｔ、Ｒ．Ｂａｅｔｓ、Ｒ．Ｎｏｔｚｅｌ、ａｎｄ Ｍ．Ｓｍｉｔ、“Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ ｏｎｔｏ ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ”、Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ １３、１０１０２－１０１０８（２００５）

【非特許文献2】Ｚｈｉｈｏｎｇ Ｈｕａｎｇ、Ｃｈｅｎｇ Ｌｉ、Ｄｉ Ｌｉａｎｇ、Ｋｕｎｚｈｉ Ｙｕ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｓａｎｔｏｒｉ、Ｍａｒｃｏ Ｆｉｏｒｅｎｔｉｎｏ、Ｗａｙｎｅ Ｓｏｒｉｎ、Ｓａｍｕｅｌ Ｐａｌｅｒｍｏ、ａｎｄ Ｒａｙｍｏｎｄ Ｇ．Ｂｅａｕｓｏｌｅｉｌ、“２５ Ｇｂｐｓ ｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｓｉ－Ｇｅ ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ”、Ｏｐｔｉｃａ ３、７９３－７９８ （２０１６）

【非特許文献3】Ｌ．Ｖｉｖｉｅｎ、ｅｔ ａｌ．、“Ｚｅｒｏ－ｂｉａｓ ４０Ｇｂｉｔ／ｓ ｇｅｒｍａｎｉｕｍ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ”、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、ｖｏｌ．２０．（２）、Ｎｏｖ．２０１１

【非特許文献4】Ｌｉｕ、Ｊ．－Ｊ．、ｅｔ ａｌ．、“Ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ ＡＰＤｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｅｓａ－Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ Ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ”、Ｓｅｎｓｏｒｓ ２０１９、１９、３３９９

【発明の概要】

【0021】

本発明の目的は、少なくとも部分的に、フォトニックデバイスを製造するための方法によって達成され、製造方法は、以下の連続するステップ、すなわち、
ａ）結合面と、結合面の反対側の組立面とが設けられた結合層を備える支持構造体を提供するステップであって、結合層は、それの組立面によって最終基板の主面上に載置され、結合層は、少なくとも１つの第１の導波路及び少なくとも１つの第２の導波路を備え、少なくとも１つの第２の導波路は、それの端部のうちの一方で第１の格子カプラによって終端されており、第１の導波路は単結晶材料を含み、第１の導波路及び第２の導波路は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び第１の距離Ｄ１より大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面から離れており、有利には、第１の距離Ｄ１は１５０ｎｍ未満であり、第２の距離Ｄ２は２００ｎｍより大きく、支持構造体の提供は、半導体オンインシュレータ基板から結合層を形成し、次いで、最終基板の主面上に結合層を転写することを含む、ステップと、
ｂ）結合面上に、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ作られた少なくとも第１のブロック及び少なくとも１つの第２のブロックを転写するステップと、
ｃ）第１のブロック及び第２のブロックから、それぞれ、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントを形成するステップであって、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントは、それぞれ、エバネッセント的又は断熱的に少なくとも１つの第１の導波路と、及び第１の格子カプラを介して少なくとも１つの第２の導波路と、光学的に結合される、ステップと、を含む。

【0022】

一実施形態によれば、半導体オンインシュレータ基板は、裏面から表面に向かって、初期基板、埋め込み酸化物層、及び半導体層を備え、埋め込み酸化物層は、結合層の一部を形成し、有利には、第１の距離Ｄ１に等しい厚さを有する。

【0023】

一実施形態によれば、結合層の形成は、少なくとも１つの第１の導波路を形成するように半導体層を部分的にエッチングするサブステップａ１）を含む。

【0024】

一実施形態によれば、結合層の形成は、半導体オンインシュレータ基板の前面に重なり、かつ第１の導波路を封入するように意図された、有利には二酸化シリコンで作られた、第１のシース層を形成するサブステップａ２）を含む。

【0025】

一実施形態によれば、結合層の形成は、第２の導波路及び第１の格子カプラを第１のシース層上に形成するサブステップａ３）を含み、有利には、第２の導波路及び第１の格子カプラが、初期基板と埋め込み酸化物層との間に形成される界面から第２の距離Ｄ２に等しい距離にあるように、第１のシース層の厚さが調整される。

【0026】

一実施形態によれば、結合層の形成は、有利には二酸化シリコンで作られ、第１のシース層に重なり、第２の導波路及び第１の格子カプラを封入するように意図された第２のシース層を形成するサブステップａ４）を含む。

【0027】

一実施形態によれば、結合層の転写は、組立面と最終基板の主面との組み立てと、次いで、結合層を主面上に転写するための初期基板の除去とを含み、初期基板の除去は、有利には、機械的薄化を含む。

【0028】

一実施形態によれば、ステップｂ）は、以下のサブステップ、すなわち、
ｂ１１）エピタキシによって、第１のシード基板のシード面と呼ばれる一方の面上に第１のフォトニックスタックを形成するステップと
ｂ１２）第１の区域を形成するための切断ステップであって、第１の区域の各々は、第１のフォトニックスタックから形成された第１のピースが載置される第１のシード基板の第１の部分を備える、ステップと、
ｂ１３）第１のピースを結合面上に組み立てるステップと、
ｂ１４）第１のピースを結合面上に転写するように、ステップｃ１３）の終了時に第１の部分を除去するステップと、を含む。

【0029】

同様に、結合面上の第２のスタックの形成は、以下のステップ、すなわち、
ｃ２１）エピタキシによって、第２のシード基板のシード面と呼ばれる一方の面上に第２のフォトニックスタックを形成するステップと、
ｃ２２）第２の区域を形成する切断ステップであって、第２の区域の各々は、第２のフォトニックスタックから形成される第２のピースが載置される第２のシード基板の第２の部分を備える、ステップと、
ｃ２３）第２のピースを結合面上に組み立てるステップと、
ｃ２４）第２のピースを結合面上に転写するように、ステップｃ２３）の終了時に第２の部分を除去するステップと、を含み得る。

【0030】

一実施形態によれば、ステップｂ）は、以下のサブステップ、すなわち、
ｂ２１）エピタキシによって、第２のシード基板のシード面と呼ばれる一方の面上に第２のフォトニックスタックを形成するステップと
ｂ２２）第２の区域を形成する切断ステップであって、第２の区域の各々は、第２のフォトニックスタックから形成される第２のピースが載置される第２のシード基板の第２の部分を備える、ステップと、
ｂ２３）第２のピースを結合面に組み立てるステップと、
ｂ２４）第２のピースを結合面上に転写するように、ステップｃ２３）の終了時に第２の部分を除去するステップと、を含む。

【0031】

一実施形態によれば、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックはそれぞれ、下部層と上部層との間に挟持された量子井戸のスタックを備え、下部層は結合層上に載置されている。

【0032】

一実施形態によれば、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックは、結合面に転写される前にエピタキシによって形成される。

【0033】

一実施形態によれば、少なくとも１つの第１のフォトニックコンポーネントは、レーザを含む。

【0034】

一実施形態によれば、少なくとも１つの第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを含み、有利には、第２のフォトニックスタックと結合層との間に形成された界面は、反射防止層を欠いている。

【0035】

一実施形態によれば、反射素子は、結合層内に形成され、第１の格子カプラが当該反射素子と少なくとも１つの第２のフォトニックコンポーネントとの間に挟持されるように配置されている。

【0036】

一実施形態によれば、第２の導波路はまた、その他方の端部で第２の格子カプラによって終端され、第２の格子カプラは、結合面から第２の導波路への光放射の注入を可能にするように配置されている。

【0037】

一実施形態によれば、別の反射素子が結合層内に形成され、第２の格子カプラが当該反射素子と結合面との間に挟持されるように配置されている。

【0038】

本発明はまた、フォトニックデバイスに関し、本フォトニックデバイスは、
－主面が設けられた最終基板と、
－結合面と、結合面の反対側の組立面とを備える結合層であって、結合層は、それの組立面によって、最終基板の主面上に載置され、結合層は、少なくとも１つの第１の導波路及び少なくとも１つの第２の導波路を備え、少なくとも１つの第２の導波路はそれの端部のうちの一方で第１の格子カプラによって終端されており、第１の導波路は単結晶材料を含み、第１の導波路及び第２の導波路は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び第１の距離Ｄ１よりも大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面から離れており、有利には、第１の距離Ｄ１は１５０ｎｍ未満であり、第２の距離Ｄ２は２００ｎｍよりも大きい、結合層と、
第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ形成された第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントであって、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントは、それぞれ、エバネッセント的又は断熱的に少なくとも１つの第１の導波路と、及び第１の格子カプラを介して少なくとも１つの第２の導波路と、光学的に結合されている、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントと、を備える。

【0039】

一実施形態によれば、第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを含み、有利には、第２のフォトニックスタックと結合層との間に形成される界面は、反射防止層を欠いている。

【0040】

一実施形態によれば、第２の導波路はまた、それの他方の端部で第２の格子カプラによって終端され、第２の格子カプラは、結合面から第２の導波路への光放射の注入を可能にするように配置されている。

【0041】

一実施形態によれば、当該デバイスは、結合層内に形成される反射素子を更に備え、第１の格子カプラが当該反射素子と少なくとも１つの第２のフォトニックコンポーネントとの間に挟持されるように配置されている。

【図面の簡単な説明】

【0042】

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照した本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図1】本明細書の非特許文献１から引き出された、第１の格子カプラによって終端された導波路と光検出器との表面結合の斜視図である。

【図2】本明細書の非特許文献２から引き出された、アバランシェフォトダイオードと導波路とのエバネッセント波結合又は断熱波結合の斜視図である。

【図3】本明細書の非特許文献３の図２（ａ）の繰り返しであり、この図は、特に、従来技術から知られている、フォトニックデバイスと導波路との間の突合せ結合を斜視図で表す。

【図4】本発明による方法のステップａ）の間に提供される支持構造体の、主面に垂直な断面に沿った概略図である。

【図5】主面に垂直であり、第２の導波路の伸長軸を含む別の断面による、図４の支持構造体の概略図である。図５は、特に、第２の導波路をその端部の各々に依って終端させる格子カプラを示すことを可能にする。

【図6】結合層の形成のために実装することができる半導体オンインシュレータ基板の概略図である。

【図7】図６の半導体オンインシュレータ基板上に第１の導波路を形成するサブステップａ１）の概略図である。

【図8】半導体オンインシュレータ基板の前面に重なり、第１の導波路３３０を封入するように意図された第１の層を形成するサブステップａ２）の概略図である。

【図9】第１シース層上に第２の導波路及び第１の格子カプラを形成するサブステップａ３）の概略図である。

【図10a】第１のシース層に重なり、第２の導波路及び第１の格子カプラを封入するように意図された第２の層を形成するサブステップａ４）の概略図である。

【図10b】第１のシース層に重なり、第２の導波路及び第１の格子カプラを封入するように意図された第２の層を形成するサブステップａ４）の概略図であり、この図の文脈におけるステップａ４）は、２つの反射素子の形成も含む。

【図11】結合層の組立面を最終基板の主面と組み立てるステップを示す概略図である。

【図12】最終基板の主面上に結合層を転写するように、図１１に示される組み立ての実行後に初期基板を除去するステップの概略図である。

【図13】第１のブロック及び第２のブロックを結合面上に転写するステップの概略図である。

【図14】結合面に転写された第１のブロック及び第２のブロックの、当該結合面からの写真である。

【図15】ステップｃ）の実行の終了時に第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントが形成されている支持構造体の、主面に垂直な断面に沿った概略図である。

【図16】第１のフォトニックコンポーネント及び第２のコンポーネントが形成されている支持構造体の、主面に垂直な断面に沿った概略図であり、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントは、封入層によって封入されている。

【図17】主面に垂直な断面に沿った概略図であり、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントの電気的制御を可能にする電気接点が示されている。

【図18】第２のフォトニックコンポーネントと第１の格子カプラとの間の結合を示す概略図である。

【図19】平面（０，ｙ，ｚ）に平行な断面に沿った断熱／エバネッセント結合における、第１のフォトニックコンポーネントの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

本発明は、フォトニックデバイスを製造するための方法に関する。特に、本発明による方法は、同じフォトニックデバイス内で、異なる方法で当該デバイスに結合された複数のフォトニックコンポーネントを集積することを考慮することを可能にする。

【0044】

特に、本発明は、フォトニックデバイス内で、当該デバイスにエバネッセント的又は断熱的に結合された第１のフォトニックコンポーネントと、格子カプラによって当該デバイスに結合された第２のフォトニックコンポーネントとを集積することを可能にする。

【0045】

この目的のために、本発明による方法は、以下の連続するステップ、すなわち、
ａ）結合面と、結合面の反対側の組立面とが設けられた結合層を備える支持構造体を提供するステップであって、結合層は、それの組立面によって最終基板の主面上に載置され、結合層は、少なくとも１つの第１の導波路及び少なくとも１つの第２の導波路を備え、少なくとも１つの第２の導波路は、それの端部のうちの一方で第１の格子カプラによって終端されており、第１の導波路及び格子カプラは単結晶材料を含み、第１の導波路及び第２の導波路は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び第１の距離Ｄ１よりも大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面から離れており、支持構造体の提供は、半導体オンインシュレータ基板から結合層を形成し、次いで、最終基板の主面上に結合層を転写することを含む、ステップと、
ｂ）結合面上に、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ作られた少なくとも第１のブロック及び少なくとも第２のブロックを転写するステップと、
ｃ）第１のブロック及び第２のブロックから、それぞれ、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントを形成するステップであって、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントは、それぞれ、エバネッセント的又は断熱的に少なくとも１つの第１の導波路と、及び格子カプラを介して少なくとも１つの第２の導波路と、それぞれ光学的に結合される、ステップと、を含む。

【0046】

これにより、図４は、正規直交基準座標系（ｘ，ｙ，ｚ）において、ステップａ）の実行中に提供される支持構造体を示す。

【0047】

特に、支持構造体は、主面２１０が設けられた最終基板２００を備え、それの主面上に、その組立面３１０を介して結合層３００が載置されている。結合層３００はまた、組立面３１０の反対側に結合面３２０を備える。

【0048】

記載において、特に明記しない限り、面及び層は、平面（ｘ，ｙ）に平行に延在し、したがって方向ｚに垂直である。

【0049】

最終基板２００は、任意のタイプの材料を含み得る。特に、最終基板２００は、半導体材料を含み得る。この点において、半導体材料は、シリコン、窒化アルミニウム、ゲルマニウム、又はシリコンゲルマニウム合金を含み得る。

【0050】

代替的に、最終基板２００は、断熱材料を含んでもよい。例えば、絶縁材料は、ガラスを含み得る。

【0051】

結合層３００は、少なくとも第１の導波路３３０及び少なくとも第２の導波路３４０を備える。特に、第１の導波路３３０は、結合面３２０から第１の距離Ｄ１だけ離れている。同様に、第２の導波路３４０は、第１の距離Ｄ１よりも大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面３２０から離れている（図４及び図５）。

【0052】

第１の導波路３３０及び第２の導波路３４０はそれぞれ、平面（ｘ，ｙ）に平行な平面内に延在し、したがって、結合面３２０から一定の距離のままであることが理解される。

【0053】

第１の導波路３３０及び第２の導波路３４０は、必ずしも同じ方向に延在しないことも理解される。

【0054】

第２の導波路３４０は、それの端部３４０ａの１つで第１の光格子カプラ３４１によって終端されている（図５）。第１の光格子カプラ３４１は、第１の導波路３４０と同じ材料で作ることができる。第１の格子カプラ３４０も結合面３２０から第２の距離Ｄ２だけ離れていることも理解されるが、これを特定する必要はない。

【0055】

同様に、第２の導波路３４０は、それの端部３４０ｂのうちの別の端部で第２の光格子カプラ３４２によって終端され得る（図５）。第２の光格子カプラ３４２は、第２の導波路３４０と同じ材料で作ることができる。第２の格子カプラ３４２も結合面３２０から第２の距離Ｄ２だけ離れていることも理解されるが、これを特定する必要はない。代替的に、第２の導波路は、それの他方の端部で縁面によってカプラのために終端される。本発明の文脈において、縁面は、組立面と結合面とを接続する外郭として画定されている。

【0056】

また、本発明の開示全体を通して、第２の導波路３４０の単なる言及は、当該第２の導波路を指すだけでなく、第１の格子カプラも指し、後者が考慮される場合には第２の格子カプラも指す。

【0057】

第１の導波路３３０は、単結晶材料、より具体的には単結晶シリコンを含む。

【0058】

有利なことに、第２の導波路３４０は、窒化シリコンを含み得る。しかしながら、本発明は、この材料のみの実装に限定されない。

【0059】

支持構造体を提供するステップａ）は、
－セミコンダクタ・オンインシュレータ基板４００から結合層３００を形成するステップと、
－結合層３００を最終基板２００の主面２１０上に転写するステップと、を含む。

【0060】

図６に示すように、半導体オンインシュレータ基板４００は、後面４１０から前面４２０に向かって、初期基板４３０、埋め込み酸化物層４４０、及び半導体層４５０を備える。半導体層は、単結晶材料を含む。

【0061】

埋め込み酸化物層４４０は、少なくとも部分的に、結合層３００を形成するように意図されていることが、以下で明らかになるであろう。

【0062】

更に、埋め込み酸化物層４４０は、有利には、第１の距離Ｄ１に等しい厚さを有し得る。

【0063】

初期基板４３０は、半導体材料、絶縁材料、又は導電材料を含み得る。

【0064】

特に、初期基板４３０は、シリコンを含み得る。

【0065】

埋め込み酸化物層４４０は、二酸化シリコンを含み得る。

【0066】

半導体層４５０は、シリコンを含み得る。

【0067】

しかしながら、本発明は、これらの材料のみに限定されてはならず、当業者は、意図された用途に応じて、好適であり得る任意の他の材料を実装し得る。

【0068】

半導体オンインシュレータ基板４００からの結合層３００の形成は、以下のサブステップ、すなわち、
－少なくとも１つの第１の導波路３３０（図７）を形成するように、半導体層４５０を部分的にエッチングするサブステップａ１）と、
－半導体オンインシュレータ基板４００の前面４２０に重なることによって第１のシース層３６０を形成し、第１の導波路３３０を封入するように意図されるサブステップａ２）（図８）であって、第１のシース層は、例えば、ＳｉＯ_２を含み得る、サブステップａ２）と、
－第１のシース層３６０上に第２の導波路３４０及び第１の格子カプラ３４１（及び考慮される場合には第２の格子カプラ３４２）を形成するサブステップａ３）（図９）と、
－第１のシース層３６０に重なる第２のシース層３７０を形成し、第２の導波路３３０及び第１の格子カプラ３４０を封入するように意図されるサブステップａ４）（図１０ａ）と、を含み得る。第２のシース層３７０は、例えば、ＳｉＯ_２を含み得る。

【0069】

サブステップａ１）は、フォトリソグラフィ及びエッチングのステップの組み合わせを実装することができる。特に、フォトリソグラフィステップは、パターン、より具体的には、半導体層４５０上の第１の導波路３３０に関連付けられたパターンを画定することを可能にし、エッチングステップは、フォトリソグラフィステップ中に画定されるパターンから当該第１の導波路３３０を形成することを可能にする。これらの態様は、当業者に周知であり、本発明では詳述されない。

【0070】

サブステップａ２）の実行中の第１のシース層３６０の形成は、層を堆積させるための技術を実装することができる。特に、第１のシース層３６０は、化学蒸着（chemical vapor deposition、「ＣＶＤ」）技術、より具体的には低圧化学蒸着（low-pressure chemical vapor deposition、「ＬＰＶＣＤ」）技術、又はプラズマ強化化学蒸着（plasma-enhanced chemical vapor deposition、「ＰＥＶＣＤ」）技術によって堆積させることができる。代替的に、第１のシース層３６０は、物理蒸着（physical vapor deposition、ＰＶＤ）技術によって堆積させることができる。

【0071】

最後に、このサブステップａ２）はまた、第１のシース層３６０の厚さを調整することを目的とした研磨（特に、化学機械研磨）を実装することができる。

【0072】

第１のシース層３６０は、二酸化シリコンを含み得る。

【0073】

サブステップａ３）の実行中の第２の導波路３４０の形成は、層堆積、フォトリソグラフィ及びエッチングのステップの組み合わせを実装することができる。

【0074】

特に、第２の導波路３４０の形成は、最初に、第１のシース層３６０に重なるガイド層の形成を含み得る。ガイド層は、蒸着技術、より具体的には低圧蒸着技術、又はプラズマ活性化気相蒸着技術によって堆積され得る。代替的に、ガイド層は、物理蒸着技術によって堆積されてもよい。ガイド層は、有利には、窒化シリコンを含む。

【0075】

次いで、パターン、より具体的にはガイド層上の第２の導波路３４０のパターンを画定するために、フォトリソグラフィステップが実行される。最後に、エッチングステップの実装により、フォトリソグラフィステップ中に画定されるパターンから第２の導波路３４０を形成することが可能になる。これらの態様は、当業者に周知であり、本発明では詳述されない。

【0076】

サブステップａ３）の実行はまた、ガイド層からの第１の格子カプラ３４１、及び第２の格子カプラ３４２の形成をたらすことも理解される。言い換えれば、第２の導波路３４０、第１の格子カプラ３４１、及び第２の格子カプラ３４２は、第１のシース層３６０上に載置され、同じ材料で作られている。

【0077】

最後に、サブステップａ４）の実行中の第２のシース層３７０の形成は、層を堆積させるための技術を実装することができる。特に、第２のシース層は、蒸着技術、より具体的には低圧蒸着技術、又はプラズマ活性化気相蒸着技術によって堆積されてもよい。代替的に、第２のシース層３７０は、物理蒸着技術によって堆積されてもよい。

【0078】

最後に、このサブステップａ４）はまた、第２のシース層３７０の厚さを調整することを意図される研磨（特に化学機械研磨）を実装することができる。

【0079】

第２のシース層３７０は、二酸化シリコンを含み得る。

【0080】

これにより、サブステップａ１）～ａ４）の実行の終了時に、結合層３００が得られる。結合層３００は、特に、それの結合面からそれの組立面まで、埋め込み酸化物層４４０、第１のシース層３６０、及び第２のシース層３７０を備える。結合層３００はまた、第１の導波路３３０及び第２の導波路３４０を備える。特に、第１の導波路３３０は、埋め込み酸化物層４４０と第１のシース層３６０との間に挟持され、一方、第２の導波路３４０は、第１のシース層３６０と第２のシース層３７０との間に挟持される。

【0081】

埋め込み酸化層４４０及び第１のシース層３６０の厚さは、第１の距離Ｄ１及び第２の距離Ｄ２を調整することを可能にする。

【0082】

これにより、初期基板上にある結合層３００を、最終基板２００の主面２１０上に転写することができる。

【0083】

この転写は、特に、結合層３００の組立面と最終基板２００の主面２１０との組み立てを含む（図１１）。組み立ては、特に、本発明をこの態様のみに限定することなく、分子結合を含むことができる。

【0084】

組み立ての後に、結合層３００を主面２１０上に転写するように、初期基板４３０を除去するステップが続くことができる（図１２）。初期基板４３０の除去は、機械的薄化、化学的攻撃、又は両方の組み合わせを含み得る。

【0085】

本発明による方法はまた、結合面上に、第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ作られた少なくとも１つの第１のブロック５１０及び少なくとも１つの第２のブロック５２０を（組み立てによって、より具体的には、ボンディングによって）転写するステップｂ）を含む（図１３）。

【0086】

「フォトニックスタック」は、材料の層、特に半導体材料の層のスタックであって、電気信号を受けると光放射を放出することができるか、又は光放射を吸収すると電気信号を放出するスタックを意味するものと理解される。

【0087】

Ｐはまた、本発明の用語によれば、フォトニックスタックが結合面に転写されるとすぐに、それを形成する材料の層がｚ方向に積み重ねられることと理解される。

【0088】

本発明によれば、第１のブロック５１０及び第２のブロック５２０はそれぞれ、ピックアンドプレース法及びボンディングによって転写され得るピースを形成する。ピース（第１のブロック又は第２のブロック）を示す図１４は、その図解である。

【0089】

第１のブロック５１０及び第２のブロック５２０の形成は、エピタキシステップ、特にシード基板と呼ばれる基板上のエピタキシステップを伴い得る。

【0090】

特に、結合面上の第１のスタック５１０の形成は、以下のステップ、すなわち、
ｂ１１）エピタキシによって、第１のシード基板のシード面と呼ばれる一方の面上に第１のフォトニックスタックを形成するステップと、
ｂ１２）第１の区域を形成するための切断ステップであって、第１の区域の各々は、第１のフォトニックスタックから形成された第１のピースが載置される第１のシード基板の第１の部分を備える、ステップと、
ｂ１３）第１のピースを結合面上に組み立てるステップと、
ｂ１４）第１のピースを結合面上に転写するように、ステップｂ１３）の終了時に第１の部分を除去するステップと、を含み得る。

【0091】

同様に、結合面上の第２のスタックの形成は、以下のステップ、すなわち、
ｂ２１）エピタキシによって、第２のシード基板のシード面と呼ばれる一方の面上に第２のフォトニックスタックを形成するステップと、
ｂ２２）第２のセクションを形成する切断ステップであって、第２のセクションの各々は、第２のフォトニックスタックから形成される第２のピースが載置される第２のシード基板の第２の部分を備える、ステップと、
ｂ２３）第２のピースを結合面に組み立てるステップと、
ｂ２４）第２のピースを結合面上に転写するように、ステップｃ２３）の終了時に第２の部分を除去するステップと、を含み得る。

【0092】

本発明による方法はまた、第１のブロック５１０及び第２のブロック５２０から、それぞれ、第１のフォトニックコンポーネント６１０及び第２のフォトニックコンポーネント６２０を形成するステップｃ）を含む。ステップｃ）は、特に、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントを形成することを意図される一連のフォトリソグラフィ及びエッチングステップを含み得る。

【0093】

これにより、ステップｃ）の終了時に、第１のフォトニックコンポーネント６１０は、エバネッセント波結合モード又は断熱波結合モードに従って、第１の導波路３３０と光学的に結合される（図１５、図１９）。言い換えれば、第１の導波路によって誘導される光放射は、第１のフォトニックコンポーネント６１０に転写することが可能である。エバネッセント波又は断熱波によるそのような光結合は、第１のフォトニックコンポーネントが第１の導波路３３０の近接Ｄ１にあるとすぐに得られ、導波路は、近い屈折率を有することが理解される。言い換えれば、第１のブロックを転写するステップｂ）及びステップｃ）は、第１の光学コンポーネント６１０が第１の導波路３３０の区域に垂直に配置されるように実行される。

【0094】

同様に、ステップｃ）の終了時に、第２のフォトニックコンポーネント６２０は、第１の格子カプラ３４１を介して第２の導波路３４０と光学的に結合される（図１５及び図１８）。言い換えれば、第２の導波路３４０によって誘導される光放射は、第１の格子カプラを介して第２のフォトニックコンポーネント６２０に転写されることが可能である。これにより、第２のブロックを転写するステップｂ）及びステップｃ）は、第２の光学コンポーネント６２０が第１の格子カプラ３３０と垂直に配置されるように実行される。

【0095】

これにより、図１８に示すように、前面から入射し、第２の格子カプラ３４２に垂直な光放射ＲＩは、当該第２の格子カプラ３４２に伝送され、次いで、第２の導波路によって端部３４０ｂから端部３４０ａに誘導され、第１の格子カプラ３４１に到達する。放射は、第１の格子カプラ３４１に到達するとすぐに、結合面３２０と接触している第２の光学コンポーネントの、下部面と呼ばれる面に向けられる。

【0096】

それにもかかわらず、下部面は、ゼロでない反射率係数を有し得、その結果、当該面に向けられた放射は、下部面によって部分的に反射される。

【0097】

また、光放射ＲＩは、第２の格子カプラ３４２との相互作用中に、部分的に、第２の導波路３４０の方向に誘導されることなく第２の格子カプラを通過し得る。

【0098】

これらの望ましくない効果は、光結合の効率に直接影響を及ぼす。

【0099】

しかしながら、これらの望ましくない効果を克服するために反射防止層を考慮することは、望ましくもなく、実装するのが容易でもない。

【0100】

そのため、図１８に示すように、デバイスの光学効率を改善するために、２つの反射素子９１０及び９２０の形成を提供することが可能である。

【0101】

特に、反射素子９１０は、結合層３００内に形成され、第１の格子カプラが当該反射素子９１０と少なくとも１つの第２のフォトニックコンポーネント６２０との間に挟持されるように配置されている。

【0102】

同様に、反射素子９２０は結合層３００内に形成され、第２の格子カプラが当該反射素子９２０と結合面との間に挟持されるように配置されている。

【0103】

反射素子９１０及び９２０は各々、ブラッグミラーを備え得、サブステップａ２）の実行中に形成され得る。

【0104】

この配置は、第２のフォトニックコンポーネントの光学活性面（下部面）に重なる反射防止層を実装する必要がないので、特に有利である。実際、図１８に示される例では、反射器素子９１０は、第２のフォトニックコンポーネント６２０の下部面に、当該面によって反射された放射部分を戻すことを可能にする。

【0105】

同様に、第２の格子カプラ３４２を部分的に通過する光放射は、反射素子９２０上で反射されることによって当該格子内に再注入することができ。

【0106】

図１０ｂに示すように、反射器要素９１０及び９２０は、第２のシース層３７０を形成するステップａ４）中に形成することができる。特に、ステップａ４）は
第１のシース層及び第１の導波路に重なる第２のシース層の第１の区域を形成するステップと、
－第２のシース層の第１の区域上に２つの反射器９１０及び９２０を形成するステップと、
２つの反射器と第２のシース層の第１の区域とに重なる第２のシース層の第２の区域を形成するステップと、を含むことができる。

【0107】

実施例として、第１のフォトニックコンポーネントは、レーザ、特にＩｎＰベースのレーザを含み得る。ＩｎＰベースのレーザを形成することを可能にするフォトニックスタックは、特に、ＰドープＩｎＰ層及びＮドープＩｎＰ層を含み、これらの層の間に量子井戸のセットが挟持される。

【0108】

第１のフォトニックコンポーネントの近傍における、例えば、単結晶シリコンで作られた第１の導波路のエバネッセント波結合又は断熱波結合は、比較的効果的である。第１の導波路を形成する単結晶シリコンと第１のフォトニックコンポーネントを形成するＩｎＰとの、１３１０ｎｍ～１５５０ｎｍの波長範囲における屈折率の近接、並びにこれら２つの素子の近接（距離Ｄ１が１５０ｎｍ以下）は、エバネッセント波又は断熱波による結合を特に効果的にする。

【0109】

第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを備え得る。特に、アバランシェフォトダイオードは、本明細書の非特許文献４に提示されているフォトダイオードと同じ用語を取り入れることができる。

【0110】

第１のフォトニックコンポーネント６１０及び第２のフォトニックコンポーネント６２０に重なる封入層７００を形成することができる（図１６）。封入層７００は、絶縁材料、特に二酸化シリコンを含み得る。封入層７００の形成は、当業者の範囲内であり、したがって、本明細書では記載しない。

【0111】

封入層７００の形成に続いて、第１のフォトニックコンポーネント６１０に関連付けられた第１の接点８１０と、第２のフォトニックコンポーネント６２０に関連付けられた第２の接点８２０とを形成することができる（図１７）。第１の接点８１０及び第２の接点８２０は、特に、それぞれ第１のフォトニックコンポーネント６１０及び第２のフォトニックコンポーネント６２０の電気的制御を可能にするように意図されている。

【0112】

接点８１０及び８２０の形成は、当業者の範囲内であるので、本明細書では記載しない。

【0113】

特に、本方法は、上述したように、異なる導波路を異なる深さに埋め込むことを可能にする。この構成は、異なる光結合を必要とする光学コンポーネントを同じデバイスに集積しなければならない場合に特に有利である。

【0114】

特に有利には、結合層３００は、第１の距離Ｄ１が１５０ｎｍ以下（ゼロではない）となるように形成されている。そのような距離は、第１の導波路と第１の光学コンポーネントとの間にエバネッセント波結合又は断熱波結合を確立することを可能にする。

【0115】

また、特に有利には、結合層３００は、第２の距離Ｄ２が２００ｎｍよりも大きくなるように形成されている。そのような距離は、エバネッセント波又は断熱波の結合を制限（又は防止さえ）しながら、格子カプラを介して第２の導波路と第２のフォトニックコンポーネントとの間の結合を確立することを可能にする。

【0116】

反射素子９１０及び９２０の実装は、特に、第２のフォトニックコンポーネントの下部面に反射防止層を使用する必要なく、第２の導波路と第２のフォトニックコンポーネントとの間の光結合の効率を改善することを可能にする。

【0117】

最後に、本発明による方法は、第２の導波路が位置する距離Ｄ２よりも小さい結合面からの距離Ｄ１に単結晶半導体材料で作られた第１の導波路を考慮することを可能にする。

【0118】

本発明はまた、上述した特徴を主に含むフォトニックデバイスに関する。

【0119】

特に、フォトニックデバイスは、
－主面が設けられた最終基板と、
－結合面と、結合面の反対側の組立面とを備える結合層であって、結合層は、それの組立面によって、最終基板の主面上に載置され、結合層は、少なくとも１つの第１の導波路と、少なくとも１つの第２の導波路とを備え、少なくとも１つの第２の導波路は、それの端部のうちの一方で第１の格子カプラによって終端されており、第１の導波路及び第２の導波路は、それぞれ、第１の距離Ｄ１及び第１の距離Ｄ１よりも大きい第２の距離Ｄ２だけ結合面から離れており、第１の導波路及び第１の格子カプラは単結晶材料を含み、有利には、第１の距離Ｄ１は１５０ｎｍ未満であり、第２の距離Ｄ２は２００ｎｍよりも大きい、結合層と、
第１のフォトニックスタック及び第２のフォトニックスタックからそれぞれ形成された第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントであって、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントは、それぞれ、エバネッセント的又は断熱的に少なくとも１つの第１の導波路と、及び第１の格子カプラを介して少なくとも１つの第２の導波路と、光学的に結合されている、第１のフォトニックコンポーネント及び第２のフォトニックコンポーネントと、を備える。

【0120】

有利には、第２のフォトニックコンポーネントは、アバランシェフォトダイオードを含み、有利には、第２のフォトニックスタックと結合層との間に形成される界面は、反射防止層を欠いている。

【0121】

また有利には、第２の導波路はまた、それの他方の端部で縁面によって第２の格子カプラ又はカプラによって終端され、第２の格子カプラは、結合面から第２の導波路への光放射の注入を可能にするように配置されている。

【0122】

また有利には、当該デバイスは、結合層に形成され、第１の格子カプラが当該反射素子と少なくとも１つの第２のフォトニックコンポーネントとの間に挟持されるように配置された反射素子を更に備える。

【0123】

当然ながら、本発明は、説明された実施形態に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、変形実施形態をそれに追加することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【国際調査報告】