FR3079037A1 - Dispositif de terminaison de guide d'onde - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif comprenant un guide d'onde (23) et des vias métalliques (21B) entourant une portion d'extrémité (23B) du guide d'onde.
Description
DISPOSITIF DE TERMINAISON DE GUIDE D'ONDE
Domaine
La présente demande concerne le domaine des guides d'onde, et plus particulièrement les guides d'onde de circuits intégrés photoniques (optiques et/ou optoélectroniques).
Exposé de l'art antérieur
Dans un circuit intégré photonique, un signal lumineux peut être transmis à l'aide d'un guide d'onde. Lorsqu'une extrémité du guide d'onde débouche dans le matériau dans lequel est noyé le guide d'onde, on prévoit généralement un dispositif de terminaison de guide d'onde. Un dispositif de terminaison de guide d'onde permet d'absorber au moins partiellement la puissance du signal afin de limiter, voire supprimer, la transmission d'une partie de cette puissance jusqu'à des composants du circuit intégré, une telle transmission de puissance pouvant perturber le fonctionnement du circuit. Un tel dispositif permet également de limiter, voire de supprimer, la réflexion d'une partie de la puissance du signal au niveau de l'extrémité du guide d'onde, une telle réflexion de puissance pouvant également perturber le fonctionnement du circuit intégré.
Résumé
Il serait souhaitable de disposer d'un dispositif de terminaison de guide d'onde qui pallie au moins certains
B16804 - 17-GR3-0675 inconvénients des dispositifs de terminaison de guide d'onde connus. En particulier, il serait souhaitable de disposer d'un dispositif de terminaison de guide d'onde pour un guide d'onde formé dans une couche isolante d'une structure d'interconnexion d'un circuit intégré photonique.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant un guide d'onde et des vias métalliques entourant une portion d'extrémité du guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, la portion d'extrémité a une section transversale décroissante vers son extrémité.
Selon un mode de réalisation, les vias sont orthogonaux à un même plan, ledit plan étant orthogonal à ladite section transversale.
Selon un mode de réalisation, les vias sont configurés pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, les vias et la portion d'extrémité sont configurés pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde varie progressivement dans la portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, dans un plan orthogonal aux vias, la distance entre les vias et la portion d'extrémité est inférieure à une distance au-delà de laquelle la puissance d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde est inférieure à environ -60 dB, de préférence à -60 dB.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre une plaque métallique parallèle à un plan orthogonal aux vias, disposée au moins en partie en regard de la portion d'extrémité et configurée pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre une bande d'un matériau absorbant aux longueurs d'onde d'un signal destiné à être transmis par le guide d'onde, ladite bande étant parallèle à un plan orthogonal aux vias, disposée au moins
B16804 - 17-GR3-0675 en partie en regard de la portion d'extrémité et étant configurée pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend également des vias métalliques le long du guide d'onde en amont de la portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, les vias qui longent le guide d'onde en amont de la portion d'extrémité sont configurés pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde varie progressivement jusqu'à la portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, la portion d'extrémité s'étend à partir d'une portion intermédiaire configurée pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde varie progressivement jusqu'à la portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, la portion intermédiaire comprend, dans une direction parallèle à la direction longitudinale des vias, un empilement d'une première portion et d'une deuxième portion, la deuxième portion ayant une section décroissante vers la portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, au niveau du passage de la première portion à la portion d'extrémité, la première portion et la portion d'extrémité ont la même section transversale.
Un autre mode de réalisation prévoit un circuit intégré photonique comprenant un dispositif tel que défini ci-dessus.
Selon un mode de réalisation, le circuit comprend une structure d'interconnexion, le guide d'onde, de préférence en nitrure de silicium, étant noyé dans une couche isolante, de préférence en oxyde de silicium, de la structure d'interconnexion. Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
B16804 - 17-GR3-0675 la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un exemple de circuit intégré photonique ;
les figures 2A et 2B représentent schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de terminaison de guide d'onde ; et les figures 3A et 3B représentent schématiquement une variante de réalisation du dispositif des figures 2A et 2B. Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les circuits intégrés photoniques dans lesquels peuvent être prévus des dispositifs de terminaison de guide d'onde n'ont pas été décrits, les dispositifs de terminaison de guide d'onde décrits par la suite étant compatibles avec les guides d'onde des circuits photoniques usuels.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes avant, arrière, haut, bas, gauche, droite, etc., ou relative, tels que les termes dessus, dessous, supérieur, inférieur, etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes horizontal, vertical, etc., il est fait référence à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions approximativement, sensiblement, environ et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à une section transversale d'un guide d'onde, cette section transversale est orthogonale à la direction longitudinale du guide d'onde.
La figure 1 est une vue en coupe, schématique et partielle, d'un circuit intégré photonique.
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Le circuit intégré photonique comprend divers composants optoélectroniques et/ou optiques, par exemple un modulateur de phase 1 et un réseau de couplage 3, réalisés à partir d'une couche semiconductrice 5 de type SOI reposant sur une couche isolante 7 disposée sur un support 9 tel qu'un substrat en silicium. Les composants 1, 3 du circuit sont disposés sur la couche isolante 7 et sont recouverts d'une couche isolante 11.
Une structure d'interconnexion 13 revêt la couche 11 pour relier électriquement des composants du circuit entre eux et/ou à des plots de contact 15, par exemple disposés au niveau de la face supérieure de la structure d'interconnexion 13. La structure d'interconnexion 13 comprend des portions 17 de couches métalliques séparées par des couches isolantes 19, et des vias métalliques 21 traversant certaines couches isolantes 19 pour relier électriquement des portions 17 entre elles, à des composants du circuit intégré et/ou aux plots de contact 15. Dans cet exemple, la structure d'interconnexion 13 comprend quatre niveaux de métallisation, chaque niveau de métallisation comprenant les portions 17 d'une même couche métallique.
Dans l'exemple représenté, un guide d'onde 23, par exemple à section transversale rectangulaire, est disposé dans la couche 19 séparant les composants 1, 3 du circuit photonique du niveau de métallisation inférieur de la structure d'interconnexion, c'est-à-dire le niveau de métallisation le plus proche de ces composants.
A titre d'exemple, dans la suite de la description, on considère un guide d'onde comprenant une section transversale rectangulaire de largeur mesurée entre les deux faces latérales du guide d'onde, et de hauteur mesurée entre les faces supérieure et inférieure du guide d'onde. On considère également à titre d'exemple que le guide d'onde est configuré pour guider un signal optique dont la ou les longueurs d'onde sont comprises dans le domaine du proche infra-rouge, et sont par exemple comprises entre 1 et 2 pm, de préférence égales à environ 1,3 pm ou environ 1,55 pm, par exemple à 1,3 pm ou 1,55 pm.
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Les figures 2A et 2B représentent schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de terminaison du guide d'onde 23 de la figure 1. La figure 2A est une vue de dessus du dispositif, la figure 2B étant une vue en coupe dans le plan BB de la figure 2A.
Le guide d'onde 23 comprend une portion 23A de section transversale sensiblement constante (délimitée par des pointillés verticaux en figure 2A et 2B) . Les dimensions de cette portion 23A sont choisies de sorte qu'un signal lumineux se propageant dans la portion 23A sous la forme d'un mode optique guidé y reste confiné. On considère qu'un mode optique est confiné dans le guide d'onde 23 quand les dimensions du guide d'onde, dans un plan transversal à la direction longitudinale du guide d'onde, sont supérieures à celles qui correspondent à une aire modale effective minimale, c'est-à-dire à un confinement maximal. L'aire effective d'un mode optique est définie par :
A _ [/Q£(x,y)l2d%dy]2 eff ffZo^(^y)l4dxdy avec Aeff l'aire effective du mode, x et y les dimensions du guide d'onde dans le plan transversal (ici respectivement la largeur et la hauteur du guide d'onde) et E la distribution du champ électrique du mode optique. Dans cet exemple, la portion 23A a une hauteur inférieure à sa largeur.
Le guide d'onde comprend une portion d'extrémité 23B (délimitée en longueur par des traits pointillés verticaux en figures 2A et 2B) s'étendant depuis une extrémité 25 du guide d'onde 23 jusqu'à la portion 23A. La section transversale de la portion 23B décroît jusqu'à l'extrémité 25. Autrement dit, au moins une dimension de la section transversale, dans cet exemple la largeur de la portion 23B, décroît jusqu'à l'extrémité 25.
Des vias métalliques 21B entourent la portion d'extrémité 23B. Dans cet exemple, les vias 21B sont disposés le long d'une première face latérale de la portion 23B, au-delà de l'extrémité 25, et le long de l'autre face latérale de la portion 23B. Ces vias 21B sont par exemple sensiblement orthogonaux au
B16804 - 17-GR3-0675 plan de la figure 2A, c'est-à-dire à un plan orthogonal aux vias 21B et aux sections transversales du guide d'onde 23 dans cet exemple. De préférence, les vias 21B s'étendent en longueur sur au moins toute la hauteur de la portion 23B. De préférence, dans le plan orthogonal aux vias 21B, une distance sensiblement constante sépare deux vias 21B successifs.
On tire ici profit du fait que les vias 21B peuvent être identiques aux vias 21 (figure 1) entre le niveau de métallisation inférieur de la structure d'interconnexion 13 et les composants du circuit photonique. Ainsi, les vias 21B du dispositif et ces vias 21 peuvent être formés simultanément, sans prévoir d'étapes supplémentaires de fabrication par rapport à celles déjà utilisées dans la fabrication du circuit de la figure 1.
Les vias métalliques 21B sont disposés de manière à absorber au moins partiellement la lumière s'échappant de la portion d'extrémité 23B, en particulier à partir des faces latérales de cette portion 23B dans cet exemple. Par exemple, dans le plan de la figure 2A, les vias sont disposés à une distance du guide d'onde 23 inférieure ou égale à une distance maximale, par exemple environ 1,7 pm, de préférence 1,7 pm, au-delà de laquelle on considère que les vias n'ont plus d'impact sur le signal lumineux. De préférence, la distance maximale est telle que, audelà de cette distance maximale, la puissance du mode optique considéré est inférieure à environ -60 dB, de préférence à -60 dB.
Quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde 23 vers l'extrémité 25 de ce dernier, du fait que la section transversale de la portion d'extrémité 23B diminue vers l'extrémité 25, le signal ne reste pas confiné dans cette portion. Ainsi, tout ou partie de la puissance du signal s'échappe de la portion 23B sous forme de lumière, notamment à partir des faces latérales de cette portion dans cet exemple. Cette puissance est au moins partiellement absorbée par les vias 21B ce qui limite, voire supprime, la puissance transmise au-delà des vias 21B du dispositif. En outre, du fait que, dans la portion 23B, la puissance du signal diminue au fur et à mesure qu'elle s'échappe
B16804 - 17-GR3-0675 de la portion 23B, il en résulte une diminution, voire une suppression de la puissance réfléchie vers la portion 23A.
De préférence, les dimensions de la portion d'extrémité 23B et la disposition des vias 21B par rapport à cette portion 23B sont telles que l'indice effectif d'un mode optique qui se propage dans le guide d'onde 23 varie progressivement d'une extrémité à une autre de la portion 23B. L'indice optique d'un mode optique est défini comme le rapport de la constante de propagation de ce mode optique sur le vecteur d'onde dans le vide à la longueur d'onde considérée. La variation progressive de l'indice effectif dans la portion 23B permet de réduire encore la puissance réfléchie.
Dans le mode de réalisation représenté en figure 2A et 2B, la série de vias 21B se prolonge sous la forme d'une série de vias 21A optionnels disposés le long et de part et d'autre du guide d'onde 23, au-delà de la portion d'extrémité 23B, dans cet exemple le long de chacune des faces latérales de la portion 23A. Les vias 21A sont disposés de manière à faire varier progressivement, jusqu'à la portion 23B, l'indice effectif du mode optique se propageant dans le guide d'onde 23. Cela permet de réduire encore la puissance réfléchie quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde 23 vers l'extrémité 25 de ce dernier. Les vias 21A sont de préférence identiques aux vias 21B, et peuvent alors, comme les vias 21B, être formés en même temps que des vias 21 de la structure d'interconnexion 13 (figure 1). De préférence, dans le plan de la figure 2A, la distance entre deux vias 21A successifs est sensiblement constante, par exemple environ égale à celle entre deux vias 21B successifs. A titre d'exemple, dans le plan de la figure 2A et lorsqu'on s'éloigne de l'extrémité 25 du guide d'onde 23, les vias 21A s'éloignent du guide d'onde 23, par exemple en suivant les contours d'une fonction circulaire, d'où il résulte une variation progressive, le long de la portion 23A, de l'indice effectif du mode optique se propageant dans le guide d'onde.
B16804 - 17-GR3-0675
Les dimensions de la portion d'extrémité 23B et la disposition des vias 21B par rapport à cette portion 23B, ainsi que la longueur de la portion 23A longée par les vias 21A et la disposition des vias 21A par rapport à cette portion 23A peuvent être déterminées par l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles fournies ci-dessus. Pour cela, l'homme du métier peut utiliser des outils de simulation, par exemple des outils de simulation exploitant des calculs de différences finies dans le domaine temporel (FDTD - Finite Différence Time Domaine). Un exemple d'un tel outil de simulation est fourni par la société désignée sous l'appellation Lumerical.
Les figures 3A et 3B représentent schématiquement une variante de réalisation du dispositif des figures 2A et 2B, la figure 3A étant une vue de dessus et la figure 3B étant une vue en coupe dans le plan BB de la figure 3A.
Le guide d'onde des figures 3A et 3B, ici référencé 230 et correspondant au guide d'onde 23 de la figure 1, comprend une portion 230A à section transversale constante, par exemple identique à la portion 23A des figures 2A et 2B, une portion d'extrémité 230B à section transversale décroissante jusqu'à une extrémité 250 du guide d'onde, et une portion intermédiaire 230C de la portion 230A à la portion 230B.
Comme en figures 2A et 2B, dans cet exemple la largeur de la portion d'extrémité 230B diminue jusqu'à l'extrémité 250. A la différence de la portion d'extrémité 23B des figures 2A et 2B, la hauteur de la portion d'extrémité 230B est ici inférieure à celle des portions 230A et 230C, ces dernières ayant ici une hauteur identique.
Comme en figures 2A et 2B, des vias 210B entourent la portion 230B de manière à absorber de la lumière s'échappant de la portion 230B quand un signal lumineux s'y propage. Ces vias 210B sont identiques aux vias 21B décrits en relation avec les figures 2A-2B à la différence qu'ils sont ici sensiblement orthogonaux au plan de la figure 3A, c'est-à-dire à un plan orthogonal aux vias 210B et aux sections transversales du guide
B16804 - 17-GR3-0675 d'onde 230 dans cet exemple. En outre, dans cet exemple, au-delà de l'extrémité 250, des vias 210B sont répartis selon plusieurs, ici trois, alignements parallèles entre eux et orthogonaux à la direction longitudinale du guide d'onde 230.
Une bande 270 en un matériau absorbant la lumière aux longueurs d'onde considérées, par exemple du germanium, du silicium dopé ou un siliciure, est disposée au moins en partie en vis-à-vis la portion d'extrémité 230B, dans cet exemple sous la portion d'extrémité 230B. La bande 270 est ici parallèle au plan de la figure 3A. La bande 270 s'étend en longueur parallèlement à la direction longitudinale de la portion 230B, sur tout ou partie de la longueur de la portion 230B, de préférence à partir de l'extrémité 250. A titre d'exemple, la longueur de la bande 270 est égale à environ deux tiers de celle de la portion 230B.
On tire ici profit du fait que la bande 270 peut être réalisée à partir de la couche semiconductrice 5 (figure 1) déjà présente sous le guide d'onde. Par exemple une bande 270 en germanium peut être réalisée par épitaxie à partir de la couche 5. Une bande 270 en silicium dopé peut par exemple être réalisée en dopant une portion de la couche 5 lorsque cette dernière est en silicium. Une bande 270 en un siliciure peut par exemple être réalisée par siliciuration d'une portion de la couche 5. Ainsi, la bande 270 peut être réalisée en ne prévoyant que peu d'étapes supplémentaires, voire aucune étape supplémentaire, par rapport à celles déjà utilisées dans la fabrication du circuit de la figure 1.
La bande 270 est disposée par rapport à la portion 230B de manière que, lorsqu'un signal lumineux se propage dans le guide d'onde 230 vers l'extrémité 250 de ce dernier, tout ou partie de la lumière s'échappant de la portion 230B, en particulier à partir de la face inférieure de la portion 230B dans cet exemple, est absorbée par la bande 270.
Une plaque métallique 290 absorbant la lumière aux longueurs d'onde considérées est disposée au moins en partie en vis-à-vis de la portion d'extrémité 230B, dans cet exemple au
B16804 - 17-GR3-0675 dessus de la portion d'extrémité 230B. La plaque 290 est ici parallèle au plan de la figure 3A. La plaque 290 s'étend en longueur parallèlement à la direction longitudinale de la portion 230B, sur tout ou partie de la longueur de la portion 230B. A titre d'exemple, la plaque 290 s'étend en longueur depuis l'extrémité de la portion 230B opposée à l'extrémité 250 jusqu'audelà des vias 210B.
On tire ici profit du fait que la plaque 290 peut être une portion 17 de couche métallique de l'un des niveaux de métallisation de la structure 13 (figure 1), par exemple de l'un des deux niveaux de métallisation les plus proches des composants 1, 3 du circuit photonique, de préférence le deuxième niveau de métallisation le plus proche de ces composants. Cette plaque 290 peut donc être réalisée en ne prévoyant aucune étape supplémentaire par rapport à celles déjà utilisées dans la fabrication du circuit de la figure 1.
La plaque 290 est disposée par rapport à la portion 230B de manière que, lorsqu'un signal lumineux se propage dans le guide d'onde 230 vers l'extrémité 250 de ce dernier, tout ou partie de la lumière s'échappant de la portion 230B, en particulier à partir de la face supérieure de la portion 230B dans cet exemple, est absorbée par la plaque 290.
Dans le mode de réalisation représenté, la série de vias 210B se prolonge sous la forme d'une série de vias 210C optionnels disposés le long et de part et d'autre de la portion intermédiaire 230C, dans cet exemple le long de chacune des faces latérales de cette portion. Les vias 210C sont de préférence identiques aux vias 210B, et peuvent alors, comme les vias 210B, être formés en même temps que des vias 21 de la structure d'interconnexion 13 (figure 1). Dans ce mode de réalisation, dans le plan de la figure 3A, les vias 210C s'éloignent de la portion 230C quand on s'éloigne de l'extrémité 250, par exemple en suivant les contours d'une fonction circulaire.
La portion intermédiaire 230C et, le cas échéant, les vias 210C qui la longent, sont configurés, comme les vias 21A des
B16804 - 17-GR3-0675 figures 2A et 2B, pour faire varier progressivement, jusqu'à la portion 230B, l'indice effectif du mode optique se propageant au sein guide d'onde 230. Cela permet de réduire la puissance réfléchie vers la portion 230A quand un signal se propage dans le guide d'onde 230, vers l'extrémité 250.
Dans ce mode de réalisation, la portion 230C comprend, dans une direction parallèle aux vias 210B, 210C, un empilement de deux portions 230Cj_ et 230C2, la portion 230Cj_ reposant sur la portion 230C2· Les portions 230Cj_ et 230C2 sont configurées pour que le signal optique confiné dans la portion 230A passe progressivement dans la portion 230B. Ainsi, au niveau du passage de la portion 230A à la portion 230C, la portion 230A et l'empilement des portions 230Cj_ et 230C2 ont la même section transversale, et, au niveau du passage de la portion 230C à la portion 230B, les portions 230B et 230C2 ont la même section transversale. La largeur de la portion 230Cj_ diminue progressivement depuis la portion 230A jusqu'à la portion 230B. Dans cet exemple, la largeur de la portion 230C2 augmente progressivement de la portion 230A jusqu'à la portion 230B.
Dans le dispositif des figures 3A et 3B, quand un signal lumineux se propage dans la portion d'extrémité 230B, tout ou partie de la puissance du signal s'échappe de la portion 230B sous forme de lumière. En particulier, dans ce mode de réalisation, cette puissance s'échappe à partir des faces latérales de la portion 230B et, du fait que la hauteur de la portion 230B est inférieure à celle de la portion 230A, des faces supérieure et inférieure de la portion 230B. Cette puissance qui s'échappe de la portion 230B est alors au moins partiellement absorbée par les vias 210B, la bande 270 et la plaque 290 ce qui limite, voire supprime, la puissance transmise au-delà du dispositif. De manière similaire à ce qui a été décrit en relation avec les figures 2A et 2B, la diminution de la puissance du signal se propageant dans la portion 230B entraîne une diminution, voire une suppression, de la puissance réfléchie vers la portion 230A.
B16804 - 17-GR3-0675
De préférence, les dimensions de la portion d'extrémité 230B, de la bande 270 et de la plaque 290, ainsi que la disposition des vias 210B, de la bande 270 et de la plaque 290 par rapport à la portion 230B sont choisies de telle sorte que l'indice effectif du mode optique se propageant au sein du guide d'onde 230 varie progressivement d'une extrémité à l'autre de la portion 230B. Cela permet de réduire encore la puissance réfléchie vers la portion 230A. A titre d'exemple, pour obtenir une telle variation d'indice optique effectif, la largeur de la plaque 290 peut augmenter depuis ses extrémités, la plaque 290 ayant par exemple une largeur maximale au-delà de l'extrémité 250, par exemple au-dessus de l'alignement de vias 210B le plus proche de l'extrémité 250. En outre, la portion 230B peut avoir une section transversale, dans cet exemple la largeur de la section transversale, qui décroît moins rapidement dans une portion disposée du côté de l'extrémité 250 que dans une portion disposée du côté de la portion 230A.
Comme pour le mode de réalisation des figures 2A et 2B, l'homme du métier est en mesure de déterminer les dimensions et la disposition relative des éléments du dispositif de terminaison de guide d'onde des figures 3A et 3B, à partir des indications fonctionnelles fournies ci-dessus.
Un mode optique transverse électrique est ici défini tel que son champ électrique oscille dans un plan parallèle au plan représenté en figures 2A et 3A, autrement dit parallèle à la face supérieure du substrat 9 (figure 1) , et de manière perpendiculaire à la direction de propagation du signal dans le guide d'onde. Un mode optique transverse magnétique est ici défini tel que son champ électrique oscille dans un plan perpendiculaire au plan représenté en figures 2A et 3A, autrement dit perpendiculaire à la face supérieure du substrat 9 (figure 1) , et de manière perpendiculaire à la direction de propagation du signal dans le guide d'onde. Le mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2A et 2B est particulièrement adapté au cas où le signal lumineux destiné à se propager dans le guide d'onde 23 est sous la forme d'un mode optique transverse électrique. Le mode de
B16804 - 17-GR3-0675 réalisation décrit en relation avec les figures 3A et 3B est particulièrement adapté au cas où le signal lumineux destiné à se propager dans le guide d'onde 230 est sous la forme d'un mode optique transverse électrique et/ou transverse magnétique. En effet, dans le mode de réalisation des figures 3A et 3B, la diminution de hauteur du guide d'onde 230 facilite le déconfinement du mode transverse magnétique et donc son absorption par la bande 270 et/ou la plaque 290. On minimise également la puissance réfléchie vers la portion 230A.
A titre d'exemple, le guide d'onde 23 ou 230 est en nitrure de silicium, la couche 19 dans laquelle le guide d'onde est noyé étant par exemple en oxyde de silicium. Un avantage d'un tel guide d'onde est qu'il est moins sensible aux variations de fabrication et de température, ce guide étant par exemple particulièrement bien adapté à la réalisation de multiplexeurs et/ou de démultiplexeurs optiques.
A titre d'exemple particulier de réalisation, on prévoit un guide d'onde 23 ou 230 en nitrure de silicium noyé dans une couche 19 d'oxyde de silicium avec les dimensions suivantes :
- largeur de la portion 23A ou 230A comprise entre 180 nm et 5 pm, de préférence égale à environ 700 nm, par exemple à 700 nm ;
- hauteur de la portion 23A ou 230A comprise entre 200 nm et 2 pm, de préférence égale à environ 600 nm, par exemple à 600 nm ;
- largeur de l'extrémité 25 ou 250 inférieure ou égale à 1 pm, de préférence égale à environ 180 nm, par exemple à 180 nm ;
- longueur de la portion 23B comprise entre 1 et 200 pm,de préférence égale à environ 25 pm, par exemple à 25 pm;
- longueur de la portion 230B comprise entre 1 et 200 pm,de préférence environ égale à 40 pm, par exemple égale à 40 pm ;
- longueur de la portion 230C comprise entre 1 et 200 pm,de préférence égale à environ 20 pm, par exemple égale à 20 pm ;
- largeur maximale de la portion 230Cj_ comprise entre 80 nm et 5 pm, de préférence égale à environ 1,2 pm, par exemple égale à 1,2 pm ;
B16804 - 17-GR3-0675
- largeur minimale de la portion 230C2 égale à la largeur maximale de la portion 230A ;
- hauteur de la portion 230Cj_ comprise entre 200 nm et 2 pm, de préférence égale à environ 600 nm, par exemple égale à 600 nm ;
- hauteur de la portion 230C2 comprise entre 50 nm et 2 pm, de préférence égale à environ 350 nm, par exemple égale à 350 nm ;
- dans un plan orthogonal aux vias, distance entre deux vias 21A et/ou 21B successifs ou entre deux vias 210B et/ou 210C successifs comprise entre 100 nm et 5 pm, de préférence environ égale à 360 nm, par exemple égale à 360 nm ; et
- dans un plan orthogonal aux vias, distance entre chaque vias 21A, 21B, 210B, 210C et le guide d'onde comprise entre 100 nm et 5 pm, de préférence égale à environ 500 nm (par exemple égale à 500 nm) entre les vias 21B ou 210B et la portion 23B ou 230B respectivement, et allant par exemple jusqu'à environ 1,7 pm (par exemple jusqu'à 1,7 pm) entre les vias 21A, 210C et le guide d'onde.
Un tel dispositif de terminaison est adapté à des longueurs d'onde comprises dans le domaine du proche infra-rouge, par exemple comprises entre 1 et 2 pm, de préférence égales à environ 1,3 pm ou environ 1,55 pm, par exemple à 1,3 pm ou 1,55 pm.
Des simulations ont montré que, quand un signal de longueurs d'onde dans le proche infra-rouge, polarisé selon un mode transverse électrique, se propage dans le guide d'onde des figures 2A-2B dont les dimensions sont celles indiquées ci-dessus, moins de 10_3 % de ia puissance du signal est réfléchie vers la portion 23A, et moins de 1 % de la puissance du signal est transmise au-delà des vias 21A et 21B.
D'autres simulations ont montré que, un signal de longueurs d'onde dans le proche infra-rouge, polarisé selon un mode transverse électrique et/ou transverse magnétique se propage dans le guide d'onde des figures 3A-3B dont les dimensions sont celles indiquées ci-dessus, moins de 10_3 % de ia puissance du signal est réfléchie, et moins de 10_3 % de ya puissance du signal
B16804 - 17-GR3-0675 est transmise au-delà des vias 210B et 210C, de la bande 270 et de la plaque 290.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'on ait décrit en relation avec les figures 3A et 3B un dispositif de terminaison de guide d'onde comprenant une bande 270 et une plaque 290, ce dispositif peut ne comprendre que la bande 270 ou la plaque 290.
La bande 270 peut être en un autre matériau que ceux indiqués ci-dessus à titre d'exemple dès lors que ce matériau absorbe la lumière aux longueurs d'onde considérées.
Les vias 21A, 21B, 210B et/ou 210C, la bande 270 et/ou la plaque 290 peuvent être connectés électriquement à un potentiel, typiquement la masse, ou être laissés flottants.
La pluralité d'alignement de vias 210B disposés au-delà de l'extrémité 250 du guide d'onde 230, la bande 270 et/ou la plaque 290 décrites en relation avec les figures 3A-3B peuvent être prévues dans le mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2A-2B.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus ne se limitent pas au cas d'un guide d'onde tel qu'illustré en figure 1, ce guide d'onde pouvant être formé dans une autre couche isolante de la structure d'interconnexion. Plus généralement, l'homme du métier est en mesure d'appliquer ces modes de réalisation à d'autres guides d'onde d'un circuit intégré photonique, notamment à des guides d'onde en d'autres matériaux que ceux indiqués ci-dessus à titre d'exemple. Par exemple, ces modes de réalisation s'appliquent à un guide d'onde en silicium amorphe noyé dans de l'oxyde de silicium, du nitrure de silicium, du nitrure d'oxyde de silicium (SiON), du nitrure d'aluminium (AIN) , du nitrure de carbone de silicium (SiCN) ou encore des oxydes de silicium dopés.
Par ailleurs, les modes de réalisation décrits peuvent être adaptés pour des signaux ayant des longueurs d'onde différentes de celles indiquées ci-dessus à titre d'exemple, par
B16804 - 17-GR3-0675 exemple à des longueurs d'onde compatibles avec un circuit photonique classique, par exemple comprises entre environ 400 nm et environ 5 pm, par exemple entre 400 nm et 5 pm, l'homme du métier étant en mesure d'adapter les dimensions du guide d'onde 5 et la position des vias, de la plaque et/ou de la bande par rapport au guide d'onde en fonction de la longueur d'onde considérée.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et 10 variantes sans faire preuve d'activité inventive.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Dispositif comprenant un guide d'onde (23 ; 230) et des vias métalliques (21B ; 230B) entourant une portion d'extrémité (23B ; 230B) du guide d'onde.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la portion d'extrémité (23B ; 230B) a une section transversale décroissante vers son extrémité (25 ; 250).
- 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les vias (21B ; 210B) sont orthogonaux à un même plan, ledit plan étant orthogonal à ladite section transversale.
- 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les vias (21B ; 210B) sont configurés pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité (23B ; 230B) quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde (23 ; 230) .
- 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les vias (21B ; 210B) et la portion d'extrémité (23B ; 230B) sont configurés pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde (23 ; 230) varie progressivement dans la portion d'extrémité (23B ; 230B).
- 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, dans un plan orthogonal aux vias (21B ; 210B), la distance entre les vias (21B ; 210B) et la portion d'extrémité (23B ; 230B) est inférieure à une distance au-delà de laquelle la puissance d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde (23 ; 230) est inférieure à environ -60 dB, de préférence à -60 dB.
- 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre une plaque métallique (290) parallèle à un plan orthogonal aux vias (210B), disposée au moins en partie en regard de la portion d'extrémité (230B) et configurée pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde (230).
- 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre une bande (270) d'un matériau absorbantB16804 - 17-GR3-0675 aux longueurs d'onde d'un signal destiné à être transmis par le guide d'onde (230), ladite bande étant parallèle à un plan orthogonal aux vias (210B), disposée au moins en partie en regard de la portion d'extrémité (230B) et étant configurée pour absorber de la lumière provenant de la portion d'extrémité quand un signal lumineux se propage dans le guide d'onde (230).
- 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant également des vias métalliques (21A ; 210C) le long du guide d'onde (23A ; 230C) en amont de la portion d'extrémité (23B ; 230B).
- 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les vias (21A ; 210C) qui longent le guide d'onde (23 ; 230) en amont de la portion d'extrémité (23B ; 230B) sont configurés pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde varie progressivement jusqu'à la portion d'extrémité.
- 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la portion d'extrémité (230B) s'étend à partir d'une portion intermédiaire (210C) configurée pour que l'indice effectif d'un mode optique destiné à être propagé dans le guide d'onde varie progressivement jusqu'à la portion d'extrémité.
- 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel la portion intermédiaire (230C) comprend, dans une direction parallèle à la direction longitudinale des vias (210B, 210C), un empilement d'une première portion (230C2) et d'une deuxième portion (230Cj_) , la deuxième portion ayant une section décroissante vers la portion d'extrémité (230B).
- 13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel, au niveau du passage de la première portion (230C2) à la portion d'extrémité (230B), la première portion et la portion d'extrémité ont la même section transversale.
- 14. Circuit intégré photonique comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
- 15. Circuit selon la revendication 14, comprenant une structure d'interconnexion (13), le guide d'onde (23 ; 230), deB16804 - 17-GR3-0675 préférence en nitrure de silicium, étant noyé dans une couche isolante (19), de préférence en oxyde de silicium, de la structure d'interconnexion.
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