FR3100082A1

FR3100082A1 - Modulateur de phase

Info

Publication number: FR3100082A1
Application number: FR1909284A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Cremer; Frederic Boeuf; Stephane Monfray
Original assignee: STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Current assignee: STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-02-26
Also published as: US20210055579A1; CN213399117U; US20230236446A1; CN112394541B; CN112394541A; US11644697B2; US11947202B2

Abstract

Modulateur de phase La présente description concerne un procédé comprenant les étapes suivantes : a) former un guide d'onde (100) en un premier matériau, le guide d'onde étant configuré pour guider un signal optique ; b) former une couche (106) en un deuxième matériau conducteur électriquement et transparent à une longueur d'onde du signal optique, les étapes a) et b) étant mises en oeuvre de manière que la couche (106) en le deuxième matériau soit en contact d'au moins une des faces du guide d'onde (100), ou soit séparée de ladite au moins une des faces par une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique. La demande concerne en outre un modulateur de phase, notamment obtenu par un tel procédé. Figure pour l'abrégé : Fig. 1

Description

Modulateur de phase

La présente description concerne de façon générale les circuits intégrés photoniques, et plus particulièrement les modulateurs de phase de ces circuits.

On connaît des circuits intégrés photoniques comprenant un modulateur de phase muni d'un guide d'onde et d'un élément chauffant. L'élément chauffant, typiquement une portion de couche métallique, est configuré pour modifier, de manière commandée, la température du matériau du guide d'onde, et donc l'indice optique effectif d'un signal se propageant dans le guide d'onde. Lorsqu'un courant de commande circule dans la portion de couche métallique constitutive de l'élément chauffant, il en résulte une augmentation correspondante de sa température par effet Joule, et donc du guide d'onde disposé à proximité de l'élément chauffant. La figure 2 de l'article de Tyler et al. intitulé "SiN integrated photonics for near-infrared LIDAR" et publié dans IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ) 2018, représente un exemple d'un tel modulateur.

Il existe un besoin de pallier tout ou partie des inconvénients des modulateurs de phase connus comprenant un guide d'onde et un élément chauffant configuré pour modifier la température du guide d'onde.

Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des modulateurs de phase connus comprenant un guide d'onde et un élément chauffant configuré pour modifier la température du guide d'onde, notamment quand le guide d'onde est en nitrure de silicium.

Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un dispositif, en particulier d'un modulateur de phase, comprenant un guide d'onde et un élément chauffant configuré pour modifier la température du guide d'onde, notamment quand le guide d'onde est en nitrure de silicium.

Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes :
a) former un guide d'onde en un premier matériau, le guide d'onde étant configuré pour guider un signal optique ;
b) former une couche en un deuxième matériau conducteur électriquement et transparent à une longueur d'onde du signal optique,
les étapes a) et b) étant mises en oeuvre de manière que la couche en le deuxième matériau soit en contact d'au moins une des faces du guide d'onde, ou soit séparée de la au moins une des faces par une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique.

Selon un mode de réalisation, l'étape a) est réalisée avant l'étape b).

Selon un mode de réalisation :
l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche en le premier matériau sur une première couche en un troisième matériau, et
a2) graver la couche en le premier matériau pour y définir le guide d'onde ; et
à l'étape b), la couche en le deuxième matériau est déposée sur et en contact avec des faces exposées du guide d'onde, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur et en contact avec des faces exposées du guide d'onde.

Selon un mode de réalisation :
avant l'étape a), le procédé comprend une étape consistant à graver une cavité dans une première couche en un troisième matériau ;
l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche en le premier matériau de manière à remplir la cavité, et
a2) effectuer une planarisation mécano-chimique jusqu'à la couche en le troisième matériau, une portion de la couche en le premier matériau laissée en place dans la cavité formant le guide d'onde ; et
à l'étape b), la couche en le deuxième matériau est déposée sur et en contact avec une face exposée du guide d'onde, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur et en contact avec une face exposée du guide d'onde.

Selon un mode de réalisation :
avant l'étape a), le procédé comprend une étape consistant à déposer une autre couche en le deuxième matériau ; et
à l'étape a1), la couche en le premier matériau est déposée sur et en contact avec l'autre couche en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une autre couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur et en contact avec l'autre couche en le deuxième matériau.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape b), une étape consistant à déposer une deuxième couche en le troisième matériau et une étape consistant à former des vias conducteurs électriquement à travers la deuxième couche en le troisième matériau jusqu'à des portions de la couche en le deuxième matériau.

Selon un mode de réalisation, l'étape b) est réalisée avant l'étape a).

Selon un mode de réalisation :
à l'étape b), la couche en le deuxième matériau est déposée sur une première couche en un troisième matériau ; et
l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche en le premier matériau sur et en contact avec la couche en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur et en contact avec la couche en le deuxième matériau, et
a2) graver la couche en le premier matériau pour y définir le guide d'onde.

Selon un mode de réalisation :
avant l'étape b), le procédé comprend une étape consistant à graver une cavité dans une première couche en un troisième matériau ;
à l'étape b), la couche en le deuxième matériau est déposée sur les parois et le fond de la cavité ; et
l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) remplir la cavité en déposant une couche en le premier matériau sur et en contact avec la couche en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur et en contact avec la couche en le deuxième matériau ; et
a2) effectuer une planarisation mécano-chimique au moins jusqu'à la couche en le deuxième matériau, une portion de la couche en le premier matériau laissée en place dans la cavité formant le guide d'onde.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape a), une étape consistant à déposer une autre couche en le deuxième matériau sur et en contact avec une ou plusieurs faces exposées du guide d'onde, ou sur et en contact avec une autre couche intermédiaire d'épaisseur égale à la distance et préalablement déposée sur l'autre couche en le deuxième matériau.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend comprend en outre, après l'étape b), une étape consistant à déposer une deuxième couche en le troisième matériau et une étape consistant à former des vias conducteurs électriquement à travers la deuxième couche en le troisième matériau jusqu'au deuxième matériau.

Selon un mode de réalisation, le premier matériau est du nitrure de silicium et le deuxième matériau est de l'oxyde d'indium-étain, ITO, ou du carbone amorphe, la longueur d'onde étant de préférence comprise entre 450 nm et 1 µm, par exemple sensiblement égale à 905 nm, de préférence égale à 905 nm.

Un autre mode de réalisation prévoit un modulateur de phase comprenant :
un guide d'onde en un premier matériau, le guide d'onde étant configuré pour propager un signal optique ; et
une couche d'un deuxième matériau conducteur électriquement et transparent à une longueur d'onde du signal optique, la couche en le deuxième matériau étant en contact d'au moins une des faces du guide d'onde, ou séparée de la au moins une des faces par une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique.

Selon un mode de réalisation, le modulateur comprend en outre une couche d'un matériau isolant thermiquement et électriquement, de préférence du SiOC, la couche du deuxième matériau étant intercalée entre le guide d'onde et la couche du matériau isolant thermiquement et électriquement.

Selon un mode de réalisation, le modulateur est obtenu par la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.

Selon un mode de réalisation, la couche du deuxième matériau comprend une portion supérieure reposant sur une face supérieure du guide d'onde et/ou une portion inférieure sur laquelle repose une face inférieure du guide d'onde.

Selon un mode de réalisation, la couche du deuxième matériau comprend en outre, pour chacune des faces latérales du guide d'onde, une portion latérale en vis-à-vis de ladite face latérale.

Selon un mode de réalisation, la couche du deuxième matériau comprend des portions de contact s'étendant latéralement de part et d'autre du guide d'onde et étant chacune destinée à être en contact avec au moins un via conducteur.

Un autre mode de réalisation prévoit un circuit intégré photonique comprenant :
une couche semiconductrice de type semiconducteur sur isolant, SOI, dans et/sur laquelle sont définis des composants ;
une structure d'interconnexion disposée au-dessus de la couche semiconductrice et configurée pour connecter électriquement les composants ; et
un modulateur tel que décrit ci-dessus disposé dans une couche isolante de la structure d'interconnexion, la couche isolante étant de préférence en oxyde de silicium.

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 :

la figure 1 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ;

la figure 2 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ;

la figure 3 représente une vue en coupe schématique illustrant une étape d'une variante de réalisation du procédé de la figure 3 ;

la figure 4 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ;

la figure 5 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ;

la figure 6 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ;

la figure 7 représente des vues en coupe schématiques illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase ; et

la figure 8 représente une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un circuit intégré photonique comprenant un modulateur de phase.

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.

Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le fonctionnement des circuits intégrés photoniques n'a pas été détaillé, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec le fonctionnement des circuits intégrés photoniques usuels, notamment les circuits intégrés photoniques usuels comprenant un modulateur de phase. En outre, les diverses applications dans lesquelles peut être prévu un circuit intégré photonique, notamment un circuit comprenant un modulateur de phase, n'ont pas été décrites, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les applications usuelles dans lesquelles est prévu un tel circuit intégré photonique. Un exemple de circuit dans lequel peut être prévu un modulateur tel que décrit ci-dessous est un réseau de déphaseurs optique ou OPA (de l'anglais "Optical Phased Array").

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

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 sauf précision contraire à l'orientation des figures.

Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Les inventeurs proposent ici de réaliser un dispositif comprenant un guide d'onde optique en un premier matériau et un élément chauffant sous la forme d'une ou plusieurs portions de couches en un deuxième matériau, l'élément chauffant étant directement au contact du guide d'onde du dispositif ou à une faible distance du guide d'onde, par exemple une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique que le guide d'onde est destiné à propager Plus particulièrement, l'élément chauffant recouvre au moins une face du guide d'onde.

Dans la suite de la description, on considère à titre d'exemple non limitatif le cas d'un modulateur de phase comprenant un guide d'onde en nitrure de silicium configuré pour guider un signal optique dont la longueur d'onde est comprise entre 450 nm et 1 µm, par exemple sensiblement égale à 905 nm, de préférence égale à 905 nm.

La figure 1 représente des vues en coupe schématiques A, B et C illustrant des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase 1 (vue C de la figure 1). Les vues en coupe A, B et C sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur, c'est-à-dire dans un plan de coupe orthogonal à la direction de propagation d'un signal optique dans le modulateur 1.

A l'étape illustrée par la vue A de la figure 1, un guide d'onde 100 en le premier matériau, par exemple du nitrure de silicium, a été formé sur une première couche 102 en un troisième matériau, par exemple de l'oxyde de silicium. Dans cet exemple, le guide d'onde 100 est un guide d'onde à ruban ("strip waveguide" en anglais), ou, autrement dit, est dépourvu d'ailettes latérales comme c'est le cas dans un guide d'onde à ailettes ("rib or ridge waveguide" en anglais).

Dans ce mode de réalisation, le guide d'onde 100 est formé en déposant, sur toute la surface supérieure de la couche 102, une couche 104 en le premier matériau, puis le guide d'onde 100 est défini dans la couche 104 par des étapes successives de masquage de la portion de couche 104 destinée à former le guide d'onde 100, et de retrait par gravure des portions non masquées de la couche 104.

Selon un mode de réalisation, la couche 104 est formée directement sur la couche 102. Le guide d'onde 100 est alors en contact avec la couche 102, et, plus particulièrement, la face inférieure du guide d'onde 100 est en contact avec la face supérieure de la couche 102.

A l'étape illustrée par la vue B de la figure 1, une couche 106 en le deuxième matériau a été déposée sur et en contact avec les surfaces exposées du guide d'onde 100. Plus particulièrement, la couche 106 comprend une portion 106s recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100, la portion 106s étant en contact avec la face supérieure du guide d'onde, et deux portions latérales 106l recouvrant les deux faces latérales du guide d'onde 100, chaque portion 106l étant en contact avec une face latérale respective du guide d'onde 100 et avec la portion 106s.

Dans ce mode de réalisation, la couche 106 comprend en outre deux portions 106c reposant sur la couche 102, respectivement de part et d'autre du guide d'onde 100. Dans des plans de coupe transverses au guide d'onde 100, c'est-à-dire des plans de coupe orthogonaux à la direction longitudinale du guide d'onde 100, chaque portion 106c s'étend latéralement à partir d'une portion 106l correspondante.

De préférence, la couche 106 est déposée de manière conforme sur toute la surface exposée de la structure illustrée par la vue A de la figure 1 (dépôt pleine plaque) et un masque de gravure est formé sur les portions 106s, 106l et 106c de la couche 106 que l'on souhaite laisser en place. Les portions exposées (non masquées) de la couche 106 sont ensuite retirées par gravure.

Le matériau de la couche 106, ou deuxième matériau, est conducteur électriquement. En outre, le deuxième matériau est transparent à la longueur d'onde du signal destiné à être propagé de manière guidée dans le guide d'onde 100. Dans la suite de la description, on considère par exemple qu'un matériau est transparent à une longueur d'onde donnée si, à cette longueur d'onde, la partie imaginaire de l'indice de réfraction du matériau est inférieure ou égale à 0,01, de préférence inférieure ou égale à 0,005.

De préférence, la partie réelle de l'indice de réfraction du deuxième matériau est inférieure ou égale à celle de l'indice de réfraction du matériau du guide d'onde 100, ce qui participe à la propagation guidée d'un signal optique dans le guide d'onde 100.

Dans cet exemple où le guide d'onde 100 est en nitrure de silicium et est configuré pour guider un signal de longueur d'onde comprise entre 450 nm et 1 µm, par exemple sensiblement égale à 905 nm, de préférence égale à 905 nm, le deuxième matériau est de préférence de l'oxyde d'indium-étain ou ITO (de l'anglais "Indium Tin Oxide"), ou par exemple du carbone amorphe.

A l'étape illustrée par la vue C de la figure 1, une deuxième couche 108 en le troisième matériau a été déposée de manière à recouvrir la structure illustrée par la vue B de la figure 1. Ainsi, le guide d'onde 100 et la couche 106 sont noyés dans une couche du troisième matériau comprenant, de préférence constituée par, la première couche 102 et la deuxième couche 108 en le troisième matériau.

De préférence, la couche 108 est déposée sur toute la structure illustrée par la vue B de la figure 1 (dépôt pleine plaque). De préférence, la couche 108 est déposée avec une épaisseur supérieure à celle de l'empilement du guide d'onde 100 et de la portion 106s recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100. De préférence, une étape d'aplanissement de la face supérieure de la couche 108, par exemple par polissage mécano-chimique ou CMP de l'anglais "Chemical Mecanical Polishing", est prévue après le dépôt de la couche 108.

En outre, à l'étape illustrée par la vue C de la figure 1, le dépôt de la couche 108 est suivi d'une étape de formation de vias électriquement conducteurs 110, par exemple des vias métalliques 110. Les vias 110 sont formés de part et d'autre du guide d'onde 100 pris dans le sens de sa longueur. Autrement dit, dans des plans de coupe transverses au guide d'onde 100, un via 110 est formé d'un côté d'une première face latérale du guide d'onde 100, par exemple à droite en vue C, et un autre via 110 est formé du côté de l'autre face latérale du guide d'onde 100, par exemple à gauche en vue C. Les vias 110 sont formés à travers la couche 108, jusqu'aux portions 106c de la couche 106. Plus exactement, au moins un via 110 est en contact de la portion 106c disposée d'un côté du guide d'onde 100, par exemple à droite en vue C, et au moins un autre via 110 est en contact de la portion 106c disposée de l'autre côté du guide d'onde 100, par exemple à gauche en vue C.

En fonctionnement, lorsqu'une tension est appliquée entre deux vias 110 disposés respectivement de part et d'autre du guide d'onde 100, un courant circule dans la couche 106. Il en résulte un échauffement de la couche 106, donc une augmentation de la température du guide d'onde 100. Cela entraîne une modification de l'indice optique du guide d'onde 100, et donc une modulation du signal optique s'y propageant. De préférence, la tension est appliquée entre un ou plusieurs premiers vias 110 disposés au niveau d'une première extrémité du guide d'onde 100 du modulateur pris dans le sens de sa longueur, et un ou plusieurs deuxièmes vias 110 disposés à une deuxième extrémité du guide d'onde 100 du modulateur pris dans le sens de sa longueur, de sorte que le courant circule le long du modulateur, dans une direction sensiblement parallèle à la direction longitudinale du guide d'onde 100.

Dans ce mode de réalisation, la couche 106 forme ainsi l'élément chauffant du modulateur 1. En outre, dans ce mode de réalisation, trois faces (faces latérales et face supérieure) du guide d'onde 100 sont recouvertes par la couche 106 et sont en contact avec cette couche 106. Dit autrement, dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant du modulateur 1 comprend une portion supérieure 106s en contact avec la face supérieure du guide d'onde 100, deux portions latérales 106l en contact avec les faces latérales respectives du guide d'onde 100, et deux portions de contact 106c en contact avec des vias 110 respectifs destinés à recevoir une tension de commande du modulateur.

Par rapport au cas d'un modulateur où l'élément chauffant est métallique, l'élément chauffant 106 du modulateur 1 est transparent aux longueurs d'onde considérées et peut donc être disposé directement en contact d'au moins une face du guide d'onde 100 du modulateur. Il en résulte que, pour une même puissance fournie à l'élément chauffant, le modulateur 1 permet une plus grande efficacité de modulation qu'un modulateur ayant un guide d'onde identique et ayant la même longueur, mesurée dans la direction de propagation d'un signal optique dans le guide d'onde, mais un élément chauffant métallique nécessairement disposé à distance du guide d'onde pour ne pas perturber le signal se propageant dans le guide d'onde.

En outre, le modulateur 1 est plus compact qu'un modulateur ayant un guide d'onde identique mais un élément chauffant métallique nécessairement disposé à distance du guide d'onde pour ne pas perturber le signal se propageant dans le guide d'onde. En particulier, pour une efficacité de modulation donnée, et pour une puissance donnée fournie à l'élément chauffant, le modulateur 1 est moins long qu'un modulateur ayant un guide d'onde identique mais un élément chauffant disposé à distance du guide d'onde.

Dans une variante de réalisation non illustrée, à l'étape de la vue B, une couche d'un quatrième matériau thermiquement et électriquement isolant, par exemple du SiOC, est déposée sur la couche 106. Cela permet de limiter, voire de supprimer, une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1, lors d'un échauffement de la couche 106.

La figure 2 représente des vues en coupe schématiques A, B et C illustrant des étapes successives d'une autre mode de réalisation du procédé de la figure 1. Les vues en coupe A, B et C sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur 1 (vue C de la figure 2).

Dans ce mode de réalisation, plutôt que de déposer une couche 106 en le deuxième matériau après la définition du guide d'onde 100 dans la couche 104, on dépose une couche 200 en le deuxième matériau avant le dépôt de la couche 104, la couche 104 étant alors formée sur et en contact avec cette couche 200.

A l'étape de la vue A de la figure 2, la couche 200 a été formée sur la couche 102, puis la couche 104 a été formée sur et en contact avec la couche 200. A titre d'exemple, les couches 200 et 104 sont formées par dépôt, de préférence par dépôt pleine plaque.

Selon un mode de réalisation, la couche 200 est formée directement sur la couche 102, la couche 200 étant alors au contact de la couche 102.

A l'étape illustrée par la vue B de la figure 2, le guide d'onde 100 a été défini dans la couche 104, par exemple par des étapes successives de masquage et de gravure de la couche 104 similaires à celles décrites en relation avec la vue A de la figure 1. La gravure de la couche 104 est ici arrêtée sur la couche 200.

En outre, à l'étape illustrée par la vue B de la figure 2, des portions de la couche 200 ont été retirées par gravure. Lors de cette gravure, une portion 200i de la couche 200 est laissée en place sous la face inférieure du guide d'onde 100, et deux portions 200c de la couche 200 sont laissées en place de part et d'autre du guide d'onde 100. Dans des plans de coupe transverses au guide d'onde 100, chaque portion 200c s'étend latéralement d'un côté différent du guide d'onde 100, à partir de la portion 200i. A titre d'exemple, le masque de gravure utilisé pour cette étape recouvre le guide d'onde 100 et déborde latéralement, sur la couche 200, de part et d'autre du guide d'onde 100.

La vue C de la figure 2 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue C de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue B de la figure 2, les vias conducteurs 110 étant ici formés jusqu'aux portions 200c plutôt que jusqu'aux portions 106c comme cela avait été décrit en relation avec la figure 1.

Dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant comprend une portion inférieure 200i en contact avec la face inférieure du guide d'onde 100, et deux portions de contact 200c en contact avec les vias 110. Dans ce mode de réalisation, une seule face (face inférieure) du guide d'onde 100 est recouverte par l'élément chauffant.

Le fonctionnement du modulateur de la figure 2 est similaire à celui de la figure 1. En outre, par rapport à un modulateur comprenant un élément chauffant métallique, le modulateur 1 de la vue C de la figure 2 bénéficie des mêmes avantages que le modulateur 1 de la vue C de la figure 1.

Dans une variante de réalisation non illustrée, une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 102 préalablement au dépôt de la couche 200, la couche 200 étant déposée sur et en contact avec cette couche en le quatrième matériau, et/ou une couche du quatrième matériau est déposée, avant les étapes de la vue C, sur les portions 200c et sur le guide d'onde 100. Comme précédemment, cela permet de limiter, voire de supprimer, une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1 lorsqu'un courant circule dans l'élément chauffant du modulateur.

La figure 3 représente une vue en coupe schématique illustrant une étape d'une variante de réalisation du procédé de la figure 2, et plus particulièrement de l'étape décrite en relation avec la vue A de la figure 2. La vue en coupe de la figure 3 est prise dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur.

Dans cette variante, la couche 200 est gravée préalablement au dépôt de la couche 104, de manière à ne laisser en place que les portions 200i et 200c de la couche 200.

Les autres étapes de cette variante sont similaires ou identiques à celles décrites en relation avec la figure 2 et conduisent à l'obtention du modulateur 1 tel qu'illustré par la vue C de la figure 2.

La figure 4 représente des vues en coupe schématiques A, B et C illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur 1 (vue C de la figure 4). Les vues en coupe A, B et C sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur 1.

Ce mode de réalisation correspond à une combinaison du mode de réalisation décrit en relation avec la figure 1, et du mode de réalisation décrit en relation avec les figures 2 et 3. Autrement dit, dans ce mode de réalisation, on prévoit de déposer la couche 200 avant de former le guide d'onde 100, puis de déposer la couche 106 après la formation du guide d'onde 100.

A l'étape illustrée par la vue A de la figure 4, les étapes décrites en relation avec les vues A et B de la figure 2 ont été mises en oeuvre, à la différence que seule la portion 200i de la couche 200 a été laissée en place. A titre d'exemple, le même masque de gravure est utilisé pour définir le guide d'onde 100 dans la couche 104 et pour graver la couche 106.

La vue B de la figure 4 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue B de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue A de la figure 4.

La vue C de la figure 4 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue C de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue B de la figure 4.

Dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant du modulateur 1 comprend une portion inférieure 200i en contact avec la face inférieure du guide d'onde 100, une portion supérieure 106s en contact avec la face supérieure du guide d'onde 100, deux portions latérales 106l en contact avec les faces latérales respectives du guide d'onde 100, et deux portions de contact 106c en contact avec les vias 110. Les portions 106s et 200i sont reliées électriquement en parallèle par les portions 106l.

Le fonctionnement du modulateur 1 de la figure 4 est similaire à celui de la figure 1 ou de la figure 2. Toutefois, le guide d'onde 100 du modulateur 1 de la figure 4 comprend plus de faces en contact avec l'élément chauffant que le modulateur 1 de la figure 1 ou 2. Ainsi, le modulateur 1 de la figure 4 permet, pour une même tension appliquée entre les vias 110, une plus grande efficacité de modulation que le modulateur 1 de la figure 1 ou de la figure 2. En outre, le modulateur 1 de la figure 4 permet une augmentation de la température dans le guide d'onde 100 qui est plus homogène que dans le guide d'onde 100 du modulateur 1 de la figure 1 ou 2.

Par ailleurs, par rapport à un modulateur comprenant un élément chauffant métallique, le modulateur 1 de la figure 4 bénéficie des mêmes avantages que le modulateur 1 de la figure 1 ou de la figure 2.

Dans une variante de réalisation non illustrée, l'épaisseur des couches 200 et 106 est adaptée pour équilibrer la résistance d'un chemin conducteur comprenant les portions 106l, 106s de la couche 106 en contact avec le guide d'onde 100, avec celle d'un chemin conducteur comprenant la portion 200i de la couche 200 en contact avec le guide d'onde 100. Cela permet de chauffer le guide d'onde 100 de manière plus homogène.

Dans une autre variante de réalisation non illustrée, une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 102, préalablement au dépôt de la couche 200 de préférence sur et en contact avec la couche 200, et/ou une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 106, de préférence en contact avec la couche 106. Comme précédemment, cela permet de limiter, voire de supprimer, une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1 lorsqu'un courant circule dans l'élément chauffant du modulateur.

On a décrit, en relation avec les figures 1 à 4, des modes de réalisation et variantes dans lesquels le guide d'onde 100 est défini, par exemple par des étapes de masquage et de gravure, dans une couche 104 en le matériau du guide d'onde 100. Dans ces modes de réalisation et variantes, la couche 200 est déposée avant la formation du guide d'onde 100 et/ou la couche 106 est déposée après la formation du guide d'onde 100 de manière à former, à partir des couches 106 et/ou 200, un élément chauffant, ou couche chauffante, en contact avec au moins une face longitudinale du guide d'onde.

D'autres modes de réalisation et variantes vont maintenant être décrits, dans lesquels le guide d'onde 100 est formé par des étapes successives de gravure d'une cavité, de dépôt d'une couche en le matériau du guide d'onde pour remplir la cavité, et de CMP jusqu'au sommet de la cavité. Comme précédemment, une couche 200 est déposée avant la formation du guide d'onde 100 et/ou une couche 106 est déposée après la formation du guide d'onde 100 de manière à former, à partir des couches 106 et/ou 200, un élément chauffant, ou couche chauffante, en contact avec au moins une face longitudinale (latérale, supérieure ou inférieure) du guide d'onde 100.

La figure 5 représente des vues en coupe schématiques A, B, C et D illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du modulateur de phase 1 (vue D de la figure 5). Les vues en coupe A, B, C et D sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur 1.

A l'étape illustrée par la vue A de la figure 5, une cavité 500 a été gravée dans la couche 102. Les dimensions de la cavité sont déterminées par celles du guide d'onde 100 (absent en vue A de la figure 5) qui y sera formé. De préférence, les dimensions de la cavité 500 sont sensiblement égales à celles du guide d'onde 100.

De préférence, la cavité 500 est gravée à partir de la face supérieure de la couche 102, sur une partie seulement de l'épaisseur de la couche 102, de sorte qu'une partie de l'épaisseur de la couche 102 subsiste sous le fond de la cavité 500.

A l'étape illustrée par la vue B de la figure 5, la couche 200 en le deuxième matériau a été déposée, de préférence sur toute la surface exposée de la couche 102 (dépôt pleine plaque), de préférence de manière conforme, de manière à recouvrir le fond et les parois de la cavité 500. La couche 104 a ensuite été déposée de manière à remplir la cavité 500. La couche 104 est déposée sur et en contact avec la couche 200.

A l'étape illustrée par la vue C de la figure 5, les portions de la couche 104 disposées au-dessus du niveau supérieur de la cavité 500, c'est-à-dire ici le niveau supérieur de la couche 200, ont été retirées par CMP jusqu'à la couche 200. La portion de la couche 104 laissée en place dans la cavité 500 forme alors le guide d'onde 100 du modulateur. La face inférieure et les faces latérales du guide d'onde 100 sont alors recouvertes par les portions de la couche 200 laissées en place dans la cavité 500. Plus particulièrement, la face inférieure du guide d'onde 100 est en contact d'une portion 200i de la couche 200, les faces latérales du guide d'onde 100 étant en contact avec des portions 200l respectives de la couche 200. Les portions 200l sont en contact avec la portion 200i.

En outre, à l'étape illustrée par la vue C de la figure 5, des portions de la couche 200 reposant sur la couche 102, c'est-à-dire des portions de la couche 200 disposées à l'extérieur de la cavité 500, ont été retirée par gravure, en laissant en place, sur la couche 102, des portions 200c de la couche 200 disposées, dans des plans transverses au guide d'onde 100, respectivement de part et d'autre du guide d'onde 100. Chaque portion 200c laissée en place est en contact avec une portion 200l correspondante, ou, dit autrement, chaque portion 200c s'étend latéralement à partir d'une portion 200l correspondante.

A titre d'exemple, cette étape de définition par gravure des portions 200c dans la couche 200 est réalisée au moyen d'un masque de gravure recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100 et débordant latéralement sur la couche 200, et plus particulièrement sur les portions 200c de la couche 200.

La vue D de la figure 5 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue C de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue C de la figure 5, à la différence que les vias 110 sont formés jusqu'aux portions 200c plutôt que jusqu'à des portions 106c.

Dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant du modulateur 1 comprend une portion inférieure 200i en contact avec la face inférieure du guide d'onde 100, deux portions latérales 200l en contact avec les faces latérales respectives du guide d'onde 100, et deux portions de contact 200c en contact avec les vias 110. Une première portion 200c, une première portion 200l, la portion 200i, une deuxième portion 200l et une deuxième portion 200c sont reliées en série entre les vias 110.

Le fonctionnement du modulateur de la figure 5 est similaire à celui de la figure 1. En outre, par rapport à un modulateur comprenant un élément chauffant métallique, le modulateur 1 de la figure 5 bénéficie des mêmes avantages que le modulateur 1 de la figure 1.

Dans une variante de réalisation non illustrée, une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 102 préalablement au dépôt de la couche 200, la couche 200 étant déposée sur et en contact avec cette couche en le quatrième matériau, et/ou une couche du quatrième matériau est déposée, entre les étapes de la vue C et celles de la vue D, sur les portions 200c et sur le guide d'onde 100. Comme précédemment, cela permet de limiter, voire de supprimer, une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1 lorsqu'un courant circule dans l'élément chauffant du modulateur.

La figure 6 représente des vues en coupe schématiques A et B illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication du modulateur 1 (vue B de la figure 6). Les vues en coupe A et B sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur 1.

Dans ce mode de réalisation, plutôt que de déposer une couche 200 avant la formation du guide d'onde 100 dans la cavité 500, on dépose une couche 106 en le troisième matériau après la formation du guide d'onde 100 dans la cavité 500.

A l'étape illustrée par la vue A de la figure 6, la cavité 500 (non référencée en figure 6) a été gravée dans la couche 102 de manière similaire à ce qui a été décrit en relation avec la vue A de la figure 5, puis la couche 104 a été déposée pour remplir la cavité 500 de manière similaire à ce qui a été décrit en relation avec la vue B de la figure 5. Les portions de la couche 104 disposées au-dessus du niveau supérieur de la cavité 500, c'est-à-dire ici le niveau supérieur de la couche 102, ont ensuite été retirées par CMP jusqu'à la couche 102. La portion de la couche 104 laissée en place dans la cavité 500 forme alors le guide d'onde 100.

En outre, à l'étape illustrée par la vue A de la figure 6, la couche 106 a été déposée sur la face exposée de la structure, c'est-à-dire ici la face supérieure du guide d'onde 100 et la face exposée de la couche 102.

Des portions de la couche 106 ont ensuite été retirées par gravure. La gravure est effectuée de manière à laisser en place une portion 106s de la couche 106 recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100, et, de part et d'autre du guide d'onde 100, des portions 106c de la couche 106. La portion 106s est en contact avec la face supérieure du guide d'onde. Chaque portion 106c s'étend latéralement à partir de la portion 106s.

La vue B de la figure 6 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue C de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue A de la figure 6.

Dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant du modulateur 1 comprend des portions de contact 106c et une portion supérieure 106s. Une première portion 160c, la portion 106s, et une deuxième portion 106c sont reliées en série entre les vias 110.

Le fonctionnement du modulateur de la figure 6 est similaire à celui de la figure 1. En outre, par rapport à un modulateur comprenant un élément chauffant métallique, le modulateur 1 de la figure 6 bénéficie des mêmes avantages que le modulateur 1 de la figure 1.

Dans une variante de réalisation non illustrée, une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 106 préalablement au dépôt de la couche 108 et/ou une couche en le quatrième matériau est déposée (pleine plaque) sur la couche 102 entre la gravure de la cavité 500 et le dépôt de la couche 104. Dans ce dernier cas, après le dépôt de la couche 104, l'étape de CMP peut être arrêtée sur la couche du quatrième matériau déposée sur la couche 102, ou sur la couche 102. Comme précédemment, le dépôt d'une ou deux couches du quatrième matériau permet de limiter, voire de supprimer une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1 lorsqu'un courant circule dans l'élément chauffant du modulateur.

La figure 7 représente des vues en coupe schématiques A, B, C et D illustrant des étapes successives d'un autre mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur 1 (vue D de la figure 7). Les vues en coupe A, B, C et D sont prises dans un plan de coupe orthogonal à la direction longitudinale du modulateur 1.

Ce mode de réalisation correspond à une combinaison du mode de réalisation décrit en relation avec la figure 5, et du mode de réalisation décrit en relation avec la figure 6. Autrement dit, dans ce mode de réalisation, on prévoit de déposer la couche 200 avant de former le guide d'onde 100, puis de déposer la couche 106 après la formation du guide d'onde 100.

Les vues A et B de la figure 7 sont identiques aux vues respectives A et B de la figure 5 et illustrent les mêmes étapes que celles décrites en relation avec les vues respectives A et B de la figure 5.

A l'étape illustrée par la vue C de la figure 7, les portions des couches 200 et 104 disposées au-dessus du niveau supérieur de la cavité 500, c'est-à-dire ici au-dessus du niveau supérieur de la couche 102, ont été retirées par CMP jusqu'à la couche 102. La portion de la couche 104 laissée en place dans la cavité 500 forme alors le guide d'onde 100 du modulateur. La face inférieure et les faces latérales du guide d'onde 100 sont alors recouvertes par les portions de la couche 200 laissées en place dans la cavité 500. Plus particulièrement, la face inférieure du guide d'onde 100 est en contact d'une portion 200i de la couche 200, les faces latérales du guide d'onde 100 étant en contact avec des portions 200l respectives de la couche 200. Les portions 200l sont en contact avec la portion 200i.

On notera que par rapport au mode de réalisation décrit en relation avec la figure 5, les portions 200c de la couche 200 sont retirées lors de l'étape de CMP.

Toujours à l'étape illustrée par la vue C de la figure 7, la couche 106 a ensuite été formée sur toute la surface exposée de la structure, c'est-à-dire ici la face supérieure du guide d'onde 100 et la face exposée de la couche 102.

Des portions de la couche 106 ont ensuite été retirées par gravure. La gravure est effectuée de manière à laisser en place une portion 106s de la couche 106 recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100, et, de part et d'autre du guide d'onde 100, des portions 106c de la couche 106. La portion 106s est en contact avec la face supérieure du guide d'onde. Chaque portion 106c s'étend latéralement à partir de la portion 106s. En outre, le sommet de chaque portion 200l de la couche 200 est en contact avec une portion 106c correspondante.

La vue D de la figure 7 illustre la structure obtenue après la mise en oeuvre des étapes décrites en relation avec la vue C de la figure 1, à partir de la structure illustrée par la vue C de la figure 7.

Dans ce mode de réalisation, l'élément chauffant du modulateur 1 comprend deux portions latérales 200l recouvrant les faces latérales respectives du guide d'onde 100, une portion inférieure 200i recouvrant la face inférieure du guide d'onde 100, une portion supérieure 106s recouvrant la face supérieure du guide d'onde 100 et deux portions de contact 106c en contact avec les vias 110. La portion 200i relie électriquement les portions 200l entre elles, les portions 200l et 200i étant connectées en série. En outre, entre les portions 106c, l'ensemble des portions 200i et 200l est connecté en parallèle de la portion 106s, les portions 106c étant chacune connectée à un via 110 différent.

Le fonctionnement du modulateur de la figure 7 est similaire à celui de la figure 1. En outre, par rapport à un modulateur comprenant un élément chauffant métallique, le modulateur 1 de la figure 7 bénéficie des mêmes avantages que le modulateur 1 de la figure 1.

Dans une variante de réalisation non illustrée, une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 102, et en particulier dans la cavité 500, préalablement au dépôt de la couche 200 et/ou une couche en le quatrième matériau est déposée sur la couche 106, préalablement au dépôt de la couche 108. Comme précédemment, cela permet de limiter, voire de supprimer une augmentation de la température dans un guide d'onde disposé au voisinage du modulateur 1 lorsqu'un courant circule dans l'élément chauffant du modulateur.

La figure 8 représente une vue en coupe illustrant un mode de réalisation d'un circuit photonique intégré 8 comprenant un modulateur 1 tel que décrit précédemment. Plus particulièrement, dans cet exemple, le modulateur 1 est du type de celui illustré par la vue C de la figure 4.

Le circuit 8 comprend un support 800 recouvert d'une couche isolante 802, elle-même recouverte d'une couche semiconductrice 804, par exemple en silicium monocristallin. La couche 804 et la couche 802 forment une structure de type semiconducteur sur isolant, ou SOI de l'anglais "Semiconductor On Insulator".

Divers composants 806 ont été formés à partir de la couche 804, par exemple par des étapes classiques de masquage, gravure, épitaxie et/ou dopage. Autrement dit, les composants sont formés ou disposés dans et/ou sur la couche 804. Dans l'exemple représenté, le circuit comprend une photodiode 806, par exemple une photodiode en germanium épitaxié à partir de la couche 804, ou une photodiode en silicium formée dans une couche 804 en silicium.

Des guides d'onde 808 ont également été définis dans la couche 804, par exemple par des étapes classiques de masquage et de gravure de la couche 804.

Dans l'exemple représenté, le circuit 8 comprend, de gauche à droite sur la figure 8, un guide d'onde à ruban 808, la photodiode 806 et un guide d'onde à ailettes 808.

Les composants 806 et les guides d'onde 808 sont recouverts par une couche isolante 810, par exemple d'oxyde de silicium.

Le circuit 8 comprend en outre une structure d'interconnexion 812 reposant sur la couche 810. La structure d'interconnexion 812 comprend des portions de couches métalliques 814 séparées les unes des autres par des couches isolantes 816. La structure d'interconnexion 812 comprend en outre des vias conducteurs électriquement 818 traversant des couches 816 pour relier des portions de couches métalliques 814 entre elles, à des plots de contact 820 disposés au niveau de la face supérieure de la structure d'interconnexion 812 et/ou à des composants 806.

Selon un mode de réalisation, le modulateur 1 est disposé dans une couche isolante 816 de la structure d'interconnexion 812, de préférence une couche 816 disposée entre la couche 810 et le niveau de métal inférieur de la structure d'interconnexion 812. A titre d'exemple, le niveau de métal inférieur comprend les portions de couches métalliques 814 disposées à un même niveau et qui sont les plus proches de la couche 804.

La couche 816 dans laquelle est disposé le modulateur 1 comprend, de préférence est constituée par, les couches 102 et 108 décrites précédemment (non représentées en figure 8).

La structure d'interconnexion 812 comprend les vias 110 du modulateur 1. Les vias 110 sont reliés électriquement à des portions de couches métalliques 814 de la structure d'interconnexion 812, par exemple des portions 814 du niveau de métal inférieur.

A titre d'exemple, le circuit 8 est obtenu en mettant en oeuvre les étapes suivantes :
- former des composants 806 et/ou des guides d'onde 808 à partir d'une couche 804 de type SOI ; et
- former une structure d'interconnexion 812 au-dessus de la couche 804, la formation de la structure d'interconnexion 812 comprenant l'étape consistant à former une couche 102 (non représentée en figure 8) et la mise en oeuvre de l'un des procédés décrits ci-dessus en relation avec les figures 1 à 7 de sorte que les couches 102 et 108 (non représentée en figure 8) correspondent à une couche isolante 816 de la structure d'interconnexion 812, c'est-à-dire forment une couche isolante 816 de cette structure d'interconnexion.

Selon un mode de réalisation, le circuit 8 est configuré pour mettre en oeuvre une fonction de télédétection par laser, ou fonction LIDAR de l'anglais "light detection and ranging".

On a décrit ci-dessus, en relation avec les figures 1 à 8, des modes de réalisation et variantes dans lesquels le modulateur 1 comprend un guide d'onde 100 en nitrure de silicium noyé dans des couches isolantes 102 et 108, par exemple en oxyde de silicium, et un élément chauffant, par exemple en ITO, en contact avec au moins une face du guide d'onde. Ces modes de réalisation et variantes peuvent être adaptés au cas d'un modulateur 1 comprenant un guide d'onde en un autre matériau, en modifiant le matériau de l'élément chauffant, dès lors que le matériau de l'élément chauffant reste conducteur électriquement et transparent aux longueurs d'onde d'un signal destiné à être propagé dans le guide d'onde.

A titre d'exemple, le guide d'onde 100 peut être réalisé en silicium monocristallin dans une couche de type SOI, de préférence en mettant en oeuvre le procédé décrit en relation avec la figure 1, la couche 102 correspondant par exemple à une couche d'oxyde de silicium sur laquelle repose la couche de type SOI et/ou le matériau de la couche 106 étant par exemple du ZnO, du Cd₂SnO₄ou du carbone amorphe.

En outre, bien que l'on ait décrit des exemples de modes de réalisation et variantes dans lesquels le guide d'onde 100 est un guide d'onde à ruban, l'homme du métier est en mesure d'adapter ces modes de réalisation et variantes au cas d'un guide d'onde 100 à ailettes.

Par ailleurs, on a décrit des modes de réalisation et variantes dans lesquels l'élément chauffant est directement en contact avec une ou plusieurs faces du guide d'onde. Ces modes de réalisation et variantes peuvent être adaptés au cas où l'élément chauffant n'est pas directement en contact avec ces faces du guide d'onde, mais reste disposé à une distance du guide d'onde inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal que le guide d'onde propage.

Par exemple, on peut prévoir que l'élément chauffant soit séparé d'une ou plusieurs faces du guide d'onde par une couche intermédiaire d'épaisseur inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique que le guide d'onde propage. Dit autrement, la couche intermédiaire comprend une première face en contact avec le guide d'onde et une deuxième face, opposée à la première, en contact avec l'élément chauffant, l'épaisseur de la couche intermédiaire étant mesurée entre ses première et deuxième faces. La prévision d'une telle couche intermédiaire peut permettre que l'élément chauffant perturbe moins le signal optique propagé dans le guide d'onde par rapport au cas où l'élément chauffant est en contact avec le guide d'onde. La couche intermédiaire est de préférence constituée d'une unique couche. La couche intermédiaire est de préférence en un matériau d'indice optique inférieur à celui du premier matériau, par exemple en le troisième matériau.

L'homme du métier est en mesure d'adapter les modes de réalisation et variantes décrits au cas où une telle couche intermédiaire est prévue, notamment de prévoir l'étape de dépôt de cette couche intermédiaire. En particulier, une couche intermédiaire peut être déposée sur et en contact avec le guide d'onde avant de déposer une couche du deuxième matériau sur et en contact avec la couche intermédiaire, et/ou une couche intermédiaire peut être déposée sur et en contact avec une couche en le deuxième matériau, avant de former le guide d'onde sur et en contact avec la couche intermédiaire.

Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaitront à l’homme de l’art.

Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, l'homme du métier est en mesure de déterminer la longueur de chaque portion 106c et 200c, par exemple mesurée à partir des faces latérales du guide d'onde 100, par exemple dans une direction orthogonale à ces faces, et la distance entre les faces latérales du guide d'onde 100 et les vias conducteur 110, par exemple mesurée dans une direction orthogonale à ces faces, pour que les vias métalliques 110 ne perturbent pas la propagation d'un signal optique dans le guide d'onde 100. Plus généralement, l'homme du métier est en mesure de déterminer les diverses dimensions du modulateur 1, par exemple les dimensions de la section transverse du guide d'onde 100 en fonction du signal à guider ou l'épaisseur des couches 106 et 200, à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Pour cela, l'homme du métier peut recourir à un logiciel de simulation assistée par ordinateur tel que le logiciel désigné par l'appellation commerciale Lumerical.

Claims

Procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes :
a) former un guide d'onde (100) en un premier matériau, le guide d'onde étant configuré pour guider un signal optique ;
b) former une couche (106 ; 200) en un deuxième matériau conducteur électriquement et transparent à une longueur d'onde du signal optique,
les étapes a) et b) étant mises en oeuvre de manière que la couche (106 ; 200) en le deuxième matériau soit en contact d'au moins une des faces du guide d'onde (100), ou soit séparée de ladite au moins une des faces par une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape a) est réalisée avant l'étape b).
Procédé selon la revendication 2, dans lequel :
-l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche (104) en le premier matériau sur une première couche (102) en un troisième matériau, et
a2) graver la couche en le premier matériau pour y définir le guide d'onde (100) ; et
-à l'étape b), la couche (106) en le deuxième matériau est déposée sur et en contact avec des faces exposées du guide d'onde, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur et en contact avec des faces exposées du guide d'onde.
Procédé selon la revendication 2, dans lequel :
-avant l'étape a), le procédé comprend une étape consistant à graver une cavité (500) dans une première couche (102) en un troisième matériau ;
-l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche (104) en le premier matériau de manière à remplir la cavité (500), et
a2) effectuer une planarisation mécano-chimique jusqu'à la couche (102) en le troisième matériau, une portion de la couche (104) en le premier matériau laissée en place dans la cavité (500) formant le guide d'onde (100) ; et
-à l'étape b), la couche (106) en le deuxième matériau est déposée sur et en contact avec une face exposée du guide d'onde, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur et en contact avec une face exposée du guide d'onde.
Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel :
-avant l'étape a), le procédé comprend une étape consistant à déposer une autre couche (200) en le deuxième matériau ; et
-à l'étape a1), la couche (104) en le premier matériau est déposée sur et en contact avec ladite autre couche (200) en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une autre couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur et en contact avec ladite autre couche (200) en le deuxième matériau.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, comprenant en outre, après l'étape b), une étape consistant à déposer une deuxième couche (108) en le troisième matériau et une étape consistant à former des vias conducteurs électriquement (110) à travers la deuxième couche (108) en le troisième matériau jusqu'à des portions (106c) de ladite couche (106) en le deuxième matériau.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape b) est réalisée avant l'étape a).
Procédé selon la revendication 7, dans lequel :
-à l'étape b), la couche (200) en le deuxième matériau est déposée sur une première couche (102) en un troisième matériau ; et
-l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) déposer une couche (104) en le premier matériau sur et en contact avec la couche (200) en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur et en contact avec la couche (200) en le deuxième matériau, et
a2) graver la couche (104) en le premier matériau pour y définir le guide d'onde.
Procédé selon la revendication 7, dans lequel :
-avant l'étape b), le procédé comprend une étape consistant à graver une cavité (500) dans une première couche (102) en un troisième matériau ;
-à l'étape b), la couche (200) en le deuxième matériau est déposée sur les parois et le fond de la cavité (500) ; et
-l'étape a) comprend les étapes successives suivantes :
a1) remplir la cavité (500) en déposant une couche (104) en le premier matériau sur et en contact avec la couche (200) en le deuxième matériau, ou sur et en contact avec une couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur et en contact avec la couche (200) en le deuxième matériau ; et
a2) effectuer une planarisation mécano-chimique au moins jusqu'à la couche (200) en le deuxième matériau, une portion de la couche (104) en le premier matériau laissée en place dans la cavité (500) formant le guide d'onde (100).
Procédé selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le procédé comprend en outre, après l'étape a), une étape consistant à déposer une autre couche (106) en le deuxième matériau sur et en contact avec une ou plusieurs faces exposées du guide d'onde (100), ou sur et en contact avec une autre couche intermédiaire d'épaisseur égale à ladite distance et préalablement déposée sur ladite autre couche en le deuxième matériau.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant en outre, après l'étape b), une étape consistant à déposer une deuxième couche (108) en le troisième matériau et une étape consistant à former des vias conducteurs électriquement (110) à travers la deuxième couche (108) en le troisième matériau jusqu'au deuxième matériau.
Modulateur de phase (1) comprenant :
un guide d'onde (100) en un premier matériau, le guide d'onde (100) étant configuré pour propager un signal optique ; et
une couche (106, 200) d'un deuxième matériau conducteur électriquement et transparent à une longueur d'onde du signal optique, ladite couche (106, 200) en le deuxième matériau étant en contact d'au moins une des faces du guide d'onde (100), ou séparée de ladite au moins une des faces par une distance inférieure à la moitié, de préférence au quart, de la longueur d'onde du signal optique.
Modulateur selon la revendication 12, dans lequel le premier matériau est du nitrure de silicium et le deuxième matériau est de l'oxyde d'indium-étain, ITO, ou du carbone amorphe, ladite longueur d'onde étant de préférence comprise entre 450 nm et 1 µm, par exemple sensiblement égale à 905 nm, de préférence égale à 905 nm.
Modulateur selon la revendication 12 ou 13, comprenant en outre une couche d'un matériau isolant thermiquement et électriquement, de préférence du SiOC, la couche du deuxième matériau étant intercalée entre le guide d'onde (100) et la couche du matériau isolant thermiquement et électriquement.
Modulateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
Modulateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, dans lequel la couche (106, 200) du deuxième matériau comprend une portion supérieure (106s) reposant sur une face supérieure du guide d'onde et/ou une portion inférieure (200i) sur laquelle repose une face inférieure du guide d'onde.
Modulateur selon la revendication 16, dans lequel la couche (106, 200) du deuxième matériau comprend en outre, pour chacune des faces latérales du guide d'onde, une portion latérale (106l, 200l) en vis-à-vis de ladite face latérale.
Modulateur selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, dans lequel la couche (106, 200) du deuxième matériau comprend des portions de contact (106c, 200c) s'étendant latéralement de part et d'autre du guide d'onde et étant chacune destinée à être en contact avec au moins un via conducteur (110).
Circuit intégré photonique comprenant :
une couche semiconductrice (804) de type semiconducteur sur isolant, SOI, dans et/sur laquelle sont définis des composants (806) ;
une structure d'interconnexion (812) disposée au-dessus de la couche semiconductrice (804) et configurée pour connecter électriquement les composants (806) ; et
un modulateur (1) selon l'une quelconque des revendications 12 à 18 disposé dans une couche isolante (816) de la structure d'interconnexion (812), ladite couche isolante (816) étant de préférence en oxyde de silicium.