與硅波導水平耦合的制作方法

相關申請

本申請根據35u.s.c.§119(e)要求于2015年1月8日提交的、題為“horizontalcouplingtosiliconwaveguides”的美國臨時專利申請序列號62/101,046的權益，其全部內容在此通過引用并入本文中。

本申請涉及經由面光耦合器(facetopticalcoupler)與硅波導水平耦合(horizontalcoupling)以及相關的裝置和方法。

背景技術：

光子集成電路包括集成在襯底上的光學部件。面光耦合器可以經由襯底的邊緣將諸如光纖的外部光學部件耦合至光子集成電路的波導。

技術實現要素：

根據本申請的一方面，提供了一種形成波導的方法，該方法包括：在硅襯底中形成溝槽，其中溝槽具有第一表面；用介電材料填充溝槽；以及在溝槽上方的介電材料上以圖案化方式形成波導，使得波導設置在距第一表面距離l處。在一些實施方式中，波導的在溝槽上方終止的第一端部具有第一尺寸，并且波導的遠離第一端部的第二端部具有不同于第一尺寸的第二尺寸。在一些實施方式中，波導的材料和第一尺寸將波導的模式尺寸(modesize)限定為小于2l。

根據本申請的一方面，提供了一種裝置，該裝置包括：硅襯底，其具有接近硅襯底的面的、形成在硅襯底中的溝槽，其中該溝槽具有第一表面。該裝置還包括：介電材料，其填充溝槽；以及波導，其形成在介電材料上并且設置在距第一表面距離l處。在一些實施方式中，波導的接近半導體芯片的面的第一端部具有第一尺寸，并且波導的遠離第一端部的第二端部具有不同于第一尺寸的第二尺寸。在一些實施方式中，波導的材料和第一尺寸將波導的模式尺寸限定為小于2l。

附圖說明

將參照以下附圖來描述本申請的各個方面和實施方式。應當理解的是，附圖不一定按比例繪制。出現在多個附圖中的項目在其出現的所有附圖中由相同的附圖標記來表示。

圖1是根據非限制實施方式的具有位于硅襯底中的填充有介電質(dielectric)的溝槽上方的波導的面耦合器的橫截面圖。

圖2是沿著圖1中的線a-a'取得的、圖1的面耦合器的平面視圖。

圖3是示出了根據非限制實施方式的用于形成面耦合器的示例性方法的示意圖。

具體實施方式

本申請的各方面涉及諸如光子集成電路(pic)的硅基集成光學器件的面光耦合器。pic可以包括光學部件如光波導，光波導中的一些可以具有亞微米尺度。由于光纖與波導之間的模場尺寸(modefieldsize)不匹配，導致將光纖耦合至半導體芯片上的亞微米波導可能是具有挑戰性的。例如，標準單模光纖具有大約10微米的模場直徑(mfd)，而硅亞微米波導可以具有小于1微米的模場直徑。

本申請的各方面提供了適于適應上述類型的模場尺寸差異的結構，同時提供了來自光纖的光信號與支承集成波導的襯底的低交疊。此外，本申請的各方面提供了用于制造這樣的結構的魯棒的制造序列。在本申請的至少一些方面中，支承被配置成耦合至外部光纖的集成波導的襯底具有形成在其中并且用介電材料填充的溝槽。波導可以設置在介電質之上并且與襯底中的溝槽的底部分隔一定距離，考慮到波導的折射率，該距離可以足以防止光纖的模場與襯底的顯著交疊。在至少一些實施方式中，上述結構可以被配置成使得可以在形成波導之前填充溝槽，從而與如果在波導形成之后填充溝槽的情況相比，簡化了制造并且提供了改進的機械強度。在至少一些實施方式中，襯底是硅襯底。

如果硅襯底定位得太靠近波導使得硅襯底與來自光纖或其他外部光學部件的入射光的一部分模式交疊，則硅襯底可降低光纖與集成波導之間的耦合效率。因此，使用硅襯底與波導之間的一定距離可能是有益的(并且在一些實施方式中，使用該距離的確是有益的)：該距離使得面光耦合器能夠適應較大的光模場直徑并且導致提高的水平耦合效率。在波導下的襯底中形成溝槽是一種用于提供襯底與波導之間增加的距離的技術。然而，在形成波導之后例如通過創建底切區域(undercutregion)形成溝槽可以導致所得到的集成光學器件的晶片切割和/或光學封裝期間的缺陷。此外，可能難以填充并且因此在制造和/或封裝處理結束時可能含有空氣的底切區域可能在光纖的附接期間變為(有意地或無意地)至少部分地填充有用于將光纖附接在邊緣處的環氧樹脂。環氧樹脂可能不完全填充底切區域，這可能對pic的光學特性產生負面影響。無論是否完全填充底切區域，環氧樹脂在被加熱時(例如，大于250℃，如在焊料回流封裝處理期間)均可能膨脹，并且可導致上覆波導的破裂或未對準。因此，本申請的各方面涉及下述面光耦合器：該面光耦合器通過在硅襯底中形成溝槽并填充該溝槽、之后在溝槽上形成波導來簡化半導體光子芯片的制造處理，以提高面光耦合器與光纖耦合的能力。溝槽的表面與波導之間的距離可以是波導的光模場尺寸的大約一半，以減少硅襯底的以下影響：干擾光沿著波導的傳播，以及由于通過硅襯底的泄漏而產生光學損失。由于溝槽提供波導與硅襯底之間的豎直分隔，所以溝槽的形成可以使得波導能夠支持使到硅襯底的光泄漏減少的豎直光模場尺寸。因此，在一些實施方式中，溝槽可以是波導的豎直光模場尺寸的大約一半。在硅襯底的溝槽之后形成波導可以使制造這樣的面光耦合器結構以及將光纖附接至面光耦合器變得容易，原因是可以在集成器件的制造和處理的不同階段實現這樣的方法。

此外，本申請的各方面涉及用于控制硅基集成器件上的波導的光模場的一個或更多個尺度的技術。被配置成與外部光纖耦合的集成器件上的面光耦合器的波導可以具有適于與光纖的模場耦合的光模場尺寸。在集成器件上構成pic的其他波導可以具有比用于與光纖耦合的波導的模場尺寸更小的模場尺寸。耦合波導的光模場尺寸與被配置成經由集成器件上的耦合波導接收來自光纖的信號的另一波導的光模場尺寸之間的這種差異可以降低pic的光學特性。

申請人已經意識到，使面光耦合器的波導的光模場尺寸發生變化的合并技術可以提供期望水平的與集成器件的一個或更多個附加波導的耦合。可以被稱為“耦合波導”的面光耦合器的波導可以將二者耦合至集成器件上的pic的主波導和光纖。耦合波導可以沿著其長度在一個或更多個尺度上變化，以擴大或減小沿著耦合波導傳播的光的光模場尺寸。耦合波導可以包括接近半導體芯片的邊緣或面的具有第一尺寸的第一端以及具有不同于第一尺寸的第二尺寸的第二端。耦合波導的第一尺寸可以使得能夠以期望水平的耦合效率與光纖耦合。第二尺寸可以提供用于與半導體芯片的一個或更多個附加主波導耦合的、合適的光模場尺寸。使波導的光模場尺寸發生變化可以與在硅襯底中形成溝槽相結合，以提高與光纖的耦合效率。因此，本申請的各方面涉及面光耦合器的下述波導:該波導位于填充有材料的、硅襯底的溝槽上方，并且其尺寸被配置成具有與波導的遠端尺寸不同的、在溝槽上方終止的端部。在一些實施方式中，耦合波導可以在溝槽上方具有光斑尺寸轉換器，以隨著耦合波導接近溝槽邊界而逐漸減小模場尺寸。

下面進一步描述上述各方面和實施方式以及附加方面和實施方式。這些方面和/或實施方式可以單獨使用、一起使用、或者以兩個或更多個的任意組合使用，原因是本申請在這方面并不受限。

圖1中示出了具有形成在溝槽上方的波導的示例性面光耦合器。面光耦合器被配置成將接近面114而定位的光纖120之間的光耦合至耦合波導106中。作為示例，圖1所示的箭頭和彎曲虛線表示光通過面光耦合器100沿著z方向從面114附近的光纖120到主波導110中的傳播，其中彎曲虛線表示模場尺寸。應當理解的是，光模場可以具有任意合適的形狀(例如，圓形、橢圓形)。光模場的形狀可以在垂直于光傳播方向的平面內具有多個模式尺寸。例如，橢圓模場可以具有與橢圓形狀的長軸和短軸對應的不同值的水平模場尺寸和豎直模場尺寸。如圖1所示，虛線的寬度示出了模場尺寸隨著光通過耦合波導106和主波導110傳播在y方向上的變化。短語“豎直場模式尺寸”(verticalfieldmodesize)可以指模場在圖1所示的y方向上的尺寸。術語“水平場模式尺寸”(horizontalfieldmodesize)可以指模場在進出圖1所示的平面的方向上的尺寸。

波導的光模場尺寸可以取決于波導的材料和/或波導的一個或更多個尺寸。使波導的尺寸和形狀發生變化可以改變光模場的尺寸。耦合波導106在垂直于光傳播的方向上的尺寸可以限定耦合波導106的模式尺寸。耦合波導106的材料以及耦合波導的尺寸可以限定耦合波導106的豎直模場尺寸。

主波導110可以包括硅并且可以被認為是硅波導。面光耦合器100可以通過改變光傳播的方向來用作光輸入或光輸出。盡管圖1示出了輸入光的傳播，但是面光耦合器100可以被配置為光輸出，在該光輸出處，光通過主波導110和耦合波導106傳播，以與光纖120或接近面114而定位的其他外部光學部件耦合。

面光耦合器100包括具有邊緣116的硅襯底102。邊緣116可以表示較大晶片的切割界面，這意味著面光耦合器100可以被切割自包括多個相似器件的晶片。硅襯底102的溝槽位于接近邊緣116處。溝槽具有位于沿圖1所示的y方向距耦合波導106距離d處的表面118。硅襯底在波導的光模場內的存在可以對將光耦合至波導中的效率和/或光沿著波導的傳播產生影響。在距耦合波導106的距離d處形成溝槽可以使得耦合波導106能夠適應具有大的模場尺寸(例如，10μm)的光(如來自光纖120的光)，與如果不存在溝槽的情況相比，通過減少模場尺寸與硅襯底的交疊而使效率提高。以這種方式，耦合波導106的模場尺寸可以取決于距離d。在一些實施方式中，耦合波導106的模場尺寸可以具有大約2d或小于2d的模場尺寸。在一些實施方式中，距離d大于約1.5μm，使得2d大于約3μm。距離d可以在約2μm至10μm的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。在一些實施方式中，距離d可以大于約1μm。在一些實施方式中，優選地，使耦合波導106與溝槽的表面118之間的方向上的模場尺寸為大約2d或小于2d，以減少光信號通過硅襯底的泄漏。以這種方式，耦合波導106的豎直場模式尺寸可以大約為2d或小于2d。應當理解的是，光模場的其他尺度也可以具有大約2d或小于2d的尺度。例如，如在圓形光模場的情況下，水平模式尺寸可以滿足或可以不滿足該條件。

在一些實施方式中，優選地，使耦合波導106的模場尺寸在接近耦合波導106的處于面114附近的端部處為大約2d或小于2d。這可以允許以期望的效率水平在耦合波導106與光纖120或另一外部光學器件(optic)之間耦合。面114處的耦合波導106的尺寸以及耦合波導106的材料可以將耦合波導的模式尺寸限定為小于2d。

距離d可以具有基于光纖的模場直徑的尺度。對于單模光纖中的高斯功率密度分布，模場直徑是功率密度降低到最大功率密度的1/e²的模場直徑。距離d可以為光纖的模場直徑的大約一半，以減少通過硅襯底的泄漏損失。例如，光纖可以具有10μm的模場直徑，并且距離d可以為大約5μm，以提供硅襯底102與耦合波導106之間的合適的分隔。本申請的各方面不限于距離d為光纖的模式尺寸的一半，原因是可以容忍通過硅襯底的一些泄漏。在一些實施方式中，耦合波導106的光模場與硅襯底102交疊。光模場的功率分布可以使得一些功率(盡管這些功率相對低)可以與硅襯底交疊。在一些實施方式中，存在小于約10％的與硅襯底102的模式交疊。

溝槽可以填充有一種或更多種介電材料(例如，sio2)。溝槽的形成可以在耦合波導106的形成之前發生。硅襯底102的一部分可以例如通過蝕刻被移除以形成溝槽。溝槽可以填充有介電材料104。介電材料104可以被平坦化，以形成用于形成與溝槽交疊的耦合波導106的表面。溝槽和耦合波導可以在切割以及面114和邊緣116的形成之前在晶片級形成在一個或更多個光子集成電路中。在這樣的實施方式中，溝槽和耦合波導形成在晶片上的適當位置處，在這些位置處可以發生切割以形成單獨光子集成電路的面。在一些實施方式中，如圖1所示，溝槽位于硅襯底102的邊緣116處。在其他實施方式中，溝槽位于距硅襯底的邊緣116一定距離處。

除了將耦合波導106相對于硅襯底102定位在適于防止模場尺寸與硅襯底102顯著交疊的位置處之外，還可以將耦合波導106的尺度設置成減少與硅襯底的模式交疊。耦合波導106可以具有與遠端尺寸不同的、在溝槽上方終止的端部。耦合波導106可以沿著波導的長度(圖1所示的z方向)在一個或更多個尺度方面變化，以提供耦合波導的光模場尺寸的變化。耦合波導106可以具有模場尺寸被擴大以與光纖耦合的區域以及可以用于將光模式限制在期望尺寸內的、模場尺寸被減小的區域。硅襯底102的溝槽可以適應耦合波導106的、存在模場擴大的區域。硅襯底中的溝槽提供硅襯底與耦合波導106之間的距離，與如果不存在溝槽的情況相比，該距離可以使得能夠以更大模場的更高效率進行傳播。硅襯底102的溝槽沿z方向具有長度l1。溝槽的長度l1可以提供沿著耦合波導106的區域以將光模場限制到期望尺寸，使得模場尺寸在光到達溝槽的邊界時減小。以這種方式，已經通過溝槽的邊界的光可以具有使得通過硅襯底102的光泄漏減少的模場尺寸。長度l1可以在大約50μm到300μm的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。耦合波導106的沿著z方向的長度l2與溝槽不交疊，并且沿著長度l2的耦合波導106可以具有使通過下面的硅襯底的泄漏損失減少的光模場尺寸。與溝槽的長度l1交疊的耦合波導106可以被配置成具有比長度l2的耦合波導106的那個區域更大的光模場尺寸。

耦合波導106的模場尺寸可以取決于耦合波導106在垂直于光的傳播方向的方向上的尺度。可以使該尺度在接近面114處更窄，以提供與遠離面114的沿著耦合波導106的位置處的光模場相比擴大的光模場。該尺度可以在接近耦合波導106的遠端處更大以限制光模場尺寸以適當地與另一波導耦合。以這種方式，耦合波導106可以具有尺寸比遠端小的、在溝槽上方終止的端部。沿著耦合波導106的該尺度的變化可以發生為沿著耦合波導106的z方向的該尺度的錐形化(tapering)。作為非限制示例，該錐形可以具有任意合適的輪廓，包括線性輪廓或指數輪廓。耦合波導106沿z方向的該錐形的長度可以在大約20μm和大約500μm的范圍中。該錐形的長度可以取決于錐形的任一端處的模場尺寸，以減少光損失的方式提供耦合波導的錐形化。

發生變化的耦合波導106的尺度可以是在與圖1所示的z方向和y方向都垂直的方向上。在圖2中示出了沿著線a-a'的耦合波導106的示例性橫截面配置。耦合波導106在接近面114的端部處具有寬度t1，并且在遠離面114的端部處具有寬度t2。如圖2所示，寬度t1小于寬度t2，以在面114處提供比遠端處的光模場尺寸更大的光模場尺寸。寬度t1可以在大約50nm至大約1μm的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。寬度t2可以在大約500nm至大約3μm的范圍中，或者為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。除了波導結構的寬度之外，耦合波導106的光學特性還可以取決于其他因素。這樣的因素可以包括形成耦合波導的材料以及耦合波導周圍的材料的特性(例如，折射率)、耦合波導的厚度h、光信號的波長以及光纖或外部光學器件的模式尺寸。盡管圖2示出了在面114處沿x方向的尺度小于耦合波導的遠端處的尺度的、耦合波導106的示例性錐形化，但是一些實施方式包括下述耦合波導：該耦合波導在上述面處的寬度大于該耦合波導的遠端處的寬度。

耦合波導106的模場尺寸可以取決于耦合波導106沿著圖1所示的y方向的厚度h。耦合波導106的厚度h可以在大約100nm至大約2μm的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。耦合波導106的厚度h可以取決于該耦合波導106的一種或更多種材料。耦合波導106的厚度h可以在大約100nm至大約400nm的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。在耦合波導106由氮化硅(例如，si3n4)形成的實施方式中，耦合波導106的厚度h可以在大約200nm至大約400nm的范圍中。在耦合波導106由硅形成的實施方式中，耦合波導106的厚度h可以在大約120nm至大約220nm的范圍中。如圖1所示，厚度h可以在z方向上沿著耦合波導106的長度基本一致。在一些實施方式中，厚度h可以變化以提供模場尺寸的變化。例如，耦合波導106可以在面114處具有比遠離面114的區域處更小的高度。

在耦合波導106包括氮化硅(例如，si3n4)的實施方式中，耦合波導的厚度h可以在200nm至400nm的范圍中，耦合波導的寬度t1可以在150nm至350nm的范圍中，并且耦合波導的寬度t2可以在500nm至1μm的范圍中。在這樣的實施方式中，溝槽的表面的長度l1在100μm至300μm的范圍中，并且耦合波導106與主波導110之間的交疊的長度l3在20μm至100μm的范圍中。

耦合波導106可以與光子集成電路的主波導如圖1所示的主波導110耦合。主波導110位于耦合波導106與硅襯底102之間。耦合波導106的一部分可以與主波導110交疊，主波導110可以耦合至pic的一個或更多個光學部件。主波導110可以位于與溝槽分開的區域硅襯底102上。主波導110可以由包括硅的任意合適的材料形成。耦合波導106與主波導之間的光耦合可以取決于兩個波導之間的長度交疊。耦合波導106與主波導110之間沿z方向交疊的長度l3可以提供光可在兩個波導之間耦合的距離。長度l3可以具有合適的尺度，以在耦合波導106與主波導110之間提供期望水平的光耦合。長度l3可以在大約10um到大約500um的范圍中，或者可以為該范圍內的任意值或在該范圍內的值的任意范圍中。一些實施方式涉及下述主波導110：該主波導110在基本上平行于光通過主波導110傳播的方向的尺度上發生變化。該尺度的變化可以用于將光限制成沿著主波導110行進。在一些實施方式中，主波導110可以在基本上平行于溝槽的表面118的橫向尺度中具有錐形。錐形化的尺度可以隨著遠離溝槽而增大。在一些實施方式中，主波導110具有與耦合波導106交疊的端部以及可以與耦合波導106不交疊的遠端。主波導110可以具有沿著從與耦合波導106交疊的端部到遠端的方向增大的、基本上平行于溝槽的表面118的橫向尺度。在一些實施方式中，基本上平行于溝槽的表面118的橫向尺度沿著從主波導110的與耦合波導106交疊的端部到遠端的方向增大。圖2中的虛線示出了主波導110的示例性橫截面配置，其中主波導106沿x方向的尺度跨越主波導106在z方向上的長度而變化。這在圖2中以虛線示出，原因是如將從圖1理解的，它被設置在圖2的平面以下。主波導110可以在與耦合波導106交疊的端部處具有寬度t3并且在主波導110的遠端處具有寬度t4。在一些實施方式中，主波導可以具有沿著從主波導的與耦合波導106交疊的端部到主波導的遠端的方向減小的、基本上平行于溝槽的表面的橫向尺度。

耦合波導106與主波導110之間沿y方向的距離d可以提供耦合波導106與主波導110之間期望水平的耦合。位于耦合波導106與主波導110之間的介電材料層可以具有為距離d的沿y方向的尺度。該層可以包括任意合適的介電材料，該任意合適的介電材料包括二氧化硅。距離d可以大約小于2μm。在一些實施方式中，耦合波導106與主波導110之間的距離d為零，并且兩個波導相接觸。材料層108可以位于主波導110與硅襯底102之間。材料層108可以是氧化物層。

在一些實施方式中，主波導110從層108的接近溝槽的邊緣偏移距離l4，這可以降低在溝槽的形成期間對主波導的危害。距離l4可以為大約50nm或者沿z方向更長。當在硅襯底中蝕刻溝槽之前形成主波導時，具有偏移距離l4可以特別有益于適應蝕刻處理中的精度水平。在距要形成溝槽的地方距離l4處形成主波導可以提供針對在硅襯底中形成溝槽的蝕刻處理的公差水平。因此，距離l4可以具有與蝕刻處理的精度水平對應的合適的尺度。

本申請的一些實施方式涉及制造具有本文中描述的結構的面光耦合器的方法。根據一些實施方式，可以使用適于硅基光子集成電路的任意制造技術。圖3示出了制造面光耦合器的示例性方法的步驟，但是也可以使用其他合適的方法和/或附加步驟來形成上述面光耦合器。方法300還可以在介電層和/或硅襯底上的主要部件(primary)的形成之后開始。在動作310處，可以例如通過使用合適的蝕刻技術來移除硅襯底的一部分以形成溝槽。在一些實施方式中，動作310可以包括移除介電層和/或主波導的一部分以形成溝槽。可以在通過切割晶片形成單獨的半導體芯片之前在晶片級形成溝槽。在這樣的實施方式中，可以通過以下操作形成溝槽：在與從晶片切割pic之后將變為pic的邊緣相對應的區域處移除硅襯底的一部分。在一些實施方式中，硅襯底的被移除的部分可以向晶片上的多個半導體芯片提供溝槽。例如，晶片上相鄰的半導體芯片可以共享蝕刻的硅襯底區域，這在晶片切割時導致每個半導體芯片均具有溝槽。

方法300可以通過動作320進行用介電材料填充溝槽。介電材料可以用作覆層。作為非限制示例，合適的介電材料包括二氧化硅(sio2)。方法300可以包括通過動作330使介電材料平坦化。通過動作340，介電材料的平坦化可以提供用于隨后在介電材料上方形成波導的合適的表面。任意合適的介電材料可以用于形成波導，包括具有形式sixoynz的材料。以示例的方式但不進行限制，這樣的材料的示例包括硅、氮氧化硅(例如，sion)和氮化硅(例如，si3n4)。pic的波導的尺寸和形狀可以被配置成與位于pic的邊緣處的光纖耦合。波導的模式尺寸可以由用于形成波導的介電材料以及在波導的接近邊緣的端部處的波導的一個或更多個尺度來限定。波導的尺寸和形狀可以被配置成使光模場尺寸沿著波導的光傳播方向發生變化。動作340的形成波導可以包括以圖案化方式形成波導，使得與溝槽交疊的波導的區域在距波導的接近pic的邊緣的那個端部一定距離處減小模場尺寸。波導的端部可以在溝槽上方終止。與溝槽交疊的波導的區域可以被形成為使光模場尺寸減小到可以沿著波導傳播以超出溝槽的尺寸，其中，在超出溝槽處，由于硅襯底位于距波導更近的距離處而導致損失更大。

與方法300一致的方法也可以包括在動作340之后切割晶片以創建單獨光子器件。此外，波導如主波導110的形成可以被包括在該處理中。

圖3所示的方法300的動作可以在具有多個pic的晶片和單獨的pic的形成期間，在不同的步驟處實現。制造方法300的容易提供了在制造期間的任意合適階段形成溝槽以及溝槽上方的波導的靈活性。動作340期間形成的波導可以用作耦合波導并且被配置成將光耦合到pic的另一波導。在一些實施方式中，溝槽和波導可以在pic的另一波導形成之后形成。在這樣的實施方式中，溝槽的移除可以包括除了移除硅襯底的一部分之外、還移除該另一波導的一部分。在一些實施方式中，晶片或單獨pic可以經歷一個或更多個金屬化處理。形成溝槽以及鋪疊波導可以在金屬化處理之間、之后或之中發生。

應當理解的是，溝槽上方形成的波導可以用于超出水平耦合的功能。這樣的功能可以包括波長復用和/或解復用、極化旋轉和溫度不敏感電路。

已經描述了本申請的技術的若干方面和實施方式，應當理解的是，本領域普通技術人員將會容易想到各種變更、修改和改進。這樣的變更、修改和改進都旨在落入本申請中描述的技術的精神和范圍內。因此，應當理解的是，前述實施方式僅借助于示例來呈現，并且在所附權利要求及其等同物的范圍內，可以以除了如具體描述的方式以外的其他方式來實施本發明的實施方式。另外，在本文中描述的特征、系統、物品、材料、成套工具和/或方法不相互矛盾的情況下，兩個或更多個這樣的特征、系統、物品、材料、成套工具和/或方法的任意組合包括在本公開內容的范圍內。

如本文所定義和使用的所有定義應理解為支配字典定義、通過引用并入的文獻中的定義和/或所定義術語的普通含義。

除非有明確的相反指明，否則不定冠詞“一個/一種”如在說明書中和在權利要求書中使用的那樣應當理解為意指“至少一個/至少一種”。

措詞“和/或”如在說明書中和在權利要求書中使用的那樣應當理解為意指這樣聯合的元素中的“任一個或者兩個”，即，在一些情況下共同存在而在其他情況下分開存在的元素。

如在說明書中和在權利要求書中使用的那樣，短語“至少一個”在提及一個或更多個元素的列表時應當理解為意味著從元素列表中的任意一個或更多個元素中選擇的至少一個元素，但是并非必然地包括元素列表中具體列舉的所有每個元素中的至少一個元素，也不排除元素列表中的元素的任意組合。這個定義也允許除了在短語“至少一個”所提及的元素列表內具體標識的元素之外的元素可以可選地存在，而無論這些元素與具體標識的那些元素相關還是無關。

術語“大約”和“約”可以在一些實施方式中用于表示在目標值的±20％內，在一些實施方式中用于表示在目標值的±10％內，在一些實施方式中用于表示在目標值的±5％內，而在一些實施方式中用于表示在目標值的±2％內。術語“大約”和“約”可以包括目標值。

在權利要求書中以及在以上說明書中，諸如“包括”、“包含”、“攜帶”、“具有”、“含有”、“涉及到”、“持有”、“包括(composedof)”等所有過渡短語應理解為開放式，即意指包括但不限于。過渡短語“由……組成”和“實質上由……組成”應當分別是封閉式或者半封閉式過渡短語。