Ошибка -- Отсутствует ключ в массиве -- Key "1" for array with keys "2, 3, 4" does not exist.

Ошибка

Key "1" for array with keys "2, 3, 4" does not exist.

Также при отладке наблюдается перезапись значений массива с каждой итерацией.

Может возникать, если вы объявляете массив, в котором храните полученные данные, внутри цикла, в котором их получаете.

foreach ($childCategories as $childCategory) {
    $productsInCategory = [];
    // ...
    // И здесь же хотим присвоить значение массиву данных
    $productsInCategory[$childCategory->getSlug()] = $value;
}

Решение

Вынесите объявление массива из цикла наружу:

// сначала объявляем массив
$productsInCategory = [];

foreach ($childCategories as $childCategory) {
    // ...
    // потом добаляем данные
    $productsInCategory[$childCategory->getSlug()] = $value;
}