电子/光子芯片集成和接合制造技术

一种光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；以及包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被直接安装到所述一个或多个光子芯片上；且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。

Electronic / photonic chip integration and bonding

An optical waveguide device includes one or more photonic chip, wherein one or more photonic chip includes: the first part includes the first part photonic chip array, each of the first component with optical input and output power; and the second part includes second parts of photonic chip array and each of the second component is configured to receive the electrical input; the optical waveguide device further includes a corresponding electrical integrated circuit; the integrated circuit is formed in the first part of the power output and the second components of the input between the bridge; wherein the integrated circuit is installed directly to the one or more photonic chip; between the second parts and / or wherein the integrated circuit chip positioned in the first portion of the photon and photon chip.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子/光子芯片集成和接合专利
本专利技术涉及光学波导装置，具体来说涉及包括电连接到第二类型的部件的阵列的第一类型的部件的阵列的光学波导装置。专利技术背景对于例如光学调制器芯片等电驱动的光学装置，需要使电力消耗最少化。从驱动器到光学调制器的电连接和轨道的长度的减小将会减少信号损耗并且导致较低的电力消耗。为了使电力消耗最少化，必须使整个装置中的电连接和轨道的长度最小化。处于例如微波频率等高频率下的光学调制器通常具有阻抗为50欧姆的行波传输线。所述传输线需要50欧姆的端接电阻器以针对阻抗匹配进行有效地操作，且此导致过多的电力消耗。在此情况下，为了使电力消耗最少化，光学调制器应为没有传输线的集总元件。此外，必须使电连接和轨道的长度最小化。以芯片形式制成的光学波导装置较小，并且可以快速操作。还可以低成本大量地制造它们。它们正在变得越来越复杂和多功能，并且已知在单个光子芯片上(例如，在SOI芯片上)组合若干特征。相对于可能需要并入的电子芯片，此类光子芯片的尺寸(例如，在所谓的3微米硅平台上)较大，并且所得的电轨道长度可能会引起不可接受的损耗。在一些复杂平面光子装置中，需要产生通常处于90度的波导交叉点，光学路径在所述波导交叉点处相交。替代性解决方案是将光引导到另一(平行)平面中。如果(例如)使用镜将光从芯片引导到邻近芯片上的光电二极管，那么存在不可避免的插入损耗，且例如波导交叉点等芯片特征上的特定损耗引起较高的损耗和低良率。而且，引入波导弯头以允许有效低损耗的交叉点可能会消耗芯片的不动产。在光子芯片包括包含多个检测器和多个调制器的多个检测器重调制器的情况下，至每个检测器和每个调制器的输入波导会导致不合意的波导交叉点。在图1-3中示出实例。本专利技术旨在克服这些问题，并且实现具有较低电力消耗的更快和更紧凑的装置。可以通过将电子芯片(例如，用于调制器的驱动器芯片)放置在光学芯片正上方来减少电连接。在US7,522,783中公开了此类装置。倒装芯片是用于安装电子芯片的技术，且已经用于光电装置制造中。US7,978,030公开了一种高速光学变换器，其中高速电路的信号平面相对于共面光学封装中的信号平面而穿过非共面的互连件翻转；US6,614,949公开了倒装芯片安装到光学通信接口中的ASIC的VCSEL的阵列；US8,373,259公开了用于在将光学波导装置倒装到衬底上时使用的光学对准方法；US8,798,409公开了倒装芯片结构，其涉及光学传输器中的激光器芯片；以及US2012/0207426示出光电子芯片与IC之间的倒装芯片布置。专利技术概述本专利技术旨在通过根据第一方面提供一种光学波导装置来解决上文论述的问题，所述光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被倒装芯片地安装到所述一个或多个光子芯片上，且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。以此方式，使得具有较小电力消耗的更快且更紧凑的光学波导装置成为可能。用于接触第一部件的电接触可以定位在集成电路的一端处，且用于接触第二部件的电接触定位在集成电路的相对端处。这意味着光子芯片上的第一部件可以布置成使得至第一部件中的每一者的输入波导与至第二部件中的每一者的输入波导不交叉。现在将陈述本专利技术的任选的特征。这些单独地适用于或以任何组合适用于本专利技术的任何方面。可以将集成电路直接安装到光子芯片的第一部分和/或光子芯片的第二部分上。包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分可以是第一光子芯片，且包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分可以是与所述第一光子芯片分开的第二光子芯片，使得集成电路形成在第一光子芯片上的部件与第二光子芯片上的部件之间的电桥。在集成电路定位在光子芯片的第一部分与光子芯片的第二部分之间的情况下，所述第一部分可以是与所述第二部分分开的光子芯片。在光子芯片的第一部分是与光子芯片的第二部分分开的芯片(即，一个或多个光子芯片中的另一者)时，集成电路可以在与第一部件和第二部件相同的平面或大体上相同的平面中位于所述第一部分和所述第二部分之间。在集成芯片直接定位到所述第一部分和/或所述第二部分上的情况下，所述第一部分和第二部分可以是同一光子芯片的部分，或者它们可以是分开的光子芯片。通过将集成芯片直接定位到含有第一/第二部件的光子芯片的部分上，可以在所述部件中的每一者与集成电路上的对应的电连接器之间在竖直方向上形成直接电连接。替代地，包括第一部件阵列的光子芯片的部分可以是与包括第二部件阵列的光子芯片的部分相同的光子芯片的部分，使得集成电路形成所述相同光子芯片的两个部分之间的电桥。所述第一部件中的每一者可以是光电检测器。每个光电检测器被配置成将其接收的光学信号转换为电信号。检测器因此将具有呈波导的形式的光学输入，和被配置成可以连接到所述集成电路的电输出。第二部件中的每一者可以是调制器。每个调制器被配置成：从可调谐激光器接收经过波长调谐的激光；从检测器中的一者(经由集成电路)接收电信号；以及以经过调谐的波长产生已调制光学信号，所述已调制光学信号含有来自集成电路的电信号的信息。每个调制器因此将具有呈波导的形式的光学输入，以用于从可调谐激光器接收经过调谐的未调制光学输入。其还将具有被配置成从集成电路接收电信号的电输入。最后，每个调制器还将包括呈波导的形式的光学输出，以用于传输已调制的光学输出。在第一部件中的每一者是光电检测器且第二部件中的每一者是调制器的情况下，集成电路形成在每个光电检测器与相应调制器之间的电子桥。每个所得的检测器-调制器对充当检测器重调制器。可以将集成电路倒装芯片地安装到光子芯片的第一部分和光子芯片的第二部分中的至少一者上。可以将集成电路倒装芯片地安装到光子芯片的第一部分和光子芯片的第二部分两者上。作为将集成电路芯片倒装芯片地接合到光子芯片的替代方案，集成电路可以在其基底上包括提供电接触点的通孔，使得不需要倒装集成电路芯片。替代地，集成电路可以定位在光子芯片的第一部分与光子芯片的第二部分之间；其中集成电路通过相应的线接合而电连接到所述第一部件和所述第二部件中的每一者。任选地，光子芯片的第一部分是第一光子芯片的一部分，且光子芯片的第二部分是第二光子芯片的一部分，第二光子芯片与第一光子芯片分开。任选地，光子芯片的第一部分是第一光子芯片的一部分，且光子芯片的第二部分是同一光子芯片的一部分。任选地，将集成电路直接定位在光子芯片上，但不与第一部件或第二部件中的任一者竖直地重叠。第一部件阵列中的每个部件可以相对于邻近的第一部件横向地移位，使得第一部件和波导的阵列具有间隔开或台阶式布置。第一部件阵列中的部件可以全部位于光子芯片的同一平面内。“台阶式布置”是一种布置，其中部件相对于彼此移位，使得它们沿着一个方向对准，所述方向与输入波导的方向成对角线和/或与任何输出电连接成对角线。将基于芯片上可用的不动产来选择邻近部件的移位(即，台阶式布置的台阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学波导装置，所述光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；以及包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被倒装芯片地安装到所述一个或多个光子芯片上；且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.11 GB 1420063.8;2014.11.11 GB 1420064.6;201.一种光学波导装置，所述光学波导装置包括：一个或多个光子芯片，所述一个或多个光子芯片包括：包括第一部件阵列的光子芯片的第一部分，所述第一部件中的每一者具有光学输入和电输出；以及包括第二部件阵列的光子芯片的第二部分，所述第二部件中的每一者被配置成接收电输入；所述光学波导装置进一步包括：集成电路；所述集成电路形成在所述第一部件的所述电输出与所述第二部件的相应电输入之间的电桥；其中所述集成电路被倒装芯片地安装到所述一个或多个光子芯片上；且/或其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间。2.根据权利要求1所述的光学波导装置，其中所述集成电路被直接安装到光子芯片的所述第一部分和/或光子芯片的所述第二部分上。3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学波导装置，其中所述第一部件中的每一者是光电检测器。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学波导装置，其中所述第二部件中的每一者是调制器。5.根据前述权利要求中任一项所述的光学波导装置，其中所述集成电路被倒装芯片地安装到光子芯片的所述第一部分和光子芯片的所述第二部分两者上。6.根据权利要求1至3中任一项所述的光学波导装置，其中所述集成电路定位在光子芯片的所述第一部分与光子芯片的所述第二部分之间；且其中所述集成电路通过相应的线接合而电连接到所述第一部件和所述第二部件中的每一者。7.根据前述权利要求中任一项所述的光学波导装置，其中光子芯片的所述第一部分是第一光子芯片的一部分，且光子芯片的所述第二部分是第二光子芯片的一部分，所述第二光子芯片与所述第一光子芯片分开。8.根据权利要求1至6中任一项所述的光学波导装置，其中光子芯片的所述第一部分是第一光子芯片的一部分，且光子芯片的所述第二部分是所述同一光子芯片的一部分。9.根据权利要求8在附属于权利要求1至4或6中任一项时所述的光学波导装置，其中所述集成电路直接定位在所述光子芯片上，但不与所述第一部件或所述第二部件中的任一者竖直地重叠。10.根据前述权利要求中任一项所述的光学波导装置，其中所述第一部件阵列中的每个部件相对于邻近的第一部件横向地移位，使得所述第一部件阵列具有台阶式布置。11.根据权利要求10所述的光学波导装置，其中所述第二部件阵列中的每个部件相对于邻近的第二部件横向地移位，使得所述第二部件阵列具有台阶式布置。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A里克曼，余国民，A齐尔基，H琼斯，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB