光模块及制造方法技术

一种光模块及制造方法，该光模块包括电路板、硅光芯片和激光器芯片。硅光芯片设置在所述电路板上，所述硅光芯片上形成有光波导。激光器芯片上形成有光发射端面；激光器芯片位于硅光芯片上，且激光器芯片上的光发射端面与硅光芯片对接，使光发射端面发射光的光轴与硅光芯片的光波导相对准。本发明专利技术的光模块及方法减小了工艺和生产成本，也提高了生产效率。

Optical module and manufacturing method

An optical module and a manufacturing method thereof comprise a circuit board, a silicon optical chip and a laser chip. A silicon optical chip is arranged on the circuit board, and an optical waveguide is formed on the silicon optical chip. The laser chip is located on the silicon optical chip, and the optical emission end face of the laser chip is docked with the silicon optical chip, so that the optical axis of the optical emission end face is aligned with the optical waveguide of the silicon optical chip. The optical module and the method of the invention reduce the process and production cost, and improve the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
光模块及制造方法
本专利技术涉及光通信领域，特别涉及一种光模块及制造方法。
技术介绍
随着信息传输对带宽的要求越来越高，高性能、高速光模块的需求也日益剧增。目前光通信用高速光模块主要基于两大平台实现：基于传统III-V族的DFB激光器的高速光模块和基于硅光集成平台的高速硅光模块。对于III-V族的DFB激光器来说，其最大的缺陷是高温下光模块性能恶化，主要是由于激光器采用的是正贴封装耦合方案，缺少散热通道，热效应较差，因此在高温下很难满足实用要求。对于硅光集成平台来说，虽然能够满足信息传输对速率提高的要求，但是由于硅是一种间接带隙材料，发光效率极低，不适合作为光发射器件，因此缺少光源。目前，基于Flip-chip技术的激光器封装耦合技术，采用激光器倒装焊方式能够实现很好的器件温度特性，解决III-V族的DFB激光器高温性能下降难题。其次，对于硅光集成平台来说，采用Flip-chip技术能够实现激光器芯片与硅光芯片的耦合集成，解决硅光芯片缺乏光源的难题。因此，Flip-chip技术具备巨大的应用潜力和价值。传统上，激光器芯片与硅光芯片的耦合方式是：激光器芯片形成在硅光芯片的顶面，将带有激光器芯片的硅光芯片倒置在壳体中，在壳体中设置有反光镜和球透镜，倒置后的激光器芯片发射的通过球透镜发散射出后，照射在反光镜中，反光镜再将光反射至硅光芯片中。这种传统耦合方式需设置专门的壳体、反光镜和球透镜来实现，在耦合过程中，需增加额外的器件改变光路传播方向，增加了工艺和制造成本。
技术实现思路
为了解决相关技术中存在的激光器芯片与硅光芯片的耦合需增加额外的器件改变光路传播方向而增加了工艺和制造成本的问题，本专利技术提供了一种光模块及光模块制造方法。一种光模块，包括：电路板；硅光芯片，设置在电路板上，硅光芯片上形成有光波导；激光器芯片，激光器芯片上形成有光发射端面；激光器芯片位于所述硅光芯片上，且所述激光器芯片上的光发射端面与硅光芯片对接，使所述光发射端面发射光的光轴与所述硅光芯片的光波导相对准。一种光模块的制造方法，包括：提供电路板；制备硅光芯片阶段：在包括硅衬底、覆盖层和硅层的SOI芯片上刻蚀形成光波导，并在形成光波导的SOI芯片表面再涂覆一层覆盖层，以将光波导形成在覆盖层的内部，将制作完成的硅光芯片固定在电路板上方；制备激光器芯片阶段：利用半导体芯片外延技术成长初始激光器芯片，蚀刻初始激光器芯片至初始激光器芯片的基底层上形成激光器产生层，使激光器产生层覆盖在基底层的中间区域并形成光发射端面，刻蚀完成后，在基底层的下表面形成下电极层，在激光器产生层的上表面形成上电极层；无源耦合对准阶段：将所述激光器芯片倒置在硅光芯片上，并使激光器芯片的光发射端面与硅光芯片的光波导对接；焊接固定阶段：采用倒装技术焊技术将硅光芯片和激光器芯片固定在一起。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术的光模块包括电路板，设置在电路板上硅光芯片和激光器芯片。硅光芯片上形成有光波导，激光器芯片上形成有光发射端面，激光器芯片位于硅光芯片上，且激光器芯片上的光发射端面与硅光芯片对接，能够使光发射端面发射光的光轴与硅光芯片的光波导相对准，从而使光发射端面的光全部进入到光波导中。本专利技术通过激光器芯片位于硅光芯片上且激光器芯片上的光发射端面与硅光芯片对接的方式实现光的耦合，相较于传统的耦合方式，不必要增加额外的器件来改变光路，减小了工艺和制造成本，从而提高了生产效率。本专利技术的光模块制造方法包括提供电路板、制备硅光芯片阶段、制备激光器芯片阶段、无源耦合对准阶段和焊接固定阶段，制备硅光芯片时，在包括硅衬底、覆盖层和硅层的SOI芯片上刻蚀形成光波导，并在形成光波导的SOI芯片表面再涂覆一层覆盖层，以将光波导形成在覆盖层的内部，将制备好的硅光芯片固定在电路板上。制备激光器芯片时，利用半导体芯片外延技术成长初始激光器芯片，蚀刻初始激光器芯片至初始激光器芯片的基底层上形成激光器产生层，使激光器产生层覆盖在基底层的中间区域并形成光发射端面，刻蚀完成后，在基底层的下表面形成下电极层，在激光器产生层的上表面形成上电极层。将制备好的激光器芯片倒置在硅光芯片上，并使激光器芯片的光发射端面与硅光芯片的光波导对接，在采用倒装技术焊技术将硅光芯片和激光器芯片固定在一起。本专利技术采用SOI芯片通过蚀刻的方法形成硅光芯片，并且在硅光芯片上形成光波导，并且利用半导体芯片外延技术成长初始激光器芯片，再利用蚀刻的方法形成激光器芯片，并在激光器芯片上形成光发射端面，如此能够精确控制光波导和光发射端面形成的位置，再将激光器芯片倒置于硅光芯片后，能够使激光器芯片的光发射端面与硅光芯片的光波导精准对接，使光发射端面发射光的光轴与硅光芯片的光波导相对准，保证高效的光功率耦合。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并于说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为本专利技术的光模块的示意图。图2为硅光芯片的结构示意图。图3为激光器芯片的结构示意图。图4为本专利技术光模块的俯视示意图。图5为在一实施例中显示激光器产生层与焊接槽配合的截面示意图。图6为在一实施例中显示激光器芯片的定位凸起与硅光芯片的定位槽配合的截面示意图。图7为本专利技术的光模块制造方法的流程图。具体实施方式为了进一步说明本专利技术的原理和结构，现结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。如前所述，传统激光器封装技术中存在的问题，本专利技术提供一种无源的光模块及方法。具体的，如图1至图3所示，图1为本专利技术的光模块的示意图，图2为硅光芯片的结构示意图，图3为激光器芯片的结构示意图。光模块100包括电路板(未图示)、设置在电路板上的硅光芯片10和位于该硅光芯片10上的激光器芯片20。更具体而言，激光器芯片20倒置于该硅光芯片10上。硅光芯片10上形成有光波导13，激光器芯片20上形成有光发射端面232。激光器芯片20倒置于硅光芯片10上，且激光器芯片20上的光发射端面与硅光芯片10对接，使光发射端面232发射光的光轴与硅光芯片10的光波导相对准，由此，通过激光器芯片20倒置于硅光芯片10上，以及激光器芯片20上的光发射端面与硅光芯片10对接，实现激光器芯片20和硅光芯片10的耦合，相较于传统的耦合方式，不必要增加额外的器件来改变光路，减小了工艺和制造成本，从而提高了生产效率。硅光芯片10包括硅衬底11和位于硅衬底11上的覆盖层12，上述光波导13形成在该覆盖层12内部。覆盖层12与激光器芯片20相对接的一侧面设置有凹凸结构。更具体而言，覆盖层12的凹凸结构包括覆盖层凸起和形成在覆盖层凸起两侧的定位槽112，光波导13位于覆盖层凸起的内部。更佳地，两定位槽112相对于光波导13对称分布。硅衬底11上表面的中间区域围成一个焊接槽111，覆盖层12覆盖在硅衬底11的四周区域，并在焊接槽111的四周包围该焊接槽111。激光器芯片20包括下电极层21、位于下电极层21上的基底层22、位于基底层22上的激光器产生层23以及设置在激光器产生层23上表面的上电极层24。激光器产生层23与覆盖层12相对接的一侧设置有凹凸结构，该激光层23的凹凸结构与覆盖层的凹凸结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光模块，其特征在于，包括：电路板；硅光芯片，设置在所述电路板上，所述硅光芯片上形成有光波导；激光器芯片，所述激光器芯片上形成有光发射端面；所述激光器芯片位于所述硅光芯片上，且所述激光器芯片上的光发射端面与所述硅光芯片对接，使所述光发射端面发射光的光轴与所述硅光芯片的光波导相对准。

【技术特征摘要】
1.一种光模块，其特征在于，包括：电路板；硅光芯片，设置在所述电路板上，所述硅光芯片上形成有光波导；激光器芯片，所述激光器芯片上形成有光发射端面；所述激光器芯片位于所述硅光芯片上，且所述激光器芯片上的光发射端面与所述硅光芯片对接，使所述光发射端面发射光的光轴与所述硅光芯片的光波导相对准。2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述硅光芯片包括硅衬底和位于所述硅衬底上方的覆盖层，所述光波导形成在所述覆盖层内部；所述激光器芯片包括下电极层、位于下电极层上的基底层、位于所述基底层上的激光器产生层以及设置在所述激光器产生层上表面的上电极层，所述光发射端面形成在所述激光产生层的外侧面上；所述覆盖层与所述激光器产生层相对接的一侧面设置有凹凸结构，所述激光器产生层与所述覆盖层相对接的一侧设置有凹凸结构，所述覆盖层的凹凸结构与所述激光层的凹凸结构相互嵌合，以实现所述光发射端面与所述光波导在横向上和纵向上的定位。3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于，所述硅衬底的上表面的中间区域形成有一焊接槽，所述覆盖层在所述焊接槽的四周包围所述焊接槽，所述覆盖层的凹凸结构包括覆盖层凸起和形成在所述覆盖层凸起两侧的定位槽，所述光波导位于覆盖层凸起的内部；所述激光器产生层的凹凸结构包括两定位凸起和位于所述两定位凸起之间的激光器凹槽，所述光发射面位于所述两定位凸起之间且位于所述激光器凹槽的侧壁上；所述激光器芯片位于所述硅光芯片的焊接槽内，且所述光发射端面和所述光波导的耦合发生在所述基底层与所述焊接槽围成的密闭空间内，所述激光器产生层的两定位凸起分别插入至所述硅光芯片的定位槽中，实现所述激光器芯片的光发射端面与所述硅光芯片的光波导的对接。4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述焊接槽的深度根据所述激光器产生层的厚度而定，所述激光器产生层全部嵌入所述焊接槽中，所述定位凸起的长度和宽度根据所述定位槽的长度和宽度而定。5.根据权利要求3所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：高凤，隋少帅，
申请(专利权)人：青岛海信宽带多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37