提供了一种用于在硅光子芯片上进行倒装芯片键合的激光芯片。该激光芯片包括：芯片主体，在竖直方向上由p区和n区构成，并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面；第一竖直止挡件对，基于该n区的较宽宽度，被分别形成为超出所述芯片主体的两侧；有源区，在该竖直方向上被掩埋在p区与n区之间的芯片主体中，并且在所述纵向方向上从所述前端面延伸到所述后端面；第一对准标记，形成在所述前端面附近的所述p区的顶表面上，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离；以及薄金属膜，在p区的表面上，具有与前端面共享的削切边缘。具有与前端面共享的削切边缘。具有与前端面共享的削切边缘。
【技术实现步骤摘要】
用于在硅光子芯片上进行倒装芯片键合的激光芯片
[0001]本技术涉及光学电信技术。更具体地，本技术提供了一种利用增强的无源对准在硅光子芯片上进行倒装芯片键合的激光芯片。
技术介绍
[0002]在过去的数十年中，通信网络的使用呈爆炸式增长。在因特网的早期，流行的应用限于电子邮件、公告板，而且大多是信息性的和基于文本的网页冲浪，并且所传输的数据量通常相对较小。现今，互联网和移动应用需要大量的带宽来传输照片、视频、音乐和其他多媒体文件。例如，像Facebook这样的社交网络每天处理超过500TB的数据。随着对数据和数据传输的需求如此之高，需要改进现有的数据通信系统以满足这些需求。
[0003]现有单模光纤上的40
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Gbit/s然后是100
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Gbit/s的数据速率宽带 DWDM(密集波分复用)光学传输是下一代光纤通信网络的目标。最近，光学部件被集成在硅衬底上，以用于制造与微电子芯片共存的大规模光子集成电路。包括滤波器、(解)复用器、分路器、调制器及光电检测器的一系列的光子组件都已得到展示(主要是在硅光子平台上)。绝缘体上硅衬底上的硅光子平台尤其适用于1300nm和1550nm处的标准 WDM通信频带，这是因为硅(n＝3.48)及其氧化物SiO2(n＝1.44)二者都是透明的，并且形成高折射率对比度，高
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约束波导理想地适合于中到高集成硅光子集成电路(SPCS)。
[0004]已针对光学电信的许多应用实施了硅光子平台中的半导体激光器。在一些应用中，通过倒装芯片键合将激光芯片应用到硅光子器件，以用于具有增加的光谱效率的宽带高速光通信。然而，存在在竖直、纵向和横向方向上实现优异、并且可靠的无源对准的技术挑战。因此，期望改善的技术。
技术实现思路
[0005]本技术涉及光学电信技术。更具体地，本技术提供了一种用于在硅光子芯片上以增强的3D无源对准进行倒装芯片键合的激光芯片和方法。更具体地，本技术提供了一种激光芯片，其被配置为在硅光子芯片中的激光器与波导之间的3D无源对准具有亚微米精度，其中针对各种高速数据通信应用(但是其它应用也是可能的)具有加倍的竖直对准容限窗口的小于3dB光学损耗。
[0006]在实施例中，本技术提供了一种激光芯片，用于利用3D无源对准特征在硅光子芯片上进行倒装芯片键合。激光芯片包括：芯片主体，芯片主体，在竖直方向上由p区和n区构成，并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面。激光芯片还包括第一竖直止挡件对，基于所述n区的较宽宽度，被分别形成为超出所述芯片主体的两侧。另外，激光芯片包括线性形状的有源区，在所述竖直方向上被掩埋在所述p区与所述n区之间的所述芯片主体中，并且在所述纵向方向上从所述前端面延伸到所述后端面。此外，激光芯片还包括在所述纵向方向上的第一对准标记，形成在所述前端面附近的所述p区的顶表面上，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离。此外，激光
芯片包括薄金属膜，在所述p区的所述表面上，具有与所述前端面共享的削切边缘。
[0007]在备选实施例中，本技术提供了用于在硅光子芯片上以增强的 3D对准精度和容限键合激光芯片的方法，包括：提供激光芯片，包括：形成芯片主体，所述芯片主体具有在竖直方向上被掩埋在p区与n区之间的有源区、并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面；形成超出所述芯片主体的相应两侧的第一竖直止挡件对；在所述前端面附近的所述p 区的顶表面上形成在所述纵向方向上的第一对准标记，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离；以及形成具有与所述前端面匹配的削切边缘的薄金属膜；在所述硅光子芯片的凹陷表面中设置芯片位点，所述硅光子芯片具有位于所述凹陷表面上方的高度处的波导端口，所述芯片位点包括在所述凹陷表面上的第二竖直止挡件对以及在所述凹陷表面中的第二对准标记，所述第二对准标记相对于所述凹陷表面中的所述波导端口的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离；经由焊料材料，使所述p区的所述顶表面朝下将所述激光芯片键合到所述凹陷表面中的所述芯片位点，其中所述第一竖直止挡件对分别与所述第二竖直止挡件对接合，以用于确定所述有源区与所述波导端口之间的竖直对准；通过将所述第一对准标记与所述第二对准标记对准来确定横向对准；以及通过基于在所述薄金属膜的所述削切边缘处的反射对比度标识所述前端面来确定纵向对准。
[0008]在另一备选实施例中，本技术提供了一种激光芯片，用于在硅光子芯片上利用增强的无源对准特征进行倒装芯片键合。所述激光芯片包括芯片主体，在竖直方向上由p区和n区构成，并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面。此外，所述激光芯片包括第一竖直止挡件对，基于所述n区的较宽宽度，被分别形成为超出所述芯片主体的两侧。此外，所述激光芯片包括线性形状的有源区，在所述竖直方向上被掩埋在所述 p区与所述n区之间的所述芯片主体中，并且在所述纵向方向上从所述前端面延伸到所述后端面。此外，所述激光芯片包括在所述纵向方向上的第一对准标记，形成在所述前端面附近的所述p区的顶表面上，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离。
[0009]在又一备选实施例中，本技术提供了一种激光芯片，用于在硅光子芯片上利用增强的无源对准特征进行倒装芯片键合。所述激光芯片包括芯片主体，在竖直方向上由p区和n区构成，并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面。另外，激光芯片包括线性形状的有源区，在所述竖直方向上被掩埋在所述p区与所述n区之间的所述芯片主体中，并且在所述纵向方向上从所述前端面延伸到所述后端面。此外，所述激光芯片包括在所述纵向方向上的第一对准标记，形成在所述前端面附近的所述p区的顶表面上，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离。此外，激光芯片包括薄金属膜，在所述p区的所述表面上，具有与所述前端面共享的削切边缘。
[0010]本技术在与硅光子平台相关联的半导体激光器的已知技术的背景下实现这些益处和其他益处。然而，可以通过参考说明书的后文部分和附图来实现对本技术的本质和优点的进一步理解。
附图说明
[0011]以下图表仅是示例，其不应当不适当地限制本文的权利要求的范围。本领域普通
技术人员将认识到许多其它变型、修改和可选方案。还应当理解的是，本文描述的示例和实施例仅用于说明目的，并且将向本领域技术人员建议其各种修改或变化，并且这些修改或变化被包括在该过程的精神和范围、以及所附权利要求的范围内。
[0012]图1A是根据本技术的实施例的以3D对准特征将激光倒装芯片键合在硅光子芯片的芯片位点上的俯视图。
[0013]图1B是根据本技术的实施例的以3D对准特征将激光倒装芯片键合在硅光子芯片的芯片位点上的侧视图。
[0014]图2是根据本技术的实施例的在硅光子芯片上针对激光倒装芯片键合的光耦合效率对竖直未对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光芯片，用于利用3D无源对准特征在硅光子芯片上进行倒装芯片键合，其特征在于，所述激光芯片包括：芯片主体，在竖直方向上由p区和n区构成，并且在纵向方向上从前端面延伸到后端面；第一竖直止挡件对，基于所述n区的较宽宽度，被分别形成为超出所述芯片主体的两侧；线性形状的有源区，在所述竖直方向上被掩埋在所述p区与所述n区之间的所述芯片主体中，并且在所述纵向方向上从所述前端面延伸到所述后端面；在所述纵向方向上的第一对准标记，形成在所述前端面附近的所述p区的顶表面上，相对于所述p区的所述顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离；以及薄金属膜，在所述p区的所述表面上，具有与所述前端面共享的削切边缘。2.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述第一对准标记包括所述p区的所述顶表面中的一个线特征，所述一个线特征经由再生长工艺形成，所述再生长工艺使用第二宽度的一个对准氧化物掩模，所述一个对准氧化物掩模被放置在有源层上的、相对于放置在用于形成所述有源区的相同有源层上的第一宽度的有源区氧化物掩模具有以亚微米精度限定的横向距离的位置处，所述第一宽度与所述第二宽度相差1μm至5μm。3.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述第一对准标记包括所述p区的所述顶表面中的两个线特征，所述两个线特征经由再生长工艺形成，所述再生长工艺使用第二宽度的两个对准氧化物掩模，所述两个对准氧化物掩模被放置在有源层上的、在放置在用于形成所述有源区的相同有源层上的第一宽度的有源区氧化物掩模的相应的两个相对侧处具有亚微米精度的横向距离的两个位置处，所述第一宽度与所述第二宽度相差1μm至5μm。4.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，所述纵向方向上的所述第一对准标记备选地形成于所述前端面附近的所述n区的顶表面上，相对于所述n区的顶表面中的所述有源区的竖直投影线具有以亚微米精度限定的横向距离。5.根据权利要求1所述的激光芯片，其特征在于，取决于用于所述硅光子芯片的设计，所述第一竖直止挡件对中的每个第一竖直止挡件被在相对于所述有源区的竖直距离处的有第一止挡平面限定，所述硅光子芯片具有在表面中的芯片位点，所述芯片位点包括第二竖直止挡件对，每个第二竖直止挡件被位于相对于位于所述硅光子芯片的所述表面上方的高度处的波导端口的竖直距离处的第二止挡平面限定，使得当所述激光芯片被...
【专利技术属性】
技术研发人员：何晓光，R，
申请(专利权)人：马维尔亚洲私人有限公司，
类型：新型
国别省市：
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