光子集成电路芯片及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体领域，其提供了一种光子集成电路芯片及其制造方法，所述方法包括：提供光子集成结构；提供第一衬底，所述第一衬底包括凹槽；将所述光子集成结构与所述第一衬底键合；去除所述光子集成结构的一部分，以形成光耦合端，所光耦合端使得光能够从光子集成电路的侧面耦合进入光子集成电路芯片；其中，所述光子集成结构的所述光耦合端所在的侧面与所述第一衬底的所述凹槽对应。其能够优化光子集成电路芯片的制造工艺以及光耦合方式。集成电路芯片的制造工艺以及光耦合方式。集成电路芯片的制造工艺以及光耦合方式。

【技术实现步骤摘要】
光子集成电路芯片及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，更为具体而言，涉及一种光子集成电路芯片及 其制造方法。

技术介绍

[0002]在光子集成电路中，通常需要将外界的光输入光子集成电路，光耦合进 入光子集成电路的方式一般有两种，垂直耦合与端面耦合。其中，端面耦合 是使得光从侧面进入光子集成电路芯片。在端面耦合中：可以使光纤从侧面 耦合至光子集成电路芯片，这种光耦合与光的波长无关，因此可以形成高效 的光学耦合。
[0003]在端面耦合中，制造合适的耦合结构以及优化制造工艺十分重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种光子集成电路芯片及其制造方法。
[0005]在一个示例性的实施方式中，提出一种光子集成电路芯片的制造方法， 包括：提供光子集成结构；提供第一衬底，所述第一衬底包括凹槽；将所述 光子集成结构与所述第一衬底键合；去除所述光子集成结构的一部分，以形 成光耦合端，所光耦合端使得光能够从光子集成电路的侧面耦合进入光子集 成电路芯片；其中，所述光子集成结构的所述光耦合端所在的侧面与所述第 一衬底的所述凹槽对应。
[0006]在一些实施方式中，包括在所述提供光子集成结构的步骤中，被提供的 所述光子集成结构包括第一介电层；所述提供光子集成结构的步骤包括：基 于SOI衬底形成所述光子集成结构，其中，所述SOI衬底包括背衬底、绝缘层 以及顶层硅，所述第一介电层来自SOI衬底中的绝缘层；去除所述背衬底。
[0007]在一些实施方式中，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合之后， 去除所述光子集成结构的一部分，以形成所述光耦合端。
[0008]在一些实施方式中，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合之前， 去除所述光子集成结构的一部分，以形成所述光耦合端。
[0009]在一些实施方式中，通过刻蚀去除所述光子集成结构的一部分，以形成 光耦合端。
[0010]在一些实施方式中，还包括：对第一衬底进行切割，切割时经过所述第 一衬底的凹槽。
[0011]在一些实施方式中，所述光子集成结构包括波导，所述光耦合端能够使 光耦合至所述波导。
[0012]在一些实施方式中，所述去除所述光子集成结构的一部分，以形成光耦 合端，其中，被去除的一部分包括位于波导两侧的部分。
[0013]在一些实施方式中，所述光子集成电路芯片包括边缘耦合器，所述光耦 合端能够使光耦合至所述边缘耦合器。
[0014]在一些实施方式中，所述提供光子集成结构的步骤中，所述光子集成结 构还包括：第一开孔，以及设置于所述第一开孔中的导电材料；所述提供第 一衬底的步骤中，所述第一衬底还包括：第二开孔，以及设置于所述第二开 孔中的导电材料；在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合的步骤中，使 得所述第一开孔与所述第二开孔对准，并且所述第一开孔中的所述导电材料 与对应的所述第二开孔中的所述导电材料电性连接。
[0015]在一些实施方式中，包括在所述第一衬底的第一侧形成第五介电层；并 且，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合的步骤中，使得所述第五介 电层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间。
[0016]在一个示例性的实施方式中，提出一种光子集成电路芯片，包括：第一 衬底，所述第一衬底包括凹槽；光子集成结构，其包括位于其侧面的光耦合 端，所光耦合端使得光能够从光子集成电路芯片的侧面耦合进入光子集成电 路芯片；其中，所述光耦合端所在的侧面与所述第一衬底的所述凹槽对应。
[0017]在一些实施方式中，所述光子集成电路芯片由所述光子集成结构与所述 第一衬底键合而获得。
[0018]在一些实施方式中，所述光子集成结构包括第一介电层；所述第一介电 层来自SOI衬底中的绝缘层，并且所述SOI衬底中的原有背衬底被去除，所 述所述光子集成结构在所述背衬底被去除的一侧与所述第一衬底键合。
[0019]在一些实施方式中，所述光子集成电路包括波导，所述光耦合端被配置 为能够使得光耦合至所述波导。
[0020]在一些实施方式中，所述光子集成结构包括：第一开孔，以及设置于所 述第一开孔中的导电材料；第一衬底，所述第一衬底包括：第二开孔，以及 设置于所述第二开孔中的导电材料；所述第一开孔与所述第二开孔对准，并 且所述第一开孔中的所述导电材料与对应的所述第二开孔中的所述导电材料 电性连接。
[0021]在一些实施方式中，所述光子集成电路芯片包括边缘耦合器，所述光耦 合端能够使光耦合至所述边缘耦合器。
[0022]在一个示例性的实施方式中，提出一种光子集成电路芯片的封装结构， 其包括本专利技术中的光子集成电路芯片，以及光纤，所述光纤耦合至所述光耦 合端。
[0023]在一些实施方式中，所述光子集成电路芯片包括位于光偶合端下方的容 纳空间，所述封装结构包括设置于所述容纳空间的粘结剂。
[0024]本专利技术能够优化光子集成电路芯片的制造工艺以及光耦合方式。
[0025]本专利技术实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体 描述。根据以下结合附图的具体描述，本专利技术的上述方面、特征、优点等将 会变得更加清楚。
附图说明
[0026]图1A
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图7示出了一个实施例中的光子集成电路芯片制造的一些状态或 结果的结构示意图；
[0027]图8示出了一个实施例的光子集成电路芯片的剖面图；
[0028]图9示出了一个实施例中，沿着图8中AA
’
所在面的俯视图；
[0029]图10示出了一个实施例中的光子集成电路芯片的封装结构；
[0030]图11示出了一个实施例中，沿着图8中AA
’
所在面的俯视图；
[0031]图12A
‑
图12B示出了一个实施例中的光子集成电路芯片制造的一些状 态或结果的结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了便于理解本专利技术技术方案的各个方面、特征以及优点，下面结合附 图对本专利技术进行具体描述。应当理解，下述的各种实施方式只用于举例说明， 而非用于限制本专利技术的保护范围。
[0033]本公开中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公 开。如本公开中使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复 数形式，除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是，术语“包括”和/ 或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元 件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元 件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、 元件、部件和/或其群组。如本公开中使用的，术语“和/或”包括相关联的 列出项目中的一个或多个的任意和全部组合，并且短语“A和B中的至少一 个”是指仅A、仅B、或A和B两者。在本公开中，衬底可以指未经切割的 衬底，例如未经切割的晶圆，也可以表示经切割的衬底。在本公开中，芯片 可以包括裸芯片(die)。在本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子集成电路芯片的制造方法，包括：提供光子集成结构；提供第一衬底，所述第一衬底包括凹槽；将所述光子集成结构与所述第一衬底键合；去除所述光子集成结构的一部分，以形成光耦合端，所光耦合端使得光能够从光子集成电路的侧面耦合进入光子集成电路芯片；其中，所述光子集成结构的所述光耦合端所在的侧面与所述第一衬底的所述凹槽对应。2.如权利要求1所述的光子集成电路芯片的制造方法，包括在所述提供光子集成结构的步骤中，被提供的所述光子集成结构包括第一介电层；所述提供光子集成结构的步骤包括：基于SOI衬底形成所述光子集成结构，其中，所述SOI衬底包括背衬底、绝缘层以及顶层硅，所述第一介电层来自SOI衬底中的绝缘层；去除所述背衬底。3.如权利要求1所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合之后，去除所述光子集成结构的一部分，以形成所述光耦合端。4.如权利要求1所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合之前，去除所述光子集成结构的一部分，以形成所述光耦合端。5.如权利要求3或4所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，通过刻蚀去除所述光子集成结构的一部分，以形成光耦合端。6.如权利要求1所述的光子集成电路芯片的制造方法，还包括：对第一衬底进行切割，切割时经过所述第一衬底的凹槽。7.如权利要求1
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3、6中任意一项所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，所述光子集成结构包括波导，所述光耦合端能够使光耦合至所述波导。8.如权利要求7所述的光子集成电路芯片的制造方法，所述去除所述光子集成结构的一部分，以形成光耦合端，其中，被去除的一部分包括位于波导两侧的部分。9.如权利要求1
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3、6中任意一项所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，所述光子集成电路芯片包括边缘耦合器，所述光耦合端能够使光耦合至所述边缘耦合器。10.如权利要求1至3中任意一项所述的光子集成电路芯片的制造方法，其中，所述提供光子集成结构的步骤中，所述光子集成结构还包括：第一开孔，以及设置于所述第一开孔中的导电材料；所述提供第一衬底的步骤中，所述第一衬底还包括：第二开孔，以及设置于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：达迪，
申请(专利权)人：上海曦智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：