[发明专利]硅基光电子芯片端面耦合封装结构及其形成方法

权利要求书

1.一种用于光波导和单模光纤端面耦合的硅基光电子芯片封装结构，其特征在于：该结构包括所述硅基光电子芯片的封装侧壁和位于埋氧层上表面的波导端面倒锥结构，所述封装侧壁包括倾斜耦合端面和与其相连的台阶型侧壁，所述台阶型侧壁位于所述倾斜耦合端面的向下延伸面下方，所述台阶型侧壁包括自上而下依次相连的上垂直侧壁面、台阶平面和下垂直侧壁面，所述波导端面倒锥结构通过所述倾斜耦合端面与单模光纤实现端面耦合。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述倾斜耦合端面的上、下边缘分别位于上包层的上表面和埋氧层的下表面。

3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述倾斜耦合端面与波导端面倒锥结构具有距离L1，所述距离L1用于实现光波导和单模光纤的模场匹配。

4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述倾斜耦合端面与竖直方向具有夹角，所述夹角优选为7至13度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的封装结构，其特征在于：所述单模光纤封装在斜面封装头内。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的封装结构，其特征在于：所述单模光纤为阵列光纤。

7.用于光波导和单模光纤端面耦合的硅基光电子芯片封装结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供埋氧层上表面制备有波导端面倒锥结构的晶圆；

利用硅衬底作为第一刻蚀停止层对埋氧层和上包层进行第一刻蚀形成倾斜耦合端面，其中，所述波导端面倒锥结构通过倾斜耦合端面与单模光纤实现端面耦合；

对硅衬底进行第二刻蚀形成上垂直侧壁面和第二刻蚀停止面；

在第二刻蚀停止面上选定的划片位置对晶圆划片形成台阶平面和下垂直侧壁面，其中，所述划片位置位于倾斜耦合端面的向下延伸面与第二刻蚀停止面交线以内。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一刻蚀控制所述波导端面倒锥结构与所述倾斜耦合端面的距离，以实现单模光纤与光波导的模场匹配。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第一刻蚀为等离子体刻蚀。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第二刻蚀为深硅刻蚀。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述深硅刻蚀为Bosch刻蚀。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，其特征在于：所述单模光纤封装在斜面封装头内。

13.根据权利要求12中所述的方法，其特征在于：所述倾斜耦合端面与斜面封装头之间通过折射率与光波导相匹配的固化胶粘接实现耦合。

14.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，其特征在于：所述单模光纤为阵列光纤。