[发明专利]一种具有定位槽的硅光芯片及其加工方法

说明书

本发明提供了一种具有定位槽的硅光芯片及其加工方法，涉及半导体生产技术领域，通过在侧壁加工出定位槽与光纤端面耦合，能够提高对准精度，提高硅光芯片晶圆利用率，降低成本；该硅光芯片的侧壁设有至少一个用于实现光纤与波导端面耦合且对所述光纤具有定位作用的定位槽；所述定位作用具体为：在所述硅光芯片所在平面，所述定位槽限制所述光纤的位移；耦合时，将所述硅光芯片贴装在PCBA基板的上表面，将待耦合光纤固定在特定厚度的玻璃基板的上表面，将相较于所述玻璃基板突出的光纤的端部插入对应的定位槽中实现耦合。本发明提供的技术方案适用于半导体生产的过程中。

技术领域

本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种具有定位槽的硅光芯片及其加工方法。

背景技术

近年来，随着物联网、大数据等应用的快速发展，全球数据流量呈快速增长态势，对传输的需求也逐渐提升。随着高速光模块在数据中心的大量运用，传统III-V族半导体的光芯片将面临并行传输、III-V族磊晶成本高昂等问题。在此背景下，硅光子技术应运而生，成为III-V族半导体之外的一大选择。硅光技术下的光模块基于CMOS制造工艺，在硅基底上利用蚀刻工艺可以快速加工大规模波导器件，利用外延生长等加工工艺，能够制备调制器、接收器等关键器件，最终实现将调制器、接收器以及无源光学器件等集成，其具有集成度高、成本低及传输性能更优的特点。各种光集成器件从实验室走向实用生产的关键还是在于实现波导与光纤的耦合，然而CMOS工艺加工出来的原始硅光芯片，端面通常不能直接和光纤进行耦合，其主要原因是波导区域和芯片边缘有一定距离，需要去掉多余部分的硅基底才能使用。为了减小硅光芯片波导和芯片边缘的距离，实现波导和光纤的端面耦合，最常用的办法就是机械研磨和化学机械抛磨(CMP)，但也存在诸多问题，如成本高，难以大规模量产，抛光液容易渗进芯片表面导致腐蚀和污染，更易出现波导崩塌或者裂痕现象。近几年，随着激光技术的发展，激光隐形切割逐渐成为了芯片制作领域的研究热点。激光隐形切割为非接触式加工过程，其不仅切割精度高、效率高，而且可以避免对波导器件表面造成损伤，大幅提升硅光芯片生产制造的质量和效率。

IBM公司基于光纤阵列的耦合封装方案原理图如图1所示，其中光纤阵列与光纤接头相连，硅光芯片上表面处刻蚀V型槽阵列，用于放置光纤阵列。图1中光纤阵列上方的小长方体是聚合物盖，因为光纤阵列不方便被吸头吸取，所以追加容易吸取的聚合物盖，吸头吸取聚合物盖后再将其压在硅光芯片上，便于光纤阵列落入V型槽中。每根光纤的位置可进一步精细调节，使光纤完全落入V型槽中，达到最优的耦合效率。但这种方式V型槽阵列的刻蚀面积往往会超过硅光芯片20％的表面积，晶圆的利用率低，不利于成本控制和推广。

因此，有必要研究一种具有定位槽的硅光芯片及其加工方法，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有定位槽的硅光芯片及其加工方法，通过在侧壁加工出定位槽与光纤端面耦合，能够提高对准精度，提高硅光芯片晶圆利用率，降低成本。

本发明提供一种具有定位槽的硅光芯片，其特征在于，所述硅光芯片的侧壁设有至少一个用于实现光纤与波导耦合且对所述光纤具有定位作用的定位槽；

所述定位作用具体为：在所述硅光芯片所在平面，所述定位槽限制所述光纤的位移；

所述波导的端面与所述定位槽内底端面的距离不超过5μm。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，俯视所述硅光芯片时，所述定位槽的形状为梯形、类V型、U型或矩形。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述定位槽数量为两个以上时，不同定位槽的形状为相同或不同。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述硅光芯片的波导区域刻蚀有对准标识。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对准标识为“+”字型、L型、矩形和圆形中的任意一种或多种。