[发明专利]光子半导体装置及其制造方法

说明书

本发明涉及光子集成电路领域，其提供了一种光子半导体装置及其制造方法。在一些实施方式中，所述光子半导体装置的制造方法包括：提供光子集成电路(PIC)芯片；准备光学元件组件，所述光学元件组件包括多个光学元件，所述多个光学元件包括第一光学元件以及第二光学元件；将所述光学元件组件作为独立封装体整体安装在所述PIC芯片上。本发明将光学元件先集成封装为独立封装体，从而能够通过一次安装将该独立封装体整体安装于PIC芯片上，进而避免了现有技术多次安装导致的不良后果。

技术领域

本发明涉及光子集成电路领域，更为具体而言，涉及一种光子半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来，人工智能技术快速发展，其中涉及的某些神经网络算法需要进行大量矩阵运算，这对处理器芯片的算力提出了很高的要求，目前已有基于图形处理单元(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等开发出的专用于进行矩阵运算的处理器，上述芯片在物理实现上主要基于CMOS晶体管组成的集成电路。

目前，已有提出用光子计算进行上述计算，例如，光子集成电路(PIC)芯片以光作为信息的载体，以实现光的传输、计算等。

在一些情况下，PIC芯片本身并不带光源或者某些光学元件，需要对其进行封装，封装时会安装透镜、光源等光学元件。对PIC芯片封装安装相关光学元件时，通常是将各个光学元件分别单独地安装在PIC芯片上，即，在PIC芯片上进行了多次光学元件安装。PIC芯片上光学元件的安装通常需要较高的对准精度，这种多次安装光学元件的方法需要多次在PIC芯片上进行对准操作，还有可能对PIC芯片造成损坏，导致良品率低。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种光子半导体装置及其制造方法，其光学元件先集成封装为独立封装体，从而能够通过一次安装将该独立封装体整体安装于PIC芯片上，进而避免了现有技术多次安装导致的不良后果，还可优化整体的封装工艺。

在本发明的实施方式中，一种光子半导体装置的制造方法包括：提供PIC芯片；准备光学元件组件，所述光学元件组件包括多个光学元件，所述多个光学元件包括第一光学元件以及第二光学元件；将所述光学元件组件作为独立封装体整体安装在所述PIC芯片上。

在一些实施方式中，制备光学元件组件包括：准备承载基座，将所述多个光学元件安装在所述承载基座上作为所述独立封装体。

在一些实施方式中，所述多个光学元件包括转光镜、透镜、光源中的至少两种。

在一些实施方式中，所述光学元件组件包括承载区域，所述承载区域用于安装所述多个光学元件；所述准备光学元件组件的步骤包括：将所述多个光学元件安装在所述承载区域上。

在一些实施方式中，所述承载基座上设置有对位标记，以所述对位标记为参照，将所述光学元件安装在所述承载基座上。

在一些实施方式中，制备光学元件组件还包括：在所述承载基座上设置罩体，所述罩体罩住所述光学元件。

在一些实施方式中，所述光学元件位于所述承载基座的第一表面上。其中，将所述光学元件组件作为独立封装体整体安装在PIC芯片上包括：所述承载基座的与所述第一表面不同的第二表面安装在所述PIC芯片上。

在一些实施方式中，所述承载基座的第二表面通过粘合剂粘接在所述PIC芯片上。在一些实施方式中，所述承载基座的第二表面为与所述承载基座的第一表面相对的表面。

在一些实施方式中，所述光源包括激光器芯片；在所述激光器芯片与所述承载基座之间设置有散热部件。

在一些实施方式中，在所述承载基座上形成有沟槽，所述光学元件设置于所述沟槽中并由所述沟槽机械地约束。

在一些实施方式中，所述转光镜、透镜中的一个或多个通过胶体固定在所述承载基座上；和/或，所述光源通过胶体固定在所述承载基座上