[发明专利]用于平面内光学互连的LED阵列

说明书

蓝宝石衬底上的LED阵列可安装于硅互连芯片上，其中所述阵列的LED插入到所述硅互连芯片上的波导的孔中。所述蓝宝石衬底及所述硅互连芯片两者可具有用于向或从所述LED载运电信号的微凸块，且所述蓝宝石衬底及所述硅互连芯片可使用所述微凸块接合在一起。所述LED可经配置以优先在横向方向上发射光，以增加光向所述波导中的耦合。

背景技术

对于高速计算，光学互连是令人感兴趣的。特定来说，使用非常小的(例如，微米尺度)LED或“微型LED”作为数据传输器尤其令人感兴趣，这归因于通过利用呈合理大小的外形规格的大量光学互连件为电子芯片之间的光学数据业务实现潜在带宽增加。此方法的挑战可包含用于制作微型LED的制造友好型解决方案以及来自微型LED的光向光学互连平台中的高效耦合。

发明内容

一些实施例提供一种发光装置，其包括：波导；发光二极管，其包括：氮化镓(GaN)n型层；GaN p型层；(GaN)有源层，其位于所述n型层与所述p型层之间，包括含有In的至少一个量子阱层；反射层，其接近于所述p型层，其中所述至少一个量子阱与所述反射层之间的距离经选择使得从所述有源层产生的光优先在远离法向于所述有源层的表面的方向上发射成横向模式；其中所述波导及所述有源层经定位以允许从所述有源层发射的光高效耦合到所述波导中。在一些此类实施例中，所述至少一个量子阱与所述反射层之间的所述经选择距离取决于相对于由所述反射层反射的光的相移。在一些此类实施例中，所述反射层是金属。在一些此类实施例中，反射层是所述p型层的p侧接点。在一些此类实施例中，所述至少一个量子阱与所述反射层之间的所述距离经选择使得从所述有源层产生的所述光的大多数耦合到所述波导中。在一些实施例中，所述反射层经选择使得从所述有源层产生的所述光的超过85％耦合到所述波导中。在一些实施例中，耦合到所述波导中的光占从所述有源层产生的所述光的分率是至少70％，更优选地80％或以上。

一些实施例提供一种接合到硅互连芯片的微型LED阵列芯片，其包括：第一衬底；多个微型LED，其位于所述衬底的第一表面上；多个第一微凸块金属化物，其位于所述衬底的所述第一表面上；硅晶片；多个波导，其位于所述硅晶片上，所述波导包含至少部分地接纳所述微型LED的孔；多个第二微凸块金属化物，其位于所述硅晶片上，所述第二微凸块金属化物通过焊料微凸块接合到所述第一微凸块金属化物。在一些此类实施例中，所述微型LED各自包括：n型GaN层；p型GaN层；有源层，其包含位于所述n型层与所述p型层之间的至少一个量子阱(QW)；及接点金属化物，其位于所述p型层上；其中所述有源层与所述p型层上的所述接点金属化物之间的距离是使得所述LED内的光优先朝向所述LED的侧边缘发射的距离。在一些此类实施例中，所述波导包括氮化硅波导。一些此类实施例进一步包括封盖所述波导的一端的反射金属化物。

在审阅本公开后会更全面地领会本发明的这些及其它方面。

附图说明

图1是根据本发明的各方面的耦合到基于硅的互连芯片的微型LED阵列芯片的部分的横截面图。

图2图解说明图1的耦合到基于硅的互连芯片的微型LED阵列芯片关于LED中的一者的一部分连同由所述LED发射的光的实例偶极辐射型式。

图3是根据本发明的各方面的LED阵列的实施例的平面图。

图4是根据本发明的各方面的硅互连芯片的实施例的平面图。

图5是根据本发明的各方面的接合到硅互连芯片的微型LED阵列芯片的横截面图。

图6是展示耦合成导引模式的光的分率相对于QW到反射器距离的图表。

具体实施方式