[发明专利]光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构和制备方法

权利要求书

1.一种光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，包括：

硅光芯片，包括：

第一衬底，所述第一衬底上设置有凹槽；

光波导，设置在所述第一衬底上，所述光波导适用于接收输入的光信号；

模斑转换器，设置在所述第一衬底上，所述模斑转换器的入光口与所述光波导连接，出光口与所述凹槽相邻设置，所述模斑转换器适用于扩大光信号的模场；

微反射镜，设置在所述凹槽内，所述微反射镜适用于对所述模斑转换器输出的光信号进行反射；

光敏芯片，设置在所述凹槽上方，所述光敏芯片适用于吸收所述微反射镜反射后的光信号并转换为电信号输出；以及

光刻胶键合层，设置在所述硅光芯片和所述光敏芯片之间，以将所述光敏芯片粘合在所述硅光芯片上，其中，所述光刻胶键合层上位于所述光敏芯片的光敏区域开设有窗口。

2.根据权利要求1所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，其中，所述光敏芯片包括：

第二衬底；

吸收层，设置在所述第二衬底上，所述吸收层适用于吸收所述微反射镜反射后的光信号并转换为所述电信号；以及

接触层，设置在所述吸收层上，所述接触层适用于输出所述电信号。

3.根据权利要求2所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，其中，所述光敏芯片还包括：

汇聚透镜，设置在所述光敏芯片底部，所述汇聚透镜适用于汇聚经所述微反射镜反射的所述光信号。

4.根据权利要求1所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，其中，所述硅光芯片还包括：

第一二氧化硅埋氧化层，设置在所述第一衬底上，其中，所述光波导和所述模斑转换器设置在所述第一二氧化硅埋氧化层上；以及

第二二氧化硅埋氧化层，设置在所述光波导和所述模斑转换器上；

其中，所述第一二氧化硅埋氧化层和所述第二二氧化硅埋氧化层被构造成包覆所述光波导和所述模斑转换器以限制所述输入的光信号在所述光波导中传输。

5.根据权利要求1所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，其中，所述硅光芯片还包括：

至少一个硅柱，设置在所述凹槽底部，所述硅柱适用于支撑所述微反射镜。

6.根据权利要求1所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构，其中，所述微反射镜包括：

金属反射膜，设置在所述微反射镜表面，所述金属反射膜适用于增大经所述模斑转换器输出的光信号的反射率。

7.一种制备如权利要求1-6中任一项所述的光波导与光敏芯片的异质集成光耦合结构的制备方法，包括：

在第一衬底上制作光波导和模斑转换器；

在所述第一衬底上进行刻蚀以形成一个凹槽，所述凹槽位于所述模斑转换器的出光口处区域；

将微反射镜粘合到所述凹槽内，以将所述模斑转换器输出的光信号沿垂直所述第一衬底的方向向上出射；

在所述硅光芯片的顶部涂覆粘合胶，将光敏芯片粘合至所述硅光芯片的所述凹槽的顶部。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述在第一衬底上制作光波导和模斑转换器之前包括：

对所述第一衬底进行预处理，以在所述第一衬底表面形成第一二氧化硅埋氧化层。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述在第一衬底上制作光波导和模斑转换器之后包括：

对所述光波导和所述模斑转换器进行处理以在所述光波导和所述模斑转换器表面形成第二二氧化硅埋氧化层。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述将光敏芯片粘合至所述硅光芯片的所述凹槽的顶部之前包括：

对所述光敏芯片的第二衬底进行减薄操作，以降低吸收层吸收经所述微反射镜反射的光信号的损耗，其中，所述第二衬底减薄至小于1um。