光电器件及其制备方法技术

本申请提供了一种光电器件及其制备方法，涉及光电领域。该光电器件包括波导层和光收发芯片；其中，波导层包括第一包层、第二包层、位于第一包层和第二包层之间的波导芯层、以及贯穿第一包层及波导芯层的斜槽。该斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离所述光路侧设置；光收发芯片设置于第一包层的远离波导芯层的一侧，并覆盖斜槽的开口，光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。该光电器件具有加工工艺简单，生产成本低的目的。生产成本低的目的。生产成本低的目的。

【技术实现步骤摘要】
光电器件及其制备方法


[0001]本申请涉及光电领域，具体涉及一种光电器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着光通信技术的快速发展，光电器件的应用越来越广泛。以应用于光通信领域的光收发模块为例，其接收侧通过设置光电探测器芯片，利用光电探测器芯片将收集到的光信号转换为电信号后进行信息的处理。
[0003]为了保证处理后的信号的误码率低于某一个标准数值，通常通过设计光电探测器芯片对入射光的接收方式，以最大程度的收集光信号，提高信号处理的准确度。同时，在将光电探测器芯片贴装在用于传输光线的波导层上时，需要使经过波导层的光线最大程度地耦合到光电探测器芯片。
[0004]目前，常用的贴装方法有两种，一种是有源耦合，另一种是无源贴装。无源贴装方式可支持晶圆级贴装，但是现有的无源贴装方法中，需要在晶圆基体内加工出光栅，并在光栅的底部设置反射层，才能使经过波导层的大部分光线传输至光电探测器芯片中。该结构的加工工艺复杂，加工成本较高。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种光电器件及其制备方法，以简化光电器件的加工工艺，降低生产成本。
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种光电器件，包括波导层和光收发芯片。其中，波导层包括第一包层、第二包层、位于第一包层和第二包层之间的波导芯层、以及贯穿第一包层及波导芯层的斜槽。该斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离所述光路侧设置。光收发芯片设置于第一包层的远离波导芯层的一侧，并覆盖斜槽的开口，光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。
[0007]本申请实施例提供的光电器件，通过在波导层加工斜槽，并使该斜槽贯穿第一包层和波导芯层，以将波导芯层分隔为光路侧和非光路侧。其中，在光路侧的传输光线，即光波信号，可在第一侧面的反射作用下，由波导层传输至光收发芯片，或由光收发芯片传输至波导芯层。在加工斜槽时，可根据波导芯层的折射率设置第一侧面的倾斜角度，以使大部分光线在第一侧面处发生反射，甚至全反射，从而可最大程度地提高传输光线在波导层和光收发芯片之间的耦合效率，减少光损失。本申请实施例的光电器件的结构简单，并且仅通过斜槽的其中一个斜面，即可实现光线传输方向的转换。另外，本申请实施例的光电器件的加工难度较低，其可有效的降低加工成本。
[0008]在本申请一种可能的实现方式中，沿波导芯层中的光线传输方向，第一侧面与第二侧面之间的间距为15～30微米，以方便加工斜槽，以及减少光收发芯片的贴装区域，可减少光电器件的体积。
[0009]在本申请一种可能的实现方式中，所述光电器件还包括连接件，该连接件设置于第一包层的靠近光收发芯片的表面，且该连接件设置在斜槽的开口的周侧，光收发芯片固定于该连接件。通过设置连接件可方便预设光收发芯片的位置，同时，通过该连接件以将光收发芯片贴装于波导层的第一包层表面。
[0010]在本申请一种可能的实现方式中，在具体设置连接件时，连接件可以包括金属层和焊料层，金属层设置于第一包层的靠近光收发芯片的表面，且设于斜槽开口的周侧；焊料层设置于金属层的表面，光收发芯片焊接于焊料层的表面。其中，金属层既可方便焊接光收发芯片，还可作为导电线路使用，以将光收发芯片的电信号导出。
[0011]在本申请一种可能的实现方式中，光电器件还包括分波结构，该分波结构设置于波导芯层光路侧的端部，该分波结构可包括多个光波传输口；波导芯层为多个，且多个波导芯层在第二包层表面间隔设置，分波结构的每个光波传输口对应连接一个波导芯层。通过设置分波结构，可同时实现不同频率光波的传输和耦合，以满足多频道光波的光电转换要求。
[0012]在本申请一种可能的实现方式中，任一波导芯层对应设置一个斜槽，或者，沿波导芯层的排列方向，一个斜槽贯通部分或所有波导芯层。其中，在一种可选的实施例中，任一波导芯层所对应的斜槽处设置一个光收发芯片。斜槽的开设位置可根据需要贴装光收发芯片的位置进行确定，以实现光收发芯片的灵活设置。
[0013]第二方面，本申请提供了一种光电器件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：在波导层形成斜槽，并将光收发芯片安装在波导层表面，且光收发芯片覆盖斜槽的开口。其中，波导层包括第一包层、第二包层、以及位于第一包层和第二包层之间的波导芯层，形成的斜槽贯穿第一包层及波导芯层。斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离光路侧设置；光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。
[0014]利用本申请实施例提供的制备方法得到的光电器件中，通过在波导层制备贯通第一包层和波导芯层的斜槽，并使光收发芯片覆盖斜槽的开口且贴装在第一包层的表面，根据传输光线的特性，可以调整斜槽的第一侧面的角度，可使在波导芯层和光收发芯片之间的传输光线在第一侧面处发生，甚至全反射，此时，传输光线基本不会进入斜槽内，从而可最大程度地提高传输光线在波导层和光收发芯片之间的耦合效率，减少光损失。本申请实施例的制备方法，仅通过在波导层加工制备出斜槽，即可利用斜槽的第一侧面对传输光线进行全反射，避免加工额外的反射层。该制备方法制备工艺简单，可有效降低光电器件的加工成本。
[0015]在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽，包括：使波导层相对于刻蚀方向倾斜设置，对波导层进行刻蚀处理，形成斜槽。其中，刻蚀处理包括但不限于离子刻蚀处理或激光刻蚀处理。通过刻蚀处理，例如等离子刻蚀处理或激光刻蚀处理，可有效控制斜槽的刻蚀方向和刻蚀深度，以及获得平整表面的第一侧面，以达到发射传输光线的目的。
[0016]在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽还包括：对波导层进行刻蚀处理后，对形成的斜槽的第一侧面进行抛光处理。通过化学抛光处理，可以使第一侧面的表面更平整，更光滑，以形成镜面反射，可有效减小第一侧面处的光损。
[0017]在本申请一种可能的实现方式中，可在波导层形成斜槽前，该制备方法还包括：在
波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件。在形成斜槽前制备连接件，可防止污染斜槽的内表面。或者，在波导层形成斜槽后，在将所述光收发芯片安装在所述波导层表面前，该制备方法还包括在波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件。通过设置连接件可方便预设光收发芯片的位置，同时，通过形成连接件，以将光收发芯片固定于波导层的表面。
[0018]在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽前，在波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件，包括：先在波导层的表面且在斜槽的开口周侧制备金属层，然后在金属层的表面形成焊料层。其中，金属层既可方便焊接光收发芯片，还可作为导电线路使用，以将光收发芯片的电信号导出。
[0019]在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽前，制备方法还包括：将晶圆基体上划分为多个模块区域，相邻两模块区域之间形成分隔槽；并在每个模块区域内分别形成分波结构和波导层。其中，分波结构设于波导芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电器件，其特征在于，包括波导层和光收发芯片，其中：所述波导层，包括第一包层、第二包层、位于所述第一包层和所述第二包层之间的波导芯层、以及贯穿所述第一包层及所述波导芯层的斜槽，所述斜槽包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近所述波导芯层的光路侧设置，所述第二侧面远离所述光路侧设置；所述光收发芯片，设置于所述第一包层的远离所述波导芯层的一侧，并覆盖所述斜槽的开口，所述光路侧的传输光线经所述第一侧面反射后在所述波导层和所述光收发芯片之间传输。2.根据权利要求1所述的光电器件，其特征在于，沿所述波导芯层中的光线传输方向，所述第一侧面与所述第二侧面之间的间距为15～30微米。3.根据权利要求1或2所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括连接件，所述连接件设置在所述第一包层的靠近所述光收发芯片的表面，且所述连接件设置在所述斜槽的开口的周侧；所述光收发芯片固定于所述连接件。4.根据权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述连接件包括金属层和焊料层，所述金属层设置于所述第一包层的靠近所述光收发芯片的表面，所述焊料层设置于所述金属层的表面，所述光收发芯片焊接于所述焊料层。5.根据权利要求1-4任一项所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括分波结构，所述分波结构设置于所述波导芯层的光路侧的端部；所述分波结构包括多个光波传输口，所述波导芯层为多个，且多个所述波导芯层在所述第二包层表面间隔设置，所述分波结构的每个所述光波传输口对应连接一个所述波导芯层。6.根据权利要求5所述的光电器件，其特征在于，任一所述波导芯层对应设置一个所述斜槽，或者，沿所述波导芯层的排列方向，一个所述斜槽贯通部分或所有所述波导芯层。7.根据权利要求5所述的光电器件，其特征在于，任一所述波导芯层所对应的所述斜槽的开口处设置一个所述光收发芯片。8.一种光电器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在波导层形成斜槽，其中，所述波导层包括第一包层、第二包层、以及位于所述第一包层和所述第二包层之间的波导芯层，所述斜槽贯穿所述第一包层及所述波导芯层，且所述斜槽包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近所述波导芯层的光路侧设置，所述第二侧面远离所述光路侧设置；将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖永平，李志伟，曾金林，王谦，冀瑞强，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：