边缘耦合光子IC的非接触式光学探测制造技术

用于利用光学探针测试光子IC(PIC)的系统和方法，该光学探针具有平面外边缘耦合器以在平面外探针和PIC的平面中的边缘耦合光子波导之间传送测试信号。为了适应光学探针的尺寸，可以在PIC中靠近波导的边缘耦合器制造测试沟槽。光学探针可以沿着一个或多个轴线而相对于探测器移位，以将探测器的自由端定位在测试沟槽内，并将探针的平面外边缘耦合器与PIC波导的边缘耦合器对准。因此，可以在晶圆级探测PIC，而不用首先将晶圆分割成PIC芯片或条状物。光学探针可以通过接触传感器物理地耦合到探测器，以检测和/或避免探针和PIC之间的物理接触。接触。接触。

【技术实现步骤摘要】
边缘耦合光子IC的非接触式光学探测

技术介绍

[0001]光子集成电路(PIC)包括集成光子器件或元件，并且还可以包括电器件或元件。PIC优于用分立光学部件和/或光纤构建的光学系统，因为PIC的尺寸更紧凑、成本更低、功能性和性能提高。由于在可制造性和可缩放性方面的明显优点，硅光子(SiPh)技术继续获得市场份额。
[0002]PIC具有许多应用，包括例如站点到站点光通信中的光数据链路和高性能计算。同样在移动计算平台中，PIC提供有前途的I/O以用于利用主机设备和/或云服务快速更新或同步移动设备。PIC利用光学I/O接口，该光学I/O接口包括耦合到在PIC内传播光的一个或多个光子波导的光学发射器和/或光学接收器。PIC波导具有通常在几微米(micron)量级的最小尺寸，并且可以用适于将PIC波导耦合到具有在一百微米量级的直径的光纤到芯片接口来终止。
[0003]一般对于集成电路工业，PIC器件有利地平行制造于大衬底上，例如300mm晶圆。在制造之后，PIC可以基于电测试(E
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test)和/或电光测试(EO
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test)被分类。个体PIC例如在背面晶圆研磨之后被切单成芯片。然后，被识别为良好的经切单管芯可以被组装到封装中，并且执行封装的PIC的最终功能测试。随着切单后测试和封装组件实践继续变得更为复杂，对未封装的PIC管芯执行全面的EO测试(优选地在晶圆级)越来越重要。
[0004]为了在晶圆级执行电测试，测试装置(测试器)的探测器头(prober head)可以通过多个电探针(probe)耦合到PIC被测器件(DUT)。PIC DUT的晶圆级光学测试提出了更多的挑战，因为还不存在PIC的光纤到芯片接口(通常在封装级添加)。根据一些惯例，光学测试是用悬垂在DUT晶圆表面上方(例如，～1mm)的光学探针来完成。在该系统的情况下，依赖于片上反射镜向/从PIC传送光。在晶圆上图案化的片上反射镜可能导致向晶圆内的有害反射，例如，这可能使片上光源不稳定。一些反射镜也可能增加不期望的偏振依赖性。这种反射和/或偏振会降低光学测试数据质量。垂直定向的片上反射镜结构也与利用片上光学边缘耦合器的PIC至光纤接口设计不兼容。虽然这种边缘耦合PIC到光纤接口设计具有许多优点，但是用于测试边缘耦合PIC的惯用做法是首先将晶圆分割成条状物(bar)(例如，包括多个PIC)，这提供了对PIC的边缘耦合器的自由访问。因此，传统的“条状物”测试方法不能直接测量从未分割的晶圆发射的光，并且因为条状物的处理和测试较不自动化，所以分割的晶圆的光学测试是昂贵的。
[0005]因此，任何适用于边缘耦合的PIC的晶圆级光学测试的测试装置、测试技术和相关的(多个)片上测试结构都提供了商业优点。
附图说明
[0006]在附图中通过示例而非限制的方式示出了本文所述的材料。为了说明的简单和清楚，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。此外，在认为适当的情况下，在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。在附图中：
[0007]图1是示出根据一些实施例的边缘耦合被测光子集成电路(PIC)器件(DUT)的非接触式光学探测的方法的流程图；
[0008]图2A是根据一些实施例的集成到PIC的光子波导
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光纤接口中的光学测试沟槽的等距视图；
[0009]图2B是根据一些实施例的集成到PIC的光子波导
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光纤接口中的光学测试沟槽的平面图；
[0010]图2C是根据一些实施例的集成到PIC的光子波导
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光纤接口中的光学测试沟槽的截面图；
[0011]图3是根据一些实施例的用于边缘耦合的PIC DUT的非接触式探测的测试系统的示意图；
[0012]图4A是根据一些替代实施例的用于面外边缘耦合的光学探针的截面图；
[0013]图4B是根据一些替代实施例的用于面外边缘耦合的光学探针的截面图；
[0014]图5是根据一些替代实施例的用于光学探测PIC的多个边缘耦合波导的光学探针阵列的截面图；
[0015]图6是进一步示出根据一些实施例的边缘耦合PIC的光学探测的方法的流程图；
[0016]图7A、图7B、图7C、图7D和图7E是根据一些实施例的在非接触式光学探测的各种状态中的边缘耦合PIC的截面图；
[0017]图8A和图8B是示出根据一些实施例的与边缘耦合PIC的非接触式探测相关联的光耦合损耗的曲线图；
[0018]图9是根据一些实施例的电子计算设备的功能框图；以及
[0019]图10示出了根据实施例的采用包括具有WDM接收器的PIC的光接收器模块的移动计算平台和数据服务器机器。
具体实施方式
[0020]参考附图描述实施例。虽然详细示出和讨论了具体配置和布置，但是应当理解，这样做仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，其他配置和布置是可能的。对于相关领域的技术人员来说，显而易见的是，本文所述的技术和/或布置可以用于除本文详细描述的系统和应用之外的各种其他系统和应用中。
[0021]在以下具体实施方式中参考附图，附图形成具体实施方式的一部分并示出示例性实施例。此外，应当理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下做出结构和/或逻辑改变。还应当注意，例如上、下、顶部、底部等的方向和参考可以仅用于帮助描述附图中的特征。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的，并且所要求保护的主题的范围仅由所附权利要求及其等同方案来限定。
[0022]在以下描述中，阐述了许多细节。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在一些实例中，以框图形式而不是详细地示出了公知的方法和设备，以避免使实施例难以理解。在整个说明书中，对“实施例”或“一个实施例”或“一些实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构、功能或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书中的各个部分出现的短语“在实施例中”或
“
在一个实施例中”或“一些实施例”不一定是指同一实施例。此外，特定的特征、结构、功能或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以与第二实施例组合，只要与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不相互排斥。
[0023]如在说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。还将理解，如本文所使用的术语“和/或”指代并涵盖相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合。
[0024]术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词可以在本文中用于描述部件之间的功能或结构关系。应当理解，这些术语不是旨在作为彼此的同义词。相反，在特定实施例中，“连接”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理、光学或电接触。“耦合”可以用于指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子集成电路(PIC)，包括：衬底材料上方的光子波导，其中，所述波导的末端包括PIC至光纤边缘耦合器(EC)；在所述衬底材料内的第一沟槽，其中，所述第一沟槽的末端邻接所述EC；以及第二沟槽，所述第二沟槽在所述EC与光纤连接区之间将所述第一沟槽的长度分成两支，其中，光纤将在所述光纤连接区处被安装到所述PIC。2.根据权利要求1所述的PIC，其中：所述EC包括端部刻面；并且所述第二沟槽与所述端部刻面横向间隔开不大于500μm。3.根据权利要求1所述的PIC，其中：所述第一沟槽具有第一宽度和第一深度，以接纳具有小于200μm的包层直径的光纤；所述第二沟槽具有第二宽度和第二深度，以接纳光学探针，其中，至少所述第二宽度不同于所述第一宽度，或者所述第二深度不同于所述第一深度。4.根据权利要求3所述的PIC，其中：所述第一沟槽具有包括v形槽的轮廓；并且所述第一宽度小于200μm，并且所述第二宽度大于300μm。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的PIC，其中：所述光子波导是多个光子波导中的一个，每个所述光子波导包括PIC至光纤边缘耦合器(EC)；所述第一沟槽是与所述光纤连接区相交的多个第一沟槽中的一个，其中，每个所述第一沟槽的末端邻接所述多个波导中的相应一个；并且所述第二沟槽在每个所述波导的所述EC和所述光纤连接区之间将每个所述第一沟槽分成两支。6.根据权利要求5所述的PIC，其中，所述第一沟槽具有不大于250μm的间距。7.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的PIC器件，还包括所述第一沟槽内的光纤，其中，所述光纤的长度跨越所述第二沟槽。8.一种光子集成电路(PIC)测试装置，包括：相对于PIC被测器件(DUT)的平面定位的探测器；以及光学探针，其中：所述光学探针的基座被附接到所述探测器；并且平面外边缘耦合器(EC)接近所述光学探针的自由端。9.根据权利要求8所述的PIC测试装置，其中，所述平面外EC包括反射镜或透镜，以在所述光学探针内的第一传播与所述PIC DUT的所述平面内的第二传播之间对光进行重新定向。10.根据权利要求9所述的PIC测试装置，其中，所述光学探针包括未包覆材料，并且所述平面外EC包括所述自由端处的材料的倾斜表面，所述倾斜表面不垂直于包覆光纤的纵向轴线。11.根据权利要求8所述的PIC测试装置，其中：当所述探测器的所述平面基本上平行于PIC DUT的所述平面时，所述光学探针延伸出所述探测器的平面，以与所述PIC DUT的所述平面相交，并且
所述平面外EC用于耦合在所述光学探针的所述自由端与所述PIC DUT中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：