混合封装芯片及光发射器制造技术

本申请公开了一种混合封装芯片及光发射器，所述混合封装芯片包括：第一子芯片，所述第一子芯片包括至少一个第一波导和至少一个第一电极；第二子芯片，所述第二子芯片包括至少一个第二波导和至少一个第二电极；所述第一波导与对应的所述第二波导光耦合；所述第一子芯片的第一电极与对应的所述第二子芯片的第二电极通过第一导电结构电性连接，以接收调制电信号；在工作状态下，所述第一子芯片接收来自外部的输入光并经由所述第一波导输出，所述至少一个第一电极对所述输入光进行调制以输出经调制的光，所述第二波导接收从所述第一子芯片耦合进来的部分光。本申请通过非键合的方式改进了硅光子芯片和基于薄膜铌酸锂的光电子芯片的集成方式，在降低工艺难度的同时也降低了铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度。了铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度。了铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度。

【技术实现步骤摘要】
混合封装芯片及光发射器


[0001]本申请涉及半导体芯片
，具体涉及一种混合封装芯片及光发射器。

技术介绍

[0002]在信息化快速发展的时代，集成光学凭借着其体积小、低能耗、大带宽等优势，在光互联、光通信以及光传感等领域获得越来越多的青睐。尤其是硅基光电子模块(以下称硅光模块)，其凭借着与传统的CMOS工艺兼容的优势，在高速光通信中占据着重要的地位。为了提高硅光模块的调制效率和带宽，提出了在硅光模块上集成其他材料的混合集成光电芯片，以铌酸锂薄膜为例，将整个铌酸锂薄膜键合(bonding)到硅光晶圆上，中间利用BCB(Benzocyclobutene，苯并环丁烯)树脂或二氧化硅等，通过粘合力或分子间作用力结合在一起，再通过刻蚀铌酸锂薄膜的方法，实现铌酸锂波导和硅光波导的耦合。
[0003]但是上述结合方式在实际制作时工艺复杂，良率较低，并且可靠性较差，从而导致生产效率不高。因此，如何避免键合等复杂而困难的工艺，并降低铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度，是业界亟待解决的一个问题。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术的缺陷，本申请实施例提供了一种混合封装芯片及光发射器，在降低工艺难度的同时降低铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度，同时能有效提高高速信号完整性。
[0005]具体地，在本申请的一个实施例中，提供了一种混合封装芯片，所述混合封装芯片包括：第一子芯片，所述第一子芯片包括至少一个第一波导和至少一个第一电极；第二子芯片，所述第二子芯片包括至少一个第二波导和至少一个第二电极；所述第一波导与对应的所述第二波导光耦合；所述第一子芯片的第一电极与对应的所述第二子芯片的第二电极通过第一导电结构电性连接，以接收调制电信号；在工作状态下，所述第一子芯片接收来自外部的输入光并经由所述第一波导输出，所述至少一个第一电极对所述输入光进行调制以输出经调制的光，所述第二波导接收从所述第一子芯片耦合进来的部分光；其中，所述第一子芯片是基于铌酸锂薄膜的光电子芯片，所述第二子芯片是基于硅的硅光子芯片。
[0006]示例性地，所述第一波导和所述第二波导通过光栅耦合器光耦合。
[0007]示例性地，所述第一波导至少包括第一光栅耦合器，所述第二波导至少包括与所述第一光栅耦合器对准的第二光栅耦合器，所述第二波导经由所述第一光栅耦合器和所述第二光栅耦合器接收所述从所述第一子芯片耦合进来的部分光。
[0008]示例性地，所述第二子芯片还包括监控光电二极管，所述监控光电二极管将从所述第二光栅耦合器接收到的光信号转换为电信号，并将所述电信号输出至外部基板。
[0009]示例性地，所述第一子芯片和所述第二子芯片之间具有填充层，以将所述第一子芯片和所述第二子芯片固定连接。
[0010]可选地，所述填充层覆盖所述光栅耦合器所在的区域，并且所述填充层的有效折
射率与所述光栅耦合器的有效折射率相匹配。
[0011]示例性地，所述第一电极与所述第一波导并排设置，所述第一电极对通过所述第一波导的光进行调制，所述第一电极包括第一输入电耦合部和第一输出电耦合部，所述第二电极包括面向所述第一输入电耦合部且与所述第一输入电耦合部对准的第二输入电耦合部，以及面向所述第一输出电耦合部且与所述第一输出电耦合部对准的第二输出电耦合部，其中，所述第一输入电耦合部和所述第二输入电耦合部用于接收所述调制电信号，所述第一输出电耦合部和所述第二输出电耦合部用于向所述第二子芯片回流所述调制电信号。
[0012]可选地，所述第二子芯片还包括面向外部基板的第三电极以及贯穿所述第二子芯片的导电通孔，所述第三电极通过第二导电结构与所述外部基板电性连接，所述导电通孔的一端与所述第二导电结构电性连接，所述导电通孔的另一端与所述第一导电结构电性连接。
[0013]可选地，所述第二子芯片通过与所述第二电极电性连接的导电引线与所述外部基板电性连接以传输电信号。
[0014]在本申请的另一实施例中，还提供了一种光发射器，所述光发射器包括如前面所述的任一种混合封装芯片。
[0015]本申请实施例提供的混合封装芯片及光发射器通过非键合的方式改进了硅光子芯片和基于薄膜铌酸锂的光电子芯片的集成方式，一方面通过导电凸块的非键合的方式能够降低芯片制造的工艺难度以及铌酸锂波导和硅光波导的耦合难度；同时在进一步的实施方式中，通过导电凸块与导电通孔的配合结构也能够避免传统打金线方式所造成的电磁辐射干扰，从而保证混合集成的光电芯片的信号完整性。
附图说明
[0016]下面结合附图，通过对申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0017]图1A示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片中的光电子芯片的光信号调制原理的示意图。
[0018]图1B示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片中的硅光子芯片一侧的光信号调制原理的示意图。
[0019]图1C示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片中的硅光子芯片另一侧的光信号调制原理的示意图。
[0020]图2示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片的铌酸锂薄膜调制器的电极间电耦合结构处的横截面示意图。
[0021]图3示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片的光栅耦合结构处的横截面示意图。
[0022]图4示出了本申请第一实施例所提供的混合封装芯片中的光电子芯片的端面耦合结构的俯视图。
[0023]图5示出了本申请第二实施例所提供的混合封装芯片的横截面示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]本申请的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件电路或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0026]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合封装芯片，其特征在于，包括：第一子芯片，所述第一子芯片包括至少一个第一波导和至少一个第一电极；第二子芯片，所述第二子芯片包括至少一个第二波导和至少一个第二电极；所述第一波导与对应的所述第二波导光耦合；所述第一子芯片的第一电极与对应的所述第二子芯片的第二电极通过第一导电结构电性连接，以接收调制电信号；在工作状态下，所述第一子芯片接收来自外部的输入光并经由所述第一波导输出，所述至少一个第一电极对所述输入光进行调制以输出经调制的光，所述第二波导接收从所述第一子芯片耦合进来的部分光；其中，所述第一子芯片是基于铌酸锂薄膜的光电子芯片，所述第二子芯片是基于硅的硅光子芯片。2.如权利要求1所述的混合封装芯片，其特征在于，所述第一波导和所述第二波导通过光栅耦合器光耦合。3.如权利要求2所述的混合封装芯片，其特征在于，所述第一波导至少包括第一光栅耦合器，所述第二波导至少包括与所述第一光栅耦合器对准的第二光栅耦合器，所述第二波导经由所述第一光栅耦合器和所述第二光栅耦合器接收所述从所述第一子芯片耦合进来的部分光。4.如权利要求3所述的混合封装芯片，其特征在于，所述第二子芯片还包括监控光电二极管，所述监控光电二极管将从所述第二光栅耦合器接收到的光信号转换为电信号，并将所述电信号输出至外部基板。5.如权利要求2所述的混合封装芯片，其特征在于，所述第一子芯片和所述第二子芯片之间具有填充层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：季梦溪，李显尧，孙雨舟，
申请(专利权)人：苏州湃矽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：