一种激光芯片倒装系统以及方法技术方案

本申请涉及本申请涉及芯片封装技术领域，特别涉及一种激光芯片倒装系统以及方法。该系统提供了基底芯片、芯片驱动装置、激光电源和光电探测器，芯片驱动装置用于驱动激光芯片在预设的激光芯片和基底芯片的多个对准位置之间移动；激光电源用于为激光芯片提供产生并输出激光的电源；光电探测器用于探测硅基波导的相关光强度。通过确定多个对准位置对应的相关光强度中的最大相关光强度，基于最大相关光强度，确定激光芯片和基底芯片之间键合的目标对准位置，降低了对于对准机的对准精度的要求，进而降低了成本；避免了一次对准后造成的光耦合损耗大，光耦合效率低，光电子器件的良率低的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光芯片倒装系统以及方法


[0001]本申请涉及本申请涉及芯片封装
，特别涉及一种激光芯片倒装系统以及方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品向多功能和轻薄短小的方向发展，对芯片封装技术提出高速化，高密度化的要求。传统的引线框架为基础的封装已经不能适应，为了适应封装尺寸进一步微型化的要求，出现许多新的封装形式，如芯片倒装封装。芯片倒装封装技术具有良好的电学性能、热学性能，高的I/O引脚密度，封装尺寸小等优势，在高端器件及高密度封装领域中经常被使用。
[0003]在芯片倒装封装的过程中，通常将芯片电极区面对基板，通过芯片上呈阵列排列的焊料凸点实现芯片与基板的互连，并向四周引出I/O引脚。
[0004]芯片倒装封装技术应用在光电子领域中的情况下，键合机将无源的激光芯片倒装粘贴至基底芯片上，使得激光芯片直接与基底芯片上的光波导耦合，简化了耦合结构，进一步缩小了光电子器件的尺寸，并提高了光电子器件的生产效率。
[0005]但是，芯片倒装封装技术对键合机的对位精度要求极高，并且键合机的费用昂贵。同时，激光芯片与基底芯片的键合位置决定了激光芯片上有源区的光斑形状和尺寸与光波导的匹配度，进而影响着光耦合效率。
[0006]因此，亟需提供一种激光芯片倒装系统以及方法，以降低激光芯片倒装技术成本、提高光耦合效率、以及提高光电子器件的良率。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种激光芯片倒装系统以及方法，以降低激光芯片倒装技术成本、提高光耦合效率、以及提高光电子器件的良率。具体的，该激光芯片倒装系统提供了基底芯片、芯片驱动装置、激光电源和光电探测器，芯片驱动装置用于驱动激光芯片在预设的激光芯片和基底芯片的多个对准位置之间移动；激光电源用于为激光芯片提供产生并输出激光的电源；光电探测器用于探测硅基波导的相关光强度。该方法包括：通过芯片驱动装置驱动激光芯片在预设的多个对准位置之间移动；当移动至对准位置处，通过激光电源点亮激光芯片，并提供光电探测器探测硅基波导的相关光强度；确定多个对准位置对应的相关光强度中的最大相关光强度，基于最大相关光强度，确定目标对准位置；然后基于目标对准位置进行激光芯片和基底芯片之间的键合。如此多次对准的方式，降低了对于对准机的对准精度的要求，进而降低了成本；通过多次对准找到最佳的光耦合位置（即目标对准位置），避免了一次对准后造成的光耦合损耗大，光耦合效率低，光电子器件的良率低的问题。
[0008]第一方面，本申请的实施方式提供一种激光芯片倒装系统，激光芯片的侧面设置有产生并输出激光的有源区，激光芯片的正面和背面分别设置激光正面电极和激光背面电极，该系统包括：
基底芯片，基底芯片上设置有用于至少容纳部分激光芯片的刻蚀槽和用于传输激光的硅基波导；基底芯片的基底正面电极设置于刻蚀槽的底部；芯片驱动装置，芯片驱动装置连接于激光芯片，用于驱动激光芯片在预设的多个对准位置之间移动；其中多个对准位置包括激光芯片的有源区在距离硅基波导的入射端面预设横向间距内对准硅基波导的入射端面，且激光背面电极对准接触基底正面电极；激光电源，激光电源连接于激光正面电极和激光背面电极，用于为激光芯片提供产生并输出激光的电源；光电探测器，光电探测器连接于硅基波导，用于探测硅基波导的相关光强度。
[0009]在上述第一方面的一种实现中，上述芯片驱动装置的移动端设置有真空吸头；真空吸头用于从激光芯片的正面吸附激光芯片。
[0010]在上述第一方面的一种实现中，上述激光电源的两种电极分别连接有第一探针和第二探针；第一探针的第一固定端连接于芯片驱动装置的移动端，第一探针的第一接触端向激光芯片的激光正面电极延伸，第一探针用于电连接激光芯片的激光正面电极；第二探针用于电连接激光芯片的激光背面电极。
[0011]在上述第一方面的一种实现中，上述第二探针的第二固定端连接于芯片驱动装置的移动端，第二探针的第二接触端向基底芯片的基底正面电极延伸。
[0012]在上述第一方面的一种实现中，上述芯片驱动装置设置有L形连接件，L形连接件用于连接第二探针；L形连接件包括纵向连接结构和横向连接结构；纵向连接结构的纵向固定端连接于芯片驱动装置的移动端；在激光芯片的横向外侧处，纵向连接结构的纵向延伸端向激光芯片的背面外侧延伸；横向连接结构的横向固定端连接于纵向连接结构的纵向延伸端；横向连接结构的横向延伸端向激光芯片的横向内侧延伸，并连接第二探针的第二固定端；第二探针的第二接触端向激光芯片的激光背面电极延伸。
[0013]在上述第一方面的一种实现中，上述芯片驱动装置设置有间距调节结构，间距调节结构用于调节第一探针和第二探针的横向位置和纵向位置。
[0014]在上述第一方面的一种实现中，上述硅基波导的硅基出射端连接于光电探测器。
[0015]在上述第一方面的一种实现中，上述硅基波导包括端面尺寸相同的主波导和辅助波导，硅基波导的入射端面包括主波导的主入射面和辅助波导的辅助入射面；硅基波导的硅基出射端包括主波导的主出射端和辅助波导的辅助出射端；辅助波导的辅助出射端连接于光电探测器，辅助波导用于表征基于多个对准位置的主波导的光电性能；在激光芯片处于多个对准位置的情况下，激光芯片的有源区对准辅助波导的至少部分辅助入射面。
[0016]本实施方式通过设置与主波导相同截面尺寸的辅助波导，测得辅助波导的辅助入射面与激光芯片的有源区的最佳对准位置；然后基于辅助入射面与主入射面的相对位置，确定主入射面与激光芯片的有源区的目标对准位置，将激光芯片移动至目标对准位置进行键合。可以避免对准过程中，主波导的入射端面与激光芯片的有源区多次接触，进而造成入
射端面的损坏和光耦合损耗等问题。
[0017]在上述第一方面的一种实现中，上述基底芯片设置有分光波导，分光波导的分光入射端连接于硅基波导的中间部，分光波导的分光出射端连接于光电探测器。
[0018]在上述第一方面的一种实现中，上述硅基波导的截面边长范围基于用于制作所述基底芯片的晶圆的厚度确定；截面边长范围包括0.1μm
‑
0.5μm、0.5μm
‑
1.5μm、1.5μm
‑
4.5μm中的一种。
[0019]在上述第一方面的一种实现中，上述基底芯片上设置有高度定位结构；高度定位结构的固定端设置于刻蚀槽的底部，延神端向上延伸，高度定位结构用于限制激光芯片和基底芯片之间的纵向间距。
[0020]在上述第一方面的一种实现中，上述硅基波导的入射端面设置有对准标识，对准标识用于芯片驱动装置识别入射端面的位置。
[0021]第二方面，本申请的实施方式提供一种激光芯片倒装方法，应用于上述激光芯片倒装系统，该方法包括：通过芯片驱动装置驱动激光芯片在预设的多个对准位置之间移动；当移动到每个对准位置处，通过激光电源为激光芯片提供电源，并通过光电探测器探测硅基波导的相关光强度；确定多个对准位置对应的相关光强度中的最大相关光强度；基于最大相关光强度，确定目标对准位置；基于目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光芯片倒装系统，所述激光芯片的侧面设置有产生并输出激光的有源区，所述激光芯片的正面和背面分别设置激光正面电极和激光背面电极，其特征在于，所述系统包括：基底芯片，所述基底芯片上设置有用于至少容纳部分激光芯片的刻蚀槽和用于传输所述激光的硅基波导；所述基底芯片的基底正面电极设置于所述刻蚀槽的底部；芯片驱动装置，所述芯片驱动装置连接于所述激光芯片，用于驱动所述激光芯片在预设的多个对准位置之间移动；其中所述多个对准位置包括所述激光芯片的所述有源区在距离所述硅基波导的入射端面预设横向间距内对准所述硅基波导的所述入射端面，且所述激光背面电极对准接触所述基底正面电极；激光电源，所述激光电源连接于所述激光正面电极和所述激光背面电极，用于为所述激光芯片提供产生并输出所述激光的电源；所述激光电源的两种电极分别连接有第一探针和第二探针；所述第一探针的第一固定端连接于所述芯片驱动装置的移动端，所述第一探针的第一接触端向所述激光芯片的所述激光正面电极延伸，所述第一探针用于电连接所述激光芯片的所述激光正面电极；所述第二探针用于电连接所述激光芯片的所述激光背面电极；光电探测器，所述光电探测器连接于所述硅基波导，用于探测所述硅基波导的相关光强度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述芯片驱动装置的移动端设置有真空吸头；所述真空吸头用于从所述激光芯片的正面吸附所述激光芯片。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二探针的第二固定端连接于所述芯片驱动装置的所述移动端，所述第二探针的第二接触端向所述基底芯片的所述基底正面电极延伸。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述芯片驱动装置设置有L形连接件，所述L形连接件用于连接所述第二探针；所述L形连接件包括纵向连接结构和横向连接结构；所述纵向连接结构的纵向固定端连接于所述芯片驱动装置的所述移动端；在所述激光芯片的横向外侧处，所述纵向连接结构的纵向延伸端向所述激光芯片的背面外侧延伸；所述横向连接结构的横向固定端连接于所述纵向连接结构的所述纵向延伸端；所述横向连接结构的横向延伸端向所述激光芯片的横向内侧延伸，并连接所述第二探针的第二固定端；所述第二探针的第二接触端向所述激光芯片的所述激光背面电极延伸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述芯片驱动装置设置有间距调节结构，所述间距调节结构用于调节所述第一探针和所述第二探针的横向位置和纵向位置。6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述硅基波导的硅基出射端连接于所述光电探测器。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述硅基波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁虹，冯大增，王奕琼，武爱民，
申请(专利权)人：上海羲禾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：