光电集成结构及其形成方法技术

本公开实施例提供一种光电集成结构及其形成方法，其中，光电集成结构包括铌酸锂调制器芯片和倒装在所述铌酸锂调制器芯片中的调制电极上的电驱动芯片；其中，所述电驱动芯片用于向所述调制电极提供调制驱动电压，以使得铌酸锂调制器对光信号进行调制。铌酸锂调制器对光信号进行调制。铌酸锂调制器对光信号进行调制。

【技术实现步骤摘要】
光电集成结构及其形成方法


[0001]本公开涉及光子集成芯片
，涉及但不限于一种光电集成结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]由于铌酸锂(LiNbO3，LN)材料性能优异，具有高电光响应、高本征带宽、宽透明窗口(0.35微米(μm)至5μm)和热稳定性好等优点，使得铌酸锂材料已经在电光调制器中得到广泛的研究和应用。特别是随着近年来薄膜铌酸锂的快速发展，铌酸锂波导刻蚀问题的解决，薄膜铌酸锂调制器得到了广泛的研究。相比与传统铌酸锂调制器，薄膜铌酸锂调制器具有调制带宽高、结构尺寸小和调节效率高等优点。
[0003]然而，目前铌酸锂薄膜光调制器大部分都是单个的器件，较少与光源、光探测器及电驱动芯片实现异质集成，在实际应用过程中存在不足。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种光电集成结构及其形成方法。
[0005]第一方面，本公开实施例提供一种光电集成结构，包括：铌酸锂调制器芯片和倒装在所述铌酸锂调制器芯片中的调制电极上的电驱动芯片；其中，所述电驱动芯片用于向所述调制电极提供调制驱动电压，以使得铌酸锂调制器对光信号进行调制。
[0006]在一些实施例中，所述铌酸锂调制器芯片包括：衬底、位于所述衬底上的脊型光波导和调制电极；其中，所述脊型光波导包括：铌酸锂薄膜和位于所述铌酸锂薄膜上的氮化硅光波导，或位于所述铌酸锂薄膜中的铌酸锂脊型光波。
[0007]在一些实施例中，所述脊型光波导包括2
×
2分束器、马赫曾德尔波导和2
×
2合束器；其中，所述2
×
2分束器的输出端通过所述马赫曾德尔波导与所述2
×
2合束器的输入端连接。
[0008]在一些实施例中，所述调制电极包括差分GSGSG驱动电极；所述铌酸锂薄膜为Z
‑
切，且射频电场垂直穿过所述脊型光波导；或，所述调制电极包括单端推挽式GSG驱动电极，所述铌酸锂薄膜为X
‑
切。
[0009]在一些实施例中，所述铌酸锂调制器芯片还包括：加热金属薄膜，用于所述铌酸锂调制器偏置点调控，和/或所述铌酸锂调制器终端电阻匹配。
[0010]在一些实施例中，所述调制电极与所述脊型光波导之间的垂直高度范围为500nm至3μm。
[0011]在一些实施例中，所述单端推挽式GSG驱动电极位于所述马赫曾德尔波导的两条光波导臂的两侧，所述光波导臂与所述单端推挽式GSG驱动电极的水平间距大于400nm。
[0012]在一些实施例中，所述差分驱动电极包括差分GSGSG驱动电极或差分GSSG驱动电极；其中，S
+
电极和S
‑
电极分别位于所述马赫曾德尔波导的两条光波导臂的正上方，G电极位于所述光波导臂的两侧，且所述光波导臂和所述S
+
电极或所述S
‑
差分电极的垂直距离的范
围均为500nm至2μm。
[0013]第二方面，本公开实施例提供一种光电集成结构的形成方法，包括：提供铌酸锂调制器芯片；在所述铌酸锂调制器芯片中的调制电极上倒装堆叠电驱动芯片；其中，所述电驱动芯片用于向所述调制电极提供调制驱动电压，以使得铌酸锂调制器对光信号进行调制。
[0014]在一些实施例中，所述提供铌酸锂调制器芯片，包括：提供衬底；在所述衬底上形成铌酸锂薄膜；在所述铌酸锂薄膜上形成氮化硅光波导，或在所述铌酸锂薄膜中形成铌酸锂光波导，以形成脊型光波导；在所述脊型光波导上形成调制电极，以形成所述铌酸锂调制器芯片。
[0015]本公开实施例中，通过倒装工艺将电驱动芯片和铌酸锂调制器芯片集成在一起。这样，一方面，集成了其他关键功能芯片，实现光电集成；另一方面，降低高频走线长度，有利于提高信号质量和完整性，也充分实现发挥了各个元件的性能优势。
附图说明
[0016]在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
[0017]图1为本公开实施例提供的一种光电集成结构的形成方法的实现流程示意图；
[0018]图2至图9为本公开实施例提供的一种光电集成结构的组成结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0020]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
[0021]在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0022]应当明白，当元件或层被称为“在
……
上”、“与
……
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
……
上”、“与
……
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
[0023]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0024]在介绍本公开实施例之前，先对相关技术进行介绍。
[0025]硅光子是基于硅和硅基衬底材料例如硅锗/硅(SiGe/Si)、绝缘体上硅(Silicon
‑
On
‑
Ins本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电集成结构，其特征在于，包括：铌酸锂调制器芯片和倒装在所述铌酸锂调制器芯片中的调制电极上的电驱动芯片；其中，所述电驱动芯片用于向所述调制电极提供调制驱动电压，以使得铌酸锂调制器对光信号进行调制。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述铌酸锂调制器芯片包括：衬底、位于所述衬底上的脊型光波导和调制电极；其中，所述脊型光波导包括：铌酸锂薄膜和位于所述铌酸锂薄膜上的氮化硅光波导，或位于所述铌酸锂薄膜中的铌酸锂脊型光波。3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述脊型光波导包括2
×
2分束器、马赫曾德尔波导和2
×
2合束器；其中，所述2
×
2分束器的输出端通过所述马赫曾德尔波导与所述2
×
2合束器的输入端连接。4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，所述调制电极包括差分驱动电极；所述铌酸锂薄膜为Z
‑
切，且射频电场垂直穿过所述脊型光波导；或，所述调制电极包括单端推挽式GSG驱动电极，所述铌酸锂薄膜为X
‑
切。5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述铌酸锂调制器芯片还包括：加热金属薄膜，用于所述铌酸锂调制器偏置点调控，和/或所述铌酸锂调制器终端电阻匹配。6.根据权利要求2至4任一项所述的结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓，刘阳，刘佳，张红广，徐路，陈代高，王栋，肖希，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：