[發(fā)明專利]陣列波導(dǎo)光柵芯片與半導(dǎo)體光放大器芯片倒裝集成的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210541783.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN103001120A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬衛(wèi)東;丁麗;李迪;趙建宜;朱虎;陳昊;王寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/026
• 分類號(hào): H01S5/026;H01S5/12;G02B6/13
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有源器件與無(wú)源器件混合集成的工藝方法，具體涉及陣列波導(dǎo)光柵（AWG??Arrayed?Waveguide?Grating）芯片與半導(dǎo)體光放大器（SOA?Semiconductor?Optical?Amplifier）芯片倒裝集成的方法,本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。

?

背景技術(shù)

在波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)中，多波長(zhǎng)激光器和可調(diào)諧激光器有著極其重要的作用。在各種形式的多波長(zhǎng)或可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器中，將硅基二氧化硅材料的陣列波導(dǎo)光柵與若干半導(dǎo)體光放大器集成，AWG作為諧振腔，半導(dǎo)體光放大器作為發(fā)光源，是一種較為常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方案。這種方案有很多優(yōu)點(diǎn)，首先是可以連續(xù)高效的在同一波導(dǎo)內(nèi)輸出所有指定波長(zhǎng)的光信號(hào)；其次硅基二氧化硅AWG是一種無(wú)源器件，因此可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定輸出諧振腔選定的波長(zhǎng)；最后相對(duì)于通過(guò)改變注入電流來(lái)調(diào)節(jié)波長(zhǎng)的調(diào)諧方式，這種方案的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)原理更為簡(jiǎn)單可靠。

實(shí)現(xiàn)上述方案的一個(gè)關(guān)鍵步驟在于AWG與SOA高效可靠的混合集成。尤其當(dāng)所需波長(zhǎng)數(shù)量較大，AWG通道數(shù)較多的時(shí)候，多個(gè)SOA與單個(gè)AWG的集成尤為重要。為了將AWG波導(dǎo)與SOA芯層耦合對(duì)準(zhǔn)，可以使用有源對(duì)準(zhǔn)和無(wú)源對(duì)準(zhǔn)兩種技術(shù)。目前在混合集成領(lǐng)域，大量使用了有源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。有源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)最高的耦合效率，但在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要反復(fù)調(diào)整波導(dǎo)光路的各個(gè)部分，需要一定的時(shí)間；當(dāng)SOA的數(shù)量較多時(shí)，集成效率會(huì)非常低下。使用無(wú)源對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)和加工的各種定位結(jié)構(gòu)進(jìn)行耦合，雖然比有源對(duì)準(zhǔn)的耦合效率低一些，但在滿足器件耦合效率的前提要求下、將耦合容差控制在一定范圍內(nèi)，可以明顯提高混合集成的效率。

倒裝焊技術(shù)作為無(wú)源對(duì)準(zhǔn)耦合技術(shù)中的一種重要方式，是將光芯片以相反的姿態(tài)安裝在定位區(qū)域，其優(yōu)點(diǎn)主要在于能夠減輕芯片安裝過(guò)程中的應(yīng)力損傷、減少光電子器件中芯片和外封裝電極連接的寄生電感和寄生電容，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電子器件高度的控制等。對(duì)于AWG芯片與SOA芯片的混合集成方法，目前報(bào)道中常見(jiàn)的一種方式是分別將兩種芯片固定在同一塊預(yù)先制作好的基板或襯底上來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)源對(duì)準(zhǔn)，這種方法成本較高，工藝流程更為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種將硅基二氧化硅AWG芯片與SOA芯片倒裝集成的方法，用來(lái)實(shí)現(xiàn)AWG芯片與SOA芯片的混合集成。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

陣列波導(dǎo)光柵芯片與半導(dǎo)體光放大器芯片倒裝集成的方法，包括下列步驟：步驟1：設(shè)計(jì)陣列波導(dǎo)光柵芯片版圖,版圖中的輸出波導(dǎo)輸出一側(cè)預(yù)留有倒裝半導(dǎo)體光放大器芯片的定位區(qū)域,所述陣列波導(dǎo)光柵芯片中的輸出波導(dǎo)延伸至該預(yù)留定位區(qū)域的邊緣，采用陣列波導(dǎo)光柵芯片版圖在硅基襯底上制作出陣列波導(dǎo)光柵芯片；步驟2：在陣列波導(dǎo)光柵芯片上制作出定位區(qū)域的圖形且刻蝕暴露定位區(qū)域的圖形，然后對(duì)陣列波導(dǎo)光柵芯片的上包層、芯層和部分下包層進(jìn)行深刻蝕制作出定位區(qū)域；步驟3：在步驟2制作出的包括定位區(qū)域的整個(gè)AWG芯片上表面旋涂光刻膠，根據(jù)半導(dǎo)體光放大器上的定位對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，在陣列波導(dǎo)光柵芯片上的定位區(qū)域制作出相對(duì)應(yīng)匹配的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖形；步驟4：在陣列波導(dǎo)光柵芯片上的定位區(qū)域制作出電極；步驟5：將半導(dǎo)體放大器芯片的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記同定位區(qū)域的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)后?，將半導(dǎo)體放大器芯片倒裝焊在陣列波導(dǎo)光柵芯片的定位區(qū)域上。?

所述步驟1中的陣列波導(dǎo)光柵芯片是采用硅基二氧化硅平面光波導(dǎo)工藝制作。

所述步驟2中的在陣列波導(dǎo)光柵芯片上制作出定位區(qū)域的圖形且刻蝕暴露定位區(qū)域的圖形采用的方法是在步驟1制作的陣列波導(dǎo)芯片表面生長(zhǎng)一層多晶硅作為掩模，然后在多晶硅掩模上旋涂光刻膠，利用光刻的方法制作出定位區(qū)域的圖形，然后通過(guò)反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕多晶硅掩模暴露出定位區(qū)域圖形。　

所述步驟3中在定位區(qū)域制作出對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的具體方法是在步驟2制作的包括定位區(qū)域的陣列波導(dǎo)光柵芯片上旋涂光刻膠，利用光刻的方法在定位區(qū)域制作出對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的圖形，然后通過(guò)感應(yīng)耦合等離子體刻蝕工藝進(jìn)行刻蝕，制作出對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。

所述步驟?4中在的定位區(qū)域制作出電極的具體方法是在包括定位區(qū)域的陣列波導(dǎo)光柵芯片上旋涂光刻膠，利用光刻的方法制作出電極的圖形，然后通過(guò)磁控濺射工藝制作出電極，然后將光刻膠剝離。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用的硅基二氧化硅AWG與SOA的集成方法，本發(fā)明提供的方法可以使SOA芯片集成在AWG芯片的襯底上，提高了器件的可靠性，同時(shí)簡(jiǎn)化了集成工藝，提高了集成效率。

?

附圖說(shuō)明