[發(fā)明專利]一種光子芯片晶圓級測試裝置和方法

有效

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• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112924143B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 張鵬;唐波;楊妍;李志華;李彬;劉若男;謝玲;王文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01R31/26
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 牛洪瑜

1.一種光子芯片晶圓級測試裝置，其特征在于，包括：待測晶圓、第一光纖夾具、第二光纖夾具、L型透鏡光纖、可調諧激光器、第一六軸自動耦合系統(tǒng)、第二六軸自動耦合系統(tǒng)、探針臺和光功率計，所述待測晶圓包括：

半導體襯底；

疊層結構，設置在所述半導體襯底上方；

多個溝槽，包括第一方向和第二方向的多個平行溝槽，穿透所述疊層結構并穿過所述半導體襯底的部分厚度，并且用于放置所述L型透鏡光纖，其中，所述待測晶圓經由所述第一方向和所述第二方向的多個平行溝槽劃分為多個光子芯片，以及待測光學器件設置在所述光子芯片中，所述L型透鏡光纖的端部在所述光子芯片的相對側處與所述待測光學器件水平對準，所述第一方向垂直于所述第二方向，所述待測晶圓上未設置接收光信號的光柵耦合器；

所述疊層結構包括：第一絕緣層，位于所述半導體襯底上方；硅層，位于所述第一絕緣層上方；以及第二絕緣層，位于所述硅層上方，其中，所述待測光學器件設置在所述硅層中，其中，所述L型透鏡光纖包括輸入光纖和輸出光纖；

所述第一光纖夾具，用于將輸入光纖的輸出端固定為L形狀并將所述輸入光纖放置在第一溝槽中，將所述輸入光纖的輸出端與設置在硅層中的待測光學器件對準；

所述第二光纖夾具，用于將輸出光纖的輸入端固定為L形狀并將所述輸出光纖放置在第二溝槽中，其中，所述第一溝槽和所述第二溝槽位于所述光子芯片相對側處，將所述輸出光纖的輸入端與設置在硅層中的待測光學器件對準以通過水平方向光信號對光學器件進行測試；

所述可調諧激光器，用于提供可調諧的激光源；

所述輸入光纖，與所述可調諧激光器連接并接收所述激光源以將所述激光源提供給所述待測光學器件；

所述第一六軸自動耦合系統(tǒng)，用于調節(jié)所述輸入光纖的位置以將在第一溝槽中的所述輸入光纖與所述待測光學器件自動耦合對準；

所述探針臺，用于放置并自動移動所述待測晶圓；

所述輸出光纖，從所述待測光學器件接收輸出的激光信號；

所述第二六軸自動耦合系統(tǒng)，用于調節(jié)所述輸出光纖的位置以將在第二溝槽中的所述輸出光纖與所述待測光學器件自動耦合對準；以及

所述光功率計，與所述輸出光纖連接并接收所述激光信號以測量所述激光信號的光功率。

2.根據(jù)權利要求1所述的光子芯片晶圓級測試裝置，其特征在于，所述多個光子芯片形成為M×N個光子芯片陣列，其中，所述待測光學器件包括波導、分束器、光交叉器或微環(huán)諧振器。

3.根據(jù)權利要求1所述的光子芯片晶圓級測試裝置，其特征在于，

所述第一絕緣層的厚度為2至3μm；

所述硅層的厚度為220nm；

所述第二絕緣層的厚度為2至3μm；

所述溝槽的寬度為200至400μm；以及

所述溝槽的深度大于100μm并小于所述半導體襯底與所述疊層結構的厚度之和，其中，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層的材料包括二氧化硅；以及所述半導體襯底包括硅。