[發明專利]一種光子芯片晶圓級測試裝置和方法

有效

• 申請號: 202110134591.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112924143B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（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

本發明涉及一種光子芯片晶圓級測試裝置和方法，屬于硅光子與光電子技術領域，解決現有測試方法不能經由端面耦合器件對光學器件進行測試并影響光學器件的尺寸減小的問題。該裝置包括待測晶圓和L型透鏡光纖，待測晶圓包括：半導體襯底；疊層結構設置在半導體襯底上方；多個溝槽包括第一方向和第二方向的多個平行溝槽，穿透疊層結構并穿過半導體襯底的部分厚度，用于放置L型透鏡光纖，待測晶圓經由第一方向和第二方向的多個平行溝槽劃分為多個光子芯片，待測光學器件設置在光子芯片中，L型透鏡光纖的端部在光子芯片的相對側處與待測光學器件水平對準，第一方向垂直于第二方向。L型光纖放置于溝槽中以通過水平方向光信號對光學器件進行測試。

技術領域

本發明涉及硅光子與光電子技術領域，尤其涉及一種光子芯片晶圓級測試裝置和方法。

背景技術

在光學器件制造期間，在將晶圓切割為多個光子芯片之前，要對光子芯片進行測試，通過設置在晶圓上的光柵耦合器耦合光信號，因此現有的硅光子晶圓級測試均基于垂直耦合，入射光和出射光均通過光柵耦合器進行耦合。這種測試方法不能經由端面耦合器件對光學器件進行測試。此外，光柵耦合器對偏振敏感且占用光子芯片表面積，光柵耦合器限制了設置在光子芯片上的光學器件的尺寸減小，進而限制了光學芯片的尺寸減小。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種光子芯片晶圓級測試裝置和方法，用以解決現有測試方法不能經由端面耦合器件對光學器件進行測試并影響光學器件的尺寸減小的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種光子芯片晶圓級測試裝置包括：待測晶圓和L型透鏡光纖，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。

上述技術方案的有益效果如下：通過本發明實施例提供的光子芯片晶圓級測試裝置中，晶圓上不需要設置耦合光信號的光柵耦合器，而是經由第一方向和垂直于第一方向的第二方向的多個平行溝槽將晶圓劃分為多個光子芯片，L型透鏡光纖放置于溝槽中以通過水平方向光信號對光學器件進行測試。

基于上述裝置的進一步改進，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、光交叉器或微環諧振器。

基于上述裝置的進一步改進，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。

基于上述裝置的進一步改進，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。