[發明專利]一種半導體有源與無源集成耦合方法

有效

• 申請號: 202110169785.5
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112952550B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 陳伯莊
• 申請（專利權）人: 桂林雷光科技有限公司
• 主分類號: H01S5/02326
• 分類號: H01S5/02326;H01S5/02375
• 代理公司: 北京錦信誠泰知識產權代理有限公司 11813
• 代理人: 倪青華

1.一種半導體有源與無源集成耦合方法，用于將激光二極管（1）與硅襯底（4）上的無源波導高精度進行對齊并耦合，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，在激光二極管（1）的表面上形成多個導電材料柱（2），所述導電材料柱（2）為多個頭發狀，細薄并且采用延展性導電材料制成，所述導電材料柱（2）底部具有P觸點（6）和N觸點（5），所述P觸點（6）和N觸點（5）處于同一激光二極管（1）表面上，并且所述導電材料柱（2）構建在所述P觸點（6）和N觸點（5）的頂部，所述延展性導電材料為純金或金合金；

步驟2，將所述硅襯底（4）與所述激光二極管（1）的表面匹配的一側形成多個匹配支柱（3）；

步驟3，所述導電材料柱（2）以及所述匹配支柱（3）沿著相反方向移動進行動態組裝，從而完成所述激光二極管（1）與無源波導的有源集成耦合；

步驟31，將激光二極管（1）上的所述導電材料柱（2）壓到所述硅襯底（4）上的匹配支柱（3）上；

步驟32，對硅襯底（4）上的所述匹配支柱（3）形成的與所述P觸點（6）和N觸點（5）匹配的相應P觸點和N觸點施加電流，為激光二極管（1）通電；激光二極管（1）的所述P觸點（6）和N觸點（5）的位置可以沿各個方向定位到幾微米，一旦達到所需的位置，激光二極管（1）將固定停留在所述位置上。

2.根據權利要求1所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于：所述匹配支柱（3）由多個毛發狀的柱制備，匹配支柱（3）表面覆蓋導電金屬。

3.根據權利要求2所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于：所述導電材料柱（2）、匹配支柱（3）為等間距分布。

4.根據權利要求1所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于：所述導電材料柱（2）高度為4-20微米，所述導電材料柱（2）的寬高比W/L為1/3或者更小，所述導電材料柱（2）之間的間距為W-5W。

5.根據權利要求1所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于：所述導電材料柱（2）采用標準的光刻技術和電鍍技術制備，所述匹配支柱（3）通過化學蝕刻或等離子體蝕刻來制備。

6.根據權利要求5所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于所述激光二極管（1）的所述導電材料柱（2）的制備方法包括：

首先，在標準晶片中制備接觸金屬，接觸金屬為多層金屬；

然后，在標準晶片接觸金屬上旋轉一層厚的光刻膠；

此后，通過曝光顯影在光刻膠上制備深孔；

最后，通過電鍍方式電鍍金在所述深孔內形成導電材料柱（2）。

7.根據權利要求1所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于所述硅襯底（4）上的所述匹配支柱（3）的制備方法包括：

首先：在標準晶片上旋轉一層厚的光刻膠；

此后，通過曝光顯影在所述光刻膠上制備多點；

最后，通過等離子蝕刻或化學蝕刻方式形成支柱，支柱形狀圓形或釘形，再通過電子蒸發導電金屬在支柱表面形成匹配支柱（3）。

8.根據權利要求1所述的一種半導體有源與無源集成耦合方法，其特征在于所述硅襯底（4）上的所述匹配支柱（3）的制備過程包括：

首先，在標準晶片中制備接觸金屬，所述接觸金屬為多層金屬；

然后，在標準晶片接觸金屬上旋轉一層厚的光刻膠；

此后，通過曝光顯影在所述光刻膠上制備深孔；

最后，通過電鍍方式電鍍金在所述深孔內形成延展性的匹配支柱（3）。