[发明专利]一种混合集成光电芯片及其制作方法

说明书

本申请公开了一种混合集成光电芯片及其制作方法，该混合集成光电芯片包括：第一光电芯片和硅光芯片，第一光电芯片与硅光芯片的材料不同；该第一光电芯片包括至少一个第一波导，硅光芯片包括至少一个第二波导和安装凹槽；第一光电芯片安装于该安装凹槽内，第一波导与对应的第二波导光连接。本申请通过非键合的方式实现硅光芯片与其它材料芯片的集成，既解决了硅基调制器带宽不足的问题，同时最大限度地保留了硅光芯片在无源和有源器件集成方面的优势，提高了芯片的集成度；而且制作相对容易，可有效提高生产效率。

技术领域

本申请涉及半导体芯片技术领域，尤其涉及一种混合集成光电芯片及其制作方法。

背景技术

由于硅基平台与传统CMOS工艺兼容，具有高折射率差，使得硅基平台具有易于大规模制作、易于集成等优势，硅基平台十分适合用于制作无源器件和光探测器，因此，硅基光电子芯片在高速光通信中的重要性愈发显著。但是硅的基本特性导致其在实现光调制器上存在调制效率低、电容大、带宽受限等缺陷，所以硅基平台在制作光调制器方面存在短板。为了利用硅基平台的优势，同时解决硅基平台光调制器调制效率低、电容大、带宽受限等问题，现有技术提出了一种解决方式，在硅基平台上引入其他材料，例如铌酸锂薄膜等。

目前，常用的铌酸锂薄膜和硅光芯片结合的方法是键合(bonding)。即将整个铌酸锂薄膜键合到硅光晶圆上，中间利用BCB(Benzocyclobutene，苯并环丁烯)树脂或二氧化硅等，通过分子间作用力结合在一起。

中国专利申请《硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列集成的方法》(申请号：201910410940.0)公开的硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的集成方法，在硅波导层上沉积金属电极，然后再在硅波导层上粘结铌酸锂薄膜层，最后在铌酸锂薄膜层上沉积金属电极。其中，硅波导包含了全部阵列式分布的电光调制器的分光器和光耦合器，分光器输入端为入射光端口，所述的光耦合器的输出端为调制光输出端口；调制器之间的光输出端口和光输入端口均可以相互连接，形成级联、并联、混连的结构。铌酸锂薄膜层刻蚀形成周期性脊形结构，硅波导层上的光耦合器为光栅耦合器或倏逝波耦合器，由于铌酸锂薄膜层的波导与硅波长层的波导，硅波导层上的波导与铌酸锂薄膜层上的波长之间通过光栅耦合器或倏逝波耦合器实现光连接。

上述专利申请公开的阵列式的集成方法在一定程度上提升了硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的生产效率，但是在将铌酸锂薄膜层上的脊波导阵列与硅波导上的各耦合器对准时，同时实现多个耦合器与多个脊波导阵列的对准，对准难度高，而且铌酸锂薄膜层上的脊波导与硅波导层上的光栅耦合器或倏逝波耦合器在不同的叠层里，加大了对准难度，实际制作难度大，生产效率不高。另外，上述集成方法中，在硅波导层上粘结的只是制作的脊波导的铌酸锂薄膜层，粘结完成后还需要再在铌酸锂薄膜层上制作金属电极，工艺步骤繁多，不利于提高生产效率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种混合集成光电芯片及其制作方法，解决硅基调制器带宽不足的问题，同时保留了硅光芯片在无源和有源器件集成方面的优势，而且制作相对容易，可有效提高生产效率。

为了实现上述目的之一，本申请提供了一种混合集成光电芯片，包括：

第一光电芯片，所述第一光电芯片包括至少一个第一波导；

硅光芯片，所述硅光芯片包括至少一个第二波导和安装凹槽；所述第一光电芯片与所述硅光芯片的材料不同；

所述第一光电芯片安装于所述安装凹槽内，所述第一波导与对应的所述第二波导光连接。

作为实施方式的进一步改进，所述第一光电芯片上设有第一定位结构，所述硅光芯片上设有第二定位结构，所述第一定位结构与所述第二定位结构相配合以限定所述第一光电芯片相对于所述硅光芯片的位置。

作为实施方式的进一步改进，所述第一定位结构包括至少一个定位条，所述第二定位结构包括与所述定位条相匹配的定位槽。