可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115755274A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211359505.8(22)申请日2022.11.01(71)申请人中国科学院微电子研究所地址100029北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人张紫辰侯煜李朋张昆鹏张喆李曼石海燕王然岳嵩薛美(74)专利代理机构北京兰亭信通知识产权代理有限公司11667专利代理师苑晨超(51)Int.Cl.G02B6/136(2006.01)G02B6/132(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法(57)摘要本发明提供一种可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法，包括：将激光束聚焦于硅基半导体材料第一区域内部，对第一区域进行3D刻蚀，以使双凸透镜外轮廓、型腔内部及光纤固定孔内部形成改质结构；对所述改质结构进行湿法刻蚀，以去除所述改质结构，完成双凸透镜、型腔及光纤固定孔的制备；在所述第一区域的下表面沉积金属材料，以形成散热层；将激光束聚焦于第一区域之外的第二区域，依据所述硅基半导体材料的光学性能对所述硅基半导体材料进行改质，形成导波结构和逻辑器件结构，以形成光子集成芯片。本发明提供的可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法，能够简化工艺步骤，降低设备成本和工艺成本。CN115755274ACN115755274A权利要求书1/1页1.一种可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法，其特征在于，包括：将激光束聚焦于硅基半导体材料第一区域内部，对第一区域进行3D刻蚀，以使双凸透镜外轮廓、型腔内部及光纤固定孔内部形成改质结构；对所述改质结构进行湿法刻蚀，以去除所述改质结构，完成双凸透镜、型腔及光纤固定孔的制备；在所述第一区域的下表面沉积金属材料，以形成散热层；将激光束聚焦于第一区域之外的第二区域，依据所述硅基半导体材料的光学性能对所述硅基半导体材料进行改质，形成导波结构和逻辑器件结构，以形成光子集成芯片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区域的下表面沉积金属材料，以形成散热层之前，还包括：将制备了双凸透镜、型腔及光纤固定孔的硅基半导体材料置于超声波清洗机中进行清洗，并在清洗完成后进行烘干。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区域的下表面沉积金属材料，以形成散热层，包括：将硅基半导体材料置于气氛炉中加热至200‑300℃并保温3‑5min；采用掩膜版对硅基半导体材料下表面第一区域以外的第二区域进行遮盖；采用喷涂工艺在所述第一区域喷涂金属涂层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述硅基半导体材料的光学性能对所述硅基半导体材料进行改质，形成导波结构和逻辑器件结构包括：当激光改质使所述硅基半导体的折射率增大时，对导波结构和逻辑器件结构的目标位置进行改质；当激光改质使所述硅基半导体的折射率减小时，对导波结构和逻辑器件结构的目标位置外围进行改质，以使改质部分包裹所述导波结构和逻辑器件结构的目标位置。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逻辑器件结构包括滤波器和相位调节器；所述方法还包括：在所述滤波器和所述相位调节器的至少一个臂上涂敷树脂，并在所述树脂上粘接金属电极，以形成滤波器和相位调节器的移相器。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述散热层采用钎焊或粘接的方式固定在散热结构上。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一区域的下表面沉积金属材料，以形成散热层之后，包括：对所述金属材料进行研磨和抛光，以实现所述散热层的平坦化。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光束具有飞秒级的脉宽和纳米级的波长。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属材料包括铝和锌中的一种或两种。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅基半导体材料包括二氧化硅基半导体材料、掺锗二氧化硅基半导体材料和掺氟二氧化硅基半导体材料中的一种或两种以上。2CN115755274A说明书1/6页可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法技术领域[0001]本发明涉及光计算技术领域，尤其涉及一种可编程的FPGA硅基光子集成芯片制造方法。背景技术[0002]FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点，是信息化，数字化的主要硬件平台。相比于其他种类的芯片设计，FPGA芯片能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题，具有设计灵活、可重构及无限地重新编程，利用重配置可以减少硬件的开销。在修改和升级时候，不需额外的改变PCB电路板，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了灵活性和