一种半导体有源与无源集成耦合方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112952550A(43)申请公布日2021.06.11(21)申请号202110169785.5(22)申请日2021.02.08(71)申请人桂林雷光科技有限公司地址541004广西壮族自治区桂林市七星区高新区信息产业园D-08地块#生产车间(72)发明人陈伯庄(74)专利代理机构北京锦信诚泰知识产权代理有限公司11813代理人倪青华(51)Int.Cl.H01S5/02326(2021.01)H01S5/02375(2021.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种半导体有源与无源集成耦合方法(57)摘要本发明提供一种半导体有源与无源集成耦合方法，将激光二极管（1）与硅衬底（4）上的无源波导（7）进行高精度对齐耦合，包括：在激光二极管（1）的表面上形成多个导电材料柱（2）；将硅衬底（4）与激光二极管（1）的表面匹配的一侧形成多个匹配支柱（3）或蚀刻硅钉；导电材料柱（2）及匹配支柱（3）沿相反方向移动动态组装，将导电材料柱（2）压到匹配支柱（3）或蚀刻硅钉上；对硅衬底（4）上的匹配支柱（3）形成的P触点和N触点施加电流，为激光二极管（1）通电；激光二极管的P触点（6）和N触点（5）一旦达到所需位置，激光二极管（1）将固定停留在该位置上，从而完成激光二极管（1）与无源波导（7）的有源集成耦合。CN112952550ACN112952550A权利要求书1/2页1.一种半导体有源与无源集成耦合方法，用于将激光二极管（1）与硅衬底（4）上的无源波导高精度进行对齐并耦合，其特征在于包括如下步骤：步骤1，在激光二极管（1）的表面上形成多个导电材料柱（2）；步骤2，将所述硅衬底（4）与所述激光二极管（1）的表面匹配的一侧形成多个匹配支柱（3）；步骤3，所述导电材料柱（2）以及所述匹配支柱（3）沿着相反方向移动进行动态组装，从而完成所述激光二极管（1）与无源波导的有源集成耦合。2.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于：所述导电材料柱（2）为多个头发状，细薄并且采用延展性导电材料制成，所述导电材料柱（2）底部具有P触点（6）和N触点（5），所述P触点（6）和N触点（5）处于同一激光二极管（1）表面上，并且所述导电材料柱（2）构建在所述P触点（6）和N触点（5）的顶部，所述延展性导电材料为纯金或金合金。3.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于：所述匹配支柱（3）由多个毛发状的柱制备，匹配支柱（3）表面覆盖导电金属。4.根据权利要求3所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于：所述导电材料柱（2）、匹配支柱（3）为等间距分布。5.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于：所述导电材料柱（2）高度为4‑20微米，所述导电材料柱（2）的宽高比W/L为1/3或者更小，所述导电材料柱（2）之间的间距为W‑5W。6.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于所述步骤3包括：步骤31，将激光二极管（1）上的所述导电材料柱（2）压到所述硅衬底（4）上的匹配支柱（3）上；步骤32，对硅衬底（4）上的所述匹配支柱（3）形成的与所述P触点（6）和N触点（5）匹配的相应P触点和N触点施加电流，为激光二极管（1）通电；激光二极管（1）的所述P触点（6）和N触点（5）的位置可以沿各个方向定位到几微米，一旦达到所需的位置，激光二极管（1）将固定停留在所述位置上。7.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于：所述导电材料柱（2）采用标准的光刻技术和电镀技术制备，所述匹配支柱（3）通过化学蚀刻或等离子体蚀刻来制备。8.根据权利要求7所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于所述激光二极管（1）的所述导电材料柱（2）的制备方法包括：首先，在标准晶片中制备接触金属，接触金属为多层金属；然后，在标准晶片接触金属上旋转一层厚的光刻胶；此后，通过曝光显影在光刻胶上制备深孔；最后，通过电镀方式电镀金在所述深孔内形成导电材料柱（2）。9.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于所述硅衬底（4）上的所述匹配支柱（3）的制备方法包括：首先：在标准晶片上旋转一层厚的光刻胶；2CN112952550A权利要求书2/2页此后，通过曝光显影在所述光刻胶上制备多点；最后，通过等离子蚀刻或化学蚀刻方式形成支柱，支柱形状圆形或钉形，再通过电子蒸发导电金属在支柱表面形成匹配支柱（3）。10.根据权利要求1所述的一种半导体有源与无源集成耦合方法，其特征在于所述硅衬底（4）上的所述匹配支柱（3）的制备过程包括：首先，在标准晶片中制备接触金属，所述接触金属