CN102360097B

CN102360097B - 一种平面光波导分路器晶圆片

Info

Publication number: CN102360097B
Application number: CN201110312413.XA
Authority: CN
Inventors: 宋齐望; 孙麦可
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-15
Filing date: 2011-10-15
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-10-15
Also published as: CN102360097A

Abstract

本发明提供了一种平面光波导分路器晶圆片，采用梯形芯片形状的平面光波导分路器芯片，并在晶圆片上依次两两倒置排列。本发明一种平面光波导分路器晶圆片，改善了由于结构造成的工艺不均匀性，使得应力大为降低，器件质量得到了提高；在相同尺寸的晶圆片上，排列更多的芯片单元，且通道数越多，晶圆利用率越高，提高了单个晶圆片的芯片产值，降低了生产成本；另外，采用二氧化硅作为衬底，省去了传统半导体工艺先在硅衬底上生长二氧化硅下包层的步骤，缩短了产品的生长周期，降低了产品成本，而且衬底和下包层为同种材料，消除了衬底对器件的应力影响，降低了器件的偏振相关损耗。

Description

一种平面光波导分路器晶圆片

技术领域

本发明属于光无源器件领域，尤其涉及一种平面光波导分路器晶圆片。

背景技术

PON/FTTP技术能够为接入网提供较高的带宽，光分路器是FTTH的核心光器件，光分路器控制着从中心局（CO）到本地配线架之间的光功率分配。目前光分路器主要有两种类型：传统的拉锥耦合器工艺生产的熔融拉锥光分路器（Fused Fiber Splitter），基于光学集成技术和半导体技术生产的平面光波导光分路器（PLC Splitter）。

熔融拉锥型光分路器，是将两根或多根光纤夹持在一起，在熔融拉锥机上进行熔融拉伸，通过实时监控分光比的变化，当分光比达到要求后停止拉伸，将其中一端保留一根光纤作为输入端，另一端作为多路输出端。这类光分路器的主要缺点有：损耗对光波长敏感，一般需要根据波长选用器件，这在三网融合应用过程中是致命缺陷，因为三网融合网络中传输的光信号有1310nm、1490nm、1550nm等多种波长；均匀性较差，1*4标称最大相差1.5dB左右，1*8以上相差更大，不能确保均匀分光，可能影响整体传输距离；插入损耗随温度变化量大；多路分路器多依靠多个1*2级联在一起后再整体封装，体积较大，且路数越多，体积越大，可靠性越低，安装空间受到很大的限制。

平面光波导分路器是用半导体工艺制作光波导分支器件，分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上实现多达1*32以上分路，然后，在芯片两端分别耦合封装输入端和输出端多通道光纤阵列。

这种器件的优点有：损耗对传输光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要；分光均匀，可以将信号均匀分配给用户；结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需特殊设计留出很大的安装空间；单只器件分路通道很多，可以达到32路以上；多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。

传统的晶圆制造工艺，每个芯片单元都是矩形的，多个相同的矩形单元同向排列在同一个晶圆片上（如图3所示），这种结构对于光分路器而言，由于输入端和输出端通道数差异较大，刻蚀均匀性变差，应力变大，器件质量和性能下降；此外，晶圆利用率较低，且分路数越多，输入端利用率越低，晶圆片浪费越多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种平面光波导分路器晶圆片，改善由于结构造成的工艺不均匀性，降低应力，提高器件质量；在相同尺寸的晶圆片上，排列更多的芯片单元，提高单个晶圆片的芯片产值，降低产品成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种平面光波导分路器晶圆片，采用梯形芯片形状的平面光波导分路器芯片，并在晶圆片上依次两两倒置排列。

进一步地，平面光波导分路器芯片的梯形芯片形状为等腰梯形，上底（短边）作为输入端，下底（长边）作为输出端。

进一步地，平面光波导分路器芯片的衬底为二氧化硅。

本发明一种平面光波导分路器晶圆片，采用梯形芯片形状的平面光波导分路器芯片，并在晶圆片上依次两两倒置排列，改善了由于结构造成的工艺不均匀性，使得应力大为降低，器件质量得到了提高；在相同尺寸的晶圆片上，排列更多的芯片单元，且通道数越多，晶圆利用率越高，提高了单个晶圆片的芯片产值，降低了生产成本；另外，采用二氧化硅作为衬底，省去了传统半导体工艺先在硅衬底上生长二氧化硅下包层的步骤，减去了二氧化硅下包层的生长时间，缩短了产品的生长周期，降低了产品成本，而且衬底和下包层为同种材料，消除了衬底对器件的应力影响，降低了器件的偏振相关损耗。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种平面光波导分路器晶圆片的结构示意图；

图2是图1中平面光波导分路器芯片的截面示意图；

图3是传统工艺平面光波导分路器芯片晶圆结构排列示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，一种平面光波导分路器晶圆片，采用梯形芯片形状的平面光波导分路器芯片1，并在晶圆片2上依次两两倒置排列。

平面光波导分路器芯片1的梯形芯片形状为等腰梯形，上底（短边）作为输入端3，下底（长边）作为输出端4。

平面光波导分路器芯片1的衬底5为二氧化硅。

具体的工艺流程如下：

在二氧化硅衬底5上直接生长波导芯6，波导芯6为掺杂的二氧化硅，折射率略高于衬底5，将多余的掺杂芯层腐蚀掉，留下具有一定形状的部分作为波导芯6；然后再衬底5上形成一层能完全覆盖波导芯的二氧化硅上包层7，其折射率与衬底5相同；在排版时，将单个分路器芯片1设计为等腰梯形芯片形状，在晶圆片2上两两倒置排列，其中，梯形的上底（短边）作为分路器芯片输入端3（通道数少的一端），梯形的下底（长边）作为分路器芯片输出端4（通道数多的一端）；晶圆片加工完成后，切割，裸片研磨抛光；测试封装。

以1*N路PLC光分路器为例，分别计算传统结构和本发明结构单个晶圆片的芯片产值关系：

设分路器输入端长度为X，输出端长度为Y，那么对于传统结构，由于为矩形结构，一个芯片单元所占的面积为H * Y（H为矩形另一边）；

对于本发明结构，一个芯片单元所占面积为H*（X+Y）/2；

那么，对于相同尺寸的晶圆片，采用新结构的产能与采用传统结构的产能之比为：

Figure 201110312413X100002DEST_PATH_IMAGE002

若X=2mm，N=32，那么Y=32*0.127+0.5*2=5.064mm，其中0.127mm是波导与波导之间的间距，0.5mm是最外侧波导与芯片单元边缘的距离。代入产能比公式中得出，采用新结构后的产能增加43.4%。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种平面光波导分路器晶圆片，包括平面光波导分路器芯片，其特征在于：所述平面光波导分路器芯片具体为采用梯形芯片形状的平面光波导分路器芯片，并在晶圆片上依次两两倒置排列；

所述平面光波导分路器芯片的梯形芯片形状为等腰梯形，上底作为输入端，下底作为输出端。

2.根据权利要求1所述的一种平面光波导分路器晶圆片，其特征在于：所述平面光波导分路器芯片的衬底为二氧化硅。