CN109270601B - 用于集成激光二极管/光子芯片接口的抗反射结构 - Google Patents

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Abstract

一种制造LIDAR芯片并且将抗反射(AR)涂层应用于LIDAR芯片的耦合结构的方法。耦合结构形成在晶片上。在与耦合结构相邻的晶片中形成凹坑。AR材料沉积在晶片和耦合结构的顶部上。蚀刻AR材料以在耦合结构上形成AR涂层。

Description

用于集成激光二极管/光子芯片接口的抗反射结构
技术领域
本公开涉及用于制造LIDAR(光检测和测距)芯片的方法，并且更具体地，涉及在LIDAR芯片的结构上制造抗反射面。
背景技术
LIDAR芯片包括光子芯片、集成激光器和光学耦合结构以及其它部件。通常在光学耦合结构与激光器之间放置抗反射涂层，以减少光从光学耦合结构到激光器腔体中的光的背反射，这会降低其线宽和光学稳定性。在制造过程期间，在将激光器集成到光子芯片之前尝试将抗反射涂层沉积在耦合结构上可能是缓慢且昂贵的。因此，希望提供一种在LIDAR芯片的光学耦合器上沉积抗反射涂层的有效方法。
发明内容
在一个示例性实施例中，公开了一种制造LIDAR芯片的方法。该方法包括在晶片上形成耦合结构、在晶片中邻近耦合结构形成凹坑、在晶片和耦合结构的顶部上沉积抗反射(AR)材料，以及蚀刻AR材料以在耦合结构上形成AR涂层。
除了本文描述的一个或多个特征以外，凹坑的侧壁与耦合结构的垂直小平面共面，而AR涂层沿着凹坑的侧壁和耦合结构的垂直小平面形成。激光器管芯附接在凹坑中，并且凹坑形成从激光器管芯的输出端口发射的光引导到耦合结构的输入端口的深度。在实施例中，激光器管芯与激光器管芯的光端口附接在距AR涂层约2到3微米的距离处。该方法进一步包括通过执行以下一项来沉积AR涂层：旋涂沉积；和物理气相沉积。在实施例中，AR是含氟聚合物。
在另一个示例性实施例中，公开了一种将抗反射(AR)涂层应用于LIDAR芯片的耦合结构的方法。该方法包括在晶片上形成耦合结构、在晶片中邻近耦合结构形成凹坑、在晶片和耦合结构的顶部上沉积AR材料，以及蚀刻AR材料以在耦合结构的垂直小平面上形成AR涂层。
除了本文描述的一个或多个特征以外，凹坑的侧壁与耦合结构的垂直小平面共面，而AR涂层沿着凹坑的侧壁和耦合结构的垂直小平面形成。激光器管芯附接在凹坑中，其中凹坑形成从激光器管芯的输出端口发射的光引导到耦合结构的输入端口的深度。激光器管芯与激光器管芯的光端口沉积在距AR涂层约2到3微米的距离处。AR涂层通过执行以下一项来沉积AR涂层：旋涂沉积和物理气相沉积。在实施例中，AR材料是含氟聚合物。
从结合附图取得的本公开的最佳模式的以下详细描述，上述特征和优点以及本公开的其它特征和优点容易地显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅借助于示例出现在以下详细描述中，该详细描述参考附图，其中：
图1描绘了用于制造多个LIDAR芯片的晶片；
图2示出了图1的晶片的凹坑的一部分的详细视图；
图3示出了根据实施例的用于在晶片上制造LIDAR芯片的第一阶段；
图4示出了制造过程的后续阶段；
图5示出了制造过程的后续阶段；
图6示出了制造过程的后续阶段；
图7示出了制造过程的后续阶段；
图8示出了制造过程的后续阶段；并且
图9示出了说明在LIDAR芯片的光学耦合器上制造抗反射涂层的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。
根据示例性实施例，图1描绘了用于制造多个LIDAR芯片的晶片100。晶片100包括具有凹坑104的多个管芯区域102，其中激光器管芯非均匀地集成到LIDAR芯片上。一旦激光器管芯被集成，晶片100就可以被分成单独的芯片管芯，每个芯片管芯包括LIDAR芯片。
图2示出了图1的晶片100的凹坑104的一部分的详细视图。凹坑104是形成在晶片100的顶表面106下方的凹槽或凹口。光学耦合结构108在凹坑104的边缘处形成在晶片100的顶表面106上。如本文进一步所述，耦合结构108的垂直小平面与凹坑104的侧壁112的垂直面对准。抗反射涂层110形成在凹坑104的侧壁112处并且向上延伸以覆盖耦合结构106的靠近侧壁112的小平面。
图3到9示出了用于LIDAR芯片100的各个制造阶段。虽然图3到9说明了单个LIDAR芯片的制造，但是应当理解的是，可以同时对晶片100的多个管芯102执行图3到9中所示的阶段。因此，可以使用关于图3到9讨论的方法同时制造多个LIDAR芯片。
图3示出了根据实施例的用于在晶片上制造LIDAR芯片的第一阶段，其中提供了晶片基板100。图4示出了制造过程的后续阶段。耦合结构108形成在晶片100上的选定位置处。耦合结构108包括激光器侧小平面202和芯片侧小平面204。在完成LIDAR芯片时，耦合结构108形成在晶片100上，激光器侧小平面202以选定方向定向。
图5示出了制造过程的后续阶段。在晶片100中形成凹坑104到选定深度。凹坑104可以通过蚀刻或其它合适的方法形成。凹坑104紧邻耦合结构108的激光器侧小平面202形成，使得凹坑104的垂直侧壁112与激光器侧小平面202共面。凹坑104形成选定深度，使得一旦激光器芯片放置在凹坑104中，从激光器芯片的输出端口发射的光被引导到耦合结构108的输入端口。
图6示出了制造过程的后续阶段。晶片100填充有抗反射(AR)材料210。AR材料210可以沉积在晶片100的多种耦合结构上。在各种实施例中，AR材料210可以通过物理气相沉积或其它合适的沉积技术来沉积。AR材料210可以是旋涂聚合物，诸如CytopTM或实现低折射率(约n＝1.3)的其它材料。在耦合结构108包括SiON基材料的实施例中，AR材料210可以是含氟聚合物。
图7示出了制造过程的后续阶段。图案化并蚀刻AR材料210以在耦合结构108的激光器侧小平面202处产生AR涂层110。AR涂层110可以沿着凹坑104的侧壁112并且沿着耦合结构108的激光器侧小平面202垂直延伸。
图8示出了制造过程的后续阶段。激光器管芯214沉积或附接在晶片芯片的凹坑104中。激光器管芯214包括光输出面216。附接激光器管芯214使得其输出面216距AR涂层110的暴露的垂直面220几微米。在各个实施例中，附接激光器管芯214使得其输出面216距AR涂层110的暴露的垂直面220介于2微米到3微米之间。一旦激光器管芯214附接在凹坑104中，其输出端口218就会在耦合结构108的激光器侧小平面202处与输入端口222对准。因此，来自激光器管芯214的输出端口218的输出光束225直接进入耦合结构108的对应输入端口222。
图9示出了说明在LIDAR芯片的光学耦合器上制造AR涂层的方法900的流程图。在框902中，光学耦合器形成在晶片上。在框904中，在靠近光学耦合器的晶片中蚀刻凹坑。在框906中，在晶片上沉积AR材料以便覆盖凹坑、晶片和光学耦合器。在框908中，蚀刻AR材料以便沿着光学耦合器的小平面产生AR涂层。在框910中，激光器管芯附接在晶片的凹坑中，激光器管芯的输出端口与光学耦合器的输入端口进行光学通信。
虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开内容，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，希望本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (8)

1.一种制造LIDAR芯片的方法，包括：
在晶片的顶表面上形成耦合结构；
在所述晶片的顶表面下方邻近所述耦合结构形成凹坑，其中，所述凹坑的侧壁与所述耦合结构的垂直小平面共面；
在所述晶片和耦合结构的顶部上沉积抗反射材料；以及
蚀刻所述抗反射材料以沿着所述凹坑的所述侧壁和所述耦合结构的所述垂直小平面形成抗反射涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将激光器管芯附接在所述凹坑中，其中所述凹坑形成从所述激光器管芯的输出端口发射的光引导到所述耦合结构的输入端口的深度。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述激光器管芯与所述激光器管芯的光端口附接在距所述抗反射涂层2到3微米的距离处。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过执行以下一项来沉积所述抗反射涂层：(i)旋涂沉积；或者(ii)物理气相沉积。
5.一种将抗反射涂层应用于LIDAR芯片的耦合结构的方法，包括：
在晶片的顶表面上形成所述耦合结构；
在所述晶片的顶表面下方邻近所述耦合结构形成凹坑，其中，所述凹坑的侧壁与所述耦合结构的垂直小平面共面；
在所述晶片和耦合结构的顶部上沉积抗反射材料；以及
蚀刻所述抗反射材料以沿着所述凹坑的所述侧壁和所述耦合结构的所述垂直小平面形成所述抗反射涂层。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将激光器管芯附接在所述凹坑中，其中所述凹坑形成从所述激光器管芯的输出端口发射的光引导到所述耦合结构的输入端口的深度。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括将所述激光器管芯与所述激光器管芯的光端口沉积在距所述抗反射涂层2到3微米的距离处。
8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括通过执行以下一项来沉积所述抗反射涂层：(i)旋涂沉积；或者(ii)物理气相沉积。
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