CN114373806A - 光电器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光电器件及其制备方法，涉及光电领域。该光电器件包括波导层和光收发芯片；其中，波导层包括第一包层、第二包层、位于第一包层和第二包层之间的波导芯层、以及贯穿第一包层及波导芯层的斜槽。该斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离所述光路侧设置；光收发芯片设置于第一包层的远离波导芯层的一侧，并覆盖斜槽的开口，光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。该光电器件具有加工工艺简单，生产成本低的目的。

Description

光电器件及其制备方法

技术领域

本申请涉及光电领域，具体涉及一种光电器件及其制备方法。

背景技术

随着光通信技术的快速发展，光电器件的应用越来越广泛。以应用于光通信领域的光收发模块为例，其接收侧通过设置光电探测器芯片，利用光电探测器芯片将收集到的光信号转换为电信号后进行信息的处理。

为了保证处理后的信号的误码率低于某一个标准数值，通常通过设计光电探测器芯片对入射光的接收方式，以最大程度的收集光信号，提高信号处理的准确度。同时，在将光电探测器芯片贴装在用于传输光线的波导层上时，需要使经过波导层的光线最大程度地耦合到光电探测器芯片。

目前，常用的贴装方法有两种，一种是有源耦合，另一种是无源贴装。无源贴装方式可支持晶圆级贴装，但是现有的无源贴装方法中，需要在晶圆基体内加工出光栅，并在光栅的底部设置反射层，才能使经过波导层的大部分光线传输至光电探测器芯片中。该结构的加工工艺复杂，加工成本较高。

发明内容

本申请提供了一种光电器件及其制备方法，以简化光电器件的加工工艺，降低生产成本。

第一方面，本申请实施例提供一种光电器件，包括波导层和光收发芯片。其中，波导层包括第一包层、第二包层、位于第一包层和第二包层之间的波导芯层、以及贯穿第一包层及波导芯层的斜槽。该斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离所述光路侧设置。光收发芯片设置于第一包层的远离波导芯层的一侧，并覆盖斜槽的开口，光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。

本申请实施例提供的光电器件，通过在波导层加工斜槽，并使该斜槽贯穿第一包层和波导芯层，以将波导芯层分隔为光路侧和非光路侧。其中，在光路侧的传输光线，即光波信号，可在第一侧面的反射作用下，由波导层传输至光收发芯片，或由光收发芯片传输至波导芯层。在加工斜槽时，可根据波导芯层的折射率设置第一侧面的倾斜角度，以使大部分光线在第一侧面处发生反射，甚至全反射，从而可最大程度地提高传输光线在波导层和光收发芯片之间的耦合效率，减少光损失。本申请实施例的光电器件的结构简单，并且仅通过斜槽的其中一个斜面，即可实现光线传输方向的转换。另外，本申请实施例的光电器件的加工难度较低，其可有效的降低加工成本。

在本申请一种可能的实现方式中，沿波导芯层中的光线传输方向，第一侧面与第二侧面之间的间距为15～30微米，以方便加工斜槽，以及减少光收发芯片的贴装区域，可减少光电器件的体积。

在本申请一种可能的实现方式中，所述光电器件还包括连接件，该连接件设置于第一包层的靠近光收发芯片的表面，且该连接件设置在斜槽的开口的周侧，光收发芯片固定于该连接件。通过设置连接件可方便预设光收发芯片的位置，同时，通过该连接件以将光收发芯片贴装于波导层的第一包层表面。

在本申请一种可能的实现方式中，在具体设置连接件时，连接件可以包括金属层和焊料层，金属层设置于第一包层的靠近光收发芯片的表面，且设于斜槽开口的周侧；焊料层设置于金属层的表面，光收发芯片焊接于焊料层的表面。其中，金属层既可方便焊接光收发芯片，还可作为导电线路使用，以将光收发芯片的电信号导出。

在本申请一种可能的实现方式中，光电器件还包括分波结构，该分波结构设置于波导芯层光路侧的端部，该分波结构可包括多个光波传输口；波导芯层为多个，且多个波导芯层在第二包层表面间隔设置，分波结构的每个光波传输口对应连接一个波导芯层。通过设置分波结构，可同时实现不同频率光波的传输和耦合，以满足多频道光波的光电转换要求。

在本申请一种可能的实现方式中，任一波导芯层对应设置一个斜槽，或者，沿波导芯层的排列方向，一个斜槽贯通部分或所有波导芯层。其中，在一种可选的实施例中，任一波导芯层所对应的斜槽处设置一个光收发芯片。斜槽的开设位置可根据需要贴装光收发芯片的位置进行确定，以实现光收发芯片的灵活设置。

第二方面，本申请提供了一种光电器件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：在波导层形成斜槽，并将光收发芯片安装在波导层表面，且光收发芯片覆盖斜槽的开口。其中，波导层包括第一包层、第二包层、以及位于第一包层和第二包层之间的波导芯层，形成的斜槽贯穿第一包层及波导芯层。斜槽包括第一侧面和第二侧面，第一侧面靠近波导芯层的光路侧设置，第二侧面远离光路侧设置；光路侧的传输光线经第一侧面反射后在波导层和光收发芯片之间传输。

利用本申请实施例提供的制备方法得到的光电器件中，通过在波导层制备贯通第一包层和波导芯层的斜槽，并使光收发芯片覆盖斜槽的开口且贴装在第一包层的表面，根据传输光线的特性，可以调整斜槽的第一侧面的角度，可使在波导芯层和光收发芯片之间的传输光线在第一侧面处发生，甚至全反射，此时，传输光线基本不会进入斜槽内，从而可最大程度地提高传输光线在波导层和光收发芯片之间的耦合效率，减少光损失。本申请实施例的制备方法，仅通过在波导层加工制备出斜槽，即可利用斜槽的第一侧面对传输光线进行全反射，避免加工额外的反射层。该制备方法制备工艺简单，可有效降低光电器件的加工成本。

在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽，包括：使波导层相对于刻蚀方向倾斜设置，对波导层进行刻蚀处理，形成斜槽。其中，刻蚀处理包括但不限于离子刻蚀处理或激光刻蚀处理。通过刻蚀处理，例如等离子刻蚀处理或激光刻蚀处理，可有效控制斜槽的刻蚀方向和刻蚀深度，以及获得平整表面的第一侧面，以达到发射传输光线的目的。

在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽还包括：对波导层进行刻蚀处理后，对形成的斜槽的第一侧面进行抛光处理。通过化学抛光处理，可以使第一侧面的表面更平整，更光滑，以形成镜面反射，可有效减小第一侧面处的光损。

在本申请一种可能的实现方式中，可在波导层形成斜槽前，该制备方法还包括：在波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件。在形成斜槽前制备连接件，可防止污染斜槽的内表面。或者，在波导层形成斜槽后，在将所述光收发芯片安装在所述波导层表面前，该制备方法还包括在波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件。通过设置连接件可方便预设光收发芯片的位置，同时，通过形成连接件，以将光收发芯片固定于波导层的表面。

在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽前，在波导层的表面且在斜槽的开口周侧形成用于固定光收发芯片的连接件，包括：先在波导层的表面且在斜槽的开口周侧制备金属层，然后在金属层的表面形成焊料层。其中，金属层既可方便焊接光收发芯片，还可作为导电线路使用，以将光收发芯片的电信号导出。

在本申请一种可能的实现方式中，在波导层形成斜槽前，制备方法还包括：将晶圆基体上划分为多个模块区域，相邻两模块区域之间形成分隔槽；并在每个模块区域内分别形成分波结构和波导层。其中，分波结构设于波导芯层光路侧的端部，且分波结构包括多个光波传输口；波导芯层为多个，且多个波导芯层在第二包层的表面间隔设置，分波结构中的每个光波传输口对应连接一个波导芯层。其中，在一种可选的实施例中，在安装光收发芯片时，可在每个模块区域内的波导层表面安装光收发芯片。通过形成分波结构，可同时实现不同频率光波的传输和耦合。

在本申请一种可能的实现方式中，安装光收发芯片后，制备方法还包括：按照模块区域之间的分隔槽的位置切割晶圆基体，并将分配器芯片与光纤进行耦合。切割后，可得到多个光电器件，实现晶圆级加工以及批量生产，从而提高生产效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种光电器件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种波导层的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光电器件未贴装光收发芯片前的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种光电器件贴装光收发芯片后的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种光电器件未贴装光收发芯片前的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种光电器件贴装光收发芯片后的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种光电器件的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种光电器件的制备方法流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种波导层的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种在波导层加工斜槽后的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种在波导层加工斜槽的工艺过程示意图；

图12(a)～图12(e)为本申请实施例提供的一种光电器件的加工工艺流程示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种光电器件的制备方法的流程示意图。

附图标记：

10-晶圆基体；100-模块区域；分隔槽-110；11-波导层；111-上包层；112-波导芯层；

113-下包层；12-光收发芯片；13-斜槽；131-第一侧面；132-第二侧面；14-连接件；

141-金属层；142-焊料层；15-分波结构；16-光纤。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

目前，光电器件作为光通信系统中的重要元件，已广泛应用于光通信领域中。光电器件通常包括用作传输介质的波导层和与波导层配合使用的光收发芯片。以光电探测器为例，该光收发芯片可为光电探测器芯片。光电探测器芯片设置于波导层的出光侧，经波导层传输后的光线进入光电探测器芯片，被光电探测器芯片接收，光电探测器芯片将接收的光信号转换为电信号对外输出。为了使光电探测器转换后的电信号具有较低的误码率，此时需要将经过波导层的光线最大程度地耦合到光电探测器芯片中。目前，光电探测器芯片的贴装方法有两种，一种方法是有源对准贴片，即打开入射光，调整光电探测器芯片和波导层的相对位置，当监控到的光电探测器响应电流最大时，认为经过波导层的入射光最大效率地耦合到光电探测器芯片的光敏面。另一方法是无源对准贴片，这种方式不需要入射光开启，仅仅依靠波导层和光电探测器芯片上的对准标记进行贴片。有源贴片由于需要在开启入射光的条件下进行，因此，无法实现晶圆级贴装。而无源对准贴片，可以实现晶圆级封装，因此，无源贴片的方法成为研究的热点。目前的无源贴片方法需要在晶圆基体内加工出光栅，并在光栅的底部制备反射层，利用光栅和反射层的相互配合实现光线的传输。该结构的光电器件，需要在晶圆基板中加工出反射层和光栅，加工步骤较多，且光栅的加工工艺较复杂，因此，该结构的光电器件具有较高的加工成本。

为了克服上述技术问题，如图1所示，本申请实施例提供一种光电器件，该光电器件包括波导层11和光收发芯片12，其中，光收发芯片12例如可以为光电探测器芯片或发射器芯片。本申请实施例中，光收发芯片12为光电探测器芯片。

图2为本申请一种实施例的波导层11在垂直光线传输方向的剖面结构示意图，其中，垂直该剖面的方向为光线传输方向。一并参照图1和图2，波导层11包括第一包层111、波导芯层112和第二包层113，波导芯层112位于第一包层111和第二包层113之间。波导芯层112例如可以为氮化硅芯层或氧化硅芯层，第一包层111和第二包层113例如可以为氧化硅包层。第一包层111和第二包层113共同形成了波导芯层112的包裹层，如图2所示。通过调整第一包层111和第二包层113的折射率，可使传输光线在波导芯层112中传输，减少光线的散射。同时，第一包层111还可作为波导芯层112的保护层，以防止波导芯层112被划伤。第二包层113还可作为波导层11的基体，为整个波导层11提供结构强度。

参照图1，该波导层11还包括贯穿第一包层111及波导芯层112的斜槽13，该斜槽13包括第一侧面131和第二侧面132，其中，第一侧面131为斜面，其与波导芯层112倾斜相交。在该实施例中，第二侧面132也可为斜面，以方便同时加工第一侧面131和第二侧面132。其中，第一侧面131和第二侧面132可平行设置，以方便用激光刻蚀或等离子体刻蚀加工制备。波导芯层112具有分别位于斜槽13的两侧的光路侧和非光路侧。其中，光路侧为传输光线的一侧。第一侧面131靠近波导芯层112的光路侧设置，第二侧面132远离光路侧设置。

在本申请的一种实施例中，沿波导芯层112中的光线传输方向，如图1中波导芯层112中的箭头所示方向，第一侧面131与第二侧面132之间的尺寸例如可以为15～30微米。通过将第一侧面131和第二侧面132之间的距离设置为15～30微米，可方便斜槽13的加工，以及减少光收发芯片12的贴装区域，进而减少光电器件的体积。在本申请的一种实施例中，沿斜槽13的倾斜延伸方向，斜槽13的深度例如可以为40～60微米，以使斜槽13贯通波导芯层112。

继续参照图1，在本申请的一种实施例中，第一包层111的表面设有用于固定光收发芯片12的连接件14。光收发芯片12与波导层11的固定连接方式例如可以为焊接或粘接，由此，该连接件14例如可以为粘结层或焊盘等结构。另外，连接件14例如可为绕斜槽13开口周向设置的封闭的环形结构，或者点状分布结构等，以实现光收发芯片12的固定即可。

光收发芯片12利用连接件14固定在第一包层111的一侧，且覆盖斜槽13的开口，以实现光路侧的传输光线经第一侧面131反射后在波导层11和光收发芯片12之间传输。该结构中，与波导芯层112和第一包层111对应部分的第一侧面131处于光收发芯片12的覆盖范围内。

继续参照图1，在本申请中的一种实施例中，该连接件14包括金属层141和焊料层142。其中金属层141设置于波导层11的表面，金属层141例如可以为金层或含金合金层等。其中，例如可采用化学气相沉积的方法在包层的表面制备金属层141。焊料层142设置于金属层141的部分表面，贴装光收发芯片12时，可利用该焊料层142将光收发芯片12焊接于金属层141，从而实现光收发芯片12与波导层11的固定连接。焊料层142例如可以为金锡合金焊料层142。

另外，金属层141除了起到焊接固定光收发芯片12的作用外，还可作为导电线路使用，以实现光收发芯片12与外部电路的电连接。例如，可以通过金属层141对光收发芯片12提供电力；又如，还可利用金属层141将光收发芯片12的电信号对外输出。

图3为本申请一种实施例的光电器件的结构示意图，如图3所示，光电器件还可包括分波结构15，该分波结构15位于波导芯层的光路侧的端部，并且该分波结构15包括多个光波传输口，例如为两个、三个、四个、五个或六个等等。波导芯层112为多个，多个波导芯层112在第二包层113的表面间隔设置，波导芯层的个数例如为两个、三个、四个、五个或六个等等。其中每个光波传输口对应连接一个波导芯层112，任一波导芯层112对应设置一个斜槽13。该结构中，每个光波传输口与每个波导芯层112一一对应设置。

另外，波导芯层112的截面尺寸可与对应光波传输口的截面尺寸相同或略小于光波传输口的截面尺寸，以在使传输光线从光波传输口传出后进入波导芯层112的同时，还能够减少传输光线在波导芯层112中的散射。继续参照图3，与多个波导芯层112对应设置的多个斜槽13可分散设置，另外，还可以但不限于按一字型排列。每个波导芯层112对应的斜槽13可以互不相关，可根据需要灵活设置。

本申请一种实施例的光电器件，如图4所示，任一波导芯层112所对应的斜槽13处设置一个光收发芯片12。该结构，不同光收发芯片12之间可分散设置，还可按一字型排列设置，从而可使光收发芯片12的设置位置较为灵活。

图5为本申请另一种实施例的光电器件的结构示意图，如图5所示，该实施例的光电器件包括分波结构15和波导芯层112。其中，分波结构15包括多个光波传输口，波导芯层112也为多个，多个波导芯层112在第二包层113的表面间隔设置，且任一波导芯层112被第一包层111和第二包层113包裹。每个光波传输口对应连接一个波导芯层112，任一波导芯层112对应设置一个斜槽13。该实施例中，多个波导芯层112均对应一个斜槽13，该斜槽13同时贯穿多个波导芯层112。一并参照图6，在设置光收发芯片12时，可以在不同波导芯层112与该斜槽13的对应部位贴装光收发芯片12。

该实施例的光电器件中，当光收发芯片12为光电探测器芯片时，波导层11中的传输光线在第一侧面131的反射作用下，绝大部分光线会进入光收发芯片12；当光收发芯片12为激光器芯片时，光收发芯片12发射的光线经第一侧面131反射后，绝大部分光线会进入波导芯层112中，经波导芯层112传输。

另外，根据传输光线的特性，可以调整第一侧面131的倾斜角度，如使第一侧面131的倾斜角度大于传输光线的全反射角，以使传输光线在第一侧面131处发生全反射，此时，传输光线基本不会进入斜槽13内，从而可最大程度地提高传输光线在波导层11和光收发芯片12之间的耦合效率，减少光损失。在本申请另外一些实施例中，第一侧面131的倾斜角的设置还可根据具体的波导芯层112的折射率进行设定。

本申请实施例的光电器件的结构更为简单，仅通过斜槽13的其中一个倾斜设置的侧面，即可实现光线传输方向的转换，同时，该结构的光电器件加工工艺简单，可显著降低其加工成本。另外，相比于现有的光栅结构的传输方式，本申请实施例的光电器件，仅通过反射实现光路的转换，其不需要做偏振处理，就可实现对不同波段光的反射，传输光线的带宽较宽，应用场景更为宽泛。

图7为本申请实施例提供的另一种光电器件的结构示意图。如图7所示，在本申请的一种实施例中，光收发芯片12为发射器芯片，以图7中所示方向为例，从发射器芯片发出的光线，先竖直向下传输至斜槽13的第一侧面131，并在第一侧面131发生反射后，进入波导芯层112中进行传输，由此，可实现传输光线自竖直方向到水平方向的转换。该实施例中的光线的传输路径如图7中的箭头方向所示。

基于同样的发明构思，本申请提供一种实施例光电器件的制备方法，如图8所示，包括以下步骤：

步骤S11)、在波导层11形成斜槽13。

其中，本申请一种实施例的波导层11的结构示意图如图9所示，该波导层11包括第一包层111、波导芯层112和第二包层113，波导芯层112位于第一包层111和第二包层113之间。波导芯层112例如可以为氮化硅芯层或氧化硅芯层，第一包层111和第二包层113例如可以为氧化硅包层。一并参照图2和图9，第一包层111和第二包层113共同形成了波导芯层112的包裹层。

本申请一种实施例的斜槽13的结构如图10所示，其中，形成的斜槽13贯穿第一包层111及波导芯层112，波导芯层112具有位于斜槽13两侧的光路侧和非光路侧。斜槽13包括第一侧面131和第二侧面132，且第一侧面131靠近波导芯层112的光路侧设置，第二侧面132远离光路侧设置。

步骤S12)、将光收发芯片12安装在波导层11表面，其中，光收发芯片12例如可以光电探测器芯片或发射器芯片。贴装后，光收发芯片12覆盖斜槽13的开口，以使光路侧的传输光线经第一侧面131反射后在波导层11和光收发芯片12之间传输。其中，光收发芯片12贴装在第一包层111的表面。

在本申请的另外一种实施例中，在波导层11形成斜槽13，包括以下步骤：使波导层11和刻蚀方向倾斜设置，然后对波导层11进行刻蚀处理，形成斜槽13。作为示例性说明，使波导层11相对于竖直方向处于倾斜放置状态，如图11所示，然后在竖直方向对波导层11进行刻蚀处理，形成所述斜槽13。其中，刻蚀包括但不限于离子刻蚀或激光刻蚀。离子刻蚀例如可以为等离子体刻蚀。

在本申请的一种实施例中，在波导层11形成斜槽13，除包括上述步骤外，还包括：在对波导层11进行刻蚀处理后，对形成的斜槽13的第一侧面131进行抛光处理的步骤。通过化学抛光处理，可以使第一侧面131的表面更平整，更光滑，以形成镜面反射，可有效减小第一侧面131处的光损。

在本申请的一种实施例中，在波导层11形成斜槽13前，该制备方法还包括：在波导层11的表面且在斜槽13开口的周侧形成用于固定光收发芯片12的连接件14，制备得到的连接件14的位置及结构如图10所示。

在本申请的一种实施例中，在波导层11的表面形成用于固定光收发芯片12的连接件14，包括以下步骤：先在波导层11的表面制备金属层141，然后在金属层141的表面形成焊料层142，得到用于焊接光收发芯片12的连接件14。参照图10，制备得到的连接件14包括金属层141和焊料层142。其中金属层141设置于波导层11的表面，可用作导电线路，以实现光收发芯片12与外部电路的连接。金属层141例如可以为金层或含金合金层等。其中，例如可采用化学气相沉积的方法在包层的表面制备金属层141。焊料层142可设置于金属层141的部分表面，贴装光收发芯片12时，可利用该焊料层142将光收发芯片12焊接于金属层141，从而实现光收发芯片12与波导层11的固定连接。焊料层142例如为金锡合金焊料层142。

图12(a)至图12(e)为本申请一种实施例的光电器件的制备方法的流程示意图。在本申请的一种实施例中，在波导层11形成斜槽13前，该制备方法还包括：在晶圆基体10上划分多个模块区域100，相邻两个模块区域100之间形成分隔槽110，如图12(a)所示，在每个模块区域100内分别形成分波结构15和波导层11，该分波结构设于波导芯层112的光路侧的端部。其中，分波结构15包括多个光波传输口，其中的每个光波传输口与波导层11中的波导芯层112一一对应连接设置，可参照图3和图5。该实施例的制备方法，可直接在晶圆上同时加工多个光电器件，实现批量生产。

其中，当在晶圆基体10的模块区域100分别加工波导层11后，可在每个模块区域100内的波导层11的表面同时分别预设光收发芯片12的安装区，以实现同步生产。晶圆基体10可以硅片或氧化硅片。当为硅片时，可在其表面在加工出氧化硅包层；当晶圆基体10为氧化硅片时，可直接在其表面加工波导芯层112，或者可在其表面先加工出下第二包层113，再加工波导芯层112。

在本申请的一种实施例中，如图12(b)和图12(d)所示，在每个模块区域100的波导层11形成斜槽13后，可依次在每个模块区域100内的斜槽13处安装光收发芯片12。

在本申请的一种实施例中，光收发芯片12安装完毕后，按照模块区域100切割晶圆基板，切割后每个加工后的模块区域100均形成一个光电器件。另外，切割后可将光电器件的分配器芯片与光纤16进行耦合，具体可参照图12(e)所示。

下面将继续参照图12(a)～图12(e)对本申请一种实施例的光电器件的具体制备方法做完整说明。在本申请的一种实施例中，如图13所示，该制备方法包括以下步骤：

步骤S101)、在晶圆基体10上划分多个模块区域100，相邻两个模块区域100之间形成分隔槽110，以形成如图12(a)所示的结构。

步骤S102)、在每个模块区域100内分别制备分波结构15和波导层11，其中，形成的分波结构15可参照图3。其中，分路器中可包括多个光波传输口，相应地，波导层11中可包括多个波导芯层112，其中，多个波导芯层112在第二包层113的表面间隔设置。此时，分波结构15中的每个光波传输口与波导层11中的波导芯层112一一对应连接设置。通过划分多个模块区域100，可在晶圆基体10的每个模块区域100同时制备该光电器件，从而实现晶圆级制备。

步骤S103)、在每个模块区域100内，先在波导层11的表面制备金属层141，然后在金属层141的部分表面形成焊料层142，以制备得到图12(b)中所示的连接件14。

步骤S104)、利用激光或等离子体刻蚀波导层11，在刻蚀过程中，可使激光的光束或等离子体的出射方向与波导层11呈一定的夹角设置，以在波导层11形成斜槽13。作为示例性说明，将晶圆基体10倾斜放置，以使波导层11相对于竖直方向处于倾斜放置状态，然后在竖直方向对安装区内的部分波导层11进行等离子体刻蚀处理，形成斜槽13。其中，一个模块区域100内的加工斜槽13后的结构示意图如图12(b)和图12(c)所示，其中，图12(b)为加工斜槽13后的一个模块区域的俯视结构示意图，图12(c)加工斜槽后的一个模块区域内的内部结构示意图。

步骤S105)、在每个模块区域100内，通过焊接工艺将光收发芯片12与连接件14焊接固定，以将光收发芯片12贴装在波导层11表面。其中，在相邻的两个模块区域100内波导层11分别贴装光收发芯片12后的结构示意图如图12(d)所示。

步骤S106)、按照模块区域100之间的分隔槽110切割晶圆基板，将分配器芯片与光纤16进行耦合，所得光电器件的结构如图12(e)所示。

该实施例的制备方法，可以实现晶圆级水平的光电器件的加工，同时实现光收发芯片12的无源贴装。该制备方法工艺步骤简单，加工难度低，可显著降低光电器件的加工成本。

利用该实施例的制备方法制备得到的光电器件中，当光收发芯片12为光电探测器芯片时，波导层11中的传输光线在第一侧面131的反射作用下，绝大部分光线会进入光收发芯片12；当光收发芯片12为发射器芯片时，光收发芯片12发射的光线经第一侧面131反射后，绝大部分光线会进入波导芯层112中，经波导芯层112传输。另外，根据传输光线的特性，可以调整第一侧面131的角度，可使传输光线在第一侧面131处发生全反射，此时，传输光线基本不会进入斜槽13内，从而可最大程度地提高传输光线在波导层11和光收发芯片12之间的耦合效率，减少光损失。本申请实施例的制备方法，仅通过在波导层11加工制备出斜槽13，即可利用斜槽13的第一侧面131对传输光线进行全反射，避免加工额外的反射层。该制备方法制备工艺简单，可有效减低光电器件的加工成本。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种光电器件，其特征在于，包括波导层和光收发芯片，其中：

所述波导层，包括第一包层、第二包层、位于所述第一包层和所述第二包层之间的波导芯层、以及贯穿所述第一包层及所述波导芯层的斜槽，所述斜槽包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近所述波导芯层的光路侧设置，所述第二侧面远离所述光路侧设置；

所述光收发芯片，设置于所述第一包层的远离所述波导芯层的一侧，并覆盖所述斜槽的开口，所述光路侧的传输光线经所述第一侧面反射后在所述波导层和所述光收发芯片之间传输。

2.根据权利要求1所述的光电器件，其特征在于，沿所述波导芯层中的光线传输方向，所述第一侧面与所述第二侧面之间的间距为15～30微米。

3.根据权利要求1或2所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括连接件，所述连接件设置在所述第一包层的靠近所述光收发芯片的表面，且所述连接件设置在所述斜槽的开口的周侧；所述光收发芯片固定于所述连接件。

4.根据权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述连接件包括金属层和焊料层，所述金属层设置于所述第一包层的靠近所述光收发芯片的表面，所述焊料层设置于所述金属层的表面，所述光收发芯片焊接于所述焊料层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光电器件，其特征在于，所述光电器件还包括分波结构，所述分波结构设置于所述波导芯层的光路侧的端部；

所述分波结构包括多个光波传输口，所述波导芯层为多个，且多个所述波导芯层在所述第二包层表面间隔设置，所述分波结构的每个所述光波传输口对应连接一个所述波导芯层。

6.根据权利要求5所述的光电器件，其特征在于，任一所述波导芯层对应设置一个所述斜槽，或者，沿所述波导芯层的排列方向，一个所述斜槽贯通部分或所有所述波导芯层。

7.根据权利要求5所述的光电器件，其特征在于，任一所述波导芯层所对应的所述斜槽的开口处设置一个所述光收发芯片。

8.一种光电器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在波导层形成斜槽，其中，所述波导层包括第一包层、第二包层、以及位于所述第一包层和所述第二包层之间的波导芯层，所述斜槽贯穿所述第一包层及所述波导芯层，且所述斜槽包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面靠近所述波导芯层的光路侧设置，所述第二侧面远离所述光路侧设置；

将所述光收发芯片安装在所述波导层表面，且所述光收发芯片覆盖所述斜槽的开口，以使所述光路侧的传输光线经所述第一侧面反射后在所述波导层和所述光收发芯片之间传输。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在波导层形成斜槽，包括：

使所述波导层相对于刻蚀方向倾斜设置，对所述波导层进行刻蚀处理，形成所述斜槽。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理包括离子刻蚀处理或激光刻蚀处理。

11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于，对所述波导层进行刻蚀处理后，所述在波导层形成斜槽还包括：对形成的所述斜槽的第一侧面进行抛光处理。

12.根据权利要求8-11任一项所述的制备方法，其特征在于，在波导层形成斜槽前，所述制备方法还包括：

在所述波导层的表面形成连接件，且所述连接件设置在所述斜槽的开口周侧；

或者，

在波导层形成斜槽后，在将所述光收发芯片安装在所述波导层表面前，所述制备方法还包括：

在所述波导层的表面形成连接件，且所述连接件设置在所述斜槽的开口周侧。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，在波导层形成斜槽前，所述在所述波导层的表面形成连接件，包括：

在所述波导层的表面且在所述斜槽的开口周侧制备金属层；

在所述金属层的表面形成焊料层。

14.根据权利要求8-13任一项所述的制备方法，其特征在于，所述在波导层形成斜槽前，所述制备方法还包括：

将晶圆基体划分为多个模块区域，相邻两所述模块区域之间形成分隔槽；

在每个所述模块区域内分别形成分波结构和所述波导层；其中，所述分波结构设于所述波导芯层光路侧的端部，且所述分波结构包括多个光波传输口；所述波导芯层为多个，且多个所述波导芯层在所述第二包层的表面间隔设置，所述分波结构中的每个所述光波传输口对应连接一个所述波导芯层。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述将所述光收发芯片安装在所述波导层表面，包括：在每个所述模块区域内的所述波导层表面安装所述光收发芯片。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，安装所述光收发芯片后，所述制备方法还包括：

按照所述模块区域之间的所述分隔槽的位置切割所述晶圆基体，并将所述分配器芯片与光纤进行耦合。

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