TWM635257U - 混合封裝晶片及光發射器 - Google Patents
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Abstract
本創作係關於一種混合封裝晶片及光發射器,前述混合封裝晶片包括第一子晶片,其包括至少一個第一波導和至少一個第一電極;第二子晶片,其包括至少一個第二波導和至少一個第二電極;前述第一波導與對應之第二波導光耦合;前述第一子晶片之第一電極與對應第二子晶片之第二電極藉由第一導電結構電性連接,以接收調制電訊號;在工作狀態下,前述第一子晶片接收來自外部之輸入光並經由第一波導輸出,前述至少一个第一電極對輸入光進行調制以輸出經調制之光,前述第二波導接收從第一子晶片耦合進來之部分光,從而降低工藝難度及耦合难度。
Description
本創作涉及半導體晶片技術領域,具體涉及一種混合封裝晶片及光發射器。
在資訊化快速發展的時代,集成光學憑藉著其體積小、低能耗、大頻寬等優勢,在光互聯、光通訊以及光傳感等領域獲得越來越多之青睞。尤其係矽基光電子模組(以下稱矽光模組),其藉由與傳統CMOS工藝相容之優勢,在高速光通訊中佔據著重要的地位。為了提高矽光模組之調制效率和頻寬,提出了在矽光模組上集成其他材料之混合集成光電晶片,以鈮酸鋰薄膜為例,將整個鈮酸鋰薄膜鍵合(bonding)到矽光晶圓上,中間利用BCB(Benzocyclobutene,苯並環丁烯)樹脂或二氧化矽等,藉由粘合力或分子間作用力結合在一起,再藉由刻蝕鈮酸鋰薄膜的方法,實現鈮酸鋰波導和矽光波導之耦合。
惟,上述結合方式在實際製作時工藝複雜,良率較低,並且可靠性較差,從而導致生產效率不高。是故,如何避免鍵合等複雜而困難之工藝,並降低鈮酸鋰波導和矽光波導之耦合難度,係業界亟待解決之一個問題。
本創作之混合封裝晶片及光發射器,在降低工藝難度之同時降低鈮酸鋰波導和矽光波導之耦合難度,又能有效提高高速訊號之完整性。
為實現上述目的,本創作提供之混合封裝晶片包括:第一子晶片,前述第一子晶片包括至少一個第一波導和至少一個第一電極;第二子晶片,前述第二子晶片包括至少一個第二波導和至少一個第二電極;前述第一波導與對應的前述第二波導光耦合;前述第一子晶片的第一電極與對應的前述第二子晶片的第二電極藉由第一導電結構電性連接,以接收調制電訊號;在工作狀態下,前述第一子晶片接收來自外部的輸入光並經由前述第一波導輸出,前述至少一個第一電極對前述輸入光進行調制以輸出經調制的光,前述第二波導接收從前述第一子晶片耦合進來的部分光;其中,前述第一子晶片係基於鈮酸鋰薄膜之光電子晶片,前述第二子晶片係基於矽之矽光子晶片。
作為本創作之進一步改進,前述第一波導和前述第二波導藉由光柵耦合器光耦合。
作為本創作之進一步改進,前述第一波導至少包括第一光柵耦合器,前述第二波導至少包括與前述第一光柵耦合器對準之第二光柵耦合器,前述第二波導經由前述第一光柵耦合器和前述第二光柵耦合器接收前述從前述第一子晶片耦合進來之部分光。
作為本創作之進一步改進,前述第二子晶片還包括監控光電二極體,前述監控光電二極體將從前述第二光柵耦合器接收到之光訊號轉換為電訊號,並將前述電訊號輸出至外部基板。
作為本創作之進一步改進,前述第一子晶片和前述第二子晶片之間具有填充層,以將前述第一子晶片和前述第二子晶片固定連接。
作為本創作之進一步改進,前述填充層覆蓋前述光柵耦合器所在之區域,並且前述填充層之有效折射率與前述光柵耦合器之有效折射率相匹配。
作為本創作之進一步改進,前述第一電極與前述第一波導並排設置,前述第一電極對藉由前述第一波導之光進行調制;前述第一電極包括第一輸入電耦合部和第一輸出電耦合部,前述第二電極包括面向前述第一輸入電耦合部且與前述第一輸入電耦合部對準之第二輸入電耦合部,以及面向前述第一輸出電耦合部且與前述第一輸出電耦合部對準之第二輸出電耦合部,其中,前述第一輸入電耦合部和前述第二輸入電耦合部用於接收前述調制電訊號,前述第一輸出電耦合部和前述第二輸出電耦合部用於向前述第二子晶片迴流前述調制電訊號。
作為本創作之進一步改進,前述第二子晶片還包括面向前述外部基板之第三電極以及貫穿前述第二子晶片之導電通孔,前述第三電極藉由第二導電結構與前述外部基板電性連接,前述導電通孔之一端與前述第二導電結構電性連接,前述導電通孔之另一端與前述第一導電結構電性連接。
作為本創作之進一步改進,前述第二子晶片藉由與前述第二電極電性連接之導電引線與前述外部基板電性連接以傳輸電訊號。
為實現上述目的,本創作還提供了一種光發射器,其包括前述之任何一种混合封裝晶片。
本創作混合封裝晶片及光發射器藉由非鍵合之方式改進了矽光子晶片和基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片之集成方式,一方面藉由導電凸塊之非鍵合之方式能夠降低晶片製造之工藝難度以及鈮酸鋰波導和矽光波導之耦合難度;又在進一步之實施方式中,藉由導電凸塊與導電通孔之配合結構也能夠避免傳統打金線方式所造成之電磁輻射干擾,從而保證混合集成之光電晶片之訊號完整性。
為使本創作的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將對本創作的技術方案進行詳細的描述。顯然,所描述的實施例僅僅係本創作一部分實施例,而不係全面之實施例。基於本創作中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式,都屬於本創作所保護的範圍。
本創作之說明書和申請專利範圍以及圖式中的術語“第一”“第二”“第三”等(如果存在)係用於區別類似之物件,而不必用於描述特定的順序或先後次序。應當理解,該等描述之物件在適當情況下可以互換。在本創作之描述中,“複數個”之含義是兩個或兩個以上,除非另有明確具體地限定。此外,術語“包括”和“具有”以及它們的任何變形,意圖在於覆蓋不排它的包含。圖式中所示的一些方框圖是功能實體,不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應。可以採用軟體形式來實現該等功能實體,或在一個或複數個硬體電路或積體電路中實現該等功能實體,或在不同網路和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現該等功能實體。
在本創作之描述中,需要說明的是,除非另有明確的規定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,亦可以係可拆卸連接,或一體地連接;可以係機械連接,亦可以係電連接或可以相互通訊;可以係直接相連,亦可以藉由中間媒介間接相連,可以係兩個元件內部之連通或兩個元件之相互作用關係。對於本領域之普通技術人員而言,可以根據具體情況理解前述術語在本創作中之具體含義。
為使本創作之目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂,下面結合圖式和具體實施方式對本創作作進一步詳細之說明。
圖1A係本創作第一實施例之混合封裝晶片中之光電子晶片之光訊號調制原理之示意圖,圖1B係本創作第一實施例之混合封裝晶片中的矽光子晶片一側之光訊號調制原理之示意圖,圖1C係本創作第一實施例之混合封裝晶片中之矽光子晶片另一側的光訊號調制原理之示意圖。本實施例之混合封裝晶片包括矽光子晶片(即第二子晶片)20和在前述矽光子晶片20上集成之光電子晶片(即第一子晶片)10。在本實施例中,矽光子晶片20和光電子晶片10之主要材料不同,例如矽光子晶片20主要採用矽材料製成;示例性地,光電子晶片10主要採用鈮酸鋰材料製成,且前述光電子晶片10包括鈮酸鋰薄膜調制器,以對射入光訊號進行調制。以下以在前述矽光子晶片20上集成基於薄膜鈮酸鋰的光電子晶片10為例進行描述。
以下結合圖1A、圖1B和圖1C描述本創作第一實施例之混合封裝晶片之光訊號調制原理。
如圖1A所示,本創作第一實施例之光電子晶片10包括第一端面耦合器101、第一定向耦合器102、第一鈮酸鋰光柵耦合器103、分束器104、第一波導17、合束器107、第二定向耦合器108、第二鈮酸鋰光柵耦合器109、以及第二端面耦合器110。其中,來自鐳射器的輸入光藉由基於薄膜鈮酸鋰之光電模組10的第一端面耦合器101與光纖陣列耦合並進入鈮酸鋰波導層的第一波導17(如圖1A中之粗實線所示)內。其中前述第一波導17包括兩個調制區波導區段(111A和111B)和兩端的非調制區波導區段(例如105A、105B、105C、105D等)。進入第一波導17的輸入光經過分束器104後均分成兩束強度相等的光進入鈮酸鋰薄膜調制器111的兩臂(即調制區波導區段111A和111B)中。在本實施例中,以馬赫曾德爾調制器(MZM,MachZehnder Modulator)為例,對輸入光形成電光調制,其中調制電訊號來自基板30(圖2中示出),前述基板30用於承載前述矽光子晶片20和光電子晶片10並將外部輸入之調制電訊號經由導線和電極傳輸至前述矽光子晶片20,該調制電訊號隨後由圖1B所示之矽光子晶片20傳輸至基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10的第一電極106,以在鈮酸鋰波導層上形成電場,從而影響調制區波導區段(111A和111B)之有效折射率。當兩束光經過前述調制區波導區段(111A和111B)時,會積累相位變化,從而完成對輸入光之調制。對上述調制電訊號的傳輸方式的具體描述將參考圖2在下面詳細闡述。
示例性地,輸入光在經過分束器104之前,還藉由第一定向耦合器102被一分為二,能量多的部分(比如95%光)輸入到分束器104後進行如上前述的進一步調制,能量少的那部分(比如5%光)藉由第一波導17中設置之第一鈮酸鋰光柵耦合器103與矽光子晶片20上的第二波導200(如圖1B中的粗實線所示)中設置之第一矽光光柵耦合器203耦合,隨後進入到矽光子晶片20上的第一監控光電二極體(MPD)211中,從而將輸入光的一部分轉化為電訊號輸出到基板30(圖2中示出)以實施監控操作,如圖1B所示。前述基板30可以係印製電路板(PCB板),其作為電子元器件電氣連接的載體。類似地,在結束電光調制後,調制後之光訊號經過一合束器107後合為一束光進入第二定向耦合器108,並藉由第二定向耦合器108被一分為二,能量多的部分(比如95%光)藉由第二端面耦合器110輸出到光纖陣列,能量少的部分(比如5%光)藉由在基於薄膜鈮酸鋰的光電子晶片10之第一波導17中設置之第二鈮酸鋰光柵耦合器109與矽光子晶片20之第二波導200中設置之第二矽光光柵耦合器209耦合,並進入到矽光子晶片20上之第二監控光電二極體212中,從而將經調制之光中的一部分轉化為電訊號輸出到基板以實施監控操作,該第一監控光電二極體211和第二監控光電二極體212輸出之電訊號能夠用於MZM工作點之迴饋。
圖2係本創作第一實施例之混合封裝晶片之鈮酸鋰薄膜調制器的電極間電耦合結構處的橫截面示意圖。以下結合圖1A、圖1B、圖1C和圖2進行詳細描述。
在本實施例中,基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10包括從上至下依次層疊之第一襯底層16(例如,矽襯底)、第一二氧化矽層15、第一覆蓋層12和鈮酸鋰波導層11,前述鈮酸鋰波導層11內設有第一電極106(例如GSG電極,在其它實施例中也可以為GSSG電極或GS電極)和第一波導17,其中,前述第一電極106包括一個訊號電極(S)和兩個接地電極(G)。圖2中所示出之第一波導17是調制區波導區段,即圖1A中之兩個調制臂111A和111B。前述基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10還包括與矽光子晶片20電性連接之第一導電結構。前述第一導電結構由位於前述第一電極106之電耦合區處的第一焊墊14以及與前述第一焊墊14電性連接的第一導電凸塊13構成。如圖1A所示,前述電耦合區包括位於第一電極106一端之第一輸入電耦合部1a,1b和1c,以及位於第一電極106另一端之第一輸出電耦合部1d,1e和1f。每個輸入電耦合部以及每個輸出電耦合部均具有一個對應之焊墊,每個焊墊對應於一個導電凸塊,用於與其他部件電性連接。
如圖2所示,矽光子晶片20包括從下至上依次層疊之第二襯底層21(例如,矽襯底)、第二二氧化矽層25、第二覆蓋層26和矽波導層27,在矽波導層27內設有第二電極(圖1B中所示的2a,2b、2c、2d,2e和2f)。再參考圖1A和圖1B,前述第二電極(圖1B中所示的2a,2b、2c、2d,2e和2f)包括面向前述第一輸入電耦合部且與前述第一輸入電耦合部對準的第二輸入電耦合部(2a,2b和2c),以及面向前述第一輸出電耦合部且與前述第一輸出電耦合部對準的第二輸出電耦合部(2d,2e和2f),其中,前述第一輸入電耦合部和前述第二輸入電耦合部用於接收輸入到前述基於薄膜鈮酸鋰的光電子晶片10的調制電訊號,前述第一輸出電耦合部和前述第二輸出電耦合部用於向前述矽光子晶片20迴流前述調制電訊號以形成迴路。示例性地,前述第二電極之前述第二輸入電耦合部和前述第二輸出電耦合部是與前述第一導電凸塊13對應之第二焊墊24,前述第二焊墊24與前述第一導電凸塊13電性連接。另,前述矽光子晶片20還包括與前述第二輸出電耦合部2d,2e和2f串聯之終端匹配電阻201,202。
如圖1C所示,前述矽光子晶片20還包括面向基板30並且設置在前述第二襯底層21的背面的第三電極(3a,3b、3c、3d,3e和3f)。如圖2所示,前述矽光子晶片20還包括貫穿前述矽光子晶片20的導電通孔22,前述第三電極藉由第二導電結構與外部基板30電性連接(前述第二導電結構由分別位於前述第三輸入電耦合部和第三輸出電耦合部處的第三焊墊34和與前述第三焊墊34電性連接的第二導電凸塊23構成),前述導電通孔22的一端與前述第二導電結構電性連接,前述導電通孔22的另一端與前述第一導電結構電性連接。其中,前述第三電極包括第三輸入電耦合部(3a,3b、3c)和第三輸出電耦合部(3d,3e和3f),前述第三輸入電耦合部用於接收輸入到前述矽光子晶片20之調制電訊號,前述第三輸出電耦合部用於向基板30輸出電訊號。其中,上述設置於矽光子晶片20上的第二焊墊24和第三焊墊34分別與前述導電通孔22電性連接。示例性地,前述第三電極之前述第三輸入電耦合部和前述第三輸出電耦合部係與前述第二導電凸塊23電連接之第三焊墊34。雖圖2中示例性地示出了第二焊墊24和第三焊墊34與前述導電通孔22之相對位置關係,然應當理解,前述導電通孔22並非必須與第二焊墊24和第三焊墊34對準。
示例性地,前述導電通孔22可以是基於TSV(Through Silicon Via,矽通孔)工藝製成,前述導電通孔22填充有導電材料,例如銅等金屬,該TSV通孔貫穿矽光模組20,從而能夠實現與基板30和基於薄膜鈮酸鋰的光電子晶片10的電性連接,並允許更高的晶片堆疊密度。
另,前述第一導電凸塊13和第二導電凸塊23可以是銅柱凸塊(copper pillar bump),也可以是製作於頂層金屬焊墊開口(pad opening)中的凸塊,本創作對此不做限制。
示例性地,在圖2所示之實施例中,前述混合封裝晶片還包括位於基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10和矽光子晶片20之間以及矽光子晶片20和基板30之間的第一填充層32和第二填充層31,以固定各層疊模組。前述第一填充層32中設置有第一導電凸塊13,前述第二填充層31中設置有第二導電凸塊23。其中,前述第一填充層32不覆蓋光柵耦合器所在區域。可選地,前述第一填充層32覆蓋光柵耦合器所在的區域,並且前述第一填充層32的有效折射率與前述光柵耦合器的有效折射率相匹配。
示例性地,在本實施例中,基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10上之第一電極106(例如,GSG電極)藉由第一導電凸塊13與矽光子晶片20電性連接,矽光子晶片20與基板30藉由第二導電凸塊23電性連接。是故,用於電光調制之調制電訊號首先從基板30藉由第二導電凸塊23進入矽光子晶片20,再藉由矽光子晶片20之導電通孔22經由第一導電凸塊13流入基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10之第一電極106之輸入電耦合區以驅動光電調制,最後藉由基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10之輸出電耦合區迴流進矽光子晶片20後被矽光子晶片20上之終端匹配電阻201,202終結。
由前述內容可見,在本實施例中,前述基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10係藉由倒裝晶片(flip chip)之封裝方式與矽光子晶片20電性連接的。具體地,在基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10之正面電耦合區上製作第一焊墊14,藉由第一焊墊14上設置之第一導電凸塊13與矽光子晶片20正面電耦合區上的第二焊墊24電性連接,從而實現基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10和矽光子晶片20之非鍵合集成方式。另,藉由TSV封裝技術在模組與模組之間製作垂直通孔,能夠實現子晶片與基板之間的電氣互連,又減少電磁干擾對頻寬之影響,保證混合集成之光電晶片之訊號完整性。
應當理解,圖1A、圖1B、圖1C以及圖2中僅示出了混合封裝晶片之一部分,完整之混合集成之光電晶片還可以集成其他波導和電極,以及其他有源和無源器件。
圖3係本創作第一實施例之混合封裝晶片之光柵耦合結構處的橫截面示意圖。前述光柵耦合結構包括圖1A和圖1B中所示的第一鈮酸鋰光柵耦合器103與第一矽光光柵耦合器203組成的第一光柵耦合結構和/或第二鈮酸鋰光柵耦合器109與第二矽光光柵耦合器209組成的第二光柵耦合結構。
如圖3所示,以第二鈮酸鋰光柵耦合器109與第二矽光光柵耦合器209組成的第二光柵耦合結構為例,該基於薄膜鈮酸鋰的光電子晶片10包括從上至下依次層疊的第一襯底層16(例如,矽襯底)、第一二氧化矽層15、第一覆蓋層12和鈮酸鋰波導層11。鈮酸鋰波導層11內設有第一波導17,這裡第一波導17為非調制區波導區段,前述第一波導17包括第二鈮酸鋰光柵耦合器109。相對應地,矽光子晶片20包括從下至上依次層疊之第二襯底層21、第二二氧化矽層25、第二覆蓋層26和矽波導層27,在矽波導層27內設有第二波導200(如圖1B所示),前述第二波導200包括第二矽光光柵耦合器209。示例性地,在光柵耦合器所在區域之外,前述混合封裝晶片還包括前述基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10和前述矽光子晶片20之間的第一填充層32。可選地,前述第一填充層32覆蓋光柵耦合器所在區域,並且前述第一填充層32的有效折射率與前述光柵耦合器的有效折射率相匹配。
由於本實施例中由第二鈮酸鋰光柵耦合器109與第二矽光光柵耦合器209組成之光柵耦合結構僅用於MPD之光耦合,對耦合效率之要求較低,又該光柵耦合結構能夠藉由光之衍射把原本在波導內之小模斑擴成大模斑,從而實現與光纖之模式匹配以及更方便之耦合,又鑒於模斑擴大了,對對準精度之要求降低了,亦降低了耦合之難度。
圖4係本創作第一實施例之混合封裝晶片中之光電子晶片之端面耦合結構之俯視圖。前述端面耦合結構是圖1A所示之第一端面耦合器101和/或第二端面耦合器110,並且待調制之光的輸入以及調制完成後之光訊號之輸出都係藉由以上端面耦合器與光纖陣列之耦合實現的,其具有較高之耦合效率,能夠降低整個光路之損失。以下僅以第一端面耦合器101為例並結合圖1A至圖3進行詳細描述。
前述第一端面耦合器101包括位於鈮酸鋰波導層11內之第一波導17,以及位於鈮酸鋰波導層11上方之第一二氧化矽層15以及第一襯底層16(如圖2所示)。前述第一波導17具有一段漸變波導,藉由該漸變波導與外部光纖33耦合,將光模式逐漸演化到第一波導17中。藉由光纖陣列與鈮酸鋰波導端面耦合之方式能夠實現主光源之輸入輸出,減小光路損耗。
圖5係本創作第二實施例之混合封裝晶片之橫截面示意圖。該第二實施例與上述第一實施例之區別在於,導電通孔由設置在矽光子晶片上之引線焊墊替代。在本實施例中,前述混合封裝晶片從下至上依次層疊有矽光子晶片20、設置在前述矽光子晶片20表面且與前述矽光子晶片20之第二電極(未圖示)電性連接之引線焊墊36、設置於前述矽光子晶片20表面之導電凸塊13,以及藉由前述導電凸塊13與前述矽光子晶片20電性連接之前述基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10。在本實施例中,前述引線焊墊36藉由導電引線38,例如,金線,與基板30電性連接以傳輸電訊號。應當理解,前述第二電極可以包括與基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片10之第一波導上形成電場之調制電極(例如,GSG電極)對準之電極,亦可以包括其他用於與外部電源電性連接之其他電極。
以上第二實施例之混合集成之光電晶片之結構藉由非鍵合之方式改進了矽光子晶片和基於薄膜鈮酸鋰之光電子晶片之集成方式,能夠藉由兩子晶片之間的導電凸塊實現電性連接,以降低製造工藝難度。
本創作還公開了一種光發射器,前述光發射器包括前面所描述之任一種混合封裝晶片。
以上對本創作之混合封裝晶片及光發射器進行了詳細介紹,本文中應用了具體個例對本創作之原理及實施方式進行了闡述,以上實施例之說明僅係用以幫助理解本創作之技術方案及其核心思想;本領域之普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載之技術方案進行修改,或者對其中部分技術特徵進行等同替換;而該等修改或者替換,並不使相應技術方案之本質脫離本創作各實施例之技術方案之範圍。
1a:第一輸入電耦合部
1b:第一輸入電耦合部
1c:第一輸入電耦合部
1d:第一輸出電耦合部
1e:第一輸出電耦合部
1f:第一輸出電耦合部
2a:第二電極或第二輸入電耦合部
2b:第二電極或第二輸入電耦合部
2c:第二電極或第二輸入電耦合部
2d:第二電極或第二輸出電耦合部
2e:第二電極或第二輸出電耦合部
2f:第二電極或第二輸出電耦合部
3:第三電極
3a:第三電極或第三輸入電耦合部
3b:第三電極或第三輸入電耦合部
3c:第三電極或第三輸入電耦合部
3d:第三電極或第三輸出電耦合部
3e:第三電極或第三輸出電耦合部
3f:第三電極或第三輸出電耦合部
10:光電子晶片
11:鈮酸鋰波導層
12:第一覆蓋層
13:第一導電凸塊
14:第一焊墊
15:第一二氧化矽層
16:第一襯底層
17:第一波導
20:矽光子晶片
21:第二襯底層
22:導電通孔
23:第二導電凸塊
24:第二焊墊
25:第二二氧化矽層
26:第二覆蓋層
27:矽波導層
30:基板
31:第二填充層
32:第一填充層
33:外部光纖
34:第三焊墊
36:引線焊墊
38:導電引線
101:第一端面耦合器
102:第一定向耦合器
103:第一鈮酸鋰光柵耦合器
104:分束器
105A:非調制區波導區段
105B:非調制區波導區段
105C:非調制區波導區段
105D:非調制區波導區段
106:第一電極
107:合束器
108:第二定向耦合器
109:第二鈮酸鋰光柵耦合器
110:第二端面耦合器
111:鈮酸鋰薄膜調制器
111A:調制區波導區段
111B:調制區波導區段
200:第二波導
201:終端匹配電阻
202:終端匹配電阻
203:第一矽光光柵耦合器
209:第二矽光光柵耦合器
211:第一監控光電二極體
212:第二監控光電二極體
圖1A係本創作第一實施例之混合封裝晶片中之光電子晶片之光訊號調制原理之示意圖。
圖1B係本創作第一實施例之混合封裝晶片中之矽光子晶片一側之光訊號調制原理之示意圖。
圖1C係本創作第一實施例之混合封裝晶片中的矽光子晶片另一側的光訊號調制原理之示意圖。
圖2係本創作第一實施例之混合封裝晶片的鈮酸鋰薄膜調制器的電極間電耦合結構處之橫截面示意圖。
圖3係本創作第一實施例之混合封裝晶片之光柵耦合結構處之橫截面示意圖。
圖4係本創作第一實施例之混合封裝晶片中的光電子晶片的端面耦合結構的俯視圖。
圖5係本創作第二實施例之混合封裝晶片之橫截面示意圖。
1a:第一輸入電耦合部
1b:第一輸入電耦合部
1c:第一輸入電耦合部
1d:第一輸出電耦合部
1e:第一輸出電耦合部
1f:第一輸出電耦合部
10:光電子晶片
17:第一波導
101:第一端面耦合器
102:第一定向耦合器
103:第一鈮酸鋰光柵耦合器
104:分束器
105A:非調制區波導區段
105B:非調制區波導區段
105C:非調制區波導區段
105D:非調制區波導區段
106:第一電極
107:合束器
108:第二定向耦合器
109:第二鈮酸鋰光柵耦合器
110:第二端面耦合器
111:鈮酸鋰薄膜調制器
111A:調制區波導區段
111B:調制區波導區段
Claims (10)
- 一種混合封裝晶片,包括:第一子晶片,其包括至少一個第一波導和至少一個第一電極;第二子晶片,其包括至少一個第二波導和至少一個第二電極;前述第一波導與對應之前述第二波導光耦合;前述第一子晶片之第一電極與對應之前述第二子晶片之第二電極藉由第一導電結構電性連接,以接收調制電訊號;在工作狀態下,前述第一子晶片接收來自外部之輸入光並經由前述第一波導輸出,前述至少一個第一電極對前述輸入光進行調制以輸出經調制之光,前述第二波導接收從前述第一子晶片耦合進來之部分光;其中,前述第一子晶片係基於鈮酸鋰薄膜之光電子晶片,前述第二子晶片係基於矽之矽光子晶片。
- 如請求項1所述之混合封裝晶片,其中前述第一波導和前述第二波導藉由光柵耦合器光耦合。
- 如請求項2所述之混合封裝晶片,其中前述第一波導至少包括第一光柵耦合器,前述第二波導至少包括與前述第一光柵耦合器對準之第二光柵耦合器,前述第二波導經由前述第一光柵耦合器和前述第二光柵耦合器接收前述從前述第一子晶片耦合進來之部分光。
- 如請求項3所述之混合封裝晶片,其中前述第二子晶片還包括監控光電二極體,前述監控光電二極體將從前述第二光柵耦合器接收到之光訊號轉換為電訊號,並將前述電訊號輸出至外部基板。
- 如請求項4所述之混合封裝晶片,其中前述第一子晶片和前述第二子晶片之間具有填充層,以將前述第一子晶片和前述第二子晶片固定連接。
- 如請求項5所述之混合封裝晶片,其中前述填充層覆蓋前述光柵耦合器所在之區域,並且前述填充層之有效折射率與前述光柵耦合器之有效折射率相匹配。
- 如請求項5所述之混合封裝晶片,其中前述第一電極與前述第一波導並排設置,前述第一電極對藉由前述第一波導之光進行調制;前述第一電極包括第一輸入電耦合部和第一輸出電耦合部,前述第二電極包括面向前述第一輸入電耦合部且與前述第一輸入電耦合部對準之第二輸入電耦合部,以及面向前述第一輸出電耦合部且與前述第一輸出電耦合部對準之第二輸出電耦合部,其中,前述第一輸入電耦合部和前述第二輸入電耦合部用於接收前述調制電訊號,前述第一輸出電耦合部和前述第二輸出電耦合部用於向前述第二子晶片迴流前述調制電訊號。
- 如請求項7所述之混合封裝晶片,其中前述第二子晶片還包括面向前述外部基板之第三電極以及貫穿前述第二子晶片之導電通孔,前述第三電極藉由第二導電結構與前述外部基板電性連接,前述導電通孔之一端與前述第二導電結構電性連接,前述導電通孔之另一端與前述第一導電結構電性連接。
- 如請求項5所述之混合封裝晶片,其中前述第二子晶片藉由與前述第二電極電性連接之導電引線與前述外部基板電性連接以傳輸電訊號。
- 一種光發射器,其包括如請求項1至9中任意一項所述之混合封裝晶片。
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