封装结构及其制造方法、光子集成电路芯片与流程

本发明涉及半导体领域，更为具体而言，涉及一种封装结构及其制造方法、光子集成电路芯片。

背景技术：

1、在光子集成电路中，有时需要将光耦合入光子集成电路，使得光在光子集成电路中传输、或者输入光子集成电路中的光子器件。在光子集成电路中通常设置有耦合结构或者耦合器件，以实现光的输入。制造合适的光子集成电路，以提高光的耦合效率，减少光在光耦合过程中的损失十分重要。

2、在对光子集成电路进行封装时，基于电连接的需要，一些场景中希望在光子集成电路中形成贯穿材料层以及贯穿衬底的导电结构。

3、在光子集成电路的生长衬底形成过孔时，目前仍然存在一些挑战，例如其工艺本身可能并不成熟，或者会因为工艺等原因对光子电路中的器件产生影响。

技术实现思路

1、本发明提供了一种封装结构及其制造方法、一种光子集成电路芯片。

2、在一个示例性的实施例中，提出一种封装结构的制造方法，包括：提供光子集成结构，所述光子集成结构包括：光栅耦合器；提供第一衬底；在第一衬底上形成反射层；将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第一衬底之间，并且所述反射层与所述光栅耦合器对应。

3、在一些实施方式中，在所述提供光子集成结构的步骤中，被提供的所述光子集成结构包括第一介电层；所述提供光子集成结构的步骤包括：基于 soi衬底形成所述光子集成结构，其中，所述soi衬底包括背衬底、绝缘层以及顶层硅，所述第一介电层来自soi衬底中的绝缘层；去除所述背衬底。

4、在一些实施方式中，在所述第一衬底上形成所述反射层之后，将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第一衬底之间。

5、在一些实施方式中，在第一衬底上形成第五介电层，然后将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第五介电层之间。

6、在一些实施方式中，在所述提供光子集成结构的步骤中，所述光子集成结构包括：第一开孔，以及设置于所述第一开孔中的导电材料；在所述提供第一衬底的步骤中，所述第一衬底包括：第二开孔，以及设置于所述第二开孔中的导电材料；将所述光子集成结构与所述第一衬底键合的步骤中，使得所述第一开孔与所述第二开孔对准，并且所述第一开孔中的所述导电材料与对应的所述第二开孔中的所述导电材料电性连接。

7、在一些实施方式中，在去除所述背衬底之后，在所述第一介电层中形成所述第一开孔。

8、在一些实施方式中，在去除所述背衬底之前，在所述第一介电层中形成所述第一开孔。

9、在一些实施方式中，所述光子集成结构具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧，所述第一介电层位于所述光子集成结构的第二侧，并且，所述光子集成结构的第二侧朝向所述第一衬底进行键合。

10、在一些实施方式中，在所述第一介电层上形成第二介电层，所述第二介电层覆盖所述光栅耦合器。

11、在一些实施方式中，其中所述光子集成结构与所述第一衬底之间通过氧化物-氧化物键合方式进行键合。

12、在一些实施方式中，包括在所述第一衬底的第一侧形成第五介电层；并且，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合的步骤中，使得所述第五介电层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间。

13、在一些实施方式中，包括在所述第五介电层中设置有用于容纳反射层的开孔，所述反射层设置于所述容纳反射层的开孔中。

14、在一个示例性的实施例中，提出一种封装结构，岂可采用不公开中的制造方法制造。

15、在一个示例性的实施方式中，提出一种光子集成电路芯片，所述光子集成电路芯片包括：第一衬底；光子集成结构，设置于所述第一衬底上方，所述光子集成结构包括：光栅耦合器；光子集成电路芯片还包括反射层，所述反射层与所述光栅耦合器对应，并且，所述反射层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间；其中，所述光子集成电路芯片由所述光子集成结构与所述第一衬底键合而获得，并且在所述键合前，所述反射层设置于所述第一衬底上。

16、在一些实施方式中，所述光子集成结构包括第一介电层；所述第一介电层来自soi衬底中的绝缘层，并且所述soi衬底中的原有背衬底被去除；其中，所述反射层形成于所述第一介电层背离所述光栅耦合器的一侧。

17、在一些实施方式中，所述光子集成电路芯片包括第五介电层，所述第五介电层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间。

18、在一些实施方式中，在所述第五介电层中设置有用于容纳反射层的开孔，所述反射层设置于所述容纳反射层的开孔中。

19、在一个示例性的实施方式中，提出光子集成电路芯片，制造时可包括采用本公开中的封装结构的制造方法。本公开实施例中反射层的设置方式，可在第一衬底上独立地设置反射层，可以避免对光子集成结构造成不良影响。另外，可以有利于反射层与一些导电通孔利用同一个掩膜版或者相同工艺步骤限定制造区域，节省额外工艺步骤。在一些步骤中，利用光子集成结构中的原有介电层(例如第一介电层)进行键合，无需在光子集成结构上设置额外的键合结构，减少了工艺流程。此外，键合获得的光子集成电路芯片或封装结构，可以具有贯穿衬底的导电开孔，能够适用更多场景的封装。

20、本发明实施方式的各个方面、特征、优点等将在下文结合附图进行具体描述。根据以下结合附图的具体描述，本发明的上述方面、特征、优点等将会变得更加清楚。

技术特征：

1.一种封装结构的制造方法，包括：

2.如权利要求1所述的封装结构的制造方法，在所述提供光子集成结构的步骤中，被提供的所述光子集成结构包括第一介电层；

3.如权利要求2所述的封装结构的制造方法，其中，在所述第一衬底上形成所述反射层之后，将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第一衬底之间。

4.如权利要求3所述的封装结构的制造方法，其中，在第一衬底上形成第五介电层，然后将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第五介电层之间。

5.如权利要求3所述的封装结构的制造方法，在所述提供光子集成结构的步骤中，所述光子集成结构包括：第一开孔，以及设置于所述第一开孔中的导电材料；

6.如权利要求5所述的封装结构的制造方法，其中，在去除所述背衬底之后，在所述第一介电层中形成所述第一开孔。

7.如权利要求5所述的封装结构的制造方法，其中，在去除所述背衬底之前，在所述第一介电层中形成所述第一开孔。

8.如权利要求5-7中任意一项所述的制造方法，其中，所述光子集成结构具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧，所述第一介电层位于所述光子集成结构的第二侧，并且，所述光子集成结构的第二侧朝向所述第一衬底进行键合。

9.如权利要求8所述的封装结构的制造方法，还包括，在所述第一介电层上形成第二介电层，所述第二介电层覆盖所述光栅耦合器。

10.如权利要求8所述的封装结构的制造方法，其中所述光子集成结构与所述第一衬底之间通过氧化物-氧化物键合方式进行键合。

11.如权利要求8所述的封装结构的制造方法，包括在所述第一衬底的第一侧形成第五介电层；并且，在将所述光子集成结构与所述第一衬底键合的步骤中，使得所述第五介电层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间。

12.如权利要求11所述的封装结构的制造方法，包括在所述第五介电层中设置有用于容纳反射层的开孔，所述反射层设置于所述容纳反射层的开孔中。

13.一种封装结构，其采用如权利要求1-11中任意一项所述的制造方法制造。

14.一种光子集成电路芯片，所述光子集成电路芯片包括：

15.如权利要求14所述的光子集成电路芯片，其中，所述光子集成结构包括第一介电层；所述第一介电层来自soi衬底中的绝缘层，并且所述soi衬底中的原有背衬底被去除；其中，所述反射层形成于所述第一介电层背离所述光栅耦合器的一侧。

16.如权利要求14所述的光子集成电路芯片，所述光子集成电路芯片包括第五介电层，所述第五介电层位于所述光子集成结构与所述第一衬底之间。

17.如权利要求16所述的光子集成电路芯片，其中，在所述第五介电层中设置有用于容纳反射层的开孔，所述反射层设置于所述容纳反射层的开孔中。

18.一种光子集成电路芯片，其采用包括如权利要求1-12中任意一项所述的制造方法制造。

技术总结
本发明涉及半导体领域，提供封装结构及其制造方法、光子集成电路芯片。其中，封装结构的制造方法包括：提供光子集成结构，所述光子集成结构包括：光栅耦合器；提供第一衬底；在第一衬底上形成反射层；将所述光子集成结构与所述第一衬底键合，使得所述反射层位于所述光栅耦合器与所述第一衬底之间，并且所述反射层与所述光栅耦合器对应。本发明可以优化反射层的制造以及封装结构、相关芯片的制造及结构，避免对光子集成结构及其它结构产生不良影，降低了制造成本。

技术研发人员：达迪·塞蒂亚迪,邹静慧,苏湛,柏艳飞,孟怀宇,沈亦晨
受保护的技术使用者：上海曦智科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16