[发明专利]一种光子芯片晶圆级测试装置和方法

说明书

本发明涉及一种光子芯片晶圆级测试装置和方法，属于硅光子与光电子技术领域，解决现有测试方法不能经由端面耦合器件对光学器件进行测试并影响光学器件的尺寸减小的问题。该装置包括待测晶圆和L型透镜光纤，待测晶圆包括：半导体衬底；叠层结构设置在半导体衬底上方；多个沟槽包括第一方向和第二方向的多个平行沟槽，穿透叠层结构并穿过半导体衬底的部分厚度，用于放置L型透镜光纤，待测晶圆经由第一方向和第二方向的多个平行沟槽划分为多个光子芯片，待测光学器件设置在光子芯片中，L型透镜光纤的端部在光子芯片的相对侧处与待测光学器件水平对准，第一方向垂直于第二方向。L型光纤放置于沟槽中以通过水平方向光信号对光学器件进行测试。

技术领域

本发明涉及硅光子与光电子技术领域，尤其涉及一种光子芯片晶圆级测试装置和方法。

背景技术

在光学器件制造期间，在将晶圆切割为多个光子芯片之前，要对光子芯片进行测试，通过设置在晶圆上的光栅耦合器耦合光信号，因此现有的硅光子晶圆级测试均基于垂直耦合，入射光和出射光均通过光栅耦合器进行耦合。这种测试方法不能经由端面耦合器件对光学器件进行测试。此外，光栅耦合器对偏振敏感且占用光子芯片表面积，光栅耦合器限制了设置在光子芯片上的光学器件的尺寸减小，进而限制了光学芯片的尺寸减小。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种光子芯片晶圆级测试装置和方法，用以解决现有测试方法不能经由端面耦合器件对光学器件进行测试并影响光学器件的尺寸减小的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种光子芯片晶圆级测试装置包括：待测晶圆和L型透镜光纤，所述待测晶圆包括：半导体衬底；叠层结构，设置在所述半导体衬底上方；多个沟槽，包括第一方向和第二方向的多个平行沟槽，穿透所述叠层结构并穿过所述半导体衬底的部分厚度，并且用于放置所述L型透镜光纤，其中，所述待测晶圆经由所述第一方向和所述第二方向的多个平行沟槽划分为多个光子芯片，以及待测光学器件设置在所述光子芯片中，所述L型透镜光纤的端部在所述光子芯片的相对侧处与所述待测光学器件水平对准，所述第一方向垂直于所述第二方向。

上述技术方案的有益效果如下：通过本发明实施例提供的光子芯片晶圆级测试装置中，晶圆上不需要设置耦合光信号的光栅耦合器，而是经由第一方向和垂直于第一方向的第二方向的多个平行沟槽将晶圆划分为多个光子芯片，L型透镜光纤放置于沟槽中以通过水平方向光信号对光学器件进行测试。

基于上述装置的进一步改进，所述多个光子芯片形成为M×N个光子芯片阵列，其中，所述待测光学器件包括波导、分束器、光交叉器或微环谐振器。

基于上述装置的进一步改进，所述叠层结构包括：第一绝缘层，位于所述半导体衬底上方；硅层，位于所述第一绝缘层上方；以及第二绝缘层，位于所述硅层上方，其中，所述待测光学器件设置在所述硅层中。

基于上述装置的进一步改进，所述第一绝缘层的厚度为2至3μm；所述硅层的厚度为220nm；所述第二绝缘层的厚度为2至3μm；所述沟槽的宽度为200至400μm；以及所述沟槽的深度大于100μm并小于所述半导体衬底与所述叠层结构的厚度之和，其中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材料包括二氧化硅；以及所述半导体衬底包括硅。