專利名稱：犧牲波導測試結構的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及光學芯片的測試結構，并且具體地，涉及用于測試仍為晶片形式時的光學芯片的光學功能的犧牲測試結構。
背景技術：
光學芯片(也稱為光子集成電路)是適合于對一個或多個光學信號執行各種功能的器件。單獨的光學芯片通常通過如下方式來制造在半導體晶片基板上構造多個光學芯片，以及將晶片分成多個單獨的光學芯片。通常，光學芯片是在較少考慮或不考慮仍為晶片形式時的芯片之間的關系的情況下而被設計并布置在晶片上的。在許多實例中，期望針對單獨光學芯片的所預期的用途或功能來測試各光學芯片。通常在已從晶片分開光學芯片之后執行對單獨的光學芯片的測試。但是，分開的光學芯片的測試是耗時的并且費用高。已構思出在單獨的光學芯片仍為晶片形式時對其進行測試。例如，美國專利申請公開物No. US2004/0013359討論了使用光學探針，其在接入點處光學耦合到光學芯片。原理上，這樣的測試實現了在制造周期中較早地測試光學芯片。但是，在光學芯片的單獨測試中利用光學探針仍需要相當長的對準時間。此外，利用光學探針連同必要的電探針測試光學芯片提供了實施時的實際難度。在一些情況下，可以使用內置于光學芯片的部件來測試該光學芯片的功能。例如， 可以使用要在完成的產品中使用的光電二極管來測試仍為晶片形式時的光學芯片的性能。 然而，典型的光學器件(諸如光學發射器或調制器)產生高功率光學輸出，并且片上光電二極管將放置在抽頭上。結果，片上光電二極管僅接收小比例的輸出光。這種板上光電二極管的使用沒有實現對晶片的一整套的光學測試(包括全功率測試)。

發明內容
本發明提供了一種晶片，從該晶片可以分開多個光學芯片，其中，在該晶片上設置有用于測試光學芯片的光學功能的犧牲測試結構。犧牲測試結構允許同時測試仍為晶片形式時的多個光學芯片，并且犧牲測試結構在從晶片分開光學芯片時被停用。給定光學芯片的犧牲測試結構可以布置在晶片上，使得它們位于一個或多個相鄰的光學芯片上，或者使得它們位于晶片的可廢棄部分上。本發明克服了傳統的對準時間問題并且允許在光學芯片為晶片形式時在光學芯片的電路上進行一系列的光學測試。根據本發明的一個方面，一種晶片，從該晶片分開多個光學芯片，每個光學芯片被配置成執行相應的光學功能，該晶片包括多個光學芯片當中的第一光學芯片；以及犧牲測試結構，用于測試第一光學芯片或晶片上的鄰接光學芯片的光學功能，該犧牲測試結構布置在晶片上，以使得在從晶片分開第一光學芯片時犧牲測試結構的至少一部分與第一光學芯片分離。根據一個實施例，犧牲測試結構的該至少一部分布置在晶片上的該多個光學芯片當中的第二光學芯片上。根據另一實施例，第二光學芯片與第一光學芯片相鄰。根據另一實施例，第二光學芯片從第一光學芯片橫向偏移。根據另一實施例，犧牲測試結構的至少另一部分布置在晶片上的該多個光學芯片當中的第三光學芯片上。根據另一實施例，第三光學芯片與第一光學芯片相鄰。根據另一實施例，第三光學芯片從第一光學芯片橫向偏移。根據另一實施例，犧牲測試結構的至少另一部分布置在晶片的可廢棄部分上。根據另一實施例，犧牲測試結構的該至少一部分布置在晶片的可廢棄部分上。根據另一實施例，犧牲測試結構包括一個或多個波導的至少一部分。根據另一實施例，犧牲測試結構包括至少一個光源。根據另一實施例，光源是激光器或波導光柵中的至少一個。根據另一實施例，犧牲測試結構包括至少一個接收器。根據另一實施例，接收器是光電二極管、光學功率監視器或波長監視器中的至少一個。根據本發明的另一方面，一種從晶片分出的光學芯片，從該晶片分出多個光學芯片，光學芯片被配置成執行光學功能，該光學芯片包括用于執行光學功能的電路；以及犧牲測試結構的至少一部分，該犧牲測試結構用于在從晶片分出光學芯片之前測試該光學芯片或鄰接光學芯片的電路的光學功能。根據一個實施例，犧牲測試結構包括光源、接收器或波導的分離部分中的至少一個。根據本發明的另一方面，一種用于測試和處理晶片上的多個光學芯片當中的第一光學芯片的方法，每個光學芯片被配置成執行相應的光學功能，該方法包括接觸犧牲測試結構，該犧牲測試結構用于測試第一光學芯片或晶片上的鄰接光學芯片的特性，犧牲測試結構布置在晶片上；控制和監視犧牲測試結構；以及從晶片分開第一光學芯片，以使得在從晶片分開第一光學芯片時犧牲測試結構的至少一部分與第一光學芯片分離。根據一個實施例，犧牲測試結構的該至少一部分布置在晶片上的多個光學芯片當中的第二光學芯片或晶片的可廢棄部分中的至少一個上。根據另一實施例，犧牲測試結構包括一個或多個波導的至少一部分。根據另一實施例，犧牲測試結構包括至少一個光源和至少一個接收器。在下文中參照附圖更詳細地描述本發明的前述和其他特征。


圖1是根據本發明的從晶片分出的單獨光學芯片的示意圖。圖2A是根據本發明的具有多個光學芯片的示例性晶片的示意圖。圖2B是根據本發明的示例性晶片上的一列光學芯片的示意圖。圖2C是根據本發明的示例性晶片上的一列光學芯片的示意圖。圖3是根據本發明的具有多個光學芯片的示例性晶片的示意圖。
圖4是根據本發明的具有多個光學芯片的示例性晶片的示意圖。圖5是根據本發明的具有多個光學芯片的示例性晶片的示意圖。
具體實施例方式在以下描述中，類似的部件被給予相同的參考數字，而不管它們是否在不同的實施例中示出。為了以清楚且簡明的方式說明本發明的實施例，附圖不一定是按比例的并且可以以某種示意形式示出某些特征。關于一個實施例所描述和/或示出的特征在一個或多個其他實施例中可以以相同的方式或以相似的方式來使用，和/或與其他實施例的特征組合使用或者取代其他實施例的特征來使用。現在詳細地參照附圖并且首先參照圖1，從晶片分出的單獨光學芯片的示意圖總體上以10示出。光學芯片10 (以及由其形成光學芯片的晶片)的基板12可以由磷化銦構成。磷化銦在此用作示例性材料，因為它是允許容易地在其上構造和集成一系列光學器件(諸如激光器、光電二極管、耦合器、調制器等)的半導體材料。但是，晶片和芯片基板12也可以由任何其他適當的基板材料(諸如，砷化鎵、銦鎵砷、銦鎵砷磷等)構成。光學芯片10包括設計用于執行光學芯片10的預期功能的電路14。在該示例性實施例中，電路14起馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)調制器的作用，并且適合用在例如光學遠程通信中。盡管在該上下文中將主要描述電路14的部件，但是應理解，電路14的設計可以是任何其他適當的設計，并且電路14可以執行任何適當的期望功能。在其最廣的意義上來說，光學芯片10的特定功能與本發明不是密切相關的。光學芯片10當為其分開形式時包括用于將光輸入到電路14的輸入16以及用于輸出來自電路14的光的輸出18。輸入16經由波導20耦合到電路14，并且輸出18經由波導22耦合到電路14。如此處所使用的，波導是用于引導波(在該情況下為光學波(信號)) 的結構。波導可以使用本領域公知的任何方法而形成在光學芯片10上。例如，波導可以通過外延生長和半導體蝕刻的公知方法來制造。馬赫-曾德爾調制器電路14的基本結構包括多模干擾(MMI)耦合器M和34。匪I 耦合器對和34具有標準設計并且在本領域已知的現有工藝設計規則內實現。如在該示例性實施例中所使用的，匪I耦合器對和；34是2X2匪I耦合器。匪I耦合器對包括輸入沈和28以及輸出30和32。匪I耦合器；34包括輸入36和38以及輸出40和42。匪I耦合器 24的輸入沈經由波導20耦合到輸入16，而輸入28未使用。然而，波導20可以替代地耦合到輸入28，而輸入沈可以不使用。匪I耦合器M的輸出30和32相應地耦合到匪I耦合器；34的輸入36和38。更具體地，輸出30經由波導44耦合到輸入36，并且輸出32經由波導46耦合到輸入38。匪I耦合器34的輸出40經由波導22耦合到輸出18。匪I耦合器 34的輸出42經由波導50耦合到全吸收光檢測器48。全吸收光檢測器48也被稱為補充輸出，并且可以用在馬赫-曾德爾調制器電路14的測試中。這樣的測試可以在光學芯片10 仍為晶片形式時執行，或者在光學芯片10從晶片分出之后執行。可選抽頭檢測器(tap detector)52,54和56分別沿波導20、22和50設置。每個抽頭檢測器5254和56能夠對來自各個波導的光的小比例進行分接和檢測。抽頭檢測器 56也可以稱為補充抽頭，因為它與補充輸出相關聯。抽頭檢測器可以例如在光學遠程通信中與光學芯片10的使用結合地使用。參照圖2A，晶片100被示為包括以列和行布置的多個預分開的光學芯片10(例如， 10a、10b、IOc等)，其中，芯片10的列和行通過交叉的垂直分開線102和水平分開線104來限定。圖2的分開線102和104在晶片100上形成三列和六行的光學芯片，但是根據本發明的晶片不限于該特定數量的列和行。即，所示出的晶片100可以是、但是僅是整個晶片的示例性部分。替換地，根據本發明的晶片可以包括比圖2A所示少的列和/或行。包括在晶片100上的預分開的光學芯片每個均擁有相同的配置(即，圖1所示的配置)。然而，晶片100上的光學芯片可以彼此不同。例如，第一列中的光學芯片可以具有與第二列中的那些芯片不同的配置。還可能的是，存在于一個光學芯片上的一個或多個元件可以從晶片100上的其他光學芯片中的一個或多個中省略。在從晶片分出之前，給定光學芯片10與一個或多個其他光學芯片10鄰接。例如， 光學芯片IOa分別在其橫向端與光學芯片IOb和IOc鄰接，并且在其縱向端與光學芯片IOd 和IOe鄰接。用于測試光學芯片的電路的一個或多個犧牲測試結構被包括在晶片上。在圖2A 所示的實施例中，用于測試給定光學芯片10 (例如，光學芯片IOa)的犧牲測試結構布置在晶片上，以使得當為晶片形式時它們被包括在一個或多個相鄰的光學芯片(例如，光學芯片 IOb和IOc)上。一旦從晶片分出光學芯片10，如圖1所示，用于分出的光學芯片10的犧牲測試結構就被停用。犧牲測試結構可以包括用于將光輸出到相鄰光學芯片的電路14的光源58。在一個實施例中，光源58可以是激光器。在另一實施例中，光源58可以是用于接收片外光源的波導光柵。光源58被示出為將光提供到單個相鄰光學芯片的電路14。然而，光源58還可以使用一系列分光器和波導(未示出)將光提供到多于一個光學芯片的電路14。光源58經由相鄰光學芯片的波導20耦合到相鄰光學芯片的電路14。更具體地， 當為晶片形式時，波導20包括犧牲部分20a，犧牲部分20a是犧牲測試結構的一部分并且耦合到光源58。S卩，在從晶片10分開光學芯片之前，犧牲波導20a實際上構成相鄰芯片的波導20的一部分，該波導跨越垂直分開線102連續地延伸。當從晶片100分開光學芯片時， 犧牲部分20a與波導20分離，從而將光源58與相鄰光學芯片的電路14解耦。犧牲測試結構還可以包括一個或多個接收器62，接收器62用于接收、監視和/或測量從測試中的相鄰光學芯片的電路14輸出的光。在一個實施例中，接收器62是光電二極管、光學功率監視器和/或波長監視器。接收器62經由相鄰光學芯片的波導22耦合到相鄰光學芯片的電路14。當為晶片形式時，波導22包括犧牲部分22a，犧牲部分2 是犧牲測試結構的一部分并且耦合到接收器62。即，在從晶片100分開光學芯片之前，犧牲波導2 實際上形成跨越垂直分開線102 連續地延伸的波導22的一部分。當從晶片100分開光學芯片時，犧牲部分22a與波導22 分離，從而將接收器62與相鄰光學芯片的電路14解耦。犧牲測試結構的布置不旨在限于圖1和2A所示的實施例。犧牲測試結構可以以如下任何適當的方式來布置其允許使用晶片100上延伸超過給定預分開的光學芯片的邊界的元件來對該光學芯片進行片上測試。例如，犧牲測試結構可以位于相鄰的或鄰接的光學芯片上，以使得波導20或22的犧牲部分20a或2 可以穿過分開線104。波導20或22
7的犧牲部分20a或2 還可以穿過多于一條分開線102或104。另外，盡管犧牲測試結構以上被描述為經由相鄰光學芯片的波導20的22而耦合到相鄰光學芯片的電路14，但是還應想到，犧牲測試結構可以經由與波導20和22無關的一個或多個犧牲波導(未示出)而耦合到相鄰光學芯片10的電路14的一個或多個部件。在從晶片分開光學芯片時，犧牲測試特征的一部分(即，犧牲波導的一部分)將留在相鄰光學芯片上。繼續參照圖1和2A，此處描述光學芯片IOa的電路14的測試過程。該測試過程允許同時對晶片上的一些或所有光學芯片執行測試。在一個實施例中，光學芯片的測試是同時的。在測試過程中，可以使用測試設備(未示出)來測試預分開的光學芯片。測試設備的一個或多個電極可以與光學芯片IOb的光源58接觸，并且光源58可以由測試設備來激勵和/或控制。光源58產生的光可以經由波導20a和20而傳到相鄰光學芯片IOa的電路。 光從光學芯片IOa的電路14經由波導22和2 輸出到相鄰光學芯片IOc的接收器62。接收器62還可以與測試設備的一個或多個電極接觸，并且測試設備可以監視和記錄在測試期間接收器62所接收的光學信號。在電路14形成馬赫-曾德爾調制器的情況下，如同在該示例性實施例中，從電路14輸出的光還可以經由波導50被光學芯片IOa上的全吸收光檢測器48接收。全吸收光檢測器48還可以與測試設備接觸，并且所接收的光可以被監視。晶片上測試仍可以在在其兩個橫向端不包括相鄰光學芯片的那些芯片上執行。例如，圖2A中與光學芯片IOb位于同一列中的光學芯片可以位于晶片100的末端，并且因此不具有與其靠近波導20的橫向端相鄰的一列光學芯片。類似地，位于與光學芯片IOc同一列中的光學芯片也可以位于晶片100的末端，并且因此不具有與其靠近波導22的橫向端相鄰的一列光學芯片。在這樣的情形下，晶片100可以包括具有一個或多個犧牲測試結構的可廢棄部分。圖2B示出了晶片100的可廢棄部分106包括光源58和波導20的犧牲部分 20a的實施例。圖2C示出了晶片100的可廢棄部分108包括接收器62和波導22的犧牲部分22a的實施例。此外，如該實施例所示，接收器62和犧牲部分2 可以從光學芯片IOb 省略，并且光源58和犧牲部分20a可以從光學芯片IOc省略，因為這些犧牲測試結構將不耦合到相鄰光學芯片。測試可以以與上述類似的方式來進行。繼續參照圖2A，在測試光學芯片之后，可以沿分開線102和104分開晶片100，并且可以根據由晶片上測試得到的性能而容易地對芯片分類。作為該過程的結果，可以在分開時識別并丟棄有缺陷的芯片。分開光學芯片還將犧牲測試結構與相鄰光學芯片的相應波導20和22分隔開，由此停用犧牲測試結構。因此，例如如圖1所示，用于諸如光學發射器、 調制器或接收器的應用的光學芯片可以在其上具有用于在光學芯片是晶片100的一部分時測試相鄰芯片的電路14的犧牲測試結構的全部或一部分。在圖1和2A-C的實施例中，光學芯片的電路14以與光學芯片的緯度方向相對平行的定向來布置。但是，光學芯片的電路14可以以任何適當的方式來布置。例如，圖3示出了晶片100，其中，光學芯片的電路14在對角線定向上布置在芯片上。相對于芯片對角地定向電路14提供了更高效地使用光學芯片的所占據的面積(即，“不動產”)。這樣的定向還最小化或消除了波導彎曲的使用。光學芯片本身還可以以任何適當的方式布置在晶片100上。例如，圖4示出了示例性晶片100布置，其中光學芯片列相對于彼此偏移。將晶片上的芯片偏移芯片寬度的一定比例允許與光學芯片的緯度方向相對平行地定向電路14，同時還最小化或消除了波導中的彎曲。上述實施例包括將犧牲測試結構布置在晶片上，以使得分出的光學芯片可以包括停用的犧牲測試結構的全部或一部分。但是，犧牲測試結構可以替代地以與關于圖2B和2C 所描述的方式類似的方式，位于在分開之后被廢棄的晶片部分上。圖5示出了示例性晶片 100布置，其中光源58、接收器62以及波導20和22的犧牲部分20a和2 位于晶片的可廢棄部分110上。在該實施例中，可廢棄部分110使光學芯片列分隔開。然而，可廢棄部分 110可以以任何適當的方式布置在晶片上。例如，可廢棄部分110可以替代地布置在晶片上，使得其使光學芯片行分隔開。通過將犧牲測試結構設置在可廢棄部分110中，犧牲測試結構不占用分出的光學芯片上的不動產。當然，關于圖3和4所討論的光學芯片和電路的定向也可以在圖5所示的實施例中實現。在圖3-5的實施例中，可以如關于圖1和2A-C描述的那樣進行光學芯片的晶片上測試。晶片還可以沿線102和104被分開。鑒于上述，應理解，本發明的特征提供了在為晶片形式時對光學芯片的光學功能的同時測試。本發明的特征最小化了與光學芯片的測試相關聯的對準時間，同時還允許在為晶片形式時對光學芯片的電路進行一系列的光學測試。盡管關于一個或多個特定實施例示出和描述了本發明，但是對本領域技術人員來說明顯的是，在閱讀并理解了本說明書和附圖后，可進行等同的變更和修改。特別地，關于上述元件(部件、組件、設備、組成等)所執行的各種功能，用于描述這樣的元件的術語(包括對“裝置”的引用)旨在對應于(除非另外指出)執行所描述的元件的指定功能的任何元件 (即，其是功能上等同的)，即使結構上與此處示出的本發明的一個或多個示例性實施例中執行功能的所公開的結構不等同。另外，盡管以上已僅關于多個所示實施例的一個或多個描述了本發明的特定特征，但是這樣的特征可以與其他實施例的一個或多個其他的特征組合，這對于任何給定或特定應用可以是所期望的和有利的。
權利要求
1.一種晶片，從所述晶片分開多個光學芯片，每個光學芯片被配置成執行相應的光學功能，所述晶片包括所述多個光學芯片當中的第一光學芯片；以及犧牲測試結構，用于測試所述第一光學芯片或所述晶片上的鄰接光學芯片的光學功能，所述犧牲測試結構布置在所述晶片上，使得在從所述晶片分開所述第一光學芯片時，所述犧牲測試結構的至少一部分與所述第一光學芯片分離。
2.根據權利要求1所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構的所述至少一部分布置在所述晶片上的所述多個光學芯片當中的第二光學芯片上。
3.根據權利要求2所述的晶片，其中，所述第二光學芯片與所述第一光學芯片相鄰。
4.根據權利要求2和3中任一項所述的晶片，其中，所述第二光學芯片與所述第一光學芯片橫向偏移。
5.根據權利要求2-4中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構的至少另一部分布置在所述晶片上的所述多個光學芯片當中的第三光學芯片上。
6.根據權利要求5所述的晶片，其中，所述第三光學芯片與所述第一光學芯片相鄰。
7.根據權利要求5和6中任一項所述的晶片，其中，所述第三光學芯片與所述第一光學芯片橫向偏移。
8.根據權利要求2-4中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構的至少另一部分布置在所述晶片的可廢棄部分上。
9.根據權利要求1所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構的所述至少一部分布置在所述晶片的可廢棄部分上。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構包括一個或多個波導的至少一部分。
11.根據權利要求1-10中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構包括至少一個光源。
12.根據權利要求11所述的晶片，其中，所述光源是激光器或波導光柵中的至少一個。
13.根據權利要求1-12中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構包括至少一個接收器。
14.根據權利要求13所述的晶片，其中，所述接收器是光電二極管、光學功率監視器或波長監視器中的至少一個。
15.一種從晶片分出的光學芯片，其中從所述晶片分出多個光學芯片，所述光學芯片被配置成執行光學功能并且包括用于執行所述光學功能的電路；以及犧牲測試結構的至少一部分，所述犧牲測試結構用于測試在從所述晶片分出所述光學芯片之前，所述光學芯片或鄰接光學芯片的所述電路的光學功能。
16.根據權利要求15所述的光學芯片，其中，所述犧牲測試結構包括光源、接收器或波導的分離部分中的至少一個。
17.一種用于測試和處理晶片上的多個光學芯片當中的第一光學芯片的方法，每個光學芯片被配置成執行相應的光學功能，所述方法包括接觸犧牲測試結構，所述犧牲測試結構用于測試所述晶片上的所述第一光學芯片或鄰接光學芯片的特性，所述犧牲測試結構布置在所述晶片上； 控制和監視所述犧牲測試結構；以及從所述晶片分開所述第一光學芯片，使得在從所述晶片分開所述第一光學芯片時，所述犧牲測試結構的至少一部分與所述第一光學芯片分離。
18.根據權利要求17所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構的所述至少一部分布置在所述晶片上的所述多個光學芯片當中的第二光學芯片或所述晶片的可廢棄部分中的至少一個上。
19.根據權利要求17-18中任一項所述的晶片，其中，所述犧牲測試結構包括一個或多個波導的至少一部分。
20.根據權利要求17-19中任一項所述的方法，其中，所述犧牲測試結構包括至少一個光源和至少一個接收器。
全文摘要
犧牲光學測試結構被構造在預分開的光學芯片(10)的晶片(100)上，用于測試預分開的光學芯片(10)的光學功能。犧牲光學結構在從晶片(100)分開光學芯片(10)時被停用，并且被分開的光學芯片(10)可以用于它們期望的端功能。測試結構可以留在分開的光學芯片(10)上或者它們可以被丟棄。
文檔編號G01M11/00GK102449456SQ201080023998
公開日2012年5月9日 申請日期2010年3月30日 優先權日2009年4月1日
發明者C. 卡特 A., N. 朗利 L., D. 懷特布里德 N. 申請人:奧蘭若技術有限公司