光耦合器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件的实施例，该半导体器件包括：位于第一衬底上方的光学器件；位于光学器件的顶面上的垂直波导，垂直波导具有第一折射率；以及位于垂直波导上方的覆盖层，覆盖层被配置成用于垂直波导的透镜并且覆盖层具有第二折射率。本发明专利技术还提供了光耦合器件及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地，涉及半导体器件及其形成方法。
技术介绍
对于集成光学和光电子电路中的传输速度、数据容量和数据密度的不断增长的需求是宽带通信领域、大容量的信息存储领域和大屏幕以及便携式信息显示器领域中的大量创新的背后的驱动力。虽然玻璃光纤通常用于长距离的高速数据传输，但是由于其高密度、耐久性差、以及复杂的光子电路的制造成本高，所以玻璃光纤不便用于复杂的高密度电路。因此，高分子材料对于构建能够执行用于集成光学和光电子器件的期望功能的成本效益高的、可靠的、有源和无源集成元件具有广阔的前景。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种半导体器件，包括:光学器件，位于第一衬底上方；垂直波导，位于所述光学器件的顶面上，所述垂直波导具有第一折射率；以及覆盖层，位于所述垂直波导上方，所述覆盖层被配置成用于所述垂直波导的透镜并且所述覆盖层具有第二折射率。 在该半导体器件中，所述垂直波导包括聚合物并且所述覆盖层包括聚合物。 在该半导体器件中，所述垂直波导具有纵轴，所述纵轴与所述衬底的顶面基本垂直。 在该半导体器件中，所述第一折射率大于所述第二折射率。 在该半导体器件中，所述覆盖层的顶面在所述第一衬底的顶面上方形成圆顶，所述覆盖层的顶面位于所述垂直波导的顶面上方。 在该半导体器件中，所述覆盖层封装所述垂直波导、所述光学器件和所述第一衬底的顶面。 该半导体器件进一步包括:第一再分布层，位于所述第一衬底上方；第一接合引线，连接所述第一再分布层和所述光学器件的顶面；以及第二再分布层，位于所述第一衬底上方，所述光学器件连接至所述第二再分布层。 在该半导体器件中，通过所述覆盖层环绕所述第一接合弓I线。 该半导体器件进一步包括:第二衬底，所述第一衬底被安装至所述第二衬底；第二接合弓I线，将所述第二衬底连接至所述第一再分布层；以及第三接合弓I线，将所述第二衬底连接至所述第二再分布层。 在该半导体器件中，所述光学器件包括垂直腔表面发射激光器。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:第一再分布层，位于第一衬底的第一侧面的上方；光学器件，接合至所述第一再分布层；垂直波导，位于所述光学器件的顶面上；第二再分布层，位于所述衬底上方；第一接合引线，将所述第二再分布层连接至所述光学器件的顶面；透镜层，位于所述垂直波导、所述光学器件和所述第一接合引线上方；第一衬底通孔，从所述第二再分布层延伸穿过所述第一衬底到达所述第一衬底的背面；以及第一连接器，在所述第一衬底的背面连接至所述第一衬底通孔。 在该半导体器件中，所述光学器件包括垂直腔表面发射激光器。 在该半导体器件中，所述透镜层封装所述垂直波导、所述光学器件、所述第一接合引线和所述第一衬底的第一侧面。 该半导体器件进一步包括:第二衬底通孔，从所述第一再分布层延伸穿过所述第一衬底到达所述第一衬底的背面；以及第二连接器，在所述第一衬底的背面连接至所述第二衬底通孔；所述第一连接器和所述第二连接器将所述第一衬底连接至所述第二衬底；并且底部填充材料位于所述第一衬底和所述第二衬底之间并环绕所述第一连接器和所述第二连接器。 在该半导体器件中，所述垂直波导包括聚合物并且所述覆盖层包括聚合物。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括:将光学器件接合至第一衬底的第一侧面；将所述光学器件连接至所述第一衬底；在所述光学器件的顶面上形成垂直波导；以及在所述垂直波导和所述光学器件上方形成覆盖层，所述覆盖层被配置成用于所述垂直波导的透镜。 在该方法中，形成所述垂直波导进一步包括:将第一聚合物材料直接分配到所述光学器件的顶面上，所述第一聚合物材料具有第一折射率。 在该方法中，形成所述覆盖层进一步包括:将第二聚合物材料分配到所述垂直波导和所述光学器件的上方，所述第二聚合物材料具有第二折射率，所述第二折射率小于所述第一折射率。 [0021 ] 在该方法中，所述覆盖层直接与所述垂直波导和所述光学器件邻接。 在该方法中，连接所述光学器件进一步包括:在所述第一衬底上方形成第一再分布层；将所述光学器件连接至所述第一再分布层；在所述第一衬底上方形成第二再分布层；以及从所述第二再分布层至所述光学器件的顶面形成第一接合弓I线。 【附图说明】 为了更充分地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图所进行以下描述作为参考，其中: 图1A至图1E示出根据一个实施例形成半导体器件的中间阶段； 图2示出根据另一个实施例的半导体器件； 图3示出根据另一个实施例被安装至衬底的图2所示的半导体器件；以及 图4示出根据另一个实施例的半导体器件。 【具体实施方式】 现在将详细地参考附图所示的实施例。在可能的情况下，相同的附图标记用于附图和说明书中以代表相同或相似的部件。在附图中，为了清楚和方便起见，可以放大形状和厚度。根据本专利技术，本专利技术涉及形成方法和器件的部分或更加直接地与本专利技术的方法和器件协作的元件。应当理解，未具体示出或描述的元件可以采用本领域内众所周知的各种形式。多种替换和修改一旦公开，对本领域内技术人员来说将是显而易见的。 整个本说明书中引用“一个实施例”或“某个实施例”意味着在本专利技术的至少一个实施例包括关于该实施例而描述的特定部件、结构或特征。因此，在整个说明书的各个位置处出现的短语“在一个实施例中”或“在某个实施例中”不一定都指的是同一个实施例。而且，在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式组合特定部件、结构或特征。应理解，以下附图没有按比例绘制；而这些附图只是为了说明。 关于具体上下文描述实施例，即，在垂直腔表面发射激光器(VCSEL)上直接形成具有垂直波导的光耦合器件。然而。也可以应用其它实施例以在其他元件(诸如激光电二极管、光检测器、光学集成电路、或其他光学部件)上直接形成波导。 现在参考图1，根据一个实施例示出了处于加工的中间阶段的半导体器件100。半导体器件100包括:衬底20、位于衬底20上方的包括第一 RDL22A和第二 RDL22B的再分布层(RDL)22以及位于第二 RDL22B上的接合结构24。衬底20可以是任何合适的衬底，诸如1/2/1层压衬底、4层层压衬底、中介层、封装衬底、管芯/晶圆、印刷电路板、高密度互连件等。衬底20可以是硅、锗硅、碳化硅、陶瓷衬底、石英衬底等或它们的组合。衬底20可以包括掺杂的或未掺杂的块状硅或绝缘体上硅(SOI)衬底的有源层。 衬底20可以包括集成电路器件(未示出)。本领域内普通技术人员可以认识到，可以使用各种各样的集成电路器件(诸如晶体管、电容器、电阻器、它们的组合等)以生成用于半导体器件100的结构和功能需求的设计。可以使用任何合适的方法形成集成电路器件。 衬底20还可以包括互连结构(未示出)。互连结构可以形成在集成电路器件上方并且被设计为连接各种集成电路器件以形成功能电路。互连结构可以由电介质(例如，低k介电材料)和导电材料(例如，铜)的交替层形成并且可以通过任何合适的工艺(诸如沉积、镶嵌、双镶嵌等)形成。导电层和介电层可以包括金属线和通孔(未示出)以将集成电路器件电连接至RDL22。附图中仅示出了衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：光学器件，位于第一衬底上方；垂直波导，位于所述光学器件的顶面上，所述垂直波导具有第一折射率；以及覆盖层，位于所述垂直波导上方，所述覆盖层被配置成用于所述垂直波导的透镜并且所述覆盖层具有第二折射率。

【技术特征摘要】
2013.03.12 US 13/797,9991.一种半导体器件，包括: 光学器件，位于第一衬底上方； 垂直波导，位于所述光学器件的顶面上，所述垂直波导具有第一折射率；以及覆盖层，位于所述垂直波导上方，所述覆盖层被配置成用于所述垂直波导的透镜并且所述覆盖层具有第二折射率。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述垂直波导包括聚合物并且所述覆盖层包括聚合物。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述垂直波导具有纵轴，所述纵轴与所述衬底的顶面基本垂直。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一折射率大于所述第二折射率。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述覆盖层的顶面在所述第一衬底的顶面上方形成圆顶，所述覆盖层的顶面位于所述垂直波导的顶面上方。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中。所述覆盖层封装所述垂直波导、所述光学器件和所述第一衬底的顶面。7.根据权利要求1所述的半导体器件，进一步包括: 第一再分布层，位于所述第一衬底上方； 第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖瑞协，郭英颢，陈海清，包天一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71