光电模组及其制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种光电模组及其制造方法，其方法包含：提供一中介层基底，其同一表面上包含一第一凹槽与一第二凹槽；于该第一凹槽中与该第二凹槽中填充一接合材料层；将一第一光电元件置放在该第一凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底；以及将一第二光电元件置放在该第二凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，而完成的光电模组中该第一光电元件的一侧面可发出或通过一光信号，该第二光电元件的一侧面是朝向于该第一光电元件的该侧面，该第二光电元件可用以耦合接收该第一光电元件的该侧面所发出或通过的该光信号。本发明专利技术实施例的技术方案能提升组装横的精确度，使得良率大幅提升。

【技术实现步骤摘要】

本案涉及一种光电模组及其制造方法，尤其涉及可应用于半导体工艺中的光电模组及其制造方法。
技术介绍
随着网际网络与行动通信的快速发展，大量数据传输的需求也随的到来，而通过电子信号来进行数据传输，其速度似乎已达瓶颈，因此在数据传输的骨干上运用光信号来进行数据传输已成未来的趋势。请参见图1，其是光发射接收器的公知功能方块示图，光发射接收器1中经由等化模组(Equalizationmodule)11来降低电子信号的衰减(attenuation)与抖动(jitter)，然后电子信号再通过由激光驱动器(LaserDriver)120、激光光源121、监视用检光器(MPD，MonitorPhotoDiode)122与自动增益控制器(AutomaticGainController；AGC)123所构成的光传送器12的转换来产生带有大量信息的光信号，光信号经由光纤13被传送到光接收器14，而光接收器14主要由光检测器141、转阻放大器142(TransImpedenceAmplifier,简称TIA)、时钟脉冲及数据回复电路(ClockandDataRecovery,简称CDR)143以及预加强(Pre-emphasis)电路144来组成，用以将接收到的光信号转换成适当的电子信号后再输出。再请参见图2，其是将上述光发射接收器1以硅光学平台(SiliconOpticalBench,SiOB)为基础所完成的主动式光缆(ActiveOpticalCable，简称AOC)结构示意图，其中以其上完成有等化模组(Equalizationmodule)11与其他相关电路(例如图1中的激光驱动器120、监视用检光器122与自动增益控制器123)的集成电路芯片20是用以发出载有数据的电子信号，通过外部金属线201与硅光学平台(SiliconOpticalBench,SiOB)21上的传输线(transmissionline)211的传送，载有数据的电子信号将被送入激光光产生器22来产生光信号，而激光光产生器22可由图1中的激光光源121所构成，而以垂直共振腔面射型激光(verticalcavitysurfaceemittinglaser,简称VCSEL)所完成的激光光产生器22所产生的激光光信号经由硅光学平台(SiliconOpticalBench,SiOB)21上的45度反射面210来反射至光纤23，接着被传送到另一个硅光学平台25，通过其45度反射面250来导入光检测器141，而图1中的转阻放大器142(TransImpedenceAmplifier,简称TIA)、时钟脉冲及数据回复电路(ClockandDataRecovery,简称CDR)143以及预加强(Pre-emphasis)电路144是可完成于集成电路芯片26中。通过外部金属线261与硅光学平台(SiliconOpticalBench,SiOB)25上的传输线(transmissionline)251，集成电路芯片26与硅光学平台25的传输线251是可完成电性连接。但是当市场需求提升到更高速的传输速度(由10Gbps提升到40～100Gbps)时，上述以垂直共振腔面射型激光(verticalcavitysurfaceemittinglaser,VCSEL)为主体的技术手段，将受限于激光光源121与激光驱动器120的价格昂贵且技术尚不成熟而改以互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，以下简称CMOS)光子平台(PHOTONICSplatform)平台技术来完成。互补式金属氧化物半导体光子平台是利用CMOS工艺技术在同一硅基板来完成图1中所示光发射接收器1的大部分元件，主要不同处之一是在于将原本的激光驱动器(LaserDriver)120与激光光源121改以如图3所示的马赫-曾德尔干涉仪(Mach–ZehnderInterferometer，简称MZI)调制器来完成。由图3可以看出，在典型的MZI调制器内，输入波导30被分成上方波导31与下方波导32。在不加电压时，光又被耦合在一起形成输出波导33，并产生一个‘开启’信号。当施加合适的电压到相位延迟器35时，该电压就改变了波导折射率，使得上方波导31路径中的光产生半个波长(或相位180°)的延迟。在这种情况下，这两个路径光的能量将互相抵消，因而产生‘关闭’信号。如此一来，只需控制相位延迟器35的动作便可以让持续发光的激光光源产生开启与关闭的效果，而不需要直接控制激光光源的亮灭，因此可以大幅降低电路的复杂程度并增加传输的速度。如图4所示，其是互补式金属氧化物半导体光子平台的剖面构造示意图，其是于硅基板4上完成有光波导结构40、光栅结构41、晶体管结构42以及调制器结构43。其中该光波导结构40中完成有用以导入外部激光光源以及将调制完成的光信号输出至外部光纤的过程中所需的各种元件(本图未能示出)，例如光输入纳米锥(NANOTAPER)、光分歧器(splitters)、光滤波器(filters)以及光耦合器(couplers)以及光输出纳米锥等元件。光栅结构41主要用以完成布拉格光栅(BraggGrating)，晶体管结构42则用以完成相位移器(phaseshifter)以及波导检测器(waveguidedetector)等元件，至于调制器结构43则是可以用来完成如图3所示的MZI调制器。请参见图5，其为互补式金属氧化物半导体光子平台51与边射型激光光源52通过中介层(Interposer)50来进行封装的公知构造示意图，其方法主要是将边射型激光光源52设置在一个承载基板(sub-mount)53上，然后在设计上让处于外部的边射型激光光源52的出光口的高度与互补式金属氧化物半导体光子平台51的光波导结构(本图未示出)中的光输入端的高度位置一致。但由于边射型激光光源52的光信号520主要是通过狭缝绕射而经由准直器(collimator，图未示出)、隔离器(isolator，图未示出)以及聚焦透镜(focuslens，图未示出)来耦合至互补式金属氧化物半导体光子平台51的光波导结构，而通过主动对准的技术手段来对聚焦透镜进行调整，在进行对准组装时，边射型激光光源52必需持续操作产生光信号520，同时以图像处理等方法实际检测耦合效果，再以回授控制找到最佳组装位置，进而可使光信号耦合至图4中光波导结构40的效果达到最佳化。而上述主动对准的技术手段对于组装误差值的要求，在三个轴向上皆约为+/-4微米(μm)左右，否则过大的位移误差将无法让光信号耦合至光波导结构40的光耦合效率达到要求。而在现今的技术中，对于X轴、Y轴上的位移误差是属于比较容易控制的部分，但是在Z轴上，也就是高度上的误差是现今的技术比较难掌握的部分。此外，光电元件必需通电流操作，组装设备必需要有额外的供电及检侦电路，所以组装设备昂贵且复杂，其对准时间较长更不利批量生产。由于中介层(Interposer)50与互补式金属氧化物半导体光子平台51间的焊接层501厚度变异以及中介层(Interposer)50与互补式金属氧化物半导体光子平台51本身厚度变异所共同造成的误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电模组，其包含：一中介层基底，其同一表面上包含一第一凹槽与一第二凹槽；一接合材料层，填充于该第一凹槽中与该第二凹槽中；一第一光电元件，置放在该第一凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，该第一光电元件的一侧面发出或通过一光信号；以及一第二光电元件，置放在该第二凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，该第二光电元件的一侧面是朝向于该第一光电元件的该侧面，用以耦合接收该第一光电元件的该侧面所发出或通过的该光信号。

【技术特征摘要】
1.一种光电模组，其包含：一中介层基底，其同一表面上包含一第一凹槽与一第二凹槽；一接合材料层，填充于该第一凹槽中与该第二凹槽中；一第一光电元件，置放在该第一凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，该第一光电元件的一侧面发出或通过一光信号；以及一第二光电元件，置放在该第二凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，该第二光电元件的一侧面是朝向于该第一光电元件的该侧面，用以耦合接收该第一光电元件的该侧面所发出或通过的该光信号。2.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该中介层基底为一硅中介层基底。3.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该中介层基底包含：一接线垫，设置于该中介层基底的一表面，且通过一金属线与该第一光电元件或该第二光电元件的一接脚电性连接；一模组接脚，设置于该中介层基底的另一表面；以及一层间结构，电性连接该模组接脚与该接线垫。4.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该第一光电元件为一光信号发射源的光电元件，该第二光电元件为一光电芯片的光电元件，该光信号发射源的光电元件发出的该光信号是平行于该中介层基底的表面，而该第一光电元件的发光点水平高度等于该第二光电元件的受光点水平高度。5.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，还包含第三光电元件，设置于该第一光电元件与该第二光电元件之间。6.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该第一光电元件及该第二光电元件为激光二极管、发光二极管、光检测器、光电芯片、聚光镜片、分光器、光波导结构、光隔离器、光准直器或光纤连接器。7.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该第一凹槽中该接合材料层的厚度与该第二凹槽中该接合材料层的厚度不相等。8.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该第一光电元件的
\t一第一厚度与该第二光电元件的一第二厚度不同。9.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该第一光电元件的一第一光信号对凖处距离该第一光电元件的顶部表面为第一长度，该第二光电元件的的第二光信号对凖处距离该第二光电元件的顶部表面为第二长度，且该第一长度实质上等于该第二长度。10.如权利要求1所述的光电模组，其特征在于，该接合材料层为一合金焊料材料、银胶、环氧树脂、非导电胶或紫外线固化胶。11.一种光电模组制造方法，其包含下列步骤：提供一中介层基底，其同一表面上包含一第一凹槽与一第二凹槽；于该第一凹槽中与该第二凹槽中填充一接合材料层；将一第一光电元件置放在该第一凹槽中并通过该接合材料层接合至该中介层基底，其中该第一光电元件的一侧面的一第一光信号对凖处发出或通过一光信号，该第一光信号对凖处距离该第一光电元件的顶部表面为第一长度；以及将一第二光电元件置放在该第二凹槽中并...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明哲，
申请(专利权)人：乾坤科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71