自组装的垂直对准的多芯片组件制造技术

描述了多芯片组件(MCM)。这种MCM包括使用在基板的面对表面上的亲水材料和疏水材料以及作为恢复力的液体表面张力被动地自组装在另一个基板上的两个基板。两个基板上具有亲水材料的区域与另一个基板上具有亲水材料的区域重叠。另一个基板上的这些区域可以被具有疏水材料的区域包围。两个基板中的至少一个基板的表面上的间隔物可以使布置在两个基板上的光波导对准，使得光波导共面。这种制造技术可以允许通过边缘耦合两个基板来制造低损耗混合光源。例如，两个基板中的第一个基板可以是III/V族化合物半导体，并且两个基板中的第二个基板可以是绝缘体上硅光子芯片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自组装的垂直对准的多芯片组件
本公开一般而言涉及多芯片组件(MCM)和用于制造MCM的技术。更具体而言，本公开涉及包括两个基板的MCM，这两个基板使用间隔物来垂直对准并且使用亲水层和疏水层进行自组装。
技术介绍
基于硅光子技术的光互连在带宽、部件密度、能量效率、时延和物理范围(reach)方面具有优于电互连的潜力。因此，光互连是缓解高性能计算系统中的芯片间和芯片内通信瓶颈的有前途的解决方案。虽然在开发绝缘体上硅(SOI)电路方面取得了巨大的进步，但硅上的光源仍然是重大的技术挑战。特别地，为了在硅上制作高效的激光源，需要高效的光学增益介质。但是，由于硅的间接带隙结构，硅通常是不良的发光材料。虽然目前正在努力增强硅中的发光效率和光学增益，但硅中的电泵浦室温连续波(CW)激光器仍然是难以捉摸的。类似地，虽然使用直接在硅上生长的锗作为光学增益介质已经有了令人兴奋的发展，但是通常需要高拉伸应变和高掺杂来使锗具有直接带隙，这通常导致低激光器效率。此外，由于硅与III/V族化合物半导体之间的大的晶格和热失配，在硅上外延生长III/V族化合物半导体常常是困难的，这也限制了激光器效率和可靠性。因此，由于多种材料、工艺和器件物理问题，这些领域仍然是研究课题。用于在硅上或使用硅构建激光器的替代近期做法是III/V族化合物半导体与硅的混合晶片集成。例如，通过经由或者氧化物与氧化物熔合键合或者启用聚合物的苯并环丁烯键合将氧化铟活性结构晶片键合到硅，渐逝耦合的混合激光器已经成功地得到证明。但是，由于锥度损耗、载流子注入效率和热阻抗，这些混合激光器通常具有相对低的光波导耦合总效率。此外，晶片键合方法通常仅对将III/V族化合物半导体直接键合在具有无源电路的硅晶片上起作用。此外，III/V族化合物-半导体晶片和SOI晶片常常不具有兼容尺寸。特别地，III/V族化合物半导体晶片尺寸通常被限制到150mm，而典型的SOI光子晶片直径为200mm和300mm。因此，将混合激光源与(可以包括多层金属互连和层间电介质的)其它有源硅器件集成仍然是个挑战。具有III/V族化合物-半导体光学增益介质与硅光波导的边对边对接耦合是常见的混合集成方法。它允许维持常规III/V族化合物-半导体激光器的高电注入效率和低热阻抗。而且，使用这种方法，III/V族化合物-半导体光学增益介质和SOI电路二者都可以独立地进行性能优化，并且可以独立制造。使用这种混合集成技术的外腔(EC)激光器已经成功地被证明具有高光波导耦合的总体效率。但是，由于III/V族化合物-半导体光波导和硅光波导之间的光学模式不匹配，常常需要在III/V族化合物半导体和硅的任一侧或两侧上的特殊模式尺寸转换器。此外，为了获得高效的光学耦合，通常需要III/V族化合物半导体与硅中的光波导的具有亚微米对准容差的精确对准。解决这些问题会降低产率并增加这些混合激光器的成本。因此，所需要的是没有上述问题的混合光源和用于制造混合光源的技术。
技术实现思路
本公开的一个实施例提供了一种多芯片组件(MCM)。这种MCM包括具有第一表面的第一基板，其中第一基板包括在相对于第一表面的第一高度处布置在第一基板上的第一光波导。而且，MCM包括具有第二表面的第二基板。这种第二基板包括：在相对于第二表面的第二高度处布置在第二基板上的第二光波导；以及布置在第二表面上的具有厚度的间隔物。此外，MCM包括具有第三表面的第三基板，该第三基板机械地耦合到第一表面和间隔物，其中间隔物的厚度使第一光波导与第二光波导对准。例如，第一高度可以等于第二高度与间隔物的厚度的和。要注意的是，第一基板可以包括在除了硅以外的半导体中限定的半导体光学放大器。而且，第二基板可以包括光子芯片。这种光子芯片可以包括：第二基板；布置在第二基板上的掩埋氧化物层；以及布置在掩埋氧化物层上的半导体层，其中第二光波导限定在该半导体层中。在一些实施例中，第二基板、掩埋氧化物层和半导体层构成绝缘体上硅技术。此外，在第一基板的第一表面的相对侧和第二基板的第二表面的相对侧上的第一基板的后表面和第二基板的后表面可以包括亲水材料。类似地，第一表面和第三表面可以包括具有亲水材料的面对区域。此外，第三表面可以包括在第一表面与第三表面之间的重叠区域外部的具有疏水材料的区域。要注意的是，该疏水材料可以包括：含氟聚合物和/或聚对二甲苯。可替代地或附加地，可以使用用氧的等离子体处理来制造该疏水材料。而且，第二表面和第三表面可以包括具有亲水材料的面对区域。此外，第三表面可以包括在第二表面与第三表面之间的重叠区域外部的具有疏水材料的区域。在一些实施例中，MCM包括在第一表面与第三表面之间的重叠区域之间以及第二表面与第三表面之间的重叠区域之间的环氧树脂层。此外，要注意的是，间隔物可以包括：金属、聚合物和/或树脂。可替代地，间隔物可以布置在第一表面上，并且第三基板的第三表面可以机械地耦合到第二表面和间隔物。另一个实施例提供了一种包括MCM的系统。另一个实施例提供了一种用于制造MCM的方法。在该方法期间，在第一基板的第一表面上用第一亲水材料限定第一区域，其中第一基板包括在相对于第一表面的第一高度处布置在第一基板上的第一光波导。然后，具有厚度的间隔物布置在第二基板的第二表面上，其中第二基板包括在相对于第二表面的第二高度处布置在第二基板上的第二光波导。而且，在第二基板的第二表面上用第二亲水材料限定第二区域。接下来，在第三基板的第三表面上用第三亲水材料限定第三区域，并且在第三基板的第三表面上用疏水材料限定一个或多个区域。此外，在第三表面上分配液体，并且将第一基板和第二基板放置在该液体上，其中第一表面面对第三表面并且第二表面面对第三表面。在第一基板和第二基板已经相对于第三基板进行自对准之后，第一表面机械地耦合到第三表面，并且间隔物的顶表面机械地耦合到第三表面，其中间隔物的厚度使第一光波导与第二光波导对准。可替代地，在一些实施例中，整个第一表面是亲水的和/或整个第二表面是亲水的。要注意的是，第一亲水材料、第二亲水材料和/或第三亲水材料可以相同或者不同。提供本
技术实现思路
仅仅是为了图示一些示例性实施例的目的，以便提供对本文所描述的主题的一些方面的基本理解。因而，将认识到上述特征仅仅是示例并且不应当以任何方式被解释为缩小本文所描述的主题的范围或精神。从下面的具体实施方式、附图和权利要求书中，本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将变得清晰。附图说明图1是图示根据本公开的实施例的多芯片组件(MCM)的制造的顶视图的图。图2是图示根据本公开的实施例的图1中MCM的制造的侧视图的图。图3是图示图1的MCM的侧视图的框图。图4是图示根据本公开的实施例的MCM的制造的侧视图的图。图5是图示根据本公开的实施例使用间隔物对MCM中的芯片进行调平(leveling)的侧视图的图。图6是图示根据本公开的实施例的MCM的制造的侧视图的图。图7是图示根据本公开的实施例的MCM的制造的侧视图的图。图8是图示根据本公开的实施例的MCM的侧视图的图。图9是图示根据本公开的实施例的系统的框图。图10是图示根据本公开的实施例的用于制造MCM的方法的流程图。要注意的是，贯穿附图，相同的附图标记指对应的部分。而且，相同类型的部分的多个实例由用横线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多芯片组件(MCM)，包括：具有第一表面的第一基板，其中所述第一基板包括在相对于所述第一表面的第一高度处布置在所述第一基板上的第一光波导；具有第二表面的第二基板，其中所述第二基板包括：在相对于所述第二表面的第二高度处布置在所述第二基板上的第二光波导；以及布置在所述第二表面上的具有厚度的间隔物；以及具有第三表面的第三基板，所述第三基板机械地耦合到所述第一表面和所述间隔物，其中所述间隔物的厚度使所述第一光波导与所述第二光波导对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.11 US 14/823,9621.一种多芯片组件(MCM)，包括：具有第一表面的第一基板，其中所述第一基板包括在相对于所述第一表面的第一高度处布置在所述第一基板上的第一光波导；具有第二表面的第二基板，其中所述第二基板包括：在相对于所述第二表面的第二高度处布置在所述第二基板上的第二光波导；以及布置在所述第二表面上的具有厚度的间隔物；以及具有第三表面的第三基板，所述第三基板机械地耦合到所述第一表面和所述间隔物，其中所述间隔物的厚度使所述第一光波导与所述第二光波导对准。2.如权利要求1所述的MCM，其中所述第一基板包括限定在除了硅以外的半导体中的半导体光学放大器。3.如权利要求1或2所述的MCM，其中所述第二基板包括光子芯片。4.如权利要求3所述的MCM，其中所述光子芯片包括：所述第二基板；布置在所述第二基板上的掩埋氧化物层；以及布置在所述掩埋氧化物层上的半导体层，其中所述第二光波导限定在所述半导体层中。5.如权利要求4所述的MCM，其中所述第二基板、所述掩埋氧化物层和所述半导体层构成绝缘体上硅技术。6.如前述权利要求中任一项所述的MCM，其中在所述第一基板的所述第一表面的相对侧和所述第二基板的所述第二表面的相对侧上的所述第一基板的后表面和所述第二基板的后表面包括亲水材料。7.如前述权利要求中任一项所述的MCM，其中所述第一表面和所述第三表面包括具有亲水材料的面对区域。8.如权利要求7所述的MCM，其中所述第三表面包括在所述第一表面与所述第三表面之间的重叠区域外部的具有疏水材料的区域。9.如权利要求7或8所述的MCM，其中所述疏水材料包括以下中的一个：含氟聚合物和聚对二甲苯。10.如权利要求7至9中任一项所述的MCM，其中使用用氧的等离子体处理来制造所述疏水材料。11.如前述权利要求中任一项所述的MCM，其中所述第二表面和所述第三表面包括具有亲水材料的面对区域。12.如权利要求11所述的MCM，其中所述第三表面包括具有疏水材料的区域，所述区域在所述间隔物的顶表面与所述第三表面之间的重叠区域外部。13.如权利要求11或12所述的MCM，其中所述疏水材料包括以下中的一个：含氟聚合物和聚对二甲苯。14.如权利要求11至13中任一项所述的MCM，其中使用用氧的等离子体处理来制造所述疏水材料。15.如前...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·舒彬，郑学哲，李金洞，K·拉杰，A·V·卡里什纳莫蒂，
申请(专利权)人：甲骨文国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US