一光电电路，包括：一ＩＣ芯片，其由一基材制成，且基材中制作有一光波导与一镜子，且该基材具有一第一镜片形成于其上，其中该镜子与该光波导相对准，且该第一镜片与该镜子相对准，以形成一连接该第一镜片、该镜子、以及该光波导的光路径；以及一光耦合器，其包括一第二镜片，且该光耦合器被固定至基材上，且被定位成使该第二镜片与该第一镜片相对准，以将一光信号耦合入或耦合出位于该ＩＣ芯片中的该光波导。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种光信号的耦合入与耦合出IC芯片。技术背景半导体的制造技术朝向找出能在同一芯片中结合电信号与光信号的方式 发展。组合该两项技术的推力部分是因为光信号本身相较于电信号较有先天的 优势，这是就将信息分布于整个IC芯片以及就芯片之间沟通而言。可能是一些早期商业实施中的"种应用包括利用光信号来分布时钟信号于一个非常大的IC芯片中，例如一微处理器。这是「大]为光信号的典型特征在于具有一较小 的歪斜(skew)，且其较不能接受颤动以及其它电信号所要变换成的信号的失 真，尤其是在现今考虑作为IC芯片设计的纳米等级。以一种商业可用且涉及具有竞争性的制造成本的方式来将光信号送入或 送出IC芯片乃是该产业如今所面对的一种挑战。在此所述的一些实施例将提 出一些对于此项挑战的解决方案。
技术实现思路
整体而言，在一方案中，本专利技术的特征在于一光电电路，其包括一 IC 芯片，其包含一基材，且基材中制作有一光波导与一镜子，且该基材上具有一第一镜片形成于其上，其中该镜子与该光波导相对准，且该第一镜片(lens) 与该镜子相对准，以形成一连接该第一镜片、该镜子、以及该光波导的光路径;以及一光耦合器，其包括一第二镜片，且该光耦合器被固定至基材上，且被定位成使该第二镜片与该第一镜片相对准，以将一光信号耦合入或耦合出该IC 芯片内的光波导。其它实施例包括下列特征的其中之一或多者。该基材也包括一制造于其中 的微电子电路。该光耦合器由一相对于该光信号的波长透明的材料所制成。该 第二镜片为该光耦合器整个形成的一部分。该微电子电路被制造在该基材中的 一第一层，而该光波导与该镜子被制造在该基材中的一第二层，且第二层在该 基材内而位于该第一层下方。该基材具有一背侧，且该第一镜片形成在该基材 的该背侧上。该光耦合器被固定至该基材的背侧或前侧。或者，该第一镜片形 成在该基材的前侧上。在该例中，该IC芯片还包括一反射区，其形成在该基 材的该背侧上，该第一镜片、该反射区以及在该光波导中的该镜子，沿着该光 路径而相对准，且该反射表面位于该第一镜片与该镜子之间。该光电电路也包 括一连接至该光耦合器的光纤，其中该光耦合器、在该基材的背侧上的第一镜 片、以及该镜子一起光学地耦合该光纤与该光波导。一些其它实施例也包括一或多个以下特征。该第一与第二镜片界定一光 轴，且其中该光耦合器包括一镜子与一耦合表面，该耦合表面抵接该光纤，且 其中该光纤横向对准该光轴。该耦合器包括一具角度的表面与一沉积在该具角 度表面上的金属膜，以形成该在该光耦合器中的镜子。该光耦合器包括一安装 结构。该安装结构包含-管状延伸物，其环绕并远离该在该光耦合器中的第二 镜片而延伸，且其末端界定有一平坦表面抵靠IC芯片的平坦表面。包括一体 成形的第一镜片的该光耦合器由玻璃(例如模制玻璃)或模制塑料所制成。该 光电电路还包含一环氧树脂或一金属化物，用以将该光耦合器黏结至该基材。 该基材由硅制成。该基材还包含一基座，其远离该背侧而延伸，且在基座的一末端上形成该第一镜片。该光电电路还包含一芯片载架和/或一 AR膜，该IC 芯片以倒装芯片方式装设在该芯片载架上该AR膜沉积在该光耦合器中的该 第二镜片上。该光电电路还包含一AR膜，此膜沉积在该第一镜片上。一些其它实施例还包括一或多个以下特征。其中该光耦合器包括一圆柱形 延伸部，且该耦合表面位于该圆柱形延伸部的其中一端。该光纤呈熔融迭接在 该耦合表面上。该第一镜片经由蚀刻该基材而形成。该镜子定向成相对于光轴 约45度角。该第一镜片为一对焦镜片，其定位成将所接收到的已准直光束， 对焦至该光波导中。该第二镜片为一准直镜片，其用以将所收到的光束加以准 直，并将己准直的光束送至该第一镜片。该光耦合器包括一整合式光源。该光 源包含一激光，其产生该光信号，还有一转向镜，其将来自该激光的该光信号转向至该第二镜片。可选地，该光电电路还包含一光源，其装设在该光耦合器 上，其中在操作期间，该光源会产生该光信号。大体上，在另一方面，本专利技术特征在于一种光电电路，其包含一IC芯 片，其包含一基材，基材中制作有一光波导阵列与一镜子阵列，且该基材具有 一第一镜片系统形成于其上，其中该镜子阵列的每一镜子与该光波导阵列的一 相对应的不同光波导相对准，且该第一镜片系统与该镜子阵列相对准，以形成 一连接该第一镜片系统、该镜子阵列以及该光波导阵列的光路径阵列；以及一 光耦合器，其包括一第二镜片系统，且该光耦合器被固定至基材上，且被定位 成使该第二镜片系统与该第一镜片系统相对准，以将一光信号耦合入或耦合出 该位于该IC芯片中的光波导阵列。其它实施例包括一或多个以下特征。该第一镜片系统为一第一镜片组件阵 列，该第二镜片系统为一第二镜片组件阵列。该第一镜片组件阵列的每一镜片 组件与该第二镜片组件阵列的一相对应不同镜片组件相对准。该第二镜片组件 阵列为该光耦合器整个形成的一部分。该基材具有一背侧，该第一镜片组件阵 列形成在该基材的该背侧上。该光耦合器被固定在该基材的该背侧。在此所述的光耦合组态包括在IC结构外部以及整合至IC结构两者的光组 件。其提供一由光源或光纤至该IC波导的光耦合。同样地，相同光耦合组态用以提供一由IC波导至一外部波导或不同IC的波导的光耦合。可以制造一种包括一接引有光纤的准直镜片安装结构次组合的光耦合组态，也称之为"表面安装光耦合器(Surface Mount Optical Coupler)"或"SMOC"，其成本相 当低，且可调整尺寸以供对IC制造的高容量光耦合，且可与光学设计兼容以 耦合至具有本揭露所述IC耦合光学的IC波导上。在此所述的一些观念可用来设计该光耦合对准与附接程序，其与利用倒装 芯片自动组装设备的表面安装组合的电子工业自动化组装程序设备兼容。同样 地，有些SMOC的特定实施例有可能在次组合的光耦合上作各种变更，其可 以大大地补偿该SMOC相对于IC背侧镜片的横向位移。这样的补偿需要该光 束在该SMOC的输出上并没有完美地准直，因而在光纤与波导处的图像部位 的光束倾角与定位误差，可以经由SMOC的横向位移而受到补偿。愈小准直 的光束，SMOC所需要的用以补偿该光学系统的其它组件中的横向倾斜与定位 误差的位移就愈小。因而需要作一仔细的分析，用以决定一吻合该系统所要的容忍度范围的最佳非准直或光束分散/收敛。在该例子中，该SMOC的设计与 组装处理方法可以确保不会发生该SMOC相对于IC光学的倾斜而降低光耦合 之事。这些在此所述的优点，当组合在一起时，即可得到一就光耦合至IC而 言为高容量的生产解决方案。利用两个镜片，其中之一在耦合器上且另一个在IC上，将因为较大的光 束直径而可以有较大的定位容忍度，也即介于在进入IC波导的"对焦镜片" 与来自光纤的"准直用镜片"之间的该多个已准直或假准直光束。光耦合对准 容忍度就400pm光束直径而言约20nm，且可预期得到就100nm光束而言， 将是5jam。此外，通过在晶圆级制造中将对焦镜片整合至IC，将可以减少材 料单(Bill of Materials, BOM)和这镜片的组合对准及附接成本。选择一具有较小直径的准直光束，将可以得到一较短的光列长度，以及较 小的IC背侧散热座(heat sink)上所占面积。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电电路，其包含： 一ＩＣ芯片，其包含一基材，基材中制作有一光波导与一镜子，且该基材上并具有一第一镜片形成于其上，其中该镜子与该光波导相对准，且该第一镜片与该镜子相对准，以形成一连接该第一镜片、该镜子、以及该光波导的光路径；以及 一光耦合器，其包括一第二镜片，且该光耦合器被固定至基材上，且被定位成使该第二镜片与该第一镜片相对准，以将一光信号耦合入或耦合出位于该ＩＣ芯片中的该光波导。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华J佩伦，格雷戈里L沃杰西克，劳伦斯C韦斯特，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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