中介层制造技术

一种硅中介层(100)。所述硅中介层(100)包括：硅层(101)，所述硅层包括各自可连接到光纤(103)的一个或多个光波导(102)；光学有源部件(104)，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤(103)接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤(103)；以及一个或多个电互连件(105)，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件(104)并且可连接到印制电路板、单独的管芯、单独的衬底或晶片级封装件。单独的衬底或晶片级封装件。单独的衬底或晶片级封装件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】中介层


[0001]本专利技术涉及一种中介层，并且特别涉及一种可与光子集成电路一起使用的硅中介层。

技术介绍

[0002]越来越多的技术应用需要光子电路和电子电路的紧密集成和共同封装。举例来说，交换机专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、网络接口控制器(NIC)、图形处理单元(GPU)和片上系统(SOC)。
[0003]对共同封装的需求，即在单个外壳或壳体内包括光子部件和电子部件两者，由对增加的带宽、更低的功率要求、更高的密度、更低的延迟以及更低的成本的需求驱动。回流兼容、可表面贴装的光子芯片是这种架构的基本构建块。举例来说，Rockley Photonics LightDriver系统展示一种潜在的集成方案。
[0004]在另一个实例中，光子管芯具备硅通孔以与常规模拟芯片进行电连接。
[0005]任何共同封装或集成方案中的一个关键部件是中介层。中介层提供一个插座或管芯连接与另一个插座或管芯连接之间的电接口。传统的中介层可以由硅形成，并且包括一个或多个迹线以及焊接点以允许位于不同管芯上的电路在共同封装时进行通信。在电子封装行业中使用的常规中介层提供管芯到管芯或管芯到衬底/封装件或管芯到印制电路板之间的电连接。

技术实现思路

[0006]因此，在第一方面，本专利技术的实施方案提供一种硅中介层，所述硅中介层包括：
[0007]硅层，所述硅层包括各自可连接到光纤的一个或多个光波导；
[0008]光学有源部件，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤；以及
[0009]一个或多个电互连件，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件并且可连接到印制电路板、单独的管芯、单独的衬底或晶片级封装件。
[0010]有利地，这种硅中介层可表面贴装在相对高密度的多芯片衬底上。此外，在常规的倒装芯片球栅阵列(fCBGA)架构中，这种硅中介层可以大量回流到衬底(例如有机或玻璃)。此外，在2.5D/3D封装架构中，插入的硅能够倒装芯片粘结到管芯或另外的硅中介层。
[0011]硅中介层可以具有以下任选特征中的任何一种，或者在任选特征兼容的程度上具有以下任选特征的任何组合。
[0012]在术语光学有源部件中，光学有源可以意味着所述部件主动地(即非被动地)与穿过其的光相互作用。光学有源部件和光电部件可以被认为是同义词。光学有源部件可以是基于III
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V族半导体的光学有源部件。光学有源部件可以包括光电二极管，所述光电二极管被配置成将从光纤接收到的光信号转换成电信号，电信号被提供到一个或多个电互连件。光学有源部件可以包括光源和调制器，并且可以被配置成将从电互连件接收到的电信号转
换为可提供到光纤的光信号。基于III
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V族半导体可以意味着光学有源部件包括III
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V族半导体，例如一个或多个III
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V族半导体层或区域。
[0013]一个或多个电互连件可以包括一个或多个焊料凸块。焊料凸块可以由一个或多个凸块下金属化区域支撑。一个或多个电互连件可以包括引脚网格阵列中的一个或多个引脚。举例来说，引脚可以是铜柱。
[0014]中介层可以包括金属重分布层，所述金属重分布层形成光学有源部件与一个或多个电互连件之间的电连接的一部分。
[0015]中介层可以包括一个或多个钝化层，所述一个或多个钝化层位于(多个)光波导与(多个)电互连件之间。
[0016]光纤可以附接到所述光波导或每个光波导。附接可以使用回流兼容接头来实现。回流兼容可以意味着接头能够经受用于将中介层连接到印制电路板的回流工艺。举例来说，回流兼容接头可以是焊接头或高温环氧树脂(即在回流温度下不受损害的环氧树脂)。回流温度可以为至少250℃并且不超过260℃。作为实例，环氧树脂可以是从Addison Clear Wave Coatings Inc.获得的A539
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DM环氧树脂、从Gelest Inc.获得的P065硅凝胶或从NovaChem Ltd.获得的Optimax(RTM)8046
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LV UV可固化环氧树脂。光纤可以使用盖帽固定到所述光波导或每个光波导，盖帽优选由玻璃制成。
[0017]中介层可以作为绝缘体上双硅DSOI晶片提供，所述光波导或每个光波导可以形成于DSOI晶片的硅层中。光学有源部件可以与所述光波导或每个光波导设置在DSOI晶片的同一硅层上。有利地，DSOI晶片提供大的波导，这使能够提供模式转换器和V形槽接口能够与波导集成的容易性增大。这能够允许单模光纤连接。
[0018]光学有源部件可以设置在DSOI的硅层的腔中。这能够允许包括光学有源部件和波导的所得光子集成电路(PIC)具有平坦表面。这种平坦表面适合于进一步的后端凸块(即，晶片级的呈凸块或球形式的焊料的进一步限定)和帮助限定电互连器的封装步骤。
[0019]中介层可以包括模式转换器，所述模式转换器位于每根光纤与相应的光波导之间。
[0020]在第二方面，本专利技术的实施方案提供一种制造硅中介层的方法，所述方法包括以下步骤：
[0021]提供绝缘体上双硅晶片DSOI，一个或多个光波导被制造于所述绝缘体上双硅晶片中；
[0022]在所述光波导或每个光波导处形成适合于连接到光纤的接口；
[0023]提供光学有源部件，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤；以及
[0024]提供一个或多个电互连件，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件并且可连接到印制电路板、单独的管芯或单独的衬底。
[0025]所述方法可以具有以下任选特征中的任何一种，或者在任选特征兼容的程度上具有以下任选特征的任何组合。
[0026]形成所述接口可以包括形成一个或多个V形槽接口以连接到所述光纤。
[0027]提供所述光学有源部件可以包括提供包括所述光学有源部件的晶片，并且将所述光学有源部件粘结或转移印刷到所述DSOI晶片上。这个步骤可以为后续的后端处理和凸块
产生平坦表面。
[0028]所述方法可以包括在提供所述光学有源部件与提供所述一个或多个电互连件之间的提供钝化层的步骤。
[0029]所述方法可以包括在提供所述光学有源部件与提供所述一个或多个电互连件之间的提供金属重分布层的步骤，所述金属重分布层形成所述光学有源部件与所述一个或多个电互连件之间的电连接的一部分。所述方法可以包括在提供所述金属重分布层之后的提供第二钝化层的步骤。
[0030]所述方法可以包括在提供所述光学有源部件之后的限定适合与所述一个或多个电互连件一起使用的一个或多个凸块下金属化区域的步骤。
[0031]可以通过焊球滴落工艺或铜柱凸块工艺或通过焊料印刷来提供所述一个或多个电互连件。提供一个或多个电互连件的步骤可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硅中介层，所述硅中介层包括：硅层，所述硅层包括各自可连接到光纤的一个或多个光波导；光学有源部件，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤；以及一个或多个电互连件，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件并且可连接到印制电路板、单独的管芯、单独的衬底或晶片级封装件。2.如权利要求1所述的硅中介层，其中所述光学有源部件是基于III
‑
V族半导体的光学有源部件。3.如权利要求1或权利要求2所述的硅中介层，其中所述光学有源部件包括光电二极管，所述光电二极管被配置成将从所述光纤接收到的光信号转换成电信号，所述电信号被提供到所述一个或多个电互连件。4.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述光学有源部件包括光源和调制器，所述调制器被配置成将从所述电互连件接收到的电信号转换为可提供到所述光纤的光信号。5.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述一个或多个电互连件包括具有焊料盖帽的一个或多个焊料凸块或铜柱。6.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述一个或多个电互连件包括引脚网格阵列中的一个或多个引脚。7.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述中介层包括金属重分布层，所述金属重分布层形成所述光学有源部件与所述一个或多个电互连件之间的电连接的一部分。8.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述中介层包括一个或多个钝化层，所述一个或多个钝化层位于所述(多个)光波导与所述(多个)电互连件之间。9.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中光纤是使用回流兼容接头附接到所述光波导或每个光波导。10.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述光纤是使用盖帽固定到所述光波导或每个光波导。11.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述中介层是作为绝缘体上双硅(DSOI)晶片而提供，所述光波导或每个光波导形成于所述DSOI晶片的硅层中。12.如权利要求11所述的硅中介层，其中所述光学有源部件和所述光波导或每个光波导被设置在所述DSOI晶片的同一硅层上。13.如任一前述权利要求所述的硅中介层，其中所述中介层包括模式转换器，所述模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：