降低热传递的驱动激光二极管的集成电路设备及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于驱动诸如激光二极管之类的发光器件（１０２）的集成电路（ＩＣ）设备（１００），其包括制造在衬底（１０６）上、电子元件（１０４）之上的吸热结构（１０８），以降低电子元件和发光器件间的热传递，所述电子元件例如是输出晶体管。所述吸热结构被设计为吸收电子元件所产生的一部分热，使得从电子元件传递到发光器件的热更少，这降低了发光器件的工作温度。本发明专利技术的ＩＣ设备制造方法包括在衬底上形成电子元件，并在所述衬底上、所述电子元件之上形成吸热结构。可将所述吸热结构配置为基本包围所述电子元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及集成电路设备，更具体而言，本专利技术涉及用于驱动激光二极管的集成电路设备。
技术介绍
激光二极管因为其令人满意的特性而被广泛用在光通信系统中以传输光信号，所述特性例如是输出功率高、光谱宽度窄以及开关速度快。遗憾的是，激光二极管不耐高温。现在，当工作温度升到大约80摄氏度时，激光二极管的性能一般就急剧劣化。从而，应将激光二极管的工作温度保持在80摄氏度以下的温度，以确保激光二极管的性能处于令人满意的水平。一种用于将激光二极管的工作温度保持在预定温度(例如80摄氏度)以下的传统技术是将诸如散热器或热电致冷器之类的冷却设备连接于激光二极管。冷却设备工作以从激光二极管散热，从而降低激光二极管的工作温度，使得可以将激光二极管保持在预定温度以下。然而，激光二极管的工作温度不仅取决于激光二极管自身所产生的热，还取决于靠近激光二极管的电子元件所产生的热。具体而言，用于驱动激光二极管的集成电路(IC)设备的输出晶体管所产生的热向激光二极管贡献了大量的热，增加了激光二极管的工作温度。由于所述IC设备的输出晶体管对激光二极管工作温度的热贡献，冷却设备可能无法将激光二极管的工作温度保持在预定温度以下。或者，当考虑到来自输出晶体管的热贡献时，将激光二极管的工作温度保持在预定温度以下所需的冷却设备尺寸可能会超过实际极限。因此，希望降低IC设备的输出晶体管对激光二极管工作温度的热贡献。降低IC设备的输出晶体管对激光二极管工作温度的热贡献的一个解决方案是增加输出晶体管和激光二极管之间的距离。然而，由于感应作用，对于高速应用，必须将输出晶体管放置得非常靠近激光二极管。此外，对减小产品整体尺寸和增加端口密度的需求日益增加。从而，一般而言，增加输出晶体管和激光二极管之间的距离不是实用的解决方案。另一种解决方案是降低输出晶体管的功耗，以相应地降低输出晶体管所产生的热。然而，激光二极管一般需要高驱动电流，因此，该高驱动电流必须通过IC设备的输出晶体管以驱动耦合的激光二极管。考虑到这些约束，所需要的是一种用于驱动激光二极管的IC设备，其降低从该IC设备的输出晶体管传递到激光二极管的热量，而不降低提供给激光二极管的驱动电流。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于驱动诸如激光二极管之类的发光器件的集成电路(IC)设备，其包括制造在衬底上、电子元件之上的吸热结构，以降低电子元件和发光器件间的热传递。所述吸热结构被设计为吸收电子元件所产生的一部分热，使得从电子元件传递到发光器件的热更少，这降低了发光器件的工作温度。使用所述吸热结构允许发光器件保持在较低的温度，而不用降低由该IC设备供应到发光器件的驱动电流。根据本专利技术，所述IC设备的吸热结构可以由包围所述电子元件的多层面图案化金属层形成。例如，形成所述吸热结构的金属层可以由铝和/或钛制成。所述IC设备还可以包括一个或多个位于所述电子元件和所述发光器件之间的绝热沟槽。所述绝热沟槽起到所述电子元件和所述发光器件之间的热屏障的作用。根据本专利技术的IC设备制造方法包括提供衬底，在该衬底上形成电子元件，以及在所述衬底上、所述电子元件之上形成导热结构，所述衬底可以是硅衬底。所述导热结构可以通过依次沉积和图案化合适的金属材料来形成。所述方法还可以包括在所述衬底中、所述电子元件和所述发光器件之间形成一个或多个绝热沟槽。附图说明结合附图，根据以下详细描述，本专利技术的其它方面将会变得清楚，在附图中示例性地图示了本专利技术的原理。图1是根据本专利技术一个实施例的集成电路(IC)设备图。图2和图3是图1的IC设备的不同的截面侧视图。图4-图8是图1的IC设备的不同的截面俯视图。图9是根据本专利技术一个实施例的IC设备制造方法的流程图。图10-图23示出了IC设备制造期间的各个阶段。具体实施例方式参照图1，示出了根据本专利技术一个实施例，用于驱动激光二极管102或其它任意设备的集成电路(IC)设备100的图。IC设备100包括至少一个电子元件104，所述电子元件在工作期间产生热。将电子元件104构造为向激光二极管102提供驱动电流，以选择性地激活激光二极管，用于产生光信号。将IC设备100设计为降低电子元件104和激光二极管102之间的热传递，以降低该电子元件所产生的、对激光二极管的工作温度作贡献的热量。从而，通过使用IC设备100，可以将激光二极管102保持在更低的工作温度以确保激光二极管的正常性能，而无需降低驱动电流或增加IC设备与激光二极管之间的距离。如图1所示，IC设备100包括诸如硅衬底之类的衬底106，在该衬底上制造电子元件104。在此所图示和描述的电子元件104是制造在衬底106上的驱动电路(未示出)的输出双极型晶体管。然而，电子元件104可以是制造在衬底106上的任意类型的晶体管。或者，电子元件104可以是制造在衬底106上的、在工作期间产生过多的热的任意电子元件，其可以增加激光二极管102的工作温度。IC设备100还包括吸热结构108，其形成在衬底106上、输出晶体管104之上。吸热结构108由导热材料制成，用于吸收输出晶体管104所产生的热量的一部分。例如，吸热结构108可以由高导热性的金属材料组成。由于吸热结构108，从输出晶体管104传递到激光二极管102的热减少了，这使得激光二极管104可以在更低的温度工作。如图1所示，吸热结构108的形状可以类似于无底的矩形盒。从而，位于输出晶体管之上的吸热结构108将输出晶体管104包围或密封。在其它实施例中，可以将吸热结构108构造成诸如六边形盒之类的其它包围几何形状。此外，在其它实施例中，吸热结构108的一侧或多侧可以是开放的，包括该结构的上表面。此外，吸热结构108的一侧或多侧可以不是实心的，包括该结构的上表面。如下面更详细地描述的那样，吸热结构108的各侧可以由通过插栓(plug)互连的多层面金属层形成。从而，吸热结构108的各侧可以包括开口，这些开口由互连的插栓之间的间隔产生。因为吸热结构108可以具有一个或多个开放侧、一个或多个带开口侧和/或开放或包括开口的上表面，所以吸热结构可以基本上包围输出晶体管104，而不是完全包围输出晶体管。IC设备100还包括绝热沟槽112。尽管在图1中示出了三个绝热沟槽112，但IC设备100可以包括任意数量的绝热沟槽112。绝热沟槽112是以绝热材料填充的沟槽，用于降低从输出晶体管104向激光二极管102的热传递。从而，绝热沟槽112作为输出晶体管104和激光二极管102之间的热屏障而起作用。虽然可以用任意绝热材料来填充绝热沟槽112，但优选地用具有良好绝热性的氧化物来填充绝热沟槽。此外，通常用氧化物填充的沟槽作为诸如输出晶体管104之类的晶体管的沟槽隔离。因此，可以用成熟的制造工艺来制造以氧化物填充的绝热沟槽112。包括在IC设备100中的绝热沟槽112的数量可以按需要来改变。现在参照图2-图8，对IC设备100的输出晶体管104、吸热结构108和绝热沟槽112进行更详细的描述。图2和3分别是IC设备100沿图1所示的线2--2和3--3的截面侧视图。线2--2沿吸热结构108的中心将结构剖开。线3--3沿吸热结构108的一个侧壁将结构剖开。图4-图8分别是IC设备100沿图2所示的线4--4、5--5、6--6、7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路设备（１００），包括：衬底（１０６）；形成于所述衬底上的电子元件（１０４），所述电子元件在工作期间产生热；以及形成于所述衬底上、所述电子元件之上的导热结构（１０８），所述导热结构被设计为吸收所述电子元件所 产生的所述热的一部分，以降低来自所述电子元件的热传递。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆麦克雷弗劳尔，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]