用于测试光子器件的具有多个光路径的双向光栅耦合器制造技术

本文描述的实施例可涉及与可用于测试的双向光栅耦合器相关的装置、工艺和技术。一种光子装置包括第一层，该第一层具有与双向光栅耦合器光耦合的电光电路。第二层与第一层的第一侧物理耦合，且包括第一光路径以与双向光栅耦合器光耦合。第三层与第一层的与第一层的第一侧相反的第二侧物理耦合，并且包括与双向光栅耦合器光耦合的第二光路径。电光电路的操作测试部分地基于通过第二光路径接收或传输的光。可以描述和/或要求保护其他实施例。可以描述和/或要求保护其他实施例。可以描述和/或要求保护其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
用于测试光子器件的具有多个光路径的双向光栅耦合器
[0001]政府许可权
[0002]本专利技术是根据由DARPA授予的协议No.HR0011
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0003在政府支持下进行的。政府对本专利技术享有一定权利。


[0003]本公开内容的实施例总体上涉及光子器件领域，具体而言，涉及光子器件的测试。

技术介绍

[0004]随着对计算性能的需求增加，预期光子器件作为计算机和计算设备中的封装的一部分的使用持续增长。
附图说明
[0005]图1示出了具有传统光栅耦合器的光子器件在向下方向上的示例横截面。
[0006]图2示出了根据实施例的具有双向光栅耦合器的光子器件的示例横截面。
[0007]图3示出了根据实施例的具有双向光栅耦合器的光子器件的示例横截面，其中，在光子器件的层上具有反射器。
[0008]图4示出了根据实施例的具有多个光电路的光子管芯，其中，每个光电路包括光学双向光栅耦合器，并且在光子器件的层上具有反射器。
[0009]图5示出了根据实施例的具有经由嵌入式多管芯互连桥(EMIB)与反射器层连接的光学收发器拼片(tile)的光学多芯片封装(MCP)的示例横截面。
[0010]图6是根据实施例的在将光子器件集成到MCP中之前用于光学管芯的晶圆级测试的示例过程。
[0011]图7示意性地示出了根据实施例的计算设备。
具体实施方式
[0012]本文描述的实施例可涉及与光子器件和在集成到多芯片封装中之前的使用双向光栅耦合器对光子器件进行的晶圆级测试相关的装置、工艺和技术。实施例可包括光子装置，其包括第一层，该第一层包括电光电路和与电光电路光耦合的双向光栅耦合器。在实施例中，电光电路可以是光电路或电气电路。第二层与第一层的第一侧物理耦合，第二层包括从双向光栅耦合器穿过第二层的第一光路径，双向光栅耦合器经由第一光路径接收光或传输光。第三层与第一层的与第一层的第一侧相反的第二侧物理耦合，第三层包括从双向光栅耦合器穿过第三层的第二光路径，双向光栅耦合器经由第二光路径接收光或传输光，其中对电光电路的操作测试部分地基于通过第一光路径接收或传输的光。
[0013]本文描述的实施例可以用于在光学部件(例如光学小芯片(chiplet))被集成到多芯片封装(MCP)中之前解决光学部件的晶圆级测试。在没有光子装置(例如光学管芯)的光学或电光测试的情况下，在将光学管芯集成到MCP中之前难以识别该光学管芯是否通过质
量控制。在集成之前不能进行测试可能对完成的MCP产量造成显著影响。这是由于需要延迟光学管芯的测试直到其被集成到MCP中之后。因此，增加了制造费用。
[0014]在传统的实施方式中，由于光学部件中的纯粹向下(单向)光栅耦合器，光学管芯的晶圆级测试是不实际的。这些向下光栅耦合器被设计在光学小芯片中，以仅朝向衬底(与朝向金属层相反)耦合光。在传统的实施方式中，当管芯在封装中处于倒装芯片配置中时，这允许顶侧光纤附接。因为这些传统光栅耦合器的光学方向是朝向衬底向下的，所以不可能在晶圆级测试站处将光耦合到小芯片。因此，在这些传统实施方式中，仅电测试是可能的，导致晶圆内的光学和电光部件的测试覆盖间隙。
[0015]本文描述的实施例针对双向光栅耦合器，其可以被实现为标准光栅耦合器，其在向上向下两个方向上耦合光。因此，在晶圆级，可以将光耦合到管芯以用于测试，包括光和/或电光测试。在测试之后，反射器或镜面层可以被施加于或嵌入到多芯片封装中，例如，在倒装芯片光学管芯下方，以阻挡光进入封装衬底以使光纤到光学管芯的耦合损耗减到最小。
[0016]在以下的具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，其中相同的附图标记始终标明相同的部分，并且在附图中通过说明的方式示出了其中可以实践本公开内容的主题的实施例。应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下具体实施方式不应被理解为限制性的，并且实施例的范围由所附权利要求及其等同方案限定。
[0017]对于本公开内容而言，短语“A和/或B”表示(A)、(B)或(A和B)。对于本公开内容而言，短语“A、B和/或C”表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
[0018]本说明书可以使用基于透视的说明，例如顶/底、进/出、上/下等。这种说明仅仅用于便于论述，而并非旨在将文本所述实施例的应用限定为任何特定取向。
[0019]本说明书可以使用短语“在一个实施例中”或“在实施例中”，其每一个都可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。而且，如针对本公开内容的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。
[0020]本文可以使用术语“与
……
耦合”连同其派生词。“耦合的”可以表示以下的一个或多个。“耦合的”可以表示两个或更多个元件直接物理或电接触。但“耦合的”也可以表示两个或更多个元件彼此间接接触，但仍彼此协作或相互作用，可以表示一个或多个其他元件耦合或连接在表述为彼此耦合在一起的元件之间。术语“直接耦合的”可以表示两个或更多个元件直接接触。
[0021]如本领域公知的，术语“光栅耦合器”是将来自光子集成电路的光耦合到诸如光纤、自由空间或透镜的介质的装置。
[0022]如本文所使用的，术语“双向”在双向光栅耦合器的上下文中时指代光栅耦合器内可用的相对于光栅耦合器的横截面平面的输入或输出端口方向。双向光栅耦合器是光可耦合进或耦合出平面结构的顶部或底部的光栅耦合器。
[0023]如本文所使用的，术语“光子封装”是包含至少一个半导体小芯片的封装，其中，小芯片中的至少一个或更多个小芯片包含能够耦合光信号的至少一个端口。光子封装可以是专用的光子输入和/或输出端口，或者是电和光子输入和/或输出端口的混合。
[0024]可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式将各种操作依次描述为多个分立
的操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。
[0025]如本文所使用的，术语“模块”可以指ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或组)和/或存储器(共享的、专用的或组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件，或者是它们的一部分，或者包括它们。
[0026]本文的各图可示出一个或多个封装组件的一个或多个层。本文示出的层被示为不同封装组件的层的相对位置的示例。这些层是为了解释的目的而描绘的，并且未按比例绘制。因此，不应从图中假定层的相对尺寸，并且仅在具体指示或讨论的情况下，可针对一些实施例假定大小、厚度或尺寸。
[0027]图1示出了具有传统光栅耦合器的光子器件在向下方向上的示例横截面。传统光子器件100包括可以由硅制成的光学层102。光学层102包括光耦合到波导106的传统光栅耦合器104。波导106耦合到电光电路108。光和电光电路108可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子封装，包括：第一层，包括：电光电路；以及双向光栅耦合器，与所述电光电路光耦合；第二层，与所述第一层的第一侧物理耦合，所述第二层包括从所述双向光栅耦合器穿过所述第二层的第一光路径，所述双向光栅耦合器用于经由所述第一光路径接收光或传输光；第三层，与所述第一层的与所述第一层的所述第一侧相反的第二侧物理耦合，所述第三层包括从所述双向光栅耦合器穿过所述第三层的第二光路径，所述双向光栅耦合器用于经由所述第二光路径接收光或传输光；并且其中，所述第一层的操作测试部分地基于通过所述第一光路径接收或传输的光。2.根据权利要求1所述的光子封装，其中，所述第二层是与所述电光电路电耦合的金属层，或者其中，所述电光电路是电气电路或光电路。3.根据权利要求1所述的光子封装，还包括反射器，所述反射器与所述第一光路径光耦合以将光反射回所述第一光路径中并且朝向所述双向光栅耦合器。4.根据权利要求3所述的光子封装，其中，所述反射器与所述第二层物理耦合。5.根据权利要求3所述的光子封装，其中，所述反射器设置在所述第二层的与所述第二层的第二表面相反的第一表面上，所述第二层的所述第二表面与所述第一层的所述第一侧物理耦合。6.根据权利要求5所述的光子封装，还包括与所述第二层的所述第一表面耦合的衬底。7.根据权利要求6所述的光子封装，还包括所述第二层的所述第一表面上的电触点。8.根据权利要求6所述的光子封装，其中，所述第二层的所述第一表面使用倒装芯片与所述衬底耦合。9.根据权利要求3所述的光子封装，其中，被反射回所述第一光路径中的所述光经由所述双向光栅耦合器或经由所述第二光路径进入所述第一光路径。10.根据权利要求1所述的光子封装，其中，所述第一光路径和所述第二光路径沿着相同的线。11.根据权利要求1所述的光子封装，还包括将所述双向光栅耦合器与所述电光电路光耦合的波导。12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的光子封装，其中，所述第二层是掩埋氧化物(BOX)层或硅层。13.一种用于测试光子装置的方法，所述方法包括：识别所述光子装置的第一层，所述第一层包括电光电路和与所述电光电路光耦合的双向光栅耦合器；将第二层施加于所述第一层的第一侧，所述第二层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：