利用镜面化衬底的光接收器体系结构制造技术

本申请中描述了用于提供集成电路管芯组件的反射性靶区域的技术和体系结构。在实施例中，管芯的反射性斜面表面允许将从管芯组件的侧表面方向接收的光信号被反射到光电检测器中。在另一实施例中，管芯的耦合表面中的一个或多个沟槽提供相应的杠杆点，用于将斜面表面的靶区域与光电检测器的检测表面对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例一般涉及用于在光子器件中引导光信号的结构。更具体地，某些实施例涉及反射器管芯，用于将光信号反射到光电检测器中以产生相应的电信号。2.
技术介绍
用于光子器件的体系结构通常依赖于基于硅层波导的方法，其中衬底的平坦硅层作为传输光信号的波导。由于硅的吸收性质，这样的方法仅能对于有限范围的光信号波长实现。例如，硅层波导结构与较大波长的光信号(例如波长在1310nm附近的激光)相容。然而，由于硅在这样的波长下的吸收系数，较小波长的光信号(例如在850nm的范围内)无法有效地被交换。在这些光子器件体系结构中，这样的波长范围也会限制用于将光信号转换成相应的电信号的光检测器的使用。例如，诸如正入射光电检测器(NIPD)之类的光电检测器可相当容易地用于工作在850nm范围内的激光。然而，对于较大波长(例如1310nm)的激光，NIPD的有源区必须小得多，以实现在这样的较大波长下的高带宽性能。对于这样的较大波长信号，将光学器件(例如透镜、反射镜等等)与光电检测器的如此小的有源区对准所需要的精确度非常难以在体积上实现。附图说明通过示例而非限制的方式，在附图中的各图中示出了本专利技术的各个实施例，在附图中图1A到IC是示出根据实施例的用于提供用于光信号的反射靶区域的反射器管芯的选择要素的框图。图2是示出根据实施例的被蚀刻和切割以提供反射器管芯的衬底的选择要素的框图。图3A和3B是示出根据实施例的用于金属化反射器管芯的方法的选择要素的框图。图3C和3D是示出根据实施例的用于接合反射器管芯以创建管芯组件的方法的选择要素的框图。图3E和3F是示出根据实施例的用于封装管芯组件的方法的选择要素的框图。图4是示出根据实施例的用于引导和处理光信号的系统的选择要素的框图。具体实施例方式某些实施例提供允许与1310nm以及850nm光信号相容的光学接收器的操作的反射器管芯，850nm光信号是与现有光通信标准的向后兼容所必需的。与基于波导的娃光子器件不同，多个实施例实现其中自由空间光学器件可将两个波长都聚焦到正入射光电检测器(NIPD)上的体系结构。在这样的体系结构中，光信号可沿垂直于基板(例如电路板)的侧表面进入管芯组件，该管芯组件连接至该基板。多个实施例包括由衬底制成的反射器管芯，该衬底被金属化而包括用于反射光的光学质量的刻面。反射器管芯还可包括光学对准特征(诸如V槽)，用于在将反射器管芯接合至一个或多个其它部件时提供精确的对准。某些实施例进一步包括正入射光电检测器(NIPD)和/或相关联的集成电路(1C)，诸如接合至反射器管芯的跨阻抗放大器(TIA)。反射器管芯可提供接合垫或类似的接合结构，NIB)和/或TIA可接合至该接合垫或类似的接合结构。附加地或另选地，反射器管芯可包括一个或多个迹线，用于使接合至该反射器管芯的多个组件互连。图1A是从第一视图1OOa示出根据实施例的反射器管芯105的选择要素的框图，该反射器管芯105用于提供用于引导光信号的靶区域。反射器管芯105可由高阻抗硅衬底制成或包括高阻抗硅衬底，其中该衬底的低掺杂减轻了高频信号通信中的电容效应。第一视图1OOa示出了反射器管芯105的耦合表面110，该耦合表面110用于将反射器管芯105耦合至一个或多个其它管芯——例如，以形成管芯组件。在实施例中，这样的管芯组件可被封装在用于处理从例如光纤光缆、波导或其它类似的信号通信介质接收的光信号的装置中。耦合表面110的一个或多个侧面或边缘可分别通过反射器管芯105的邻接耦合表面110的一个或多个其它表面(在本申请中称为侧表面)来限定。例如，一个或多个这样的侧表面可被视为相对于较“水平”的耦合表面110的“垂直”表面。作为说明而非限制，反射器管芯105的侧表面120 (在视图1OOa中示为侧向)可至少部分地邻接耦合表面110以限定其侧面。另选地或作为附加，侧表面120可通过提供一表面，相对该表面的斜面利用耦合表面110形成，来至少部分地限定耦合表面110的侧面。作为说明而非限制，反射器管芯105的斜面表面BvS130由相对于耦合表面110和侧表面120的斜面形成。视图1OOa中示出的其它侧表面仅仅是为了说明反射器管芯105的一些终止范围。在实施例中，BvS130可提供用于将被反射器管芯105反射的光信号的靶区域。反射性涂层(由视图1OOa中的阴影区域指示)可沉积在BvS130上，以反射入射在其靶区域上的光(例如激光信号)。在实施例中，该反射性涂层向BvS130的至少一部分提供光学质量反射镜表面处理。应理解，在多个实施例中，可在反射器管芯105上沉积附加的、更小的和/或替代的反射性表面。反射器管芯105可进一步包括处于耦合表面110中的一个或多个沟槽，该一个或多个沟槽中的每个沟槽提供用于对准BvS130的光信号靶区域的相应杠杆点。在实施例中，该一个或多个对准沟槽可沿着耦合表面110并穿过限定耦合表面110的侧面的侧表面(诸如表面120)不同地延伸。另选地或作为附加，该一个或多个对准沟槽可穿过诸如BvS130之类的斜面表面不同地延伸。在第一视图1OOa的所示情况下，耦合表面110被示为包括两个沟槽140，其中每个沟槽140在形成BvS130的斜面的任一侧穿过侧表面120延伸。应理解，根据多个实施例，反射器管芯105可包括由相对于耦合表面和侧表面的斜面形成的斜面表面以及在耦合表面中的用于对准斜面表面中的靶区域的一个或多个沟槽的多种附加或替代配置中的任一种。图1B是从第二视图1OOb示出反射器管芯105的选择要素的框图。视图1OOb以正向示出侧表面120，而耦合表面110被侧向示出。在实施例中，BvS130可与BvS130的反射性涂层组合地提供靶区域，该靶区域反射入射在反射器管芯105上且通过由侧表面120限定的平面的光信号。在实施例中，BvS130被形成为相对于耦合表面110成54. 7度或更小的斜面角度——例如四十五度(45° )角。例如，晶面中的54. 7度角可在各向异性蚀刻之后自然地形成。如果所选择的蚀刻剂对该晶面具有较低选择性，则该角可小于54. 7度。视图1OOb还示出了沟槽140与侧表面120的各个交点。特定的沟槽140可例如根据沿由耦合表面110和另一表面(例如侧表面120)限定的侧面的宽度来表征，沟槽140穿过该另一表面延伸。另选地或作为附加，沟槽140可根据耦合表面110下方的深度和/或沿耦合表面110且远离相交表面(例如侧表面120)的延伸长度来表征。作为说明而非限制，沟槽140的宽度和深度分别可以是500 μ m和350 μ m。然而,应理解,一个或多个沟槽140各自的尺寸在不同实施例中可不同。例如，一个或多个沟槽140的某些尺寸可基于在对准BvS130的靶区域时使用的特定对准工具来选择。·在实施例中，BvS130可根据BvS130沿由相交平面限定的方向的宽度来表征，这些相交表面分别由耦合表面110和侧表面120限定。另选地或作为附加，BVS130可根据在耦合表面110中且远离侧表面120的延伸长度和/或在侧表面120中且远离耦合表面110的延伸长度来表征。在实施例中，BvS130的尺寸、形状和/或取向可基于用于接收激光(该激光已被反射器管芯105反射)的一个或多个光电检测器的尺寸来选择。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.28 US 12/825,2571.一种装置，包括 反射器管芯，包括 一个或多个侧表面，包括第一侧表面； 耦合所述反射器管芯的耦合表面； 由相对于耦合表面和第一侧表面的斜面形成的斜面表面，所述斜面表面提供用于光信号的靶区域，其中所述斜面表面和所述一个或多个侧表面限定所述耦合表面的一个或多个边缘； 所述耦合表面中的一个或多个沟槽，所述一个或多个沟槽中的每一个穿过所述斜面表面和所述一个或多个侧表面中的相应的一个延伸，所述一个或多个沟槽中的每一个接纳用于对准靶区域的相应对准插销；以及 设置在所述斜面表面上的反射性涂层，所述反射性涂层用于反射所述光信号。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射器管芯进一步包括耦合至所述耦合表面的接合结构。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括 光电检测器管芯，经由所述接合结构耦合至所述耦合表面，所述光电检测器管芯用于接收被反射的光信号，所述光电检测器管芯进一步将所述光信号转换成电信号。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反射器管芯进一步包括设置在所述耦合表面上的一个或多个迹线，所述一个或多个迹线稱合至所述接合结构。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括 耦合至耦合表面的光电检测器管芯，所述光电检测器管芯用于接收被反射的光信号，所述光电检测器管芯进一步将所述光信号转换成电信号，其中所述一个或多个迹线传递来自所述光电检测器的电信号。6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括 放大器管芯，耦合至所述一个或多个迹线以接收和放大电信号。7.一种方法，包括 在反射器管芯衬底的耦合表面中蚀刻 一个或多个对准沟槽；以及 斜面沟槽； 在所述斜面沟槽的表面上沉积反射性涂层；以及 在蚀刻之后，从所述反射器管芯衬底切割反射器管芯，所述切割形成限定耦合表面的一个或多个边缘的一个或多个侧表面，所述切割包括执行切割以形成所述一个或多个侧表面的第一侧表面，所述切割将所述斜面沟槽一分为二以形成相对于耦合表面和第一侧表面的斜面，所述斜面包括其上沉积有所述反射性涂层的斜面表面，其中所述一个或多个对准沟槽分别穿过所述斜面表面和所述一个或多个侧表面中的相应一个延伸。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括向所述耦合表面沉积接合结构。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述接合结构将光电检测器管芯接合至所述耦合表面。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接合光电检测器管芯包括将所述斜面表面与所述光电检测器管芯对准，所述对准包括经由所述一个或多个对准沟槽对所述反射器管芯施加杠杆作用。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述耦合表面上沉积一个或多个迹线，所述一个或多个迹线稱合至所述接合结构。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将光电检测器管芯接合至所述耦合表面，包括经由所述接合结构将光电检测器管芯耦合至所述一个或多个迹线。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括将放大器管芯接合至所述耦合表面，包括经由所述接合结构将放大器管芯耦合至所述一个或多个迹线。14.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在被一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器执行方法，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·赫克，A·刘，M·J·帕尼西亚，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：
国别省市：