CN118091832A - 包括具有玻璃芯的衬底的光子集成电路封装 - Google Patents

包括具有玻璃芯的衬底的光子集成电路封装 Download PDF

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Abstract

本发明的主题是“包括具有玻璃芯的衬底的光子集成电路封装”。本文中公开了微电子组件、相关装置和方法。在一些实施例中，光子组件可以包括：具有芯和电介质材料的衬底，芯具有表面，其中芯的材料包括玻璃；并且电介质材料在芯的表面的一部分上，电介质材料包括导电通路；光子集成电路(PIC)，其被电耦合到电介质材料中的导电通路；第一光学部件，其在PIC和芯的表面之间，其中通过光学胶或通过熔融接合将第一光学部件耦合到芯的表面；以及第二光学部件，其被耦合到芯，其中通过穿过芯和第一光学部件的光学通路将第二光学部件光学耦合到PIC。

Description

包括具有玻璃芯的衬底的光子集成电路封装
技术领域
本公开涉及封装包括具有玻璃芯的衬底的光子集成电路(PIC)。更具体地，本公开涉及针对PIC架构的技术、方法和设备，所述PIC架构包括衬底，所述衬底具有玻璃芯和穿过玻璃芯的光学通路。
背景技术
电子电路当通常在诸如硅的半导体材料的晶片上被制作时被称为集成电路(IC)。具有这样的IC的晶片通常被切割成许多单独的管芯。包括PIC的管芯可以被封装进IC封装，所述IC封装包含一个或多个管芯连同诸如电阻器、电容器和电感器的其他电子部件。光子IC封装可以被集成到诸如消费电子系统的电子系统上。
附图说明
通过结合附图的以下详细描述，将会容易理解实施例。为了便于这个描述，相同的附图标记指定相同的结构元素。在附图的图中，通过示例的方式而不是通过限制的方式来说明实施例。
图1A是根据本公开的一些实施例的示例微电子组件的示意性横截面视图。
图1B是根据本公开的一些实施例的光子集成电路的有源表面的示例细节的示意性说明。
图1C是图1A的示例微电子组件的顶视图。
图2A是根据本公开的一些实施例的另一示例微电子组件的示意性横截面视图。
图2B是根据本公开的一些实施例的光子集成电路的接合界面的示例细节的示意性说明。
图2C是图2A的示例微电子组件的顶视图。
图3A-3F是根据本公开的一些实施例的用于制造图2A的微电子组件的示例工艺的不同阶段的示意性横截面视图。
图4是根据本公开的一些实施例的列示可以与制作微电子组件相关联的示例操作的示意性流程图。
图5是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的包括一个或多个微电子组件的器件封装的横截面视图。
图6是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的包括一个或多个微电子组件的器件组件的横截面侧视图。
图7是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的包括一个或多个微电子组件的示例计算装置的框图。
具体实施方式
为了说明本文中描述的PIC封装的目的，重要的是理解在PIC的组装和封装期间可能开始起作用的现象。以下基础信息可以被视为由其可以适当解释本公开的基础。仅为了解释的目的来提供这样的信息，并且因此这样的信息不应当以任何方式被解释成限制本公开的广泛范围以及它的潜在应用。
半导体处理和逻辑设计的进步已经允许增加可以被包括在处理器和其他IC器件中的逻辑电路的数量。结果，许多处理器现在具有单片集成在单个管芯上的多个核。通常，这些类型的单片IC还被描述为平面的，因为它们采用平面表面的形式并且通常被构建在由单晶硅梨晶(boule)制成的单个硅晶片上。这样的单片IC的典型制造工艺被称为平面工艺，允许光刻、蚀刻、热扩散、氧化和其他这样的工艺在晶片的表面上发生，使得在硅晶片的平面表面上形成有源电路元件(例如晶体管和二极管)。
当前技术允许在单个管芯上形成成百上千个这样的有源电路元件，使得可以在其上实现许多逻辑电路。在这样的单片管芯中，必须针对所有电路同等地优化制造工艺，导致了不同电路之间的折衷。另外，由于必须将电路放置在平面表面上的限制，一些电路离另外一些更远，导致了降低的性能，诸如更长的延迟。制造产量也可能受到严重影响，因为如果即使一个电路功能失常，整个管芯也可能必须被丢弃。
克服单片管芯的这样的负面影响的一种解决方案是将电路分解成通过互连桥来电耦合的更小管芯(例如小芯片、片(tile))。更小管芯是互连管芯的组件的一部分，所述互连管芯在应用和/或功能性方面共同形成了完整的IC，诸如存储器芯片、微处理器、微控制器、商用IC(例如用于重复处理例程、简单任务、专用IC等的芯片)以及片上系统(SoC)。换句话说，单独的管芯被连接以创建单片IC的功能性。通过使用分开的管芯，可以针对特定功能性来最佳地设计和制造每个单独管芯。例如，包含逻辑电路的处理器核可能针对性能并且因此可能要求非常速度优化的布局。与USB控制器相比，这具有不同的制造要求，USB控制器被构建成满足某些通用串行总线(USB)标准，而不是针对处理速度。因此，通过使整体设计的不同部分分成不同的管芯，每个管芯在设计和制造方面被优化，可以改进组合的管芯解决方案的总产量和成本。
这些管芯之间的连接性通过许多方式是可实现的。例如，在2.5D封装解决方案中，硅中介层和穿过硅通孔(TSV)在最小占用面积(footprint)中以硅互连速度连接管芯。在另一示例中，嵌入在两个互连管芯的边缘下方的硅桥便于它们之间的电耦合。在三维(3D)架构中，管芯被一个堆叠在另一个上面，创建了总体上更小的占用面积。通常，使用TSV和基于高间距焊料的凸块(例如C2互连)来实现这样的3D架构中的电连接性和机械耦合。桥和3D堆叠架构还可以被组合以考虑顶部封装的芯片从而使用桥来水平地并且使用通常大于TSV的穿过模通孔(TMV)来垂直地与其他芯片通信。然而，这些当前的互连技术将焊料或其等效物用于连接性，结果是低垂直和水平互连密度。
减轻低垂直互连密度的一种方式是使用中介层，其提高了垂直互连密度但是如果中介层的基底晶片是无源的则会经受低横向互连密度。在一般意义上，“中介层”通常被用来指互连两个管芯的硅的基片。通过在中介层中包括有源电路元件，可以提高横向速度，但是其要求更昂贵的制造工艺，特别是在使用大的基底管芯来互连更小的管芯的时候。另外，并非所有的接口都要求细间距连接，这可能会引起额外的制造和处理开销而无细间距的益处。
将光通信集成到IC封装进一步增加了复杂度。当代的光通信和其他系统常常采用PIC。更小、更快且更便宜的光学元件可以实现被高容量的互联网数据业务要求的快速且高效的通信技术所需要的通用的、低成本的、高容量的光通信。在光通信中，通过其频率通常在电磁频谱的可见或近红外区域中的光载波的方式来传送信息。具有这样的高频率的载波有时被称为光信号、光载波、光波信号或者被简称为光。典型的光通信网络包括若干光学纤维，所述若干光学纤维中的每个光学纤维可以包括若干信道。信道是电磁信号的指定频带并且有时被称为波长。当今的技术进步使能在PIC中在IC(或芯片或管芯)级实现光通信系统的部分。封装这样的PIC存在许多挑战。
一种解决方案是将薄玻璃芯结合进封装衬底。如与传统的环氧树脂芯相比，玻璃芯提供了若干优势，除了别的以外还包括更高的镀通孔(PTH)密度、更低的信号损耗以及更低的总厚度变化(TTV)。通过在玻璃芯中插入波导以用于通过芯的光传输，附加的功能性是可实现的。PIC要求到封装衬底的电连接和光学连接两者，其通常具有不同的高度(例如，自玻璃芯的顶部表面的不同的z-高度偏移，其中如与具有更短的z-高度偏移的光学连接相比，电连接具有更大的z-高度偏移)。解决电连接和光学连接之间的高度变化的一种方法是在玻璃芯的顶部表面的内部部分上形成其中有导电通路的电介质材料并且使玻璃芯的外部部分(例如周界)暴露，使得PIC可以以更大的z-高度偏移与穿过电介质材料的导电通路电连接并且以更低的z-高度偏移与包括波导的玻璃芯的暴露的顶部表面光学连接。包括导电通路的电介质材料在本文中还可以被称为再分布层(RDL)。
在一般意义上，PIC集成了施加于电磁波(例如光波长的电磁波)上的信息信号的光子功能。PIC在光纤通信、医疗、安全、感测和光子计算系统中找到了应用。PIC可以在单个半导体芯片上实现一个或多个光学和电光器件，诸如激光器、光电探测器、波导和调制器。另外，PIC还可以包括电气电路模块以处理对应于这些光信号的电信号。这样的集成PIC在相同处理节点中具有光子处理和电信号处理两者，这可能会限制优化。在其他实施例中，PIC可以在优化PIC性能的独立的处理节点中并且电信号处理可以在优化电气高速性能的不同处理节点中。
封装PIC并非是微不足道的。在挑战之中，需要并行的紧密间距互连，所述并行的紧密间距互连在针对光信号来同时光学接入PIC的情况下实现PIC和其他电器件之间的高密度、高带宽的电通信。实际上，使光信号进入和离开PIC是制造成本和复杂度的驱动力。另外，将光纤电缆(有时还被称为“光学纤维”或者被简单地称为“光纤”)耦合到PIC使得例如光信号的电磁信号可以在两者之间交换是有挑战性的。将PIC耦合到光纤的一种方式是通过使用中间光学耦合结构(OCS)(有时被称为“光纤连接器”、“光纤耦合器”、“光纤组件单元”(FAU)或“光纤阵列块”)来实现边缘耦合，所述中间光学耦合结构(OCS)具有光学耦合到光纤的一端和接近PIC定位且光学耦合到PIC的相对端，使得可以经由OCS在PIC和光纤之间交换电磁信号。
然而，因为信号要求用于传播的透明介质，所以通常必须在封装中暴露PIC以允许光纤甚至在这样的边缘耦合组件中以足够的稳定性被耦合到PIC。例如，在一些封装架构中，PIC具有耦合到存在于封装的边缘处的光纤的突出部分。在另一实例中，PIC位于腔中使得它被暴露，并且存在于封装边缘处的光纤被耦合到暴露面。这两种架构都无法支持小占用面积PIC，因为PIC的具有功能结构和电路模块的相当大的区域在耦合到光纤时被用尽了。它们还在它们到封装中的其他IC的电互连的密度方面受到限制。
因此，在本文中公开了微电子组件、相关装置和方法。在一些实施例中，光子组件可以包括：具有芯和电介质材料的衬底，芯具有表面，其中芯的材料包括玻璃；并且电介质材料在芯的表面的一部分上，电介质材料包括导电通路；电耦合到电介质材料中的导电通路的光子集成电路(PIC)；PIC和芯的表面之间的第一光学部件，其中通过光学胶或通过熔融接合将第一光学部件耦合到芯的表面；以及耦合到芯的第二光学部件，其中通过穿过芯和第一光学部件的光学通路将第二光学部件光学耦合到PIC。
本公开的结构、组件、封装、方法、装置和系统中的每个可以具有若干创新方面，所述若干创新方面中没有单个方面单独负责本文中公开的所有期望的属性。在下面的描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节。
在以下详细描述中，可以使用被本领域技术人员通常采用的术语来描述说明性实现的各个方面以向本领域其他技术人员传达其工作的实质。
术语“电路”和“电路模块”指被布置成彼此协作以提供期望的功能的一个或多个无源和/或有源电气和/或电子部件。术语还指模拟电路模块、数字电路模块、硬连线电路模块、可编程电路模块、微控制器电路模块和/或任何其他类型的物理硬件电气和/或电子部件。
术语“集成电路”指被集成进单片半导体或类似材料中的电路。
在一些实施例中，本文中公开的IC管芯可以包括诸如硅或锗的实质上单晶半导体作为基础材料(例如衬底、主体)，在所述基础材料上利用传统半导体处理方法来制作集成电路。半导体基础材料可以包括例如N-型或P-型材料。管芯可以包括例如使用体硅(或其他体半导体材料)或者绝缘体上硅(SOI)结构形成的晶体基础材料。在一些其他实施例中，IC管芯中的一个或多个管芯的基础材料可以包括备选材料，所述备选材料可以或者可以不与硅组合，所述备选材料包括但不限于锗、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓、砷化铟镓、锑化镓、或者III-N族、III-V族、II-VI族或IV族材料的其他组合。在还有的其他实施例中，基础材料可以包括例如具有来自周期表的III族的至少一种元素(例如Al、Ga、In)的第一子晶格以及周期表的V族的至少一种元素(例如P、As、Sb)的第二子晶格的化合物半导体。在还有的其他实施例中，基础材料可以包括本征IV或III-V半导体材料或者合金，未被有意掺杂有任何电活性杂质；在备选实施例中，可存在标称杂质掺杂剂水平。在仍有的其他实施例中，管芯可以包括诸如聚合物的非晶材料；例如，基础材料可以包括二氧化硅填充的环氧树脂。在其他实施例中，基础材料可以包括高迁移率氧化物半导体材料，诸如氧化锡、氧化锑、氧化铟、氧化铟锡、氧化钛、氧化锌、氧化铟锌、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化镓、氮氧化钛、氧化钌或氧化钨。通常，基础材料可以包括氧化锡、氧化钴、氧化铜、氧化锑、氧化钌、氧化钨、氧化锌、氧化镓、氧化钛、氧化铟、氮氧化钛、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化镍、氧化铌、过氧化铜、IGZO、碲化铟、辉钼矿、二硒化钼、二硒化钨、二硫化钨、N-或P-型非晶或多晶硅、锗、砷化铟镓、硅锗、氮化镓、氮化铝镓、磷化铟和黑磷中的一种或多种，它们中的每种可能掺杂有镓、铟、铝、氟、硼、磷、砷、氮、钽、钨和镁等中的一种或多种。虽然在这里描述了用于管芯的材料的几个示例，但是可以用作在其上可以构建如在本文中描述的IC电路和结构的基础(例如基础材料)的任何材料或结构属于本公开的精神和范围。
除非另外描述，否则在本文中描述的IC管芯包括实现(即，被配置成执行)某个功能性的一个或多个IC结构(或者被简称为“IC”)。在一个这样的示例中，术语“存储器管芯”可以被用来描述包括实现存储器电路模块的一个或多个IC(例如实现存储器装置、存储器阵列、被配置成控制存储器装置和阵列的控制逻辑等中的一个或多个的IC)的管芯。在另一个这样的示例中，术语“计算管芯”可以被用来描述包括实现逻辑/计算电路模块的一个或多个IC(例如实现I/O功能、算术运算、数据的流水线操作等中的一个或多个的IC)的管芯。
在另一示例中，术语“封装”和“IC封装”是同义的，术语“管芯”和“IC管芯”也是同义的。注意到，在本文中可互换地使用术语“芯片”、“小芯片”、“管芯”和“IC管芯”。在本文中可互换地使用术语“桥接管芯”、“互连桥”和“互连管芯”。
除非另有说明，否则术语“绝缘”指“电绝缘”，术语“传导”指“电传导”。在光信号和/或对光信号进行操作或使用光信号的器件、部件和元件方面，术语“传导”也可以指“光学传导”。
术语“氧化物”、“碳化物”、“氮化物”等指分别包含氧、碳、氮等的化合物。
术语“高k电介质”指相比氧化硅具有更高介电常数的材料，而术语“低k电介质”指相比氧化硅具有更低介电常数的材料。
术语“绝缘材料”或“绝缘体”(在本文中还被称为“电介质材料”或“电介质”)指基本上不导电的固体材料(和/或如在本文中描述的那样在处理之后固化的液体材料)。它们可以包括(作为示例而不是作为限制)有机聚合物和塑料以及诸如离子晶体、瓷器、玻璃、硅、氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、氮化硅和氧化铝或其组合的无机材料。它们可以包括电介质材料、高极化率材料和/或压电材料。电介质材料可以包括通常在半导体制造中使用的任何合适的电介质材料，诸如硅以及氧、氮、氢和碳中的一种或多种(例如以氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳氮化硅的形式)；聚酰亚胺材料；或者低k或超低k电介质(例如碳掺杂电介质、氟掺杂电介质、多孔电介质、有机聚合物电介质、光可成像电介质和/或基于苯并环丁烯的聚合物)。它们可以是透明的或不透明的，而不会背离本公开的范围。绝缘材料的另外的示例是在封装应用中使用的模具或类似模具的材料和底部填充物，包括例如在有机中介层、封装支撑和其他这样的部件中使用的材料。
在各种实施例中，与IC相关联的元件可以包括例如晶体管、二极管、电源、电阻器、电容器、电感器、传感器、收发器、接收器、天线等。在各种实施例中，与IC相关联的元件可以包括在IC内单片集成的、在IC上安装的那些元件或者连接到IC的那些元件。取决于与IC相关联的部件，本文中描述的IC可以或者是模拟的或者是数字的并且可以被用在许多应用中，诸如微处理器、光电子器件、逻辑块、音频放大器等。可以在单个IC管芯中采用或者作为芯片组的一部分采用本文中描述的IC以用于在计算机中执行一个或多个相关功能。
在本公开的各种实施例中，本文中描述的晶体管可以是场效应晶体管(FET)，例如MOSFET。在许多实施例中，FET是四端子器件。在绝缘体上硅、或纳米带、或栅极环绕(GAA)FET中，FET是包括源极、漏极和栅极端子并且使用电场来控制流过器件的电流的三端子器件。FET通常包括沟道材料、在沟道材料中和/或上方提供的源极区域和漏极区域、以及栅极堆叠，所述栅极堆叠包括在源极区域和漏极区域之间的沟道材料的一部分(“沟道部分”)上方提供的栅电极材料(备选地被称为“功函数”材料)并且可选地还包括在栅电极材料和沟道材料之间的栅极电介质材料。
在一般意义上，“互连”指在两个其他元件之间提供物理连接的任何元件。例如，电互连提供两个电气部件之间的电连接性，便于它们之间的电信号的传递；光学互连提供两个光学部件之间的光学连接性，便于它们之间的光信号的传递。如本文中所使用的，电互连和光学互连两者被包括在术语“互连”中。在本文中要参考与之相关联的信号介质来理解描述的互连的性质。因此，当在电子器件(诸如使用电信号进行操作的IC)方面被使用时，术语“互连”描述由导电材料形成的、用于提供到与IC相关联的一个或多个元件的电连接性和/或在各种这样的元件之间的电连接性的任何元件。在这种情况下，术语“互连”可以指导电迹线(有时还被称为“线”、“导线”、“金属线”或“沟槽”)和导电通孔(有时还被称为“通孔”或“金属通孔”)两者。有时，导电迹线和通孔可以分别被称为“导电迹线”和“导电通孔”以强调这些元件包括诸如金属的导电材料的事实。同样地，当在也对光信号进行操作的器件(诸如PIC)方面被使用时，“互连”还可以描述由光学传导的材料形成的、用于提供到与PIC相关联的一个或多个元件的光学连接性的任何元件。在这种情况下，术语“互连”可以指光波导，包括光学纤维、分光器、光组合器、光耦合器和光学通孔。
如本文中所使用的，术语“光学元件”包括在IC中制作的形式的布置以接收、转换和/或传送如本文中描述的光信号。它可以包括诸如波导的光导体、光栅耦合器、诸如激光器的电磁辐射源以及诸如光电探测器的电光器件。
术语“波导”指起作用以限制和引导光从一个位置、通常穿过诸如硅或玻璃的衬底材料、到另一个位置的传播的任何结构。在各种示例中，波导可以由硅、掺杂硅、氮化硅、诸如硅石(例如二氧化硅或SiO2)的玻璃、硼硅酸盐(例如70-80wt％的SiO2、7-13wt％的B2O3、4-8wt％的Na2O或K2O、以及2-8wt％的Al2O3)等等形成。可以使用各种技术来形成波导，包括但不限于原位形成波导。例如，在一些实施例中，可以使用低温玻璃到玻璃接合在玻璃中原位形成波导或者通过激光直写在玻璃中原位形成波导(例如激光写入波导)。原位形成的波导可以具有更低的损耗特性。
术语“导电迹线”可以被使用来描述通过绝缘材料隔离的导电元件。在IC管芯内，这样的绝缘材料包括在IC管芯内提供的层间低k电介质。在封装衬底和印刷电路板(PCB)内，这样的绝缘材料包括有机材料，诸如Ajinomoto堆积膜(ABF)、聚酰亚胺或环氧树脂。这样的导线通常被布置在金属化堆叠的若干级或若干层中。
术语“导电通孔”可以被使用来描述互连金属化堆叠的不同级的两个或多于两个导线的导电元件。为此，可以提供基本上垂直于IC管芯/芯片或支撑结构的平面的通孔，在所述支撑结构的上方提供IC结构，并且通孔可以互连相邻级中的两条导线或者非相邻级中的两条导线。
术语“封装衬底”可以被使用来描述便于将半导体管芯和/或诸如无源电气部件的其他电气部件的任何集合封装在一起的任何衬底材料。如本文中所使用的，封装衬底可以由任何材料形成，包括但不限于绝缘材料，诸如树脂浸渍的玻璃纤维(例如PCB或印刷布线板(PWB))、玻璃、陶瓷、硅、碳化硅等。另外，如本文中所使用的，封装衬底可以指包括堆积层(例如ABF层)的衬底。
术语“金属化堆叠”可以被使用来指用于提供到IC管芯/芯片和/或封装衬底的不同电路部件的连接性的一个或多个互连的堆叠。
如本文中所使用的，术语互连的“间距”指相邻互连之间的中心到中心距离。
术语“基本上”、“接近”、“近似地”、“在……附近”和“大约”通常指基于如本文中描述的或者如本领域已知的特定值的上下文而在目标值的+/-20％内(例如在目标值的+/-5％或10％内)。
指示各种元件的取向的术语(例如“共面”、“垂直”、“正交”、“平行”或者元件之间的任何其他角度)通常指基于如本文中描述的或者如本领域已知的特定值的上下文而在目标值的+/-5％-20％内。
术语“连接的”指被连接的事物之间的直接连接(其可以是机械、电和/或热连接中的一种或多种)而无任何中间器件，而术语”耦合的“指或者被连接的事物之间的直接连接或者通过一个或多个无源或有源中间器件的间接连接。
描述使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其可以各自指相同或不同实施例中的一个或多个。
此外，如关于本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等等是同义的。
公开可以使用基于视角的描述，诸如“在……上面”、“在……下面”、“顶部”、“底部”和“侧面”；这样的描述被使用来便于讨论并且不是用来限制公开的实施例的应用的。
如本文中所使用的术语“在……上方”、“在……下方”、“在……之间”和“在……上”指一个材料层或部件相对于其他层或部件的相对位置。例如，置于另一层的上方或下方的一层可以直接与另一层接触或者可以具有一个或多个中间层。此外，置于两层之间的一层可以直接与两层中的一者或两者接触或者可以具有一个或多个中间层。相反，被描述为在第二层“上”的第一层指与那个第二层直接接触的层。类似地，除非另有明确说明，否则置于两个特征之间的一个特征可以与相邻特征直接接触或者可以具有一个或多个中间层。
如本文中所使用的术语“设置”指安置、定位、放置和/或布置，而不是指形成的任何特定方法。
当在测量范围方面被使用时，术语“在……之间”包括测量范围的端点。
为了本公开的目的，短语“A和/或B”指(A)、(B)或(A和B)。为了本公开的目的，短语“A、B和/或C”指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。当在本文中被使用时，符号“A/B/C”指(A)、(B)和/或(C)。
虽然在本文中可以单数形式提及某些元件，但是这样的元件可以包括多个子元件。例如，“导电材料”可以包括一种或多种导电材料。在另一示例中，“电介质材料”可以包括一种或多种电介质材料。
除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述共同对象仅指示相似对象的不同实例正在被提及并且不是用来暗示如此描述的对象必须或者在时间上、在空间上、在等级上或者以任何其他方式处于给定序列中。
在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中通过说明的方式示出了可以实施的实施例。要理解，可以利用其他实施例，并且在没有背离本公开的范围的情况下可以进行结构或逻辑变化。因此，不要在限制的意义上理解以下详细描述。
不一定按比例绘制附图。
在图中，相同的附图标记指所示出的相同的或类似的元件/材料，使得除非另有说明，否则在图之一的上下文中提供的具有给定附图标记的元件/材料的解释适用于其中可以说明具有相同附图标记的元件/材料的其他图。此外，标记的单数和复数形式可以与附图标记一起被使用来分别表示相同或类似类型、种类或类别的元件中的单个元件和多个元件。
此外，在图中，可以用精确的直角和直线来示出本文中描述的各种器件和组件的示例结构的一些示意性说明，但是要理解，这样的示意性说明可能不反映现实工艺限制，当使用例如合适的表征工具的图像(诸如扫描电子显微镜(SEM)图像、透射电子显微镜(TEM)图像或非接触式轮廓曲线仪)来检查本文中描述的结构中的任何结构时，所述现实工艺限制可能会导致特征看起来不太“理想”。在真实结构的这样的图像中，可能的处理和/或表面缺陷也可能是可见的，例如表面粗糙度；曲率或轮廓偏差；凹坑或划痕；材料的不完全直边缘；锥形通孔或其他开口；拐角的无意圆化或不同材料层的厚度变化；(一个或多个)结晶区内的偶然螺旋、边缘或组合位错；和/或单个原子或原子簇的偶然位错缺陷。可能存在有这里未列示但是在器件制作和/或封装的领域内常见的其他缺陷。
注意到，在图中，仅仅为了方便说明，各种部件(例如互连)被示出为对准的(例如在相应的界面处)；实际上，它们中的一些或全部可能是未对准的。另外，可存在有在组件中存在的诸如接合焊接区、着陆焊接区、金属化等的其他部件，未在图中示出所述其他部件以防止凌乱。此外，图是用来示出部件在它们的组件内的相对布置的，并且通常，这样的组件可以包括未说明的其他部件(例如与光学功能性、电连接性或热缓解有关的各种其他部件或者各种界面层)。例如，在一些另外的实施例中，如图中示出的组件可以包括更多的管芯连同其他电气部件。另外，虽然组件的一些部件在图中被说明为平面矩形或者由长方体形成，但是这仅仅是为了方便说明，并且这些组件的实施例可以是弯曲的、圆形的或以其他方式是不规则形状的，如由由于用来制作各种部件的制造工艺所规定的并且有时是不可避免的。
在图中，出于说明性目的而呈现了结构和部件的特定数量和布置，并且在各种实施例中可以呈现这样的结构和部件的任何期望的数量或布置。
此外，除非另外说明，否则图中示出的结构可以根据材料属性、制作工艺和操作条件而采用任何合适的形式或形状。
为了方便起见，如果用不同字母命名的图的集合(例如图1A-1C)是存在的，则在本文中可以不带字母地提及这样的集合(例如作为“图1”)。类似地，如果用不同数字或字母命名的附图标记的集合(例如104-1、104-2等)是存在的，则在本文中可以不带数字或字母地提及这样的集合(例如作为“104”)。
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离散动作或操作。然而，描述的顺序不应当被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。特别地，可以不以呈现的顺序来执行这些操作。可以以与描述的实施例不同的顺序来执行描述的操作。在附加实施例中可以执行各种附加操作和/或可以省略描述的操作。
图1A是根据本公开的一些实施例的示例微电子组件100的示意性横截面视图。微电子组件100包括PIC 104、光学部件182、芯103和光纤连接器187，其中PIC 104通过穿过光学部件182和芯103的光学通路160被光学耦合到光纤连接器187。如本文中所使用的，可以可互换地使用术语“微电子组件”、“光子封装”、“光子微电子组件”和类似的变型。如本文中所使用的，术语“光学通路”指通过其光从一个位置穿过光学介质传播到另一个位置的路径或轨迹。在一些实施例中，光学通路160可以包括一个或多个波导或者引导光的路径的其他结构。例如，光学通路160可以包括穿过光学部件182的、不具有波导的第一部分(例如穿透结构)和穿过芯103的、具有波导的第二部分。在另一示例中，光学通路160可以包括在第一部分中穿过光学部件182的第一波导，所述第一波导被光学耦合到在第二部分中穿过芯103的第二波导。在一些实施例中，芯103的材料可以包括玻璃。例如，芯103可以包括本领域已知的任何合适类型的玻璃，包括但不限于光玻璃(photoglass)、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、石英或其他玻璃材料。在一些实施例中，芯103可以包括光可成像玻璃或者具有氧化物添加物的其他硼硅酸盐基玻璃。芯103可以包括第一表面170-1(例如底部表面)、相对的第二表面170-2(例如顶部表面)以及基本上垂直于第一表面170-1和第二表面170-2的侧表面170-3。芯103的厚度(例如z-高度)可以在20微米和2毫米之间。
光学部件182可以包括第一表面171-1(例如底部表面)和相对的第二表面171-2(例如顶部表面)。光学部件182的第一表面171-1可以被物理且光学耦合到芯103的第二表面170-2，并且光学部件182的第二表面171-2可以被物理且光学耦合到PIC 104的有源表面105。光学部件182的示例包括用于传播光信号的任何合适的光学结构，诸如玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜、以及其组合。在一些实施例中，光学部件182的材料可以包括适合于以最小损耗进行光信号传输的玻璃或聚合物材料。光学部件182可以使用任何合适的附着手段(例如光学胶或熔融接合)而在第一表面171-1处被物理耦合到芯103并且在第二表面171-2处被物理耦合到PIC 104。光学胶可以包括在用来将光学部件182粘附到PIC 104和芯103的同时允许光信号通过的任何合适的材料。通过示例的方式而非作为限制，材料可以包括紫外线固化光学粘合剂、环氧树脂、硅树脂、改性硅烷和丙烯酸酯。光学部件182、PIC 104和芯103在接合界面处可以是对准的以最小化跨光学通路160的光学损耗。光学部件182的接合表面(例如顶部表面171-2和底部表面171-1)和芯103的接合表面(例如顶部表面170-2)可以被研磨和抛光到合适的表面质量，实现在跨接合界面于光信号完整性方面没有显著损耗的情况下的光学互连。在一些实施例中，折射率匹配环氧树脂和/或抗反射涂层可以被用来进一步减少光学损耗。对于玻璃到玻璃接合界面(例如玻璃块到玻璃芯103或者玻璃块到PIC 104)，可以不要求对准，因为玻璃块可以被配置用于光束扩展并且光学损耗可能是最小的，或者可以在附着之后形成光学通路160(例如原位激光写入波导)。熔融接合可以包括接合表面上的诸如氧化铝、光学环氧树脂或氧化硅的接合材料(例如如图2B中示出的接合材料117)的层。在一些实施例中，接合材料可以覆盖有源表面105上的光学元件并且可以起保护层的作用，所述保护层在PIC 104可经受的制作工艺(例如附着、焊料回流、研磨、抛光、底部填充和模制)期间维持光学元件的完整性。接合材料的层可以确保例如光学元件的光传输属性在制作工艺期间不会被模具或底部填充材料的污染所危害或者光学功能性在制作工艺期间不会被撕裂、断裂或其他破坏性事件所危害。接合材料的层还可以用来避免在PIC 104的操作期间从包括波导164的光学元件泄漏光信号。例如，当使用氧化硅材料时，接合材料可以进一步用来在PIC 104的光学元件和光学部件182之间提供氧化物到氧化物接合。在另一示例中，当使用氮化硅材料时，接合材料可以用来在PIC 104的光学元件和光学部件182之间提供氮化物到氮化物接合。可以最初通过Van-der-Waals力并且随后通过高温熔融接合来接合氧化物到氧化物接合中的氧化硅层或者氮化物到氮化物接合中的氮化硅层。氧化物到氧化物接合和氮化物到氮化物接合可以减少光信号损耗。虽然图1A中仅示出了单个光学部件182，但是光学部件182可以包括位于PIC 104的有源表面105附近的多个这样的光学部件的阵列。在示例实施例中，阵列可以包括12到24个这样的光学部件。在另一示例中，阵列可以是二维(2D)阵列。
光纤连接器187可以被物理且光学耦合到芯103。如图1A中所示出的，光纤连接器187可以被物理耦合到芯103的侧表面170-3(例如侧面)并且被光学耦合到芯103中的光学通路160。在一些实施例中，光纤连接器187可以包括物理接触芯103的第二表面170-2的突出部分(如图所示)以增加光纤连接器187到芯103的附着。如上面参考光学部件182所描述的那样，可以使用任何合适的附着手段(例如光学胶或熔融接合)将光纤连接器187物理耦合到芯103。
微电子组件100可以进一步包括芯103的第一表面170-1上的第一RDL 148-1和芯103的第二表面170-2的一部分上的第二RDL 148-2。第一RDL 148-1和第二RDL 148-2可以包括穿过电介质材料的导电通路196(例如，如所示出的那样，包括导电迹线和/或导电通孔)。RDL 148可以包括RDL 148的底部表面上的第一导电触点172的集合和RDL 148的顶部表面上的第二导电触点174的集合，其中导电通路196电耦合第一导电触点172和第二导电触点174中的各个导电触点。可以使用任何合适的技术(诸如PCB技术或再分布层技术)来制造第一RDL 148-1和第二RDL 148-2。在一些实施例中，RDL 148的电介质材料可以包括氧化物材料，诸如硅和氧(例如以氧化硅的形式)；氮化物材料，诸如硅和氮(例如以氮化硅的形式)；或者有机材料。芯103可以进一步包括电耦合第一RDL 148-1和第二RDL 148-2的一个或多个穿过玻璃通孔(TGV)110。如在本文中所使用的，具有第二RDL 148-2和/或第一RDL148-1的芯103可以被称为封装衬底。例如，芯103中的TGV 110可以由任何适当的导电材料形成，诸如铜、银、镍、金、铝或其他金属或者合金。可以使用任何合适的工艺来形成TGV110，包括例如直接激光钻孔或激光诱导深度蚀刻工艺。在一些实施例中，本文中公开的TGV110可以具有50微米和500微米之间的间距。如本文中所使用的，间距是中心到中心(例如从TGV的中心到相邻TGV的中心)测量的。TGV 110可以具有任何合适的尺寸和形状。在一些实施例中，TGV 110可以具有圆形、矩形或其他形状的横截面。
PIC 104可以包括如上面描述的有源表面105。PIC 104的有源表面105的第一部分可以被熔合或接合到光学部件182，并且有源表面105的第二部分可以包括PIC 104的底部表面上的导电触点122，所述导电触点122可以通过互连150被电且机械耦合到第二RDL148-2的顶部表面上的第二导电触点174。PIC 104的有源表面105的第一部分可以包括光学元件。在图1B中更详细地示出了有源表面105的第一部分上方的示例光学元件。图1B是有源表面105的面的示意图(例如看PIC 104的有源表面105)。示例光学元件包括电磁辐射源166、电光器件168和波导164。在许多实施例中，可以使用本领域中任何已知的方法(包括半导体光刻和沉积方法)在有源表面105上制作光学元件。在一些实施例中，光学元件可以基本上延伸跨越有源表面105的整个区域(未示出)。在一些实施例中，如图所示，光学元件可以被限制在有源表面105的一部分内。在一些实施例中，如图所示，PIC 104可以被配置成在有源表面105处传送和/或接收光信号。例如，PIC 104可以包括有源表面105处的、诸如光栅耦合器的光学元件，所述光学元件允许PIC 104通过有源表面105透射和/或接收光(例如光的垂直透射和接收)。在一些实施例中，PIC 104可以被配置成在侧表面(未示出)处传送和/或接收光信号。在这样的示例中，PIC 104可以包括有源表面105处的、诸如边缘耦合器、v形槽阵列、或具有光栅耦合器的成角度反射器的光学元件，所述光学元件允许PIC 104通过基本上垂直于有源表面105的侧表面来透射和/或接收光(例如光的横向透射和接收)。
例如如果PIC 104支持在大约0.8和1.7微米之间的波长，电磁辐射源166可以使能生成光信号并且可以包括激光器。电光器件168可以使能接收、转换和传送光信号。在一些实施例中，电光器件168可以是被配置成将信息编码到电磁信号中/上的任何器件或部件，诸如调制器、偏振器、移相器和光电探测器。
波导164可以引导光信号并且还执行耦合、切换、分离、复用和解复用光信号。在一些实施例中，波导164可以包括被配置成将电磁信号馈送或发射进诸如光学纤维的传播的介质中的任何部件。在一些实施例中，波导164可以进一步被配置为光学复用器和/或解复用器，例如以执行波分复用(WDM)。在一些实施例中，波导164可以包括解复用器，诸如阵列波导光栅(AWG)解复用器、中阶梯光栅、单模波导或薄膜滤波器(TFF)解复用器。波导164可以包括任何类型的平面和非平面波导。在一个示例中，波导164可以包括基于绝缘体上硅(SOI)平台的硅光子波导，被配置成引导从大约0.8微米到大约5.0微米的任何波长带的电磁辐射。在另一示例中，波导164可以支持近红外和红外波段中从大约1.2微米到大约1.7微米的波长，以用于数据通信和电信。
虽然在图1B中仅说明了三个这样的示例光学元件，但是可以理解，PIC 104可以包括使得其能够适当地用作接收、转换和传送光信号和电信号的光子器件的相同或不同类型的更多光学元件。
通常，提供给PIC 104的光可以包括其中有编码的信息的任何电磁信号(或者，换句话说，被调制以包括信息的任何电磁信号)。经常地，电磁信号是与光学振幅、相位和波长相关联的信号，并且因此，本文中提供的描述指“光学”信号(或光)和“光学”分量。然而，如本文中所描述的，具有PIC 104的光子微电子组件100不限于利用光谱的电磁信号进行操作，并且在本文中参考光信号和/或光学元件提供的描述同样适用于任何合适波长的电磁信号，诸如近红外(NIR)和/或红外(IR)波段中的电磁信号以及RF和/或微波波段中的电磁信号。
PIC 104可以包括半导体材料，所述半导体材料包括例如N-型或P-型材料。PIC104可以包括例如使用体硅(或其他体半导体材料)或者SOI结构(或通常绝缘体上半导体结构)形成的晶体衬底。在一些实施例中，可以使用备选材料来形成PIC 104，所述备选材料可以或者可以不与硅组合，所述备选材料包括但不限于铌酸锂、磷化铟、二氧化硅、锗、硅锗、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓、砷化铝镓、砷化铝、砷化铟铝、锑化铝铟、砷化铟镓、氮化镓、氮化铟镓、氮化铝铟或锑化镓、或者III-N族或IV族材料的其他组合。在一些实施例中，PIC 104可以包括非晶材料，诸如聚合物。在一些实施例中，可以在印刷电路板(PCB)上形成PIC 104。在一些实施例中，PIC 104可以是不均匀的，包括载体材料(诸如玻璃或碳化硅)作为具有在其上方是有源表面105的薄半导体层的衬底。虽然在这里描述了用于PIC 104的材料的几个示例，但是可以用作在其上可以构建PIC 104的基础的任何材料或结构属于本公开的精神和范围。
微电子组件100可以进一步包括IC 128。IC 128的底部表面上的导电触点122可以通过互连150被电且机械耦合到第二RDL 148-2的顶部表面上的导电触点174。PIC 104可以通过第二RDL 148-2中的导电通路196被电耦合到IC 128。IC 128可以包括任何合适的IC功能性。在一些实施例中，IC 128可以包括被配置成与PIC 104电集成以实现光子封装100的预期功能性的电气集成电路(EIC)。例如，EIC可以是专用IC(ASIC)，包括在光通信系统中使用的一个或多个开关或驱动器/接收器电路。在一些实施例中，EIC可以包括用于在两个或多于两个IC管芯之间通信的电路模块，例如，EIC可以起互连桥的作用，所述互连桥在半导体衬底上/中具有适当的电路模块以便以硅互连速度与小占用面积连接。在一些实施例中，EIC可以包括有源部件，包括一个或多个晶体管、电压转换器、跨阻抗放大器(TIA)、串化器和解串器(SERDES)、时钟和数据恢复(CDR)部件、微控制器等。在一些实施例中，EIC可以包括在无任何有源部件的情况下足以实现到PIC 104和光子封装100中的其他部件的互连的无源电路模块。在一些实施例中，IC 128可以包括具有处理功能性的处理器集成电路(XPU)，例如中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、ASIC和加速器。在各种实施例中，XPU可以是或者可以包括一个或多个电压转换器、跨阻抗放大器(TIA)、时钟和数据恢复(CDR)部件、微控制器等。虽然图1A将IC 128示出为可以包括XPU和/或EIC功能性的单个IC，但是在一些实施例中，微电子组件100可以包括通过互连150耦合的具有XPU或EIC功能性的多个IC 128。
本文中公开的互连150可以采用任何合适的形式。互连150可以是任何合适的互连，包括用于球栅阵列布置的焊料球、引脚栅阵列布置中的引脚或者焊盘栅阵列布置中的焊盘。在一些实施例中，互连150的集合可以包括焊料132(例如须经热回流以形成互连150的焊料凸块或球)。包括焊料的互连150可以包括任何适当的焊料材料，诸如铅/锡、锡/铋、共晶锡/银、三元锡/银/铜、共晶锡/铜、锡/镍/铜、锡/铋/铜、锡/铟/铜、锡/锌/铟/铋、或其他合金。在一些实施例中，互连150的集合可以包括各向异性导电材料，诸如各向异性导电膜或各向异性导电膏。各向异性导电材料可以包括分散在非导电材料中的导电材料。在一些实施例中，各向异性导电材料可以包括嵌入粘合剂或热固性粘合膜(例如热固性联苯型环氧树脂或丙烯酸基材料)中的微观导电颗粒。在一些实施例中，导电颗粒可以包括聚合物和/或一种或多种金属(例如镍或金)。例如，导电颗粒可以包括依次涂覆有聚合物的镍涂覆的金或银涂覆的铜。在另一示例中，导电颗粒可以包括镍。当各向异性导电材料未被压缩时，可能不存在从材料的一侧到另一侧的导电通路。然而，当各向异性导电材料被充分压缩时(例如通过各向异性导电材料的任一侧上的导电触点)，压缩的区域附近的导电材料可以彼此接触，以便在压缩的区域中形成从膜的一侧到另一侧的导电通路。在一些实施例中，本文中公开的互连150可具有大约18微米和75微米之间的间距。
图1A的微电子组件100还可以包括底部填充材料127。在一些实施例中，底部填充材料127可以在第二RDL 148-2和PIC 104与IC 128之间围绕相关联的互连150延伸。底部填充材料127可以被置于互连150周围并且可以进一步填充PIC 104和芯103之间(例如PIC104的有源表面105、光学部件182、第二RDL 148-2和芯103的第二表面170-2之间)的空间。底部填充材料127可以是绝缘材料，诸如适当的环氧树脂材料。在一些实施例中，底部填充材料127可以包括毛细管底部填充、非导电膜(NCF)或模制的底部填充。在一些实施例中，底部填充材料127可以包括在形成互连150时帮助将PIC 104和IC 128焊接到第二RDL 148-2以及然后聚合并封装互连150的环氧树脂助焊剂。底部填充工艺可以包括以液体形式来分配底部填充材料，允许材料流动并填充PIC 104和芯103之间的空间以及互连150周围的填隙式间隙，并且使组件经受固化工艺(诸如烘烤)以固化材料。在一些实施例中，例如，如图2A中所示出的，底部填充材料127可以被省略或者可以不填充PIC 104和芯103之间的空间。虽然图1A示出了PIC 104和IC 128下方的两个独立的底部填充127部分，但是底部填充127可以是PIC 104和IC 128下方的单个底部填充127。底部填充材料127可以被选择成具有热膨胀的系数(CTE)，所述热膨胀的系数(CTE)可以减轻或最小化PIC 104以及IC 128和第二RDL 148-2之间的、由微电子组件100中的不均匀热膨胀引起的应力。在一些实施例中，底部填充材料127的CTE可以具有介于第二RDL 148-2的CTE(例如RDL 148的电介质材料的CTE)和PIC 104和/或IC 128的绝缘材料的CTE中间的值。
图1A的微电子组件100还可以包括电路板131。特别地，第一RDL 148-1的底部表面上的导电触点172可以通过互连190被电耦合到电路板131的顶部表面上的导电触点146。本文中公开的互连190可以采用任何合适的形式，包括在上面参考互连150描述的形式中的任何形式。如图1A中示出的，在一些实施例中，互连190的集合可以包括焊料136(例如须经热回流以形成互连190的焊料凸块或球)。在一些实施例中，本文中公开的互连190可以具有大约50微米和300微米之间的间距。在一些实施例中，底部填充材料127可以在第一RDL 148-1和电路板131之间围绕相关联的互连件190延伸。电路板131可以是例如主板并且可以具有附着到它的其他部件。如本领域已知的，电路板可以包括导电通路和其他导电触点以用于通过电路板路由(routing)功率、接地和信号。在一些实施例中，互连190可以不耦合到电路板131，而是可以替代地耦合到另一IC封装、中介层或任何其他合适的部件。
在一些实施例中，可以在本文中描述的IC封装中提供一个或多个级的阻焊剂(例如环氧液体、液态光可成像聚合物、干膜光可成像聚合物、丙烯酸树脂、溶剂)，并且一个或多个级的阻焊剂可以不被标记或示出以避免使图凌乱。阻焊剂可以是包括光可成像聚合物的液体或干膜材料。在一些实施例中，阻焊剂可以是不可光成像的。
图1C是图1A的微电子组件的顶视图。如图1C中所示出的，微电子组件100可以包括电耦合到RDL 148-2的多个IC 128和多个PIC 104、光学附着或接合到PIC 104和芯103的多个光学部件182、以及多个光纤连接器187。如图1C中所示出的，光学部件182中的各个光学部件被耦合到PIC 104中的各个PIC。在一些实施例中，如在图1C中通过指示PIC 104下面的光学部件182的虚线所示出的，光学部件182可以在PIC 104的占用面积内。在一些实施例中，光学部件182可以延伸超过PIC 104的占用面积(未示出)。PIC 104中的各个PIC可以通过光学通路160被光学耦合到光纤连接器187中的各个光纤连接器。虽然图1C示出了具有三个IC 128、四个PIC 104、四个光学部件182和四个光纤连接器187的微电子组件100，但是微电子组件100可以具有任何合适数量和布置的IC 128、PIC 104、光学部件182和光纤连接器187以及其间的任何合适数量和布置的电连接和光学连接。
图2A是根据本公开的一些实施例的另一示例微电子组件的示意性横截面视图。除了如进一步描述的差异之外，图中示出的实施例的配置类似于图1A的实施例的配置。如本文中描述的微电子组件100的配置包括第一PIC 104-1和第二PIC 104-2、第一光学部件182-1和第二光学部件182-2、以及第一光纤连接器187-1和第二光纤连接器187-2，其中第一PIC 104-1通过穿过第一光学部件182-1和芯103的第一光学通路160-1被光学耦合到第一光纤连接器187-1，第二PIC 104-2通过穿过第二光学部件182-2和芯103的第二光学通路160-2被光学耦合到第二光纤连接器187-2，并且第一PIC 104-1通过穿过芯103和第一光学部件182-1和第二光学部件182-2的第三光学通路160-3被光学耦合到第二PIC 104-2。第一PIC 104-1和第二PIC 104-2可以通过互连150并且通过穿过第二RDL-2的导电通路196被电耦合到IC 128。第一PIC 104-1和第二PIC 104-2还可以通过互连150并且通过第二RDL148-2中的导电通路196被电耦合到彼此。
图2B是图2A的微电子组件的一部分的横截面放大图。如图2B中所示出的，PIC 104和光学部件182之间的接合界面可以包括PIC 104的有源表面105处的接合材料117，如上面参考图1A所描述的那样。接合界面可以进一步包括光学部件182的顶部表面上的抗反射涂层119以增加光效率并且减少光的反射或泄漏。在一些实施例中，可以穿过接合材料117形成开口113以减少接合界面处的光反射或损耗。
图2C是图2A的微电子组件的顶视图。如图2C中所示出的，微电子组件100可以包括电耦合到RDL 148-2的多个IC 128和多个PIC 104、光学接合或熔合到PIC 104和芯103的多个光学部件182、以及多个光纤连接器187。PIC 104中的各个PIC可以通过光学通路160被光学耦合到光纤连接器187中的各个光纤连接器。虽然图2C示出了具有两个IC 128、八个PIC104、八个光学部件182和八个光纤连接器187的微电子组件100，但是微电子组件100可以具有任何合适数量的IC 128、PIC 104、光学部件182和光纤连接器187以及其间的任何合适数量和布置的电连接和光学连接。
任何合适的技术可以被用来制造本文中公开的微电子组件100。例如，图3A-3F是根据各种实施例的用于制造图2A的微电子组件100的示例工艺中的各个阶段的侧面横截面视图。虽然以特定顺序说明了在下面参考图3A-3F(以及代表制造工艺的附图中的其他附图)讨论的操作，但是可以以任何合适的顺序来执行这些操作。此外，在没有背离本公开的范围的情况下也可以执行未说明的附加操作。而且，可以根据本公开来修改本文中关于图3A-3F讨论的操作中的各种操作以制作本文中公开的微电子组件100的其他东西。
图3A说明了包括具有光学通路160的一部分的芯103的组件。芯103可以包括第一表面170-1和第二表面170-2。在一些实施例中，组件可以包括其中有预先制作的波导的芯103，所述预先制作的波导形成光学通路160。在一些实施例中，芯103可以包括一个或多个光学通路或者光学通路的一个或多个部分。在一些实施例中，芯103可以不包括光学通路或者光学通路的部分，并且替代地，可以原位形成光学通路。芯103可以进一步包括TGV(例如图1A中的TGV 110)(未示出)，可以预先制作所述TGV或者可以通过创建穿过芯103的通孔开口并且在通孔开口中沉积导电材料来形成所述TGV。
图3B说明了在芯103的第一表面170-1上形成第一RDL 148-1并且在芯103的第二表面170-2上形成第二RDL 148-2之后的组件。包括第一RDL 148-1和第二RDL 148-2的RDL148可以包括第一导电触点172和第二导电触点174之间的导电通路196。RDL 148可以包括不具有导电通路196的电介质材料的区域197，其中可以随后移除电介质材料，如下面参考图3C所描述的那样。可以使用任何合适的技术来制造RDL 148，诸如PCB技术或再分布层技术。
图3C说明了在移除电介质材料的区域197以露出芯103的第二表面170-2之后的组件。在一些实施例中，也可以从芯的第一表面170-1移除电介质材料的区域(未示出)。可以使用任何合适的技术(包括蚀刻、机械碾磨或激光烧蚀)来移除电介质材料。芯103的第二表面170-2可以进一步经受研磨和抛光以形成光学上光滑的表面。
图3D说明了在通过形成互连150将IC 128电耦合到第二RDL 148-2之后、在将光学部件182(例如第一光学部件182-1和第二光学部件182-2)的相应的第二表面171-2物理且光学耦合到PIC 104(例如第一PIC 104-1和第二PIC 104-2)的相应的有源表面105之后、并且在使光学部件182和PIC 104对准以用于耦合到芯103之后的组件。可以使用任何合适的技术(包括光学胶或熔融接合)将光学部件182的第二表面171-2物理附着到PIC 104的有源表面105。任何合适的方法可以被用来放置IC 128，例如自动拾取和放置。图3D的组件可经受焊料回流工艺，在所述焊料回流工艺期间互连150的焊料132熔化并接合以将IC 128机械且电耦合到第二RDL 148-2。
图3E说明了在将光学部件182-1、182-2和PIC 104-1、104-2安装到图3D的组件的顶部表面并且形成光学通路160-1、160-2、160-3之后的组件。可以使用任何合适的技术(包括光学胶或熔融接合)将光学部件182-1、182-2的相应的第一表面171-1物理耦合到芯103的相应的第二表面170-2。可以通过形成互连150将PIC 104-1、104-2电耦合到第二RDL148-2。任何合适的方法可以被用来放置PIC 104，例如自动拾取和放置。图3E的组件可经受焊料回流工艺，在所述焊料回流工艺期间互连150的焊料132熔化并接合以将PIC 104机械且电耦合到第二RDL 148-2。可以使用任何合适的技术(例如通过激光直写在原位形成波导)来形成光学通路160-1、160-2、160-3。在一些实施例中，可以在光学部件182-1、182-2和芯103中预先制作光学通路160的部分，并且在PIC 104-1、104-2的附着期间光学通路160的部分可以被光学对准以形成光学通路160-1、160-2、160-3。
图3F说明了在将光纤连接器187-1、187-2物理附着到芯103的第二表面170-2并且光学对准到相应的光学通路160-1、160-2以及执行修整操作之后的组件。如果有必要，光纤连接器187-1、187-2可以被光学对准，并且可以使用任何合适的技术(诸如光学胶或熔融接合)来光学耦合光纤连接器187-1、187-2。示例修整操作包括在互连150周围和/或在PIC104、光学部件182和芯103之间分配底部填充材料127，在第一RDL 148-1的导电触点172的底部表面上沉积阻焊剂(未示出)并且沉积焊料136。如果多个组件被一起制造，则这些组件可以被单个化。如图所示，图3F的组件本身可以是微电子组件100。可以对图3F的微电子组件100执行另外的制造操作以形成其他微电子组件100。例如，类似于图2A的微电子组件100，图3F的微电子组件100的焊料136可以被电耦合到电路板131以形成互连190。
图4是根据各种实施例的制作示例微电子组件的示例方法的流程图。在402处，可以在芯103的表面170-2上形成包括导电通路196的电介质材料(例如RDL 148)。在一些实施例中，芯103可以包括玻璃。在一些实施例中，芯103可以包括光学通路160的至少一部分。RDL 148可以包括不具有导电通路196的电介质材料的一部分或区域197。可以使用任何合适的工艺(包括再分布层技术)来形成RDL 148。在404处，可以移除电介质材料的部分197以暴露芯103的表面170-2。可以使用任何合适的工艺(包括研磨)来移除电介质材料。在406处，光学部件182的顶部表面171-2可以被耦合到PIC 104的有源表面105。必要时可以使光学部件182光学对准到PIC 104，并且光学部件182的顶部表面171-2可以使用任何合适的技术(包括光学胶或熔融接合)被物理附着。在408处，可以通过形成互连150将PIC 104电耦合到RDL 148的导电触点174，并且可以将光学部件182的底部表面171-1光学耦合到芯103的表面170-2。必要时可以使光学部件182光学对准到芯103中的光学通路160的部分，并且光学部件182的底部表面171-1可以使用任何合适的技术(包括光学胶或熔融接合)被物理附着。可以穿过芯103并且穿过光学部件182在原位形成光学通路160(例如图1A的光学通路160)或者光学通路的一部分(例如光学通路160-3)。在410处，光纤连接器(例如图1A的光纤连接器187，如在本文中被称为第二光学部件)可以被光学耦合到芯103，使得光纤连接器187通过穿过芯103和第一光学部件182的光学通路160被光学耦合到PIC 104。必要时光纤连接器187可以被光学对准，并且光纤连接器187可以使用任何合适的技术(包括光学胶或熔融接合)被物理附着。在412处，可以执行表面修整操作，并且必要时组件可以被单个化。表面修整操作可以包括例如分配阻焊剂以及附着焊料球。
本文中公开的封装(例如微电子组件100中的任何或者本文中描述的任何另外的实施例)可以被包括在任何合适的电子部件中。图5-7说明了可以与如本文中公开的IC封装中的任何IC封装一起使用的或者可以包括如本文中公开的IC封装中的任何IC封装的封装、组件和装置的各种示例。
图5是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的可以包括IC封装的示例IC封装2200的侧面横截面视图。在一些实施例中，IC封装2200可以是SiP。
如图所示，封装衬底2252可以由绝缘体(例如陶瓷、堆积膜、其中有填充物颗粒的环氧树脂膜等)形成并且可以具有在第一面2272和第二面2274之间穿过所述绝缘体延伸的、或在第一面2272上的不同位置之间延伸的、和/或在第二面2274上的不同位置之间延伸的导电通路。这些导电通路可以采用包括线和/或通孔的互连结构中的任何互连结构的形式。
封装衬底2252可以包括耦合到穿过封装衬底2252的导电通路2262的导电触点2263，允许管芯2256和/或中介层2257内的电路模块电耦合到导电触点2264中的各个导电触点(或者电耦合到包括在封装衬底2252中的其他器件，未示出)。
IC封装2200可以包括经由中介层2257的导电触点2261、第一级互连2265和封装衬底2252的导电触点2263而被耦合到封装衬底2252的中介层2257。图中说明的第一级互连2265是焊料凸块，但是可以使用任何合适的第一级互连2265，诸如焊料凸块、焊料柱或接合线。
IC封装2200可以包括经由管芯2256的导电触点2254、第一级互连2258和中介层2257的导电触点2260而被耦合到中介层2257的一个或多个管芯2256。导电触点2260可以被耦合到穿过中介层2257的导电通路(未示出)，允许管芯2256内的电路模块电耦合到导电触点2261中的各个导电触点(或者电耦合到包括在中介层2257中的其他器件，未示出)。图中说明的第一级互连2258是焊料凸块，但是可以使用任何合适的第一级互连2258，诸如焊料凸块、焊料柱或接合线。如本文中所使用的，“导电触点”可以指用作不同部件之间的界面的导电材料(例如金属)的一部分；导电触点可以被凹入部件的表面、与部件的表面齐平或者远离部件的表面延伸并且可以采用任何合适的形式(例如导电焊接区或插座)。
在一些实施例中，可以在封装衬底2252和中介层2257之间围绕第一级互连2265来设置底部填充材料2266，并且可以围绕管芯2256和中介层2257来设置模具2268，以及模具2268可以与封装衬底2252接触。在一些实施例中，底部填充材料2266可以与模具2268相同。可用于底部填充材料2266和模具2268的示例材料是合适的环氧树脂。第二级互连2270可以被耦合到导电触点2264。图中说明的第二级互连2270是焊料球(例如用于球栅阵列(BGA)布置)，但是可以使用任何合适的第二级互连2270(例如引脚栅阵列布置中的引脚或者焊盘栅阵列布置中的焊盘)。第二级互连2270可被用来将IC封装2200耦合到如本领域已知的以及如下面参考图6所讨论的、诸如电路板(例如主板)、中介层或另一IC封装的另一部件。
在各种实施例中，管芯2256中的任何管芯可以是如本文中描述的微电子组件100。在其中IC封装2200包括多个管芯2256的实施例中，IC封装2200可以被称为多芯片封装(MCP)。管芯2256可以包括用来执行任何期望的功能性的电路模块。例如，除了管芯2256中的一个或多个是如本文中描述的微电子组件100之外，管芯2256中的一个或多个还可以是逻辑管芯(例如硅基管芯)，管芯2256中的一个或多个还可以是存储器管芯(例如HBM)等。在一些实施例中，可以如参考前面的图中的任何图所讨论的那样实现管芯2256中的任何管芯。在一些实施例中，管芯2256中的至少一些可以不包括如本文中描述的实现。
虽然图中说明的IC封装2200是倒装芯片封装，但是可以使用其他封装架构。例如，IC封装2200可以是BGA封装，诸如嵌入式晶片级球栅阵列(eWLB)封装。在另一示例中，IC封装2200可以是晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)或面板扇出(FO)封装。虽然在IC封装2200中说明了两个管芯2256，但是IC封装2200可以包括任何期望数量的管芯2256。IC封装2200可以包括附加的无源部件，诸如设置在封装衬底2252的第一面2272或第二面2274上方或者在中介层2257的任一面上的表面安装电阻器、电容器和电感器。更一般地，IC封装2200可以包括本领域已知的任何其他有源或无源部件。
在一些实施例中，在IC封装2200中可以不包括中介层2257；相反，管芯2256可以通过第一级互连2265在第一面2272处被直接耦合到导电接触2263。
图6是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的可以包括具有一个或多个微电子组件100的部件的IC器件组件2300的横截面侧视图。IC器件组件2300包括设置在电路板2302(其可以是例如主板)上方的多个部件。IC器件组件2300包括设置在电路板2302的第一面2340和电路板2302的相对的第二面2342上方的部件；通常，部件可以被设置在面2340和2342中的一者或两者上方。特别地，根据本文中公开的实施例中的任何实施例，IC器件组件2300的部件中的任何合适的部件可以包括一个或多个微电子组件100中的任何微电子组件；例如，下面参考IC器件组件2300讨论的IC封装中的任何IC封装可以采用上面参考图5讨论的IC封装2200的实施例中的任何实施例的形式。
在一些实施例中，电路板2302可以是包括多个金属层的PCB，所述多个金属层通过绝缘体的层被彼此分开并且通过导电通孔被互连。可以以期望的电路图案来形成金属层中的任何一个或多个金属层以在耦合到电路板2302的部件之间路由电信号(可选地与其他金属层结合)。在其他实施例中，电路板2302可以是非PCB封装衬底。
如图中所说明的，在一些实施例中，IC器件组件2300可以包括通过耦合部件2316耦合到电路板2302的第一面2340的中介层上封装结构2336。耦合部件2316可以将中介层上封装结构2336电且机械耦合到电路板2302并且可以包括焊料球(如图所示)、插座的凸部分和凹部分、粘合剂、底部填充材料和/或任何其他合适的电和/或机械耦合结构。
中介层上封装结构2336可以包括通过耦合部件2318耦合到中介层2304的IC封装2320。耦合部件2318可以取决于期望的功能性而采用任何合适的形式，诸如上面参考耦合部件2316讨论的形式。在一些实施例中，例如如上面参考图5所描述的那样，IC封装2320可以是或者可以包括IC封装2200。在一些实施例中，IC封装2320可以包括如本文中描述的至少一个微电子组件100。为了不使图凌乱，在图中没有具体示出微电子组件100。
虽然在图中示出了单个IC封装2320，但是多个IC封装可以被耦合到中介层2304；实际上，附加的中介层可以被耦合到中介层2304。中介层2304可以提供用来桥接电路板2302和IC封装2320的中间封装衬底。通常，中介层2304可以将连接重新分布到更宽的间距或者将连接重新布线(reroute)到不同的连接。例如，中介层2304可以将IC封装2320耦合到耦合部件2316的BGA以用于耦合到电路板2302。
在图中说明的实施例中，IC封装2320和电路板2302被附着到中介层2304的相对两侧。在其他实施例中，IC封装2320和电路板2302可以被附着到中介层2304的同一侧。在一些实施例中，可以通过中介层2304的方式互连三个或多于三个部件。
中介层2304可以由环氧树脂、玻璃纤维增强环氧树脂、陶瓷材料或者诸如聚酰亚胺的聚合物材料形成。在一些实现中，中介层2304可以由备选的刚性或柔性材料形成，所述备选的刚性或柔性材料可以包括上面描述的用于半导体衬底的相同材料，诸如硅、锗以及其他III-V族和IV族材料。中介层2304可以包括金属互连2308和通孔2310，包括但不限于TSV 2306。中介层2304可以进一步包括嵌入式器件2314，包括无源器件和有源器件两者。这样的器件可以包括但不限于电容器、去耦电容器、电阻器、电感器、熔丝、二极管、变压器、传感器、ESD器件和存储器装置。也可以在中介层2304上形成诸如射频(RF)器件、功率放大器、功率管理器件、天线、阵列、传感器和微机电系统(MEMS)器件的更复杂的器件。中介层上封装结构2336可以采用本领域已知的中介层上封装结构中的任何中介层上封装结构的形式。
在一些实施例中，IC器件组件2300可以包括通过耦合部件2322耦合到电路板2302的第一面2340的IC封装2324。耦合部件2322可以采用上面参考耦合部件2316讨论的实施例中的任何实施例的形式，并且IC封装2324可以采用上面参考IC封装2320讨论的实施例中的任何实施例的形式。
在一些实施例中，IC器件组件2300可以包括通过耦合部件2328耦合到电路板2302的第二面2342的封装上封装结构2334。封装上封装结构2334可以包括通过耦合部件2330耦合在一起的IC封装2326和IC封装2332，使得IC封装2326被置于电路板2302和IC封装2332之间。耦合部件2328和2330可以采用上面讨论的耦合部件2316的实施例中的任何实施例的形式，并且IC封装2326和/或2332可以采用上面讨论的IC封装2320的实施例中的任何实施例的形式。可以根据本领域已知的封装上封装结构中的任何封装上封装结构来配置封装上封装结构2334。
图7是根据本文中公开的实施例中的任何实施例的可以包括具有一个或多个IC封装的一个或多个部件的示例计算装置2400的框图。例如，计算装置2400的部件中的任何合适的部件可以包括根据本文中公开的实施例中的任何实施例的微电子组件100。在另一示例中，计算装置2400的部件中的任何一个或多个可以包括IC封装2200的任何实施例(例如如图5中示出的)。在还有的另一示例中，计算装置2400的部件中的任何一个或多个可以包括IC器件组件2300(例如如图6中示出的)。
多个部件在图中被说明为包括在计算装置2400中，但是在适合于应用时，这些部件中的任何一个或多个可以被省略或复制。在一些实施例中，可以将包括在计算装置2400中的部件中的一些或全部部件附着到一个或多个主板。在一些实施例中，在单个SoC管芯上制作这些部件中的一些或全部部件。
另外，在各种实施例中，计算装置2400可以不包括图中说明的部件中的一个或多个部件，但是计算装置2400可以包括用于耦合到一个或多个部件的接口电路模块。例如，计算装置2400可以不包括显示装置2406，但是可以包括显示装置2406可以被耦合到的显示装置接口电路模块(例如连接器和驱动器电路模块)。在另一组示例中，计算装置2400可以不包括音频输入装置2418或音频输出装置2408，但是可以包括音频输入装置2418或音频输出装置2408可以被耦合到的音频输入或输出装置接口电路模块(例如连接器和支持电路模块)。
计算装置2400可以包括处理装置2402(例如一个或多个处理装置)。如本文中所使用的，术语“处理装置”或“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将那个电子数据转换成可以被存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何装置或装置的一部分。处理装置2402可以包括一个或多个DSP、ASIC、CPU、GPU、密码处理器(在硬件内执行密码算法的专用处理器)、服务器处理器或任何其他合适的处理装置。计算装置2400可以包括存储器2404，所述存储器2404本身可以包括一个或多个存储器装置，诸如易失性存储器(例如动态随机存取存储器(DRAM))、非易失性存储器(例如只读存储器(ROM))、闪速存储器、固态存储器和/或硬盘驱动器。在一些实施例中，存储器2404可以包括与处理装置2402共享管芯的存储器。这种存储器可被用作高速缓冲存储器并且可以包括嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)或自旋转移力矩磁性随机存取存储器(STT-MRAM)。
在一些实施例中，计算装置2400可以包括通信芯片2412(例如一个或多个通信芯片)。例如，通信芯片2412可以被配置用于管理用于向和从计算装置2400传送数据的无线通信。术语“无线”及其派生词可被用来描述可以通过使用调制的电磁辐射经过非固体介质来传递数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。术语并不暗示相关联的装置不包含任何导线，尽管在一些实施例中它们可能不包含任何导线。
通信芯片2412可以实现多个无线标准或协议中的任何无线标准或协议，包括但不限于电气和电子工程师协会(IEEE)标准，包括Wi-Fi(IEEE 802.11族)、IEEE 802.16标准(例如IEEE 802.16-2005修改)、LTE项目连同任何修改、更新和/或修订(例如高级LTE项目、超移动宽带(UMB)项目(还被称为“3GPP2”)等)。兼容IEEE 802.16的宽带无线接入(BWA)网络通常被称为WiMAX网络，WiMAX是代表微波接入全球性互通的首字母缩写词，它是通过IEEE 802.16标准的一致性和互操作性测试的产品的认证标志。通信芯片2412可以根据全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电业务(GPRS)、通用移动电信系统(UMTS)、高速分组接入(HSPA)、演进型HSPA(E-HSPA)或LTE网络进行操作。通信芯片2412可以根据GSM演进的增强数据(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或演进型UTRAN(E-UTRAN)进行操作。通信芯片2412可以根据码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、演进数据优化(EV-DO)、和其派生物、以及被指定为3G、4G、5G及以上的任何其他无线协议进行操作。在其他实施例中，通信芯片2412可以根据其他无线协议进行操作。计算装置2400可以包括天线2422以便于无线通信和/或接收其他无线通信(诸如AM或FM无线电传输)。
在一些实施例中，通信芯片2412可以管理有线通信，诸如电、光或任何其他合适的通信协议(例如以太网)。如上所述，通信芯片2412可以包括多个通信芯片。例如，第一通信芯片2412可以专用于诸如Wi-Fi或蓝牙的更短距离无线通信，并且第二通信芯片2412可以专用于诸如全球定位系统(GPS)、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、EV-DO或其他的更长距离无线通信。在一些实施例中，第一通信芯片2412可以专用于无线通信，并且第二通信芯片2412可以专用于有线通信。
计算装置2400可以包括电池/功率电路模块2414。电池/功率电路模块2414可以包括一个或多个能量存储装置(例如电池或电容器)和/或用于将计算装置2400的部件耦合到与计算装置2400分开的能量源(例如AC线路电源)的电路模块。
计算装置2400可以包括显示装置2406(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。例如，显示装置2406可以包括任何视觉指示器，诸如平视显示器、计算机监视器、投影仪、触摸屏显示器、液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器或平板显示器。
计算装置2400可以包括音频输出装置2408(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。例如，音频输出装置2408可以包括生成可听指示符的任何装置，诸如扬声器、耳机或耳塞。
计算装置2400可以包括音频输入装置2418(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。音频输入装置2418可以包括生成表示声音的信号的任何装置，诸如麦克风、麦克风阵列或数字乐器(例如具有乐器数字接口(MIDI)输出的乐器)。
计算装置2400可包括GPS装置2416(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。如本领域已知的，GPS装置2416可以与基于卫星的系统通信并且可以接收计算装置2400的位置。
计算装置2400可以包括其他输出装置2410(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。其他输出装置2410的示例可以包括音频编解码器、视频编解码器、打印机、用于向其他装置提供信息的有线或无线传送器、或者附加的存储装置。
计算装置2400可包括其他输入装置2420(或对应的接口电路模块，如上面所讨论的那样)。其他输入装置2420的示例可包括加速计；陀螺仪；罗盘；图像捕获装置；键盘；诸如鼠标、指示笔、触摸板的光标控制装置；条形码读取器；快速响应(QR)码读取器；任何传感器；或射频标识(RFID)读取器。
计算装置2400可以具有任何期望的形状因子，诸如手持式或移动计算装置(例如蜂窝电话、智能电话、移动互联网装置、音乐播放器、平板计算机、膝上型计算机、上网本计算机、超级本计算机、个人数字助理(PDA)、超级移动个人计算机等)、台式计算装置、服务器或其他联网计算部件、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元、交通工具控制单元、数码相机、数字视频记录器、或可穿戴计算装置。在一些实施例中，计算装置2400可以是处理数据的任何其他电子装置。
公开的说明实现的上面的描述(包括摘要中描述的内容)未规定为是穷举的或者不是用来将公开限于所公开的精确形式的。虽然出于说明性目的在本文中描述了公开的具体实现和示例，但是正如相关领域的技术人员将会认识到的，在公开的范围内各种等效修改是可能的。
示例1是一种光子组件，包括：衬底，所述衬底具有芯和电介质材料，所述芯具有表面，其中所述芯的材料包括玻璃；并且所述电介质材料在所述芯的所述表面的一部分上，所述电介质材料包括导电通路；光子集成电路(PIC)，所述光子集成电路(PIC)被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；第一光学部件，所述第一光学部件在所述PIC和所述芯的所述表面之间，其中所述第一光学部件通过光学胶或通过熔融接合被耦合到所述芯的所述表面；以及第二光学部件，所述第二光学部件被耦合到所述芯，其中所述第二光学部件通过穿过所述芯和所述第一光学部件的光学通路被光学耦合到所述PIC。
示例2可以包括示例1的主题，并且可以进一步指定所述第一光学部件包括玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜、以及其组合。
示例3可以包括示例1或2的主题，并且可以进一步指定所述第二光学部件是光纤连接器。
示例4可以包括示例1-3中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述芯的波导。
示例5可以包括示例1-4中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述第一光学部件的波导。
示例6可以包括示例5的主题，并且可以进一步指定穿过所述第一光学部件的所述波导是激光写入波导。
示例7可以包括示例1-6中的任何示例的主题，并且可以进一步指定通过光学胶或通过熔融接合将所述第一光学部件耦合到所述PIC。
示例8可以包括示例1-7中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路是第一光学通路，所述PIC是第一PIC，并且所述光子组件可以进一步包括：第二PIC，所述第二PIC被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；第三光学部件，所述第三光学部件在所述第二PIC和所述芯的所述表面之间，其中通过光学胶或通过熔融接合将所述第三光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及第四光学部件，所述第四光学部件被耦合到所述芯，其中通过穿过所述芯和所述第三光学部件的第二光学通路将所述第四光学部件光学耦合到所述第二PIC。
示例9可以包括示例8的主题，并且其中通过穿过所述第一光学部件、所述芯和所述第三光学部件的第三光学通路将所述第一PIC光学耦合到所述第二PIC。
示例10可以包括示例1-7中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述第二光学部件在所述芯的所述侧表面处被光学耦合到所述光学通路。
示例11可以包括示例1-10中的任何示例的主题，并且可以进一步包括电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路的IC。
示例12可以包括示例11的主题，并且可以进一步指定通过所述电介质材料中的所述导电通路将所述IC电耦合到所述PIC。
示例13可以包括示例11的主题，并且可以进一步指定所述IC包括电气集成电路或处理器集成电路。
示例14可以包括示例1-13中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述芯的所述表面是第二表面，所述芯进一步包括与所述第二表面相对的第一表面，所述电介质材料是包括第二导电通路的第二电介质材料，并且所述光子组件可以进一步包括：所述芯的所述第一表面上的第一电介质材料，所述第一电介质材料包括第一导电通路；以及电耦合到所述第一导电通路的电路板。
示例15可以包括示例1-7中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述第一光学部件是多个第一光学部件中的一个并且所述PIC是多个PIC中的一个，以及其中所述多个第一光学部件中的各个第一光学部件被耦合到所述多个PIC中的各个PIC。
示例16是一种光子组件，包括：衬底，所述衬底具有芯和电介质，所述芯具有第一表面、相对的第二表面以及基本上垂直于所述第一表面和所述第二表面的侧表面，其中所述芯的材料包括玻璃；并且所述电介质在所述芯的所述第二表面的一部分上具有导电迹线；光子集成电路(PIC)和集成电路(IC)，所述光子集成电路(PIC)和所述集成电路(IC)在所述芯的所述第二表面处被电耦合到所述电介质的所述导电迹线；第一光学部件，所述第一光学部件在所述PIC和所述芯的所述第二表面之间，其中通过光学胶或通过熔融接合将所述第一光学部件耦合到所述PIC和所述芯的所述第二表面；以及第二光学部件，所述第二光学部件在所述芯的所述侧表面处，其中通过穿过所述第一光学部件和所述芯的光学通路将所述第二光学部件光学耦合到所述PIC。
示例17可以包括示例16的主题，并且可以进一步指定所述第一光学部件包括玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜、以及其组合。
示例18可以包括示例16或17的主题，并且可以进一步指定所述第二光学部件是光纤连接器。
示例19可以包括示例16-18中的任何示例的主题，并且可以进一步指定通过光学胶或通过熔融接合将所述第二光学部件耦合到所述芯的所述侧表面或所述第二表面。
示例20A可以包括示例16-19中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述芯的波导。
示例20B可以包括示例16-19中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述第一光学部件的波导。
示例21A可以包括示例20A的主题，其中穿过所述芯的所述波导是激光写入波导。
示例21B可以包括示例20B的主题，其中穿过所述第一光学部件的波导是激光写入波导。
示例22可以包括示例16-21中的任何示例的主题，并且可以进一步指定通过所述电介质的所述导电迹线将所述PIC电耦合到所述IC。
示例23可以包括示例16-21中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路是第一光学通路，所述PIC是第一PIC，所述侧表面是第一侧表面，并且所述光子组件可以进一步包括：在所述芯的所述第二表面处电耦合到所述电介质的所述导电迹线的第二PIC；在所述第二PIC和所述芯的所述表面之间的第三光学部件，其中通过光学胶或通过熔融接合将所述第三光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及在所述芯的第二侧表面处的第四光学部件，其中通过穿过所述芯和所述第三光学部件的第二光学通路将所述第四光学部件光学耦合到所述第二PIC。
示例24可以包括示例23的主题，并且其中通过穿过所述第一光学部件、所述芯和所述第三光学部件的第三光学通路将所述第一PIC光学耦合到所述第二PIC。
示例25可以包括示例23的主题，并且可以进一步指定在所述芯的所述第二表面处通过所述电介质的所述导电迹线将所述第二PIC电耦合到所述IC。
示例26是一种光子组件，包括：衬底，所述衬底具有芯和电介质材料，所述芯具有表面，其中所述芯的材料包括玻璃；并且所述电介质材料在所述芯的所述表面的一部分上，所述电介质材料包括导电通路；多个光子集成电路(PIC)，所述多个光子集成电路(PIC)被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；多个第一光学部件，所述多个第一光学部件中的相应第一光学部件在所述多个PIC中的相应PIC和所述芯的所述表面之间，其中通过光学胶或通过熔融接合将所述多个第一光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及多个第二光学部件，所述多个第二光学部件被耦合到所述芯，其中通过穿过所述芯和所述多个第一光学部件中的所述相应第一光学部件的光学通路将所述多个第二光学部件中的相应第二光学部件光学耦合到所述多个PIC中的相应PIC。
示例27可以包括示例26的主题，并且可以进一步指定所述多个第一光学部件包括玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜。
示例28可以包括示例26或27的主题，并且可以进一步指定所述多个第二光学部件包括光纤连接器。
示例29可以包括示例26-28中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述芯的波导。
示例30可以包括示例26-29中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路包括穿过所述多个第一光学部件的波导。
示例31可以包括示例26-30中的任何示例的主题，并且可以进一步指定通过光学胶或通过熔融接合将所述多个第一光学部件中的所述相应第一光学部件耦合到所述多个PIC中的所述相应PIC。
示例32可以包括示例26-31中的任何示例的主题，并且可以进一步指定所述光学通路是第一光学通路，并且所述光子组件可以进一步包括第二导电通路，所述第二导电通路将所述多个PIC中的相应PIC光学耦合到所述多个PIC中的相应其他PIC。
示例33可以包括示例26-31中的任何示例的主题，并且可以进一步包括电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路的IC。
示例34可以包括示例33的主题，并且可以进一步指定通过所述电介质材料中的所述导电通路将所述IC电耦合到所述多个PIC中的一个或多个PIC。
示例35可以包括示例33的主题，并且可以进一步指定所述IC包括电气集成电路或处理器集成电路。

Claims (20)

1.一种光子组件，包括：
衬底，所述衬底包括：
芯，所述芯具有表面，其中，所述芯的材料包括玻璃；以及
电介质材料，所述电介质材料在所述芯的所述表面的一部分上，所述电介质材料包括导电通路；
光子集成电路(PIC)，所述光子集成电路(PIC)被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；
第一光学部件，所述第一光学部件在所述PIC和所述芯的所述表面之间，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述第一光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及
第二光学部件，所述第二光学部件被耦合到所述芯，其中，通过穿过所述芯和所述第一光学部件的光学通路将所述第二光学部件光学耦合到所述PIC。
2.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述第一光学部件包括玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜、以及其组合。
3.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述第二光学部件是光纤连接器。
4.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述光学通路包括穿过所述芯的波导。
5.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述光学通路包括穿过所述第一光学部件的波导。
6.如权利要求1所述的光子组件，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述第一光学部件耦合到所述PIC。
7.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述光学通路是第一光学通路，所述PIC是第一PIC，并且所述光子组件进一步包括：
第二PIC，所述第二PIC被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；
第三光学部件，所述第三光学部件在所述第二PIC和所述芯的所述表面之间，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述第三光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及
第四光学部件，所述第四光学部件被耦合到所述芯，其中，通过穿过所述芯和所述第三光学部件的第二光学通路将所述第四光学部件光学耦合到所述第二PIC。
8.如权利要求7所述的光子组件，并且其中，通过穿过所述第一光学部件、所述芯和所述第三光学部件的第三光学通路将所述第一PIC光学耦合到所述第二PIC。
9.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述第二光学部件在所述芯的所述侧表面处被光学耦合到所述光学通路。
10.如权利要求1所述的光子组件，进一步包括：
电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路的IC。
11.如权利要求10所述的光子组件，其中，通过所述电介质材料中的所述导电通路将所述IC电耦合到所述PIC。
12.如权利要求1所述的光子组件，其中，所述芯的所述表面是第二表面，所述芯进一步包括与所述第二表面相对的第一表面，所述电介质材料是包括第二导电通路的第二电介质材料，并且所述光子组件进一步包括：
第一电介质材料，所述第一电介质材料在所述芯的所述第一表面上，所述第一电介质材料包括第一导电通路；以及
电路板，所述电路板被电耦合到所述第一导电通路。
13.一种光子组件，包括：
衬底，所述衬底包括：
芯，所述芯具有第一表面、相对的第二表面以及基本上垂直于所述第一表面和所述第二表面的侧表面，其中，所述芯的材料包括玻璃；以及
电介质，所述电介质在所述芯的所述第二表面的一部分上具有导电迹线；
光子集成电路(PIC)和集成电路(IC)，所述光子集成电路(PIC)和所述集成电路(IC)在所述芯的所述第二表面处被电耦合到所述电介质的所述导电迹线；
第一光学部件，所述第一光学部件在所述PIC和所述芯的所述第二表面之间，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述第一光学部件耦合到所述PIC和所述芯的所述第二表面；以及
第二光学部件，所述第二光学部件在所述芯的所述侧表面处，其中，通过穿过所述第一光学部件和所述芯的光学通路将所述第二光学部件光学耦合到所述PIC。
14.如权利要求13所述的光子组件，其中，所述第一光学部件包含玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜、以及其组合。
15.如权利要求13所述的光子组件，其中，所述第二光学部件是光纤连接器。
16.如权利要求13所述的光子组件，其中，所述光学通路是第一光学通路，所述PIC是第一PIC，所述侧表面是第一侧表面，并且所述光子组件进一步包括：
第二PIC，所述第二PIC在所述芯的所述第二表面处被电耦合到所述电介质的所述导电迹线；
第三光学部件，所述第三光学部件在所述第二PIC和所述芯的所述表面之间，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述第三光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及
第四光学部件，所述第四光学部件在所述芯的第二侧表面处，其中，通过穿过所述芯和所述第三光学部件的第二光学通路将所述第四光学部件光学耦合到所述第二PIC。
17.如权利要求16所述的光子组件，并且其中，通过穿过所述第一光学部件、所述芯和所述第三光学部件的第三光学通路将所述第一PIC光学耦合到所述第二PIC。
18.一种光子组件，包括：
衬底，所述衬底包括：
芯，所述芯具有表面，其中，所述芯的材料包括玻璃；以及
电介质材料，所述电介质材料在所述芯的所述表面的一部分上，所述电介质材料包括导电通路；
多个光子集成电路(PIC)，所述多个光子集成电路(PIC)被电耦合到所述电介质材料中的所述导电通路；
多个第一光学部件，所述多个第一光学部件中的相应第一光学部件在所述多个PIC中的相应PIC和所述芯的所述表面之间，其中，通过光学胶或通过熔融接合将所述多个第一光学部件耦合到所述芯的所述表面；以及
多个第二光学部件，所述多个第二光学部件被耦合到所述芯，其中，通过穿过所述芯和所述多个第一光学部件中的所述相应第一光学部件的光学通路将所述多个第二光学部件中的相应第二光学部件光学耦合到所述多个PIC中的相应PIC。
19.如权利要求18所述的光子组件，其中，所述多个第一光学部件包括玻璃块、具有反射器的玻璃块、具有弯曲表面的玻璃块、具有镜面反射器的玻璃块、具有多方向反射器的玻璃块、具有波导的玻璃块、具有激光写入波导的玻璃块、光学透镜、微透镜、平面透镜或梯度折射率(GRIN)透镜。
20.如权利要求18所述的光子组件，其中，所述多个第二光学部件包含光纤连接器。
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