CN1545633A - 产生光子通路的方法 - Google Patents

产生光子通路的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1545633A
CN1545633A CNA018225594A CN01822559A CN1545633A CN 1545633 A CN1545633 A CN 1545633A CN A018225594 A CNA018225594 A CN A018225594A CN 01822559 A CN01822559 A CN 01822559A CN 1545633 A CN1545633 A CN 1545633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
light transmitting
fibre
photonic
transmitting fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA018225594A
Other languages
English (en)
Inventor
V・穆拉利
V·穆拉利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24981038&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN1545633(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of CN1545633A publication Critical patent/CN1545633A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

在衬底(222)中制作一个光子通路，方法是在该衬底中制作一个孔，加热该衬底，并将一根光导纤维(220)插入该孔中。在一个实施例中，能够通过在该光子通路的顶部上外加一种聚合物并固化而制作一个透镜(250)。

Description

产生光子通路的方法
发明背景
发明领域
所述发明涉及光集成回路的领域。本发明尤其涉及一种通过衬底形成一个光子通路的方法。
相关技术描述
将电子元件以多晶片组件(“MCM”)方式安置在共用衬底上。通过互相紧邻地封装很多半导体器件，可以不需要单个地封装每个器件。电性能得以提高，减小了板面空间和费用。
在常规的MCM中，这些器件在一个衬底上连接，器件间的电连接是在衬底内完成的，这些电连接也可以是该MCM封装件的一体化部分。用于将这些器件连接到该衬底上的技术之一称为叩焊晶片或控制故障晶片连接(“C4”)。采用这种技术，软熔焊料块以形成对衬底上终端垫片的连接。
光子元件如(但不限于)用于载带光基(“光子”)信号的阵列波导管、放大器、耦合器、分解器和其它器件是利用与半导体工艺不同的工艺来制造的。因此，利用不同的工艺将电子元件和光子元件制造在分开的衬底上，然后将其界面连接在一起。
附图简述
图1表示一个具有电子元件和光子元件两者的衬底。
图2是例示用于制造一个具有电子元件和光子元件两者的衬底的工艺的流程图。
图3表示一个安装在衬底上并用于提供光子信号的光源和垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
图4表示一种制作一个包括纤维光学系统的光子通路的方法。
图5表示如相对于图4所述的插入衬底中的纤维光学系统的截面图。
图6A～6D用截面图表示一个利用沉积法制作光子通路的实施例。
图7A～4C用截面图表示用于制造有一重新引导光子信号的斜面的波导管的第一实施例。
图8A～8E用截面图表示用于制造有一重新引导光子信号的斜面的波导管的第二实施例。
详细描述
图1表示一个具有电子元件12和光子元件14两者的衬底10。在一个实施例中，电子元件12包括一个光源，用于利用电输入产生光子信号。该光子信号传输给衬底10另一侧面上的光子元件14。在一个实施例中，一个罩16可以用于罩住一个或多个电子元件、这些光子元件和/或衬底。一个散热片18可以用于帮助冷却这些元件。
在一个实施例中，一个光源如边缘发射激光器(EEL)20用于产生光子信号。该边缘发射激光可以通过围绕衬底10的纤维光学系统22(也称为“光导纤维”)耦合到衬底10的另一侧面上的波导管24或其它光子元件上。
图2是例示用于制造具有电子元件和光子元件两者的衬底的工艺的流程图。因为光子元件要求高达900～1100℃的高温，所以首先加工光子侧(框102)。应当注意到，标准的半导体工艺可进行到约230℃，高于此温度可能会损伤包括如聚酰亚胺的绝缘层和钝化层。
加工光子元件可以包括产生一个波导管，这将结合图7A～7C和图8A～8E更详细地描述。在加工光子元件以后，在衬底上制作电子连线(框104)。通过焊料和叩焊晶片(C4)焊料块将电子元件附接在衬底上。
图3表示安装在衬底10上并用于提供光子信号60的光源如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)50。该VCSEL50产生一个垂直的光锥。在一个实施例中，该vCSEL用利用焊料块的叩焊晶片(或C4)技术安装在衬底的一侧上。VCSEL50用平版印刷技术准直在衬底上，以便通过该衬底向衬底另一侧上的一个光子元件如波导管64提供一光子信号60。
在一个实施例中，斜面68用于通过将光子信号反射约90度来重新引导从VCSEL50来的光子信号60穿过波导管64。在该实施例中，该斜面与衬底表面成约45度角并且本身是波导管的一部分。在波导管中制造斜面的方法相对于图7A～7C和图8A～8E进行描述。
一个“光子通路”用于使光源与衬底另一侧上的光子元件进行耦合。在一个实施例中，利用反应离子蚀剂(“RIE”)在衬底中制作一个孔。RIE允许各向异性的垂直蚀剂。在最简单的实施例中，一个空气填充的光子通路使光源与光子元件耦合。但是，光子通路也可以用标准光学材料包括(但不限于)玻璃、氧化物和聚合物制作。
图4表示制作包括一个纤维光学系统的光子通路的方法。在一个实施例中，用蚀刻或其它方法在衬底中制作一个孔(框2002)，然后加热该衬底(框204)。该孔由于温度而膨胀，然后在孔中插入光导纤维(框206)。当衬底冷却到室温时，孔收缩，将该光导纤维牢固地保持在位置中。在一个实施例中，将衬底加热到约150～200℃，但该温度取决于衬底的热膨胀系数，也取决于衬底冷却后光导纤维保持在位置中的情况。
图5表示如相对于图4所述的插入衬底222中的光导纤维220的截面。在光导纤维220插入衬底后，可以抛光光导纤维220的端部，以产生更好的光学耦合。能够添加一个透镜250，这将在后面描述。
图6A～6D用截面图表示一个利用沉积法制作光子通路的实施例。在图6a中，在衬底230中制作一个孔或沟232。如前所述，可以利用RIE来制作该孔。然后如图6B中所示沉积一层包壳236。在一个实施例中，该包壳材料为用化学汽相沉积法(CVD)在整个衬底上均匀地沉积到一预定厚度的氧化物。然后沉积一种其折射系数比该包壳材料高的光芯材料240并充满该孔的余下部分，如图6C中所示，在一个实施例中，该光芯材料为聚合物，但也可以采用氧化物。能够施加一个抛光步骤来为光子通路提供更好的光学耦合。也可以利用抛光来从衬底表面涂去包壳，如图6D中所示。
此外，图6A～6D的技术不仅可以用来耦合衬底两侧上的元件，而且可以用来耦合光子元件其中之一或两者可以在衬底的内部。
对图4、图5和图6A～6C的光导纤维光子通路和沉积光子通路的进一步增强是形成一个将光更好地引入该光子通路的透镜。一种形成透镜的方法是在光子通路的端部上外加聚合物。当该聚合物固化时，形成一个透镜250，如图5和图6D中所示。通过改变透镜中所用的材料量和固化时间，可以产生不同的形状。
在一个实施例中，使用如具有约1550nm波长的VCSEL的光源来通过一个硅衬底而提供一个光子信号。硅对具有约1550nm波长的光是透明的，因此不需要物理通路。在该情况下“光子通路”直接通过固体的硅衬底。
图7A～7C用截面图表示一个制作有一斜面以重新引导光子信号的波导管的第一实施例。图7A表示衬底300中的光子通路302。该光子通路可以用上述方法之一来制作。
图7B表示沉积在衬底300上的包壳层310。在一个实施例中，包壳为SiO2，是在衬底300上热生长而后用平版印刷技术准直于光子通路302的边缘而蚀刻的。或者是，包壳310可以用其它沉积和蚀刻方法形成。
图7C表示宙积在包壳310和衬底300上的一层光芯材料330。在一个实施例中，光芯材料330用高密度等离子体(HDP)沉积法沉积。由于衬底300和包壳310的高度不同，光芯材料330形成一个与衬底表面成大约45度角的斜面320。在一个实施例中，光芯材料330为玻璃，但也可以是聚合物或其它材料。光芯材料330也通过捕获进入包壳310和外部空气340之间的区段的光而形成一个波导管。在一个实施例中，斜面和波导管的光芯材料或者是像光子通路一样的材料，或者是具有同样的折射系数。
图8A～8E用截面图表示用于制作一个具有重新引导光子信号的斜面的波导管的第二实施例。图8A表示带有沉积于其上的包壳410的衬底400。光子通路402穿过衬底400和包壳410。图8B表示一层沉积在包壳410和光子通路402上面的光芯材料412。然后在光芯材料412的顶部上面沉积掩模414，如图8C中所示。在一个实施例中该掩模用氮化硅组成，但也可以使用其它材料。
图8D表示在进行使光芯材料形成斜面420的蚀刻之后的波导管。在一个实施例中，使用各向同性的湿法蚀刻；但是，也可使用各向同性的干法蚀刻。然后能够用另一蚀刻剥去掩模，如图8E中所示。由于双掩模414，得到两个各有其自身的斜面的波导管。当然，通过改变掩模层，也易于制作单独一个波导管和单独一个斜面。
图7A～7C和图8A～8E的斜面能够重新引导从光子通路来的光子信号进入波导管，如相对于图3所述。通过用平版印刷技术使光源与波导管准直，节省了很多时间，并从手动准直提高了效率。
因此，公开了一种使用纤维光学系统产生光子通路的方法。但是，此处描述的特定的实施例和方法只用作例示。可以在形式和细节上进行各种修改而并不偏离如下面的权利要求书所述的本发明的范围。本发明只受所附权利要求书的范围的限制。

Claims (15)

1.一种制作光子通路的方法，包括：
在衬底中制作一个孔；
将一根光导纤维插入该孔中。
2.权利要求1的方法，其特征在于还包括：
在插入该光导纤维之前加热该衬底。
3.权利要求2的方法，其特征在于还包括：
利用蚀刻工艺来制作该衬底中的孔。
4.权利要求3的方法，其特征在于还包括：
利用反应离子蚀刻工艺来制作该衬底中的孔。
5.权利要求2的方法，其特征在于还包括：
在该光导纤维的顶部上沉积一种聚合物；以及
固化该聚合物，以便在该光导纤维上形成一个透镜。
6.权利要求2的方法，其特征在于还包括：
抛光该光导纤维的一个端部。
7.一种制作光子通路的方法，其特征在于包括：
在衬底中蚀刻一个孔；
加热该衬底；以及
将一根光导纤维插入该衬底中。
8.权利要求7的方法，其特征在于，该光导纤维是一种封闭在一个包壳中的光芯材料。
9.权利要求8的方法，其特征在于还包括：
在该光导纤维的顶部上形成一个透镜。
10.权利要求9的方法，其特征在于还包括：
在该光导纤维的顶部上沉积一种聚合物；以及
固化该聚合物，以便在该光导纤维上形成该透镜。
11.权利要求8的方法，其特征在于还包括：
抛光该光导纤维的一个端部。
12.一种制作光子通路的方法，包括：
在一个硅衬底中蚀刻一个孔；
加热该硅衬底；以及
将一根光导纤维插入该硅衬底中。
13.权利要求12的方法，其特征在于还包括：
抛光该光导纤维的一个端部。
14.权利要求12的方法，其特征在于还包括：
在该光导纤维的顶部上形成一个透镜。
15.权利要求14的方法，其特征在于还包括：
在该光导纤维的顶部上沉积一种聚合物；以及
固化该聚合物，以便在该光导纤维上形成该透镜。
CNA018225594A 2000-12-19 2001-11-15 产生光子通路的方法 Pending CN1545633A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/741,520 2000-12-19
US09/741,520 US6650823B1 (en) 2000-12-19 2000-12-19 Method of creating a photonic via using fiber optic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1545633A true CN1545633A (zh) 2004-11-10

Family

ID=24981038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA018225594A Pending CN1545633A (zh) 2000-12-19 2001-11-15 产生光子通路的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6650823B1 (zh)
EP (1) EP1362253A1 (zh)
JP (1) JP2004516508A (zh)
CN (1) CN1545633A (zh)
AU (1) AU2002227036A1 (zh)
WO (1) WO2002050593A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7139444B2 (en) 2002-01-04 2006-11-21 Autodesk, Inc. Method for applying a digital watermark to an output image from a computer program
US20030128933A1 (en) * 2002-01-10 2003-07-10 International Business Machines Corporation Light-coupling device
JP2006030660A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Shinko Electric Ind Co Ltd 基板、半導体装置、基板の製造方法、及び半導体装置の製造方法
US7389013B2 (en) * 2004-09-30 2008-06-17 Stmicroelectronics, Inc. Method and system for vertical optical coupling on semiconductor substrate
US20060071149A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Stmicroelectronics, Inc. Microlens structure for opto-electric semiconductor device, and method of manufacture
JP4760126B2 (ja) * 2005-05-20 2011-08-31 住友ベークライト株式会社 光導波路構造体
ITTO20120583A1 (it) 2012-07-02 2014-01-03 St Microelectronics Srl Dispositivo optoelettronico integrato con guida d'onda e relativo procedimento di fabbricazione
US9256027B2 (en) 2012-07-02 2016-02-09 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated optoelectronic device and system with waveguide and manufacturing process thereof
US11532574B2 (en) * 2019-03-12 2022-12-20 Intel Coropration Through-substrate waveguide

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879318A (en) 1986-01-28 1989-11-07 Ophthalmic Research Group International, Inc. Plastic lens composition and method for the production thereof
US4758063A (en) 1986-05-20 1988-07-19 Konechny Jr Edward T Optical device and circuit board set
US4989934A (en) 1987-11-13 1991-02-05 Kopin Corporation Monolithic integrated transceiver of III-V devices on silicon
US6197686B1 (en) * 1992-03-03 2001-03-06 Sony Corporation Aluminum metallization by a barrier metal process
EP0600267B1 (de) 1992-12-03 1998-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Bidirektionaler optischer Sende- und Empfangsmodul
JP3484543B2 (ja) 1993-03-24 2004-01-06 富士通株式会社 光結合部材の製造方法及び光装置
US5346583A (en) * 1993-09-02 1994-09-13 At&T Bell Laboratories Optical fiber alignment techniques
JP3382031B2 (ja) * 1993-11-16 2003-03-04 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US5416870A (en) 1993-12-03 1995-05-16 Motorola, Inc. Optoelectronic interface device and method with reflective surface
JP3345143B2 (ja) 1993-12-27 2002-11-18 株式会社日立製作所 光導波路の製造方法
KR100362751B1 (ko) * 1994-01-19 2003-02-11 소니 가부시끼 가이샤 반도체소자의콘택트홀및그형성방법
JPH08222564A (ja) * 1995-02-15 1996-08-30 Yamaha Corp 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
US5878070A (en) 1995-05-25 1999-03-02 Northwestern University Photonic wire microcavity light emitting devices
US5790583A (en) 1995-05-25 1998-08-04 Northwestern University Photonic-well Microcavity light emitting devices
US5659640A (en) 1995-06-27 1997-08-19 Lucent Technologies Inc. Integrated waveguide having an internal optical grating
US5721797A (en) 1996-05-28 1998-02-24 Lucent Technologies Inc. Apparatus and method for mounting a laser to a substrate and aligning the laser with an optical conduit
US5864642A (en) 1997-02-10 1999-01-26 Motorola, Inc. Electro-optic device board
KR100265993B1 (ko) * 1997-04-02 2000-10-02 김영환 반도체장치의 금속배선층 형성방법
US6328482B1 (en) * 1998-06-08 2001-12-11 Benjamin Bin Jian Multilayer optical fiber coupler
US6311004B1 (en) 1998-11-10 2001-10-30 Lightwave Microsystems Photonic devices comprising thermo-optic polymer
US6301401B1 (en) 1999-04-02 2001-10-09 Convergence Technologies, Ltd. Electro-optical package for reducing parasitic effects
US6233376B1 (en) 1999-05-18 2001-05-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Embedded fiber optic circuit boards and integrated circuits

Also Published As

Publication number Publication date
US20030206679A1 (en) 2003-11-06
EP1362253A1 (en) 2003-11-19
AU2002227036A1 (en) 2002-07-01
US6650823B1 (en) 2003-11-18
JP2004516508A (ja) 2004-06-03
WO2002050593A1 (en) 2002-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0762169B1 (en) Semiconductor substrate with an opto electronic element and an optical waveguide
US6850658B2 (en) Apparatus for coupling an optoelectronic device to a fiber optic cable and a microelectronic device, a system including the apparatus, and a method of forming the same
KR100993385B1 (ko) 광학적 상호접속부를 구비하는 장치, 프로세싱 시스템 및광학적 상호접속부 제조 방법
TW201941382A (zh) 具有邊緣光纖耦合介面的光子晶粒扇出封裝與相關方法
JPH09510555A (ja) 光電部品の封止
US11609378B2 (en) Photonic IC chip
CN112534322B (zh) 具有波导和蚀刻连接器的激光图案化适配器
WO2004038468A2 (en) Optoelectronic package and fabrication method
CN1545633A (zh) 产生光子通路的方法
US6450699B1 (en) Photonic and electronic components on a shared substrate
US6819836B2 (en) Photonic and electronic components on a shared substrate with through substrate communication
US5500914A (en) Optical interconnect unit and method or making
JPH053748B2 (zh)
US7000434B2 (en) Method of creating an angled waveguide using lithographic techniques
TW202422156A (zh) 在光子玻璃層基板上製造光學結構的方法
JPH1152198A (ja) 光接続構造
US6869882B2 (en) Method of creating a photonic via using deposition
JP3698601B2 (ja) 光モジュール
CN112558333A (zh) 一种电光器件及其制造方法
KR20000004926A (ko) 광-전자 성분 및 도파관의 하이브리드 집적화 방법 및 집적화된전자-광 디바이스
WO2022264329A1 (ja) 光接続構造およびその製造方法
WO2023084610A1 (ja) 光モジュールおよびその作製方法
KR19990079498A (ko) 레이저 다이오드 칩과 광 파이버의 정열방법
JPH08220375A (ja) 光電気混成回路モジュールおよび光結合器とその製造方法
JPH11317566A (ja) 光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication