JP2009505457A - 直接取り付け型受信モジュールおよび試験方法 - Google Patents
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Abstract
直接取り付け型光受信モジュール、および直接取り付け型光受信モジュールを試験するためのシステムおよび方法を提供する。光受信モジュールは、光検出器と、集積増幅回路を備えた集積回路と、少なくとも1つの集積コンデンサとを含むことが可能である。一実施例では、光検出器を集積回路に物理的に取り付けることが可能であり、光検出器の出力ポートを集積回路の入力ポートに電気的に結合することが可能である。別の実施例では、同調インダクタを含む再分配層を光検出器と集積回路との間に物理的に取り付けることが可能である。
Description
本出願は、2002年10月25日出願の米国特許出願第10/279,719号の一部継続出願である。
本願明細書に記載された技術は、概して光受信器に関する。より具体的には、直接取り付け型光受信モジュール、および直接取り付け型光受信モジュールを試験するためのシステムおよび方法を提供する。
光ファイバを伝播する高速(例、GHz)光データ信号の受信に使用される光受信モジュールは、当業者には公知のものである。一般的に、これらの光受信モジュールでは、増幅回路に電気的に結合された光検出器があり、光ファイバからの光が光検出器に照射されると、光検出器はその光に応えて光電流を発生し、増幅回路がこの光電流を増幅する。光検出器の光学的品質は、一般的に、光検出器の材料構造によって少なくとも部分的に判断される。ある波長の範囲に対しては、光検出器の選択材料に費用がかかり、増幅回路と光検出器との製造に使用される半導体材料は、一般的に同じものではない。
一般的に、増幅回路、光検出器、および関連するデカップリングコンデンサは、別々に供給される。その後、光検出器、増幅回路、デカップリングコンデンサ、およびモジュール筐体が組み立てられ、光受信器を形成する。一般的に、筐体は、光ファイバへ容易に結合するようにデザインされる。これらのモジュールは高速光データを受信するために使用されるので、光検出器の増幅器への結合に使用されるボンドワイヤの長さは、増幅器への高速入力段の一体的な構成要素として作用する。したがって、モジュールは、正確な構成および製造によって、入力光信号に対して幾分敏感なものとなりうる。
製造において、検出器を増幅器に結合するワイヤは、受信モジュールの性能に重要な役割を果たしており、製品によって著しく変化することが分かっていることから、メーカーは、一般的に、組み立てられた受信モジュールに対する最適な光学的動作特性を絶えず達成することができない。
さらに、増幅回路の絶縁試験は、増幅回路に結合された検出器とともに試験されるまで、その最終的な性能を表さない。したがって、有意義な試験は、完成した受信モジュールレベルでしか行うことができない。
最終的に、モジュールまたはアセンブリ全体のいくつかのサブセットの性能も、電源デカップリングコンデンサの値、位置、および性能に依存する。これらのコンデンサがメーカーによってモジュールに集積されることで、製造可能なモジュールのデザインを困難にする一因となる。
したがって、販売前に不要な性能をもたらす影響を取り除くために、完全なシステムとしての受信モジュールの試験を容易にするような方法で、受信モジュールを製造することが必要である。チップレベルの集積は試験および製造に望ましいものであるが、最適なTIAと光ダイオード技術とは根本的に異なるので、容易にモノリシック集積化することができない。
本願明細書に記述された教示によれば、直接取り付け型光受信モジュール、および直接取り付け型光受信モジュールを試験するためのシステムおよび方法を提供する。
一実施例では、光受信モジュールは、光検出器および集積回路を含むことが可能である。前記光検出器は、受光用の光センサと、光電流を提供するための出力ポートとを含むことが可能である。前記集積回路は、集積増幅回路と少なくとも1つの集積コンデンサとを含むことが可能である。前記集積回路は、前記光電流を受けるための入力ポートを含むことが可能である。前記光検出器は、前記集積回路に物理的に取り付けることが可能であり、前記光検出器の前記出力ポートは、前記集積回路の前記入力ポートに電気的に結合することが可能である。前記光検出器、集積増幅回路、および少なくとも1つの集積コンデンサは、あらゆる不要なボンドワイヤが無く、AC信号のための容易な経路を可能にする閉ループ回路を提供することが可能である。
別の実施例では、光受信モジュールは、光検出器と、集積回路と、再分配層とを含むことが可能である。前記光検出器は、受光用の光センサと、光電流を提供するための出力ポートとを含むことが可能である。前記集積回路は、前記光電流を受けるための入力ポートを含むことが可能である。前記再分配層は、同調インダクタを含むことが可能であり、前記光検出器と前記集積回路との間に物理的に取り付けることが可能である。前記同調インダクタは、前記光検出器の前記出力ポートと前記集積回路の前記入力ポートとの間に直列に電気的に結合することが可能である。
光受信モジュールを製造する方法は、光電流を受けるための入力ポートを含む集積回路を提供するステップと、前記光受信モジュールに対する所望のインダクタンスを決定するステップと、前記集積回路上に再分配層を製造するステップであって、前記再分配層は、前記光受信モジュールに対する前記所望のインダクタンスを達成するように選択されたインダクタンス値を有する同調インダクタを含むステップと、光検出器を前記再分配層に取り付けるステップとを含むことが可能である。前記同調インダクタは、前記光検出器の出力ポートと前記集積回路の入力ポートとの間に直列に電気的に結合することが可能である。
光受信モジュールを試験する方法は、光検出器および集積回路が、あらゆる不要なボンドワイヤインダクタンスが無く、AC信号のための容易な経路を可能にする閉ループ回路を提供するように、前記集積回路に前記光検出器を物理的に取り付け、前記集積回路の入力ポートに前記光検出器の出力ポートを電気的に結合して前記光受信モジュールを形成するステップと、光源によって前記光検出器に光を照射するステップと、バイアス電圧を前記集積回路に印加するステップと、前記光受信モジュールの動作特性を評価するように応答を決定するステップとを含むことが可能である。
図1aおよび図1bに、従来技術の光受信モジュール100を示す。筐体100aおよび100b(例えば、TO−46パッケージヘッダから構成される)を使用して、PINダイオードの形態で、集積トランスインピーダンス増幅回路(transimpedance amplifier circuit:TiA)101と、デカップリングコンデンサ103と、光検出器102とを含む、光受信器の構成要素を収容する。4本のヘッダーピン104a〜104dは、筐体を貫通し、それらのうちの少なくとも3つは筐体から電気的に絶縁される。ボンドワイヤ106は、光受信モジュール100内で使用され、内部構成要素の入力ポートおよび出力ポートをヘッダーピン104a〜104dに、かつ互いに電気的に接続する。TiA101上に配置される入力ポートは、そこにワイヤボンドされた集積光検出器102からの光電流を受けるためのものである。デカップリングコンデンサ103は、TiA101へのバイアス電圧をデカップリングし、PINダイオード102へのバイアス電圧をデカップリングする。
図1bに示されるように、従来技術の光受信モジュールは、筐体100aおよび100bの蓋100a内に形成された開口部に配置されたレンズ107を経て、光ファイバ105に光学的に結合される。レンズ107は、光受信モジュールに隣接した光ファイバ105の端部と光検出器102との間に配置される。レンズ107を使用して、光ファイバ105からの光を光検出器102上に収束させる。
一般的に、従来技術の光受信モジュールの構成要素101〜103は、TO−46パッケージ内に配置され、検出器102は、光学的考察により、TiA101およびコンデンサ103の結果的配置が、電気的性能に対して最適化されないことが必要である。従来技術で使用される一般的な構成要素の配置は、2つのヘッダーピン104cおよび104bと、ヘッダーピン104cおよび104dと、104aおよび104bとの間の光検出器102の両側に配置されたデカップリングコンデンサ103の間に配置されたTiA101とともに、光検出器を筐体100bの幾何学的中心に位置決めするステップを含む。これらの構成要素101〜103の配置、および構成要素間の接続部の形成に使用されるボンドワイヤの長さは、しばしば光受信器の性能の重要な因子となる。ボンドワイヤの厚さ、長さ、および光検出器102とTiA101との間の位置は、しばしば性能に著しく影響を及ぼす。これらのボンドワイヤ106が細すぎた場合、長すぎた場合、または不正確に配置された場合には、それらが光受信機能性能に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、光受信モジュールの最適な性能を確保するために、構成要素101〜103のタイプ、および内部接続部に使用されるボンドワイヤ106のタイプが重要となりうる。そのため、慎重なデザインおよび構成要素の選択を通じて、最適な性能が達成されうるが、試験前に光受信モジュール100を完全に組み立てなければならず、コストのかかるものとなる。すなわち、あるアセンブリが試験で不合格になることは、そのアセンブリに費やした全てのコストが失われることを表す。
従来技術の光受信モジュールは、一般的に、完全に組み立てられるまで試験されない。これは、光受信モジュールの製造コストに著しい影響を及ぼす。製造中に、複数のTiA101が半導体ウェーハ上に形成される。製造のばらつきにより、TiAおよび検出器の性能は、それらのウェーハにわたって変化し、場合によっては、個々のTiAおよび検出器は、不要な性能の発生に結び付けられることになる。個々の構成要素しか試験されない(また、関連する配線(ボンドワイヤ)も無い)ので、デバイスが筐体(100aおよび100b)に完全に組み立てられるまで、製造されたTiA101およびそれにワイヤボンドされた光検出器102がどのように動作するのか分からない。したがって、配線のばらつきにより、最終的なパッケージングまで光受信器の動作特性が分からないために、かなりの製造コストを負担する場合がある。
図2aには、一実施例として、それらの接続側の2つの金属化パッド202aおよび202bに隣接した受光用感光領域202cを有する(図2d)、PINダイオードの形態の集積光検出器202を含む、光検出モジュール200を示す。TO−46パッケージのような、図2bに示される筐体200aおよび200bを使用して、集積コンデンサ203および集積光検出器202を備えた集積回路201の形態で、光受信器の構成要素を収容する。4つのヘッダーピン204a〜204dは筐体を貫通し、それらのうちの少なくとも3つは筐体から電気的に絶縁される。ボンドワイヤ206は、光受信モジュール200内で使用されて、ヘッダーピン204a〜204dを、集積回路のバイアス電圧を受けるための入力ポートおよび出力信号を提供するための出力ポートに電気的に接続する。
集積光検出器202は、直接取り付け手法を使用して集積回路201に載置される。図2a〜2eに示される実施例では、集積光検出器202は、「フリップチップ(flip−chip)」または「バンピング(bumping)」技術を使用して、以下に記述するように集積回路201に直接取り付けられる。他の実施例では、集積光検出器202は、図8a〜8cを参照して以下に記述する実施例のような他の技術を使用して、集積回路201に直接取り付けられ得る。「フリップチップ」および「バンピング」という用語は、当業者に公知のものであり、それらの意味は、本明細書および添付の特許請求の範囲に対して以下で明確化される。集積光検出器202の接続側(図2d)には、陽極および陰極として機能する2つの金属化パッド202aおよび202bがある。集積回路201の上面(図2c)にも、集積光検出器の金属化パッド202aおよび202bのものと類似した間隔を有する入力ポートおよび出力ポートの形態で、2つの金属化パッド201aおよび201bがある。
集積回路上の金属化パッドは、最初に金メッキされる。次いで、集積光検出器202が、集積光検出器の金属化パッド202aおよび202bに隣接した集積回路(図2c)の上面に配置される。それらのパッドの間には接続部が製造され、フリップチップ、バンピング、または他の形態の直接取り付け技術を使用して、集積光検出器202を集積回路201上に固定する。例えば、図2eの実施例では、はんだ207を使用して、集積光検出器202を集積回路201に直接取り付ける。
集積光検出器202が、フリップチップまたはバンピング技術を使用して集積回路201に取り付けられる場合、ボンドワイヤを使用した集積回路201の集積光検出器202への接続を排除することが可能である。さらに、集積光検出器202を集積回路201に直接取り付けることで、集積光検出器202は、集積回路201の近傍に確実に配置される。集積光検出器202を集積回路201に直接取り付けることで、チップ上の全体的な送電線の長さが減じられ、集積光検出器202から集積回路201まで伝播する光電流の群遅延が改善され、さらに、再現性の高い製造性を向上させる。図2a〜2eに示される実施例では、フリップチップ接続を行うために、受光用感光領域202cを有する集積光検出器202の接続側が、集積回路基板に面しているので、集積光検出器202は、後部から光が照射される(図2e)。
図2bには、光受信モジュール200は、受けた光を集積光検出器202上に収束させるためのレンズ208を受けるための筐体の蓋200aの開口部が示される。集積回路201は、トランスインピーダンス増幅回路の形態で、集積デカップリングコンデンサ203と、集積増幅回路とを含むことが可能である。したがって、フリップチップ技術により、集積回路201および集積光検出器202は、筐体200bの幾何学的中心の周囲に第一の配向で配向することが可能である(図2a)。集積光検出器202および集積回路201を、第一の配向で筐体(200aおよび200b)の幾何学的中心に配向することによって、集積回路201を含む筐体内の空間が広がるため、ダイの物理的なサイズをより大きくすることができ、その結果、更なる回路機能をその中に提供するか、または筐体のサイズを減じることができる。示された集積回路は略矩形状であるので、第一の配向では、集積回路は、その4つのコーナー部が4つのヘッダーピンの近傍にある。入力および出力ポートのボンディングパッドは、略矩形状の集積回路の4つのコーナー部上に提供され、それらによって、それぞれのヘッダーピン(204a〜204d)への電気的接続部の作成に使用すべきボンドワイヤを短くすることができる。
図3aは、集積回路201およびそれに直接取り付けられた集積光検出器202の第二の配向を有する光受信モジュール300を示す図である。本実施例では、集積回路201に使用される実質的に矩形状のダイは、ヘッダーピンと最も近い隣接したヘッダーピンとの間に形成される線に平行ではない半導体基板の両側に配向される。この第二の配向によって、集積回路の物理的なサイズを第一の配向に対するものよりも大きくすることができる。したがって、更なる機能、例えばオンチップDC−DCコンバータ223(図3b)を集積回路に追加するために、ダイ上のより多くの領域を利用することが可能である。DC−DCコンバータ223は、アバランシェ光ダイオード(APD)222の形態で、集積光検出器とともに使用するためのものであるので、更なる入力ポート222aは、集積回路221上に提供される更なる出力ポートから増幅バイアス電圧を受けるためのAPD上に提供される。
集積回路および直接取り付けられた集積光検出器の第一および第二の配向はどちらも、光受信モジュール100上への他の構成要素の必要性を排除する、完全な「レシーバオンチップ」ソリューションを提供する。加えて、集積光検出器および集積回路の垂直積層は、空間効率を最大化し、従来技術が達成可能であったダイのサイズよりも大きなものとすることができる。より大きなダイを使用することで、各ウェーハ上に製造できるデバイスの数は減少するが、達成される利益は追加コストを上回る。
集積光検出器は、一般的に、動作の所望の波長帯域に基づいた最適な技術を使用して製造される。一般的に、光通信用途の場合、集積光検出器はInPまたはGaAsを使用して製造され、集積回路はSiを使用して製造される。この場合、シリコン検出器は、一般的に、光通信で使用される光波長の受信には使用できないので、直接取り付けが有利となりうる。
図4aには、複数の集積回路401をその中に配置した半導体ウェーハ400が示される。集積回路401は、ウェーハ400上に配向され得、ウェーハ400上に一度に製造可能なデバイスの数を最大化することが可能である。各集積回路401は、集積光検出器202と接触するための接触パッド411および410を有する。集積検出器202は、ウェーハをダイシング加工する前に各集積回路401上に直接取り付けられ、チップ402上に光受信器を形成するので、好都合な試験シナリオを可能とする。これでウェーハ420(図4b)は、チップ402上に複数の光受信器を含む。図5の試験装置の実施例のような試験装置500を使用することで、チップ402上の各々の光受信器が試験され、その動作特性が判断される。
図5に示される試験装置500は、レーザーソース501および複数のプローブ502a〜502nを有する。試験用途のために、ウェーハ420は試験装置内に配置され、チップ402上の各光受信器が個々に試験されて、例えば図6に示される方法ステップを使用してその動作特性が判断される。したがって、試験中に、レーザーの形態の光源が、チップ402上の各光受信器の各集積光検出器部分に合わせられる。プローブ502a〜502nは、集積回路上の入力および出力ポートと接触して、それぞれバイアス電圧を提供し、そこからの出力信号を読み取る。試験中、光源501は、集積受像体202に正確に合わせなければならない。ウェーハ420上での試験によって、デバイスが実際の受像体として光通信システム内で使用されているかのように、実際の高速光信号を使用して、チップ402上の各光受信器を個々に試験することができる。これによって、ウェーハ420のダイシング加工の前に、ダイシング加工された光受信器を筐体内にパッケージングする前に、チップ402上の各光受信器の高速性能を特徴付けることができる。加えて、集積検出器の応答性の試験、または感度および過負荷のような試験であっても、試験装置500を使用して試験を実行することが可能である。モジュールの組み立て前に試験することによって、ウェーハレベルでの収率を判断することができ、その後のモジュールアセンブリの損失を大幅に減じることが可能である。チップ402上の複数の光受信器の一部が所定の基準を満たしていなければ、それらはモジュールのカスタマに販売されず、また組み立ても行われない。
図4cは、ウェーハ420の試験を行い、チップ402上の複数の光受信器を、所定の基準に関してそれらの性能に基づいてウェーハ420上にグループ化したものを示す図である。例えば、性能の範囲内で第一の動作特性を有するチップ402上の光受信器を領域450内にグループ化し、性能の範囲内で第二の動作特性を有するチップ402上の光受信器を領域451内に位置させ、別の異なる性能の範囲内で第三の動作特性を有するものが領域452内に位置させる。市販アプリケーションの場合、これによって、チップ402上のこれらの光受信器のメーカーは、既知の所定の動作特性を有するグループに光受信器を「捨てる」ことができるので、好都合に、ウェーハ420をダイシング加工する前に収率および品質を判断することができる。何らかの理由で、チップ402上のこれらの光受信器を製造するために使用したプロセスが適切でなかった場合、ウェーハは、ダイシング加工および組み立てという費用のかかるプロセスの前に廃棄されるので、コストの増加が避けられる。さらに、部分的なウェーハ試験により、全収率の早期指摘が提供され、更なる試験が必要かどうかを判断することができる。したがって、収率損失が、モジュールへ集積する段階ではなく、ウェーハの段階で確認され、メーカーの資金および試験時間を好都合に節約する。光受信モジュールにパッケージ化されると、動作特性が分かっているので、構成要素が適切に廃棄される。したがって、エンドユーザに対しては、ビン(bin)内のデバイスによって異なるデバイス仕様を通じて、重要な受信器のデザインパラメータが確保されるので、試験済みの光受信モジュールの使用がさらに容易になる。これは、モジュールメーカーに販売された光受信器の光学的性能を保証し、従来技術の方法でメーカーに販売された個々の構成要素を超える価格プレミアムが見込まれる。
さらに、価格は一般的にデバイスの動作特性に基づいて確立されるので、最も好都合な動作特性を有する構成要素に対する利益率を高めることができる。
図7aおよび7bは、図1aおよび1bに示される従来技術の光受信モジュール100の実施例の動作と、図2a〜2eおよび図8a〜8cに示される光受信モジュール200および800の実施例とを比較した回路図である。図7aは、図1aおよび1bに示される従来技術の光受信モジュール100の実施例の動作を示す図であり、図7bは、図2a〜2eおよび図8a〜8cに示される光受信モジュール200および800の実施例の動作を示す図である。
最初に図7aを参照すると、TiA101と、光検出器102と、デカップリングコンデンサ103との間のワイヤ接続によって、回路図に示されるように、AC経路内のインダクタンス702〜705が得られる。これらのインダクタンス702〜705の値は、回路の構成要素101〜103の接続に使用されたボンドワイヤの長さおよび厚さに依存する。これらのインダクタンス702〜705の値が大きい場合、特に10Gb/sにおいて、RF性能が損なわれ、安定性が著しく低下する。
図7bに示されるように、TiA201および801に光検出器202および802を直接取り付け、TiA201および801と同じ集積回路上にデカップリングコンデンサ203および803を含めることによって、AC経路内にインダクタンスの無い閉ループ回路が得られる。示された実施例では、TiA201および801と、光検出器202および802との間の電気的接続部によって、AC経路内にはインダクタンス710だけが残存するが、これは入力段の同調に必要である。
図7bに示されるインダクタL1およびL2は、光受信モジュールへのボンドワイヤ接続(例、図2aに示されるワイヤボンド206)であり、回路の動作には重要ではない。実際に、閉ループ回路外部の長いボンドワイヤによって生じた大きなインダクタンスL1およびL2は、実際には、AC電流をオンチップに保持することを助力して性能を向上させることが可能である。
超高ゲインTiAが市場では一般的になっている。同時に、受信器パッケージは、電気的設計の品質をより下げて製造して製造コストを節約する。図7bに示される閉ループ回路デザインは、図2aおよび8aに示される光受信モジュールの実施例を使用して、高ゲインTiAが、比較的品質の劣る受信器パッケージにおける安定性の確保を助力する。例えば、受信器パッケージが、入力と出力の分離が不十分な状態で使用される場合、出力信号の一部が入力にリークすることがあり、高ゲインと相まってTiAを振動させる場合がある。図7bに示される閉ループ回路は、インダクタをAC経路の外に保持することによって、この現象を実質的に縮小する。
図8a〜8cは、集積光検出器802を有する光受信モジュール800の別の実施例を示す図である。この実施例800は、取り付けられた光検出器802が、フリップチップ接続の代わりに短いワイヤボンド820および822を使用して電気的に接続されることを除いて、図2a〜2eに示される実施例に類似するものである。短いワイヤボンド820および822は、光検出器802上の金属化パッド812および814を、集積回路801上の金属化パッド816および818に電気的に接続する。加えて、構成要素801および802の電気的な接続にワイヤボンドが使用されるので、光検出器802上の感光領域810および金属化パッド812および814は、集積回路201に面する光検出器802の表面上ではなく、モジュールの上面に位置決めされる。したがって、図8bに示されるように、光は、レンズ808を通って収束されて、光検出器802の外側接面上の光センサ810に照射される(すなわち、本実施例の光検出器は後部から光が照射されない)。その結果、短波長(SW)または長波長(LW)のいずれかの光ダイオードを、本実施例800の光検出器802に使用することが可能である。例えば、図8aの受信モジュール800に使用される光検出器802は、LW光(例、1310nm/1550nm)で動作するように構成されたInPダイオードとするか、またはSW光(例、850nm)での動作するように構成されたGaAsダイオードとすることが可能である。
図8cは、光検出器802と集積回路801との間の直接取り付けを示す断面図である。また、光検出器802上の金属化パッド814と集積回路810上の金属化パッド816との間の短いワイヤボンド接続820も示す。光検出器802は、例えば、接着剤層820を使用するか、または2つの材料を物理的に結合する他の手段によって、集積回路801に物理的に取り付けることが可能である。図8cの実施例では、ボンドワイヤ取り付け部が、実際には小さなものでありインダクタ710の繰り返し可能な部分であるので、その残りの部分がオンチップで製造されるという図7に示される回路の利点が提供されることに留意されたい。
図9は、集積光検出器902と、同調インダクタ910および912を備えた2つの再分配層906および908とを有する、光受信モジュール900の一実施例の分解図である。光受信モジュール900は、集積回路904と、2つの再分配層906および908と、光検出器902とを含む。集積回路904は上述のように、TiAと1つ以上のデカップリングコンデンサとを含むことが可能である。再分配層906および908は、既知の手法を使用して集積回路904上に製造され、光検出器902は、再分配層の上のモジュール900に取り付けられる。同調インダクタ910および912は、例えば薄膜材料を使用するか、または他の何らかの好適な誘導材料を使用して、再分配層906および908上に製造することが可能である。示された実施例900では、光検出器902はフリップチップボンディング技術を使用して取り付けられ、光検出器902の下面の金属化パッド914、916、および918を、最上位の再分配層906内の金属充填バイアに取り付ける。なお、別の実施例では、光検出器902は、図8a〜8cに示される光受信モジュール800と同様に、再分配層を906に物理的に取り付けて、短いワイヤボンドを使用して電気的に接続することが可能である。加えて、図には2つの再分配層906および908が示されているが、あらゆる数の再分配層を含めることが可能である。一般的に、1〜5つの再分配層が使用されるが、5つを超える再分配層を使用することも可能である。
示された実施例900では、光検出器902上の中央の金属化パッド916は、再分配層906の上の同調インダクタ912の一端に結合される。同調インダクタ912の他端は、底部再分配層908上の同調インダクタ910に結合され、集積回路上の金属化パッド905に結合される。このように、光検出器902上のパッド916から、2つの同調インダクタ912および910を介して、集積回路上のパッド905までの直列接続が行われる。加えて、集積回路904の出力ピンは、ユーザーがアクセスするために、金属充填バイアを介して上部再分配層906に接続され、光検出器902上の接地パッド914および916は、金属充填バイアを介して集積回路904上の接地パッドに接続される。
図7bに示される閉ループ回路および図9を相互参照すると、本実施例の同調インダクタ910および912は、集積回路904と光検出器902との間の接続経路におけるインダクタンス710の制御に使用される。あらゆる所与のTiAの同調に所望されるインダクタンス710の量は、光受信モジュール900の製造に使用された材料のバッチごとに異なる場合がある。IC製造プロセスが完了され、TiAのバッチが製造されるたびに、わずかに異なるインダクタンス710が望まれる場合がある。再分配層906および908内のインダクタ910および912の値を変化させることによって、TIAの各ウェーハを特に同調させて最適な性能を達成することができる。
通常の環境下では、いずれのバッチもわずかに異なり、その結果、最適な性能に対して異なるインダクタンス値が必要になるので、受信器メーカーは、TIAのバッチごとに710のインダクタンスを変化させなければならないものと理解されたい。なお、本願明細書に記述された実施例では、あらゆるTIAのウェーハの『所要の』インダクタンスを測定することができ、次いで、好適な再分配層を所要のインダクタンス値で、ウェーハ上に被着させることができる。
本明細書は、実施例を使用して最適なモードを含む本発明を開示し、当業者が本発明を製作および使用できるようにするものである。本発明の特許性のある範囲は、当業者に見出される他の実施例を含めることが可能である。例えば、代替となる一実施例では、本願明細書に記述された試験方法は、ウェーハ上で複数の受信器を試験するのではなく、単一の光受信モジュールを試験するために使用することが可能である。すなわち、光受信モジュールは、試験前にウェーハからダイシング加工することが可能であり、本試験方法を個々のモジュールに対して実行することが可能である。別の実施例では、集積回路は、光検出器が取り付けられる前にウェーハからダイシング加工することが可能であり、次いで、最終的な光受信モジュールを試験することが可能である。このように、光検出器を集積回路に取り付ける最終的な組み立てプロセスは、集積回路メーカーではなく、単一の集積回路を購入するカスタマによって行うことが可能であり、そのカスタマは、単一の組み立てられたモジュールに対して試験を行うことが可能である。
Claims (15)
- 受光用の光センサおよび光電流を提供するための出力ポートを含む光検出器と、
集積増幅回路および少なくとも1つの集積コンデンサを含む集積回路であって、該集積回路は、前記光電流を受けるための入力ポートを含む、集積回路と
を備えた、光受信モジュールであって、
該光検出器は該集積回路に物理的に取り付けられ、該光検出器の該出力ポートは該集積回路の該入力ポートに電気的に結合され、
該光検出器、集積増幅回路、および少なくとも1つの集積コンデンサが閉ループ回路を形成し、該閉ループ回路において、該光検出器の出力ポートと該集積回路の該入力ポートとの間の電気的接続部が、該閉ループ回路内の実質的に全てのインダクタンスを提供する、光受信モジュール。 - 前記光検出器の前記出力ポートおよび前記集積回路の前記入力ポートは、フリップチップボンディング技術を用いて電気的に結合される、請求項1に記載の光受信モジュール。
- 前記光検出器および前記集積回路は、前記光検出器の前記出力ポートと前記集積回路の前記入力ポートとの間に、少なくとも前記フリップチップボンディングによって物理的に取り付けられる、請求項2に記載の光受信モジュール。
- 前記光検出器の前記出力ポートおよび前記集積回路の前記入力ポートは、ワイヤボンドを使用して電気的に結合される、請求項1に記載の光受信モジュール。
- 前記光検出器および前記集積回路は、接着材料によって物理的に取り付けられる、請求項1に記載の光受信モジュール。
- 受光用の光センサおよび光電流を提供するための出力ポートを含む光検出器と、
光電流を受けるための入力ポートを含む集積回路と、
同調インダクタを含む再分配層であって、該再分配層は、該光検出器と該集積回路との間に物理的に取り付けられ、該同調インダクタは該光検出器の前記出力ポートと該集積回路の該入力ポートとの間に直列に電気的に結合される再分配層と
を備える、光受信モジュール。 - 前記集積回路は、集積増幅器と、前記入力ポートに結合された少なくとも1つの集積コンデンサとを含む、請求項6に記載の光受信モジュール。
- 前記光検出器、集積増幅回路、同調インダクタ、および少なくとも1つの集積コンデンサは閉ループ回路を形成し、該閉ループ回路において、該同調インダクタが、該閉ループ回路内の実質的に全てのインダクタンスを提供する、請求項6に記載の光受信モジュール。
- 光受信モジュールを製造する方法であって、
光電流を受けるための入力ポートを含む集積回路を提供するステップと、
該光受信モジュールに対する所望のインダクタンスを決定するステップと、
前記集積回路上に再分配層を製造するステップであって、該再分配層は、該光受信モジュールに対する該所望のインダクタンスを達成するように選択されたインダクタンス値を有する同調インダクタを含むステップと、
光検出器を該再分配層に取り付けるステップと
を含み、
該同調インダクタは、該光検出器の出力ポートと該集積回路の入力ポートとの間に直列に電気的に結合される、方法。 - 前記集積回路上に少なくとも1つの更なる再分配層を製造するステップであって、
各更なる再分配層が更なる同調インダクタを含み、該同調インダクタおよび更なる同調インダクタが、前記光検出器の前記出力ポートと該集積回路の前記入力ポートとの間に直列に結合されるステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 光受信モジュールを試験する方法であって、
光検出器および集積回路が閉ループ回路を形成し、該閉ループ回路において、該光検出器の出力ポートと該集積回路の該入力ポートとの間の電気的接続部が、該閉ループ回路内の実質的に全てのインダクタンスを提供するように、該集積回路に該光検出器を物理的に取り付け、該集積回路の入力ポートに該光検出器の出力ポートを電気的に結合して該光受信モジュールを形成するステップと、
光源によって該光検出器に光を照射するステップと、
バイアス電圧を該集積回路に結合するステップと、
該光受信モジュールの動作特性を評価するように該受信モジュールの応答を決定するステップと
を含む、方法。 - 前記照射、結合、および決定するステップが実行されるときに、前記集積回路が半導体ウェーハの一部に残存する、請求項11に記載の方法。
- 前記集積回路は、前記照射、結合、および決定するステップが実行される前に半導体ウェーハから切り取られる、請求項11に記載の方法。
- 前記光検出器は、フリップチップボンディング技術を使用して、前記集積回路に物理的に取り付けられ、また電気的に結合される、請求項11に記載の方法。
- 前記光検出器の前記出力ポートは、ボンドワイヤを使用して、前記集積回路の前記入力ポートに電気的に結合される、請求項11に記載の方法。
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