JP6685107B2

JP6685107B2 - ウェハレベルパッケージングされた光学サブアセンブリ及びそれを有する送受信モジュール

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Publication number: JP6685107B2
Application number: JP2015210494A
Authority: JP
Inventors: 馬薇; 洪偉; ギレンガンボアフランシス; 兪曉鳴; 唐▲徳▼杰
Original assignee: Cloud Light Technology Ltd
Current assignee: Cloud Light Technology Ltd
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2035-10-27
Also published as: US9739958B2; CN105589139B; CN105589139A; JP2016091023A; US20160131861A1; US9429727B2; US20160313514A1

Description

本発明は、光エレクトロニクス技術にかかり、特に、ウェハレベルパッケージングされた光学サブアセンブリ、光学サブアセンブリを製造する方法、及び、光学サブアセンブリを有する送受信モジュールに関する。

データセンタやコンシューマデバイスの市場では、ＶＣＳＥＬベースの短距離光リンクにおける著しい成長が期待されている。光送受信機のための革新的な光通信パッケージ設計は、期待されている成長に対応して、市場による光送受信機の採用を容易にすることを求められている。

光送受信モジュールに光エレクトロニクス部品をパッケージングするには、二つのアプローチがある。一つは、透明な窓を備えた金属缶パッケージを使用して光エレクトロニクスアクティブ型素子を密閉封止するというものである。ところが、かかる方法では、パッケージサブマウントにかかるコストの高さ、個々の要素の作製における非効率性、手作業によるアライメントの精度の低さといった欠点がある。もう一つは、アクティブ型光学素子とドライバＩＣとをプリント配線基板（ＰＣＢ）上に直接接合するというものである。ところが、ポリマレンズ組立において個々の要素を処理し、検査において焼成する、という欠点がある。

光学部品やドライバＩＣには、高精度パッケージ構造が必要とされる。さらに、バッチ生産に対応し、高精度アライメントを保証し、密閉パッケージを提供し、かつ高スループットをもたらす、パッケージ構造の製造プロセスを有することが必要とされる。

本発明は、光学サブアセンブリに関する。本発明の一形態において、光学サブアセンブリは、アクティブ型光学素子を支持するＴＳＶサブマウント層と、ＴＳＶサブマウント層に接合されたサンドイッチキャップと、を含む。サンドイッチキャップは、ＴＳＶサブマウント層の上に配置されたボトムスペーサ層と、ボトムスペーサ層の上に配置されたガラス層と、ガラス層の上に配置されたアッパスペーサ層と、を含む。空洞部が、ボトムスペーサ層内に形成され、アクティブ型光学素子を収容するよう構成されている。少なくとも一つの第１レンズが、ガラス層上に形成され、アクティブ型光学素子に対向している。アライメント機能部が、アッパスペーサ層内に形成されている。

アライメント機能部は、シリコン貫通開口部であって、ボトムスペーサ層の空洞部に対向していてもよい。少なくとも一つの第１レンズは、ボトムスペーサ層の空洞部に面した、ガラス層の一方面側に形成されてもよい。光学サブアセンブリはさらに、ウェハレベルプロセスでＴＳＶサブマウント層の一方面側に形成された複数のはんだボールを有していてもよい。

光学サブアセンブリはさらに、ＴＳＶサブマウント層の上に配置された第１金属層と、ＴＳＶサブマウント層の下に配置された第２金属層と、を備えていてもよい。第１金属層及び第２金属層はそれぞれ、金属パッドとルーティング配線とを有していてもよく、また、Ａｌ、ＣＵ、又はＡｕで形成されていてもよい。さらに、第１金属層は、アクティブ型光学素子を正確に配置するよう構成されたアライメントマークを含んでもよい。

ＴＳＶサブマウント層は、周囲に金属を付着させた第１孔と、ＴＳＶサブマウント層内でシリコン貫通電極を封止することによって密閉パッケージを実現するために金属を充填した第２孔と、を有する構造を備えてもよい。第１レンズは、ウェハレベル処理によってガラス層上に形成され、最大限の光を集めてコメリート光とするよう構成されてよい。

光学サブアセンブリはさらに、ＴＳＶサブマウント層上に配置され、ボトムスペーサ層を密閉封止して接地するよう構成された金属シールリングと、光学アライメント用の金属化基準マークと、を含んでよい。金属シールリングと金属化基準マークとは、同一のメタル付着プロセスにおいて形成されてよい。さらに、金属シールリングは、Ａｕ又は共晶はんだで作られてよく、その厚さは１０μｍよりも小さい。

ＴＳＶサブマウント層はシリコン製であって、その厚さは５０から３００μｍであってもよい。ガラス層の厚さは５０から３００μｍであってもよい。アッパスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは約５００μｍであってもよい。さらに、ボトムスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは１０００μｍよりも小さくてもよい。

空洞部の側壁は、傾斜していても、垂直であってもよい。光学サブアセンブリはさらに、ＩＣドライバを備えていてもよい。ＩＣドライバは、空洞部に収容されていてもよい。光学サブアセンブリはさらに、ＩＣドライバを備え、当該ＩＣドライバは、フリップチップによって光学サブアセンブリの底部に結合されていてもよい。

本発明は、他の形態において、光送受信モジュールを提供する。光送受信モジュールは、アクティブ型光学素子を支持するＴＳＶサブマウント層と、光学窓及びアライメント機能部を有しＴＳＶサブマウント層に接合されたサンドイッチキャップと、を含む光学サブアセンブリと、アライメント機能部で光学サブアセンブリに着脱可能に取り付けられたジャンパと、ジャンパに着脱可能に取り付けられた光ファイバと、を備える。サンドイッチキャップは、ＴＳＶサブマウント層の上に配置されたボトムスペーサ層と、ボトムスペーサ層の上に配置されたガラス層と、ガラス層の上に配置されたアッパスペーサ層と、を含む。空洞部が、ボトムスペーサ層内に形成され、アクティブ型光学素子を収容するよう構成されている。少なくとも一つの第１レンズが、空洞部に面したガラス層の一方面側に形成されている。少なくとも一つの第２レンズが、ジャンパの底面上に第１レンズの方を向いて形成されている。

光送受信モジュールは、ジャンパに形成された４５度の傾斜面上に形成され、光路を変更すると共に光学サブアセンブリからの光をさらに集束するよう構成された、少なくとも一つの第３レンズをさらに備えていてもよい。サンドイッチキャップは、ウェハレベル陽極接合により形成され、熱圧着によりＴＳＶサブマウント層に接合されてよい。

さらに他の形態において、本発明は、光学サブアセンブリを製造する方法を提供する。この方法は、ＴＳＶサブマウント層を準備する工程と、アクティブ型光学素子をＴＳＶサブマウント層に組み付けるためのダイボンディング及びワイヤボンディングを行う工程と、光学窓及びアライメント機能部を備えたサンドイッチキャップを形成する工程と、サンドイッチキャップをＴＳＶサブマウント層に接合する工程と、を有する。サンドイッチキャップは、ＴＳＶサブマウント層の上に配置されたボトムスペーサ層と、ボトムスペーサ層の上に配置されたガラス層と、ガラス層の上に配置されたアッパスペーサ層と、を有する。空洞部が、ボトムスペーサ層内に形成され、アクティブ型光学素子を収容するよう構成されている。第１のレンズ又はレンズアレイが、空洞部に面したガラス層の一方面側に形成されている。

アライメント機能部は、アッパスペーサ層内に形成され、光ファイバと接続されるジャンパを着脱可能に取り付けられるよう構成されていてもよい。ＴＳＶサブマウント層はシリコン製であって、その厚さは５０から３００μｍであってもよい。ガラス層の厚さは５０から３００μｍであってもよい。アッパスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは約５００μｍであってもよい。ボトムスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは１０００μｍよりも小さくてもよい。上記方法はさらに、ウェハレベルプロセスでＴＳＶサブマウント層の一方面側に複数のはんだボールを形成する工程をさらに有してもよい。

本発明の実施形態による光送受信モジュールの断面図である。図１に示す光送受信モジュールの斜視図である。図１に示す光送受信モジュールの部分近接図である。図３に示す線Ａ−Ａに関する光送受信モジュールの断面図である。図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ａの拡大図である。図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ｂの拡大図である。図６に示すようなトリプルレンズシステムのシミュレーション結果を表す。図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ｃの拡大図である。本発明の実施形態による光学サブアセンブリの表面側斜視図である。図９に示す光学サブアセンブリの裏面側斜視図である。図９に示す光学サブアセンブリの分解図である。図９に示す光学サブアセンブリの他の分解図である。図９に示す光学サブアセンブリの断面図である。本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。図１に示す光送受信モジュールの組立を示す。本発明の実施形態による光学サブアセンブリ製造における工程を説明する、ウェハの断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、図１８に示すウェハの断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、図１８に示すウェハの断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、レンズとボトムスペーサ層の断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、光学サブアセンブリの中間断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、光学サブアセンブリの他の中間断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、光学サブアセンブリの他の中間断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、光学サブアセンブリの他の中間断面図である。光学サブアセンブリ製造における他の工程を説明する、光学サブアセンブリの他の中間断面図である。

本発明に開示されるウェハレベルパッケージングされた光学サブアセンブリ及びそれを有する送受信モジュールの好適な実施形態について詳細に説明し、その例もまた以下の説明において提示する。本発明に開示される光学サブアセンブリ及び送受信モジュールの実施形態を詳細に説明するが、明確化するために、光学サブアセンブリ及び送受信モジュールを理解する上で特に重要ではない機能は図示しない。

さらに、本発明に開示される光学サブアセンブリ及び送受信モジュールは、以下に説明する詳細な実施形態に限定されず、また、これらに対する様々な変更や変形は、保護の趣旨や範囲を逸脱することなく当業者によってなされるものとする。たとえば、異なる実施例の要素及び／又は機能を、本開示の範囲内において互いに組み合わせてもよく、また、互いに置き換えてもよい。

図１は、本発明の実施形態による光送受信モジュールの断面図である。図２は、図１に示す光送受信モジュールの斜視図である。図１及び図２を参照すると、光送受信モジュールは、光学サブアセンブリ（すなわち、光学エンジン）１０１と、光学サブアセンブリ１０１に着脱可能に組み付けられたジャンパ１０３と、ジャンパ１０３に着脱可能に組み付けられた光ファイバ１０５と、を備える。

図３は、図１に示す光送受信モジュールの部分近接図である。図４は、図３に示す線Ａ−Ａに関する光送受信モジュールの断面図である。図３及び図４を参照すると、光学サブアセンブリ１０１は、ＴＳＶ（シリコン貫通電極）サブマウント層３０１と、ＴＳＶサブマウント層３０１の上に配置されたボトムスペーサ層３０３と、ボトムスペーサ層３０３の上に配置されたガラス層３０７と、ガラス層３０７の上に配置されたアッパスペーサ層３０９と、を備える。

ボトムスペーサ層３０３内には、空洞部３０５が形成されている。空洞部３０５に面したガラス層３０７の一方面側には、第１レンズ３１５が形成されている。空洞部３０５に面したＴＳＶサブマウント層３０１の一方面側には、アクティブ型光学素子３１１がシングレット状又はアレイ状に組み付けられて収容されている。ＰＣＢ上でモジュールＳＭＴ組立のために、ウェハレベルプロセスで複数のはんだボール３１３がＴＳＶサブマウント層３０１の他方面側に形成されている。

アッパスペーサ層３０９には、ジャンパ１０３などの外部の光学機械部品を受け入れるために、光学窓／アライメント機能部９０１（図９に示す）が形成されている。ジャンパ１０３は、光学サブアセンブリ１０１からの光をガイドするよう構成された、第２レンズ３１７及び第３レンズ３１９を有する。ジャンパ１０３は、光学サブアセンブリ１０１に取り付けられ、アライメント機能部９０１に結合される。図３を参照して、光送受信モジュールの詳細部Ａ、詳細部Ｂ、及び詳細部Ｃについてさらに説明する。

図５は、図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ａの拡大図である。図５を参照すると、第１金属層５０１が、サブマウント層３０１の上に配置される。第１金属層５０１は、サブマウント表面側金属パッドとルーティング配線とを含んでもよく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕなどで形成されてもよい。第２金属層５０３は、サブマウント層３０１の下に配置される。第２金属層５０３は、サブマウント裏面側金属パッドとルーティング配線とを含んでもよく、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕなどで形成されてもよい。

図５は、大孔及び小孔構造５０９を備えたシリコン貫通電極（ＴＳＶ）サブマウント層を示す。大孔は、金属を周囲に付着させた貫通穴である。小孔は、パッケージの気密性を維持するために金属が充填されている。図５において、ＴＳＶ１は電気的接続のために構成され、ＴＳＶ２は熱放散のために構成されている。ワイヤ５０５は、アクティブ型光学素子と第１金属層５０１とを接続している。本実施形態において、第１金属層５０１は、アクティブ型光学素子を正確に配置するために構成されたアライメントマーク５０７を含む。

図６は、図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ｂの拡大図である。図６を参照すると、第１レンズ３１５は、ガラスウェハ上に形成され、ウェハレベル処理により作製され、最大限の光を集光してコメリート光とするよう構成されている。第２レンズ３１７は、ジャンパ１０３上において第１レンズ３１５側を向いて形成され、上記光を集光して収差を補正するよう構成されている。第３レンズ３１９は、ジャンパ１０３に形成された４５度傾斜面上に形成され、光路を変更すると共に上記光をさらに集光するよう構成されている。

図７は、図６に示すようなトリプルレンズシステムのシミュレーション結果を示す。図７を参照すると、１０パーセントのパワー低下に対して、公差要件は数ミクロンから十数ミクロンに緩和され、これにより組立プロセスの実施が容易になる。図７に示すように、トリプルレンズシステムは、第１レンズ３１５と、第２レンズ３１７と、第３レンズ３１９とを含む。

図８は、図３に示す光送受信モジュールの詳細部Ｃの拡大図である。図８を参照すると、ＴＳＶサブマウントシリコン（層）３０１上に金属シールリング８０１が配置され、ボトムスペーサ層を電磁波シールドとするよう密閉封止して接地するよう構成される。金属シールリング８０１は、Ａｕや共晶はんだなどで形成されており、その厚さは１から１０μｍである。ＴＳＶサブマウントシリコン（層）３０１は、５０から３００μｍの厚さを有する。ボトムスペーサ層３０３はシリコン製であり、その厚さは１０００μｍよりも小さい。

図９は、本発明の実施形態による光学サブアセンブリの正面斜視図である。図９を参照すると、アッパスペーサ層の表面側９０３上に外部の光学機械部品を受け入れるための光学窓及びアライメント機能部９０１が形成されており、矩形又は円形などの形状を有する。光学窓及びアライメント機能部９０１の正確な開口サイズと位置、そして側壁により、ジャンパ１０３などの外部の光学機械部品を中に挿入して、光学エンジン内の光学部品に対して正確に配置するようガイドする。

図１０は、図９に示す光学サブアセンブリの裏面側斜視図である。図１０を参照すると、複数のはんだボール３１３が光学サブアセンブリの裏面側に配置され、さらなるＳＭＴ組立のために構成される。光学サブアセンブリの寸法は、２から４ｍｍ×２から４ｍｍ×１ｍｍである。通常、８インチウェハ上には、２０００から３０００個の光学サブアセンブリが形成される。

図１１は、図９に示す光学サブアセンブリの分解図である。図１１を参照すると、ＴＳＶサブマウント層３０１は、シリコン製で、５０から３００μｍの厚さに形成されている。そして、ＴＳＶサブマウント層３０１は、金属パッド及び配線を有し、アライメントを保証するための金属化基準マーク１１０１と、金属化シールリング１１０３とを備えており、これらは同一の金属付着プロセスにおいて形成される。ＴＳＶは、パッケージを外部の回路又はシステムに接続するために形成される。アクティブ型光学素子３１１は、ワイヤボンディングされ、電気配線に接続されてＴＳＶによりパッケージ外部に接続される。

ボトムスペーサ層３０３は、シリコン製で、約５００μｍの厚さを有し、矩形の開口部を光路窓として備える。傾斜した側壁は、シリコン製造プロセスにて形成される。他の実施形態では、上記の代わりに、垂直な側壁や他の形状の側壁が形成される。

レンズ（アレイ）を備えたガラス層３０７は、５０から３００μｍの厚さを有している。そして、ガラス層３０７は、密閉封止のためのキャップと、光路用の透明窓と、ウェハレベルプロセスによってアクティブ型光学素子３１１と正確にアライメントされて形成されるレンズ（第１レンズ３１５など）と、を備える。アッパスペーサ層３０９は、シリコン製で、約５００μｍの厚さを有し、矩形の開口部を光路窓及びアライメント機能部として備える。なお、本発明の他の実施形態においては、開口部は他の形状をとってもよい。

図１２は、図９に示す光学サブアセンブリの別の分解図である。図１２は、光学サブアセンブリの組立プロセスを示す。図１２を参照すると、組立プロセスは、ＴＳＶサブマウント層３０１を準備する工程と、アクティブ型光学素子に対してウェハレベルダイボンディング及びワイヤボンディングを行う工程と、サンドイッチキャップ１２０１を形成する工程と、サンドイッチキャップ１２０１をＴＳＶサブマウント層３０１に接合する工程と、を含む。ここで、上記の全工程でウェハレベル製造となる。

図１３は、図９に示す光学サブアセンブリの断面図である。図１３を参照すると、空洞部３０５が、アクティブ型光学素子３１１を収容するためにボトムスペーサ層３０３内に形成される。空洞部３０５の側壁は傾斜している。

図１４は、本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。図１４を参照すると、空洞部１４０５は、アクティブ型光学素子３１１を収容するためにボトムスペーサ層３０３内に形成される。空洞部１４０５の側壁は垂直である。

図１５は、本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。図１５を参照すると、本実施形態では、ＩＣドライバ１５０１が、空洞部１５０５内に収容される。図１６は、本発明の他の実施形態による光学サブアセンブリの断面図である。図１６を参照すると、本実施形態では、ＩＣドライバ１６０１が、フリップチップによって光学サブアセンブリの底部に結合されている。

図１７は、図１に示す光送受信モジュールの組立を示す。図１７を参照すると、ジャンパ１０３は、アライメント機能部９０１（図９に示す）で光学サブアセンブリ１０１に取り付けられて係合される。トリプルレンズシステムのアライメントは非常に正確である。

図１８は、ウェハの断面図であり、本発明の実施形態による光学サブアセンブリ製造における一工程を示す。図１８を参照すると、シリコンウェハは、その厚さをＴＳＶサブマウント層１８０１に必要な厚さにするために研磨され、一時ホルダ１８０３であるノーマルシリコンウェハにシリコン酸化物層を介して接合される。第１のフォトリソグラフィプロセスは、ＤＲＩＥによって小孔をエッチング処理するために行われる。第２のフォトリソグラフィプロセスは、ＤＲＩＥによって大孔をエッチング処理するために行われる。その後、表面不活性化が行われる。

図１９は、図１８に示すウェハの断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図１９を参照すると、接着のための二重シード層付着と、めっき導電路を形成する。第１層はＴｉ、ＴｉＷ、Ｃｒなどで形成されてもよく、一方、第２層はＡｕ、Ｃｕなどで形成されてもよい。フォトリソグラフィプロセスは、めっき領域を線引きするために行われる。電気めっきプロセスは、ＴＶＳ、電気パッド１９０１、基準マーク１９０３、及びシールリング１９０５内に、導電路を形成するために行われる。ＴＳＶの小孔は、Ａｕ、Ｃｕ、共晶はんだなどを電気めっきすることによって完全に埋められる。そして、シード層除去が行われる。

図２０は、図１８に示すウェハの断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２０を参照すると、アクティブ型光学素子２００３に対するウェハレベルダイボンディング及びワイヤボンディング（ボンディングワイヤ２００１を参照）が行われる。こうして、ＴＳＶサブマウント層は、密閉パッケージを形成するためのボンディングを行う準備が整う。

図２１は、レンズ及びボトムスペーサ層の断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２１を参照すると、レンズ及びボトムスペーサ空洞部の形成は、陽極接合されたガラスシリコンスタックから開始される。第１レンズ２１０１は、正確な位置定義で設計寸法に従ってウェハレベル上に形成され、そして、空洞部は、通常の異方性シリコンエッチングプロセスにてエッチング処理される。ボトムスペーサ層２１０３及びガラス層２１０５を図２１に示す。

図２２は、光学サブアセンブリの中間断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２２を参照すると、サンドイッチキャップは、さらにシリコン陽極ボンディングを行うことにより形成される。ボンディング精度は、設計されたアライメントマークによって保証される。他のボンディング方法が使用されてもよい。さらに、ＴＳＶサブマウントに接合するために、また、電気接続２２０３を接地させ、磁気シールドとしてボトムスペーサを機能させるようペア接合するために、サンドイッチキャップの底面の金属化が行われる。金属はＡｕ、Ｃｕ、共晶はんだなどであってよい。アッパスペーサ層２２０１を図２２に示す。

図２３は、光学サブアセンブリの他の中間断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２３を参照すると、サンドイッチキャップ２３０１は、共晶接合、熱圧着、又はエポキシ接合により、ＴＳＶサブマウント層１８０１に接合される。さらに、ＴＳＶサブマウントを薄くするために、研磨が行われる。

図２４は、光学サブアセンブリの他の中間断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２４を参照すると、裏面金属化及び表面不活性化が電気配線に対して行われる。金属は、Ａｌや二重金属（Ｔｉ、ＴｉＷ、Ｃｒ）／（Ｃｕ、Ａｕ）などでよい。そして、露出している金属線には、これから作られるはんだバンプのために表面にＳｎ／Ａｕを付着させる。サブマウント裏面側の金属パッド及びルーティング配線２４０１を図２４に示す。

図２５は、光学サブアセンブリの他の中間断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２５を参照すると、ＩＣドライバに対してフリップチッププロセスが必要に応じて実施され、続いてウェハレベルはんだ形成プロセスが行われる。はんだボール２５０１及びＩＣドライバ２５０３を図２５に示す。

図２６は、光学サブアセンブリの他の中間断面図であり、光学サブアセンブリ製造における他の工程を示す。図２６を参照すると、ジャンパ組立のために光学サブアセンブリのチップ２６０１が個片化されるよう、ダイシングが行われる。

ここで、上記工程において、サンドイッチキャップは、ウェハレベル陽極接合によって形成され、熱圧着によってＴＳＶサブマウントに接合される。さらに、上記実施形態においては三つのレンズが示されていたが、他の実施形態においては、ジャンパが、複数のレンズを含み、光学サブアセンブリ内の一又は複数のレンズとともに多レンズシステムを光路上に形成して、光を集め、収差を補正し、光を収束し、光学的パフォーマンスを高めて、光エネルギーロスを低減してもよい。ガラス層の一方面側に形成され空洞部に面した第１レンズは、より多くのデータ通信用チャネルを提供するためにレンズアレイであってもよい。

上記実施形態において、ウェハレベルパッケージングされた光学サブアセンブリ及びそれを有する送受信モジュールは、コストが低く、サイズが小さく、大量生産（ＨＶＭ）に向けて拡張可能であり、システムインテグレーションしやすいという利点を有する。ウェハレベルパッケージングプロセスは、高スループットの一括製造を実現し、したがって、より低い製造コストを実現することができる。上記の実施形態によって示されるパッケージスキームは、レンズとアクティブ型光学素子との間の正確なアライメントと、多レンズシステムとによって光学信号を最適化し、密閉環境を提供することによって、アクティブ型光学素子の寿命を向上させる。上記の構造は、アクティブ型光学素子に対して密閉パッケージ空間を提供することに加え、ジャンパに対して正確なアライメントを提供する。

なお、本発明は、複数の実施形態を特に参照して説明されたが、本発明の範囲から逸脱しない限り様々な他の変更や変形がなされてもよい。

Claims

アクティブ型光学素子を支持するＴＳＶサブマウント層と、光学窓及びアライメント機能部を有し前記ＴＳＶサブマウント層に接合されたサンドイッチキャップと、を含む光学サブアセンブリと、
前記アライメント機能部で前記光学サブアセンブリに着脱可能に取り付けられたジャンパと、
前記ジャンパに着脱可能に取り付けられた光ファイバと、を備え、
前記サンドイッチキャップは、前記ＴＳＶサブマウント層の上に配置されたボトムスペーサ層と、当該ボトムスペーサ層の上に配置されたガラス層と、当該ガラス層の上に配置されたアッパスペーサ層と、を含み、
前記ボトムスペーサ層内に、前記アクティブ型光学素子を収容するよう空洞部が形成されており、
前記アクティブ型光学素子からの光を集光する少なくとも一つの第１レンズが、前記空洞部に面した、前記ガラス層の一方面側に形成され、
前記光学サブアセンブリからの光を集光して収差を補正する少なくとも一つの第２レンズが、前記第１レンズ側を向いて前記ジャンパの底面上に形成され、
前記ジャンパに形成された４５度の傾斜面上に形成され、光路を変更すると共に前記光学サブアセンブリからの光をさらに集光するよう構成された、少なくとも一つの第３レンズをさらに備えた、
光送受信モジュール。
請求項１に記載の光送受信モジュールであって、
ウェハレベルプロセスで前記ＴＳＶサブマウント層の一方面側に形成された複数のはんだボールをさらに備えた、
光送受信モジュール。
請求項１又は２に記載の光送受信モジュールであって、
前記ＴＳＶサブマウント層の上に配置された第１金属層と、当該ＴＳＶサブマウント層の下に配置された第２金属層と、をさらに備え、
前記第１金属層及び前記第２金属層はそれぞれ、金属パッドとルーティング配線とを備え、Ａｌ、ＣＵ、又はＡｕで形成されており、さらに、前記第１金属層は、前記アクティブ型光学素子を正確に配置するよう構成されたアライメントマークを有する、
光送受信モジュール。
請求項１乃至３のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記ＴＳＶサブマウント層は、周囲に金属を付着させた第１孔と、当該ＴＳＶサブマウント層内でシリコン貫通電極を封止することによって密閉パッケージを実現するために金属を充填した第２孔と、を有する構造を備えた、
光送受信モジュール。
請求項１乃至４のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記第１レンズは、ウェハレベル処理によって前記ガラス層上に形成され、最大限の光を集光してコメリート光とするよう構成される、
光送受信モジュール。
請求項１乃至５のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記ＴＳＶサブマウント層上に配置され、前記ボトムスペーサ層を密閉封止して接地するよう構成された金属シールリングと、光学アライメントのための金属化基準マークと、をさらに備えた、
光送受信モジュール。
請求項６に記載の光送受信モジュールであって、
前記金属シールリングと前記金属化基準マークとは、同一の金属付着プロセスで形成され、前記金属シールリングは、Ａｕ又は共晶はんだで形成されており、その厚さは１０μｍよりも小さく形成されている、
光送受信モジュール。
請求項１乃至７のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記ＴＳＶサブマウント層はシリコン製であって、その厚さは５０から３００μｍであり、前記ガラス層の厚さは５０から３００μｍであり、前記アッパスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは約５００μｍであり、さらに、前記ボトムスペーサ層はシリコン製であって、その厚さは１０００μｍよりも小さい、
光送受信モジュール。
請求項１乃至８のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記空洞部の側壁は、傾斜して、又は、垂直に形成されている、
光送受信モジュール。
請求項１乃至９のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
ＩＣドライバをさらに備え、
前記ＩＣドライバは、前記空洞部に収容されている、
光送受信モジュール。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
ＩＣドライバをさらに備え、
前記ＩＣドライバは、フリップチップによって前記光学サブアセンブリの底部に結合されている、
光送受信モジュール。
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光送受信モジュールであって、
前記サンドイッチキャップは、ウェハレベル陽極接合により形成され、熱圧着により前記ＴＳＶサブマウント層に接合される、
光送受信モジュール。