TW202422156A - 在光子玻璃層基板上製造光學結構的方法 - Google Patents

在光子玻璃層基板上製造光學結構的方法 Download PDF

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Abstract

本文所述的實施例亦涉及電子及光子積體電路，以及用於在電、光電與光子元件之間製造積體互連的方法。本文所述的一或多個光學矽光子元件可在單個封裝基板上與一或多個光電積體電路（光電晶片）結合使用以形成共封裝光學及電氣元件。本文所述的方法使得能夠大批量製造具有複數個光學結構（諸如波導）的電、光電及光學矽光子元件，該等光學結構形成在光子玻璃層基板上或與光子玻璃層基板整合。

Description

在光子玻璃層基板上製造光學結構的方法
本揭示內容之實施例通常關於矽光子積體電路及共封裝的光學矽光子元件。更具體而言，本揭示內容涉及用於共封裝的光學矽光子元件之裝置及製造用於光學矽光子元件的光學結構之方法。
隨著資料流量的網路要求不斷增加，先前使用習知銅纜線進行通訊的網路公司已找到可大規模部署的更高效的解決方案。當今，光纖技術主宰著長距離的通訊空間。網路公司已逐漸轉向使用光纖遠距傳輸資料。藉由使用光纖，資料以光子的形式在超高頻下以光速傳輸，從而允許更高的資料量傳輸。
隨著資料流量網路要求的增加，電子系統及通訊中亦存在對不斷增加的資料速率的要求。在半導體行業平衡不斷提高的積體電路運行速度和能夠滿足不斷增長的資料流量網路需求之晶片解決方案的挑戰時，一個可幫助半導體行業之改進領域為提高互連速度。傳統積體電路上之電晶體間之典型的電互連解決方案目前仍是透過銅佈線之電子。使用銅佈線進行通訊和資料傳輸的問題通常是IR加熱，且電子行進通過此類佈線與其他原子交互作用而減慢電子速度並導致訊號損失。因此，有動機減少用於通訊和資料傳輸技術之解決方案中之銅互連和佈線的使用和長度。讓銅互連的使用最小化的一個方式為共封裝多晶片模組，其中單一封裝基板包括緊密地組裝在一起之多個積體電路元件。已開發這樣的多晶片模組，但是典型的多晶片模組的使用仍然很大程度上依賴銅佈線來將資料傳輸至多晶片模組的印刷電路板，及從多晶片模組的印刷電路板傳輸資料。
使電子通訊系統中之銅佈線的使用最小化之另一種方式為與光學通訊系統技術整合在一起，已證明，由於長度相關和資料速率相關的訊號損耗較低，光學通訊系統技術在通訊和資料傳輸方面比銅更有優勢。更近期，光學元件被整合在矽(Si)基板上，用於製造與微電子晶片共存之大規模矽光子積體電路。光通訊技術通常涉及與電子通訊技術不同的材料和製造流程。然而，矽光子技術已將光通訊技術與基於通用材料平台之電子技術結合在一起。使用光收發器(optical transceiver)，可將接收到的光訊號轉換成可由積體電路處理之電訊號，或將處理後的電訊號轉換成可透過光纖傳輸之光訊號。
因此，本案所屬技術領域中需要改良的共封裝的光學矽光子元件及其製造方法。
本文所述的實施例涉及電子及光子積體電路，以及用於在電、光電與光子元件之間製造積體互連(integrated interconnect)的方法。在一個實施例中，茲提供用於製造電子和光子元件之方法。所述方法包括：在包含光子玻璃層(photonic glass layer; PGL)之基板的表面上沉積核心材料層，該光子玻璃層具有第一折射係數。核心材料層具有相異於第一折射係數之第二折射係數。接著，將圖案化層沉積於核心材料層上方，圖案化層具有開口形成於圖案化層中，該核心材料層的表面之部分在所述開口中暴露。所述方法接著去除在圖案化層的開口內暴露之核心材料的部分，以形成複數個光學結構。各該複數個光學結構包含波導，波導經配置以在基板的第一邊緣與第二邊緣間傳輸光，且其中複數個光學結構的各波導在第一邊緣與第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
在一個實施例中，茲提供用於製造電子和光子元件之方法。所述方法包括：在包含光子玻璃層之基板的表面上方沉積圖案化層，該光子玻璃層具有第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，基板的表面的部分暴露於該等開口中。接著，去除在圖案化層的開口內暴露之基板的部分，以於基板中形成由複數個溝槽分隔開之複數個結構。所述方法接著去除圖案化層，並將填充層沉積於該複數個結構上方並進入該複數個溝槽內，以形成複數個光學結構，該填充層具有與第一折射係數相異之第二折射係數。各該複數個光學結構包含波導，波導經配置以在基板的第一邊緣與第二邊緣間傳輸光，且其中複數個光學結構的各波導在第一邊緣與第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
在另一個實施例中，茲提供用於製造電子和光子元件之方法。所述方法包括：在包含光子玻璃層之基板的表面上方沉積圖案化層，該光子玻璃層具有第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，基板的表面的部分暴露於該等開口中。所述方法接著在基板的暴露部分上進行離子佈植製程，以將複數個摻雜離子佈植進入基板的暴露部分的表面內。包括複數個摻雜離子之基板的暴露部分界定複數個光學結構，該複數個光學結構具有與第一折射係數相異之第二折射係數。各該複數個光學結構包含波導，波導經配置以在基板的第一邊緣與第二邊緣間傳輸光，且其中複數個光學結構的各波導在第一邊緣與第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
在另一個實施例中，茲提供電子-光子元件組裝，其具有基板，基板具有晶片安裝區域(chip mounting region)及光纖連接器區域，晶片安裝區域經配置以接收光子收發器晶片（提供電對光及光對電轉換等功能），而光纖連接器區域經配置以耦接至光纖連接器。基板進一步包括位於光子收發器晶片與光纖連接器間之複數個光學結構，各該複數個光學結構可經操作以在各該複數個光學結構的第一端（其經配置以接收從光收發器晶片的複數個波導傳輸之光，或待由光收發器晶片的波導接收之光）與各該複數個光學結構的第二端（其經配置以接收從光纖連接器的複數個光纖傳輸之光，或待由連接至基板之光纖連接器的光纖接收之光）之間傳輸光。
在另一個實施例中，茲提供共封裝的電子和光子元件。共封裝的電子和光子元件包括：封裝基板、安裝在封裝基板上之一或多個電或光電積體電路，以及安裝在封裝基板上之一或多個電子和光子元件，各該一或多個電子和光子元件連接至一或多個電或光電積體電路。各該一或多個電子和光子元件亦包括支撐基板，支撐基板具有光收發器晶片安裝區域及光纖連接器區域，光收發器晶片安裝區域經配置以接收光收發器晶片，且光纖連接器區域經配置以耦接至光纖連接器。一或多個電子和光子元件的支撐基板亦包括複數個光學結構，所述複光學結構形成於支撐基板內且可操作地在支撐基板的第一端與第二端間傳輸光。
在另一個實施例中，茲提供用於製造電子和光子元件之方法。所述方法包括：在包含光子玻璃層之基板的表面上方沉積圖案化層，該光子玻璃層具有第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，基板的表面的部分暴露於該等開口中。接著，去除在圖案化層的開口內暴露之基板的部分，以於基板中形成由複數個溝槽分隔開之複數個結構。所述方法接著去除圖案化層，並將填充層沉積於該複數個結構上方並進入該複數個溝槽內，以形成複數個光學結構，該填充層具有與第一折射係數相異之第二折射係數。各該複數個光學結構包含波導，波導經配置以在基板的第一邊緣與第二邊緣間傳輸光，且其中複數個光學結構的各波導在第一邊緣與第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
在另一個實施例中，茲提供用於製造電子和光子元件之方法。所述方法包括：在包含光子玻璃層之基板的表面上方沉積圖案化層，該光子玻璃層具有第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，基板的表面的部分暴露於該等開口中。所述方法接著在基板的暴露部分上進行離子佈植製程，以將複數個摻雜離子佈植進入基板的暴露部分的表面內。包括複數個摻雜離子之基板的暴露部分界定複數個光學結構，該複數個光學結構具有與第一折射係數相異之第二折射係數。各該複數個光學結構包含波導，波導經配置以在基板的第一邊緣與第二邊緣間傳輸光，且其中複數個光學結構的各波導在第一邊緣與第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
本文提供之本揭示內容的實施例涉及光學矽光子元件及用於製造光學矽光子元件之方法。本文所述之方法使得能夠大批量製造和製作具有在光子玻璃層基板上形成之複數個光學結構之光學矽光子元件。光學矽光子元件進一步包括安裝在光子玻璃層基板上並連接至複數個光學結構之矽光子晶片。複數個光學結構將矽光子晶片光學連接至光纖連接器，該光纖連接器經配置用於與外部光纖連接，並且操作以在光纖連接器與矽光子晶片間傳播光訊號。
本文所述的實施例亦涉及電子及光子積體電路，以及用於在電、光電與光子元件之間製造積體互連(integrated interconnect)的方法。本文所述的一或多個光學矽光子元件可在單個封裝基板上與一或多個光電積體電路（光電晶片）結合使用以形成共封裝光學及電氣元件。本文所述的方法使得能夠大批量製造具有複數個光學結構（諸如波導）的電、光電及光學矽光子元件，該等光學結構形成在光子玻璃層基板上或與光子玻璃層基板整合。
本文所述的共封裝光學及電氣元件的一實施例包括封裝基板，該封裝基板用一或多個光學矽光子元件及一或多個光電晶片形成。連接至一或多個光電晶片，並且提供介面以將光電晶片可操作地連接至插入光學矽光子元件的外部網路光纖連接。本文所述之方法提供了一種可擴展的製程，該製程用於製造具有在光子玻璃層基板上或與光子玻璃層基板整合的不同尺寸、材料及性質的光學結構的光學矽光子元件。本文所述的光學矽光子元件的製造亦可基於改變光學矽光子元件可使用的電光學光子電路和網路光纖連接性質來配置。
如本文所用，術語「約」意指從標稱值變化+/-10%。應理解的是，這樣的變化可包括在本文提供的任何值中。
在本揭示內容的各種實施例中，將層或其他材料稱為被沉積。可理解到，此類材料的沉積可使用半導體製造中使用的任何習知方法來進行，諸如但不限於化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)、電鍍、無電電鍍、上述任何一者之選擇性沉積、上述各者的組合以及任何其他適當方法。可理解到，當在本文中將方法操作描述為在兩個或更多個單獨的位置沉積材料時，沉積可同時發生，或者材料可在單獨的子操作中沉積。
在本揭示內容的各種實施例中，將層或其他材料稱為被蝕刻。可理解到，該等材料的蝕刻可使用半導體製造中使用的任何習知方法來執行，該等方法諸如但不限於反應性離子蝕刻(reactive ion etching; RIE)、乾式蝕刻、濕式蝕刻或雷射剝蝕、上述方法的組合以及任何其他去除材料之適當方法。可理解到，當方法操作在本文中經描述為蝕刻兩種或更多種類型的材料時，蝕刻可與相同的蝕刻製程同時發生，或者蝕刻可使用不同的蝕刻製程在單獨的子操作中進行。例如，描述蝕刻金屬及介電質的操作包括使用蝕刻金屬的第一蝕刻製程的第一蝕刻子操作，並且該操作進一步包括使用蝕刻介電質的第二蝕刻製程的第二蝕刻子操作。
第1圖為示例性共封裝光學及電氣元件100的一部分的透視圖，所述共封裝光學及電氣元件100包含電或光電晶片102，所述電或光電晶片102藉由複數個光波導或電跡線互連(electrical trace interconnect) 104連接至光子積體互連單元(photonic integrated interconnect unit) 103，其中前述全部形成於封裝基板101上或設置於封裝基板101上。在實施例中，電或光電晶片102可包括具有高輸入/輸出(input output; I/O)引腳計數的任何高密度晶片。在一個實例中，高密度晶片具有在100個與2000個間之I/O引腳或多達並大於2000個的I/O引腳計數。電或光電晶片102的實例包括但不限於資料中心SWITCH晶片、人工智慧(artificial intelligence; AI)晶片等等。
光子積體互連單元103包括光纖連接器區域，該光纖連接器區域經配置以耦接至光纖連接器112，用於將光纖纜線120可移除地連接至光子積體互連單元103。在實施例中，光纖纜線120可插入光纖連接器112，以將光纖纜線120可操作地連接至共封裝光學及電氣元件100。在實施例中，光子積體互連單元103經配置用於連接光纖纜線120，所述光纖纜線120包括但不限於具有9微米纖芯直徑的單模光纖光纜(single-mode fiber optic cable)。光纖連接器112可進一步包括：複數個光纖112A（第10圖），以將具有1至74個纖芯、74至148個纖芯以及多達和大於148個纖芯的光纖纜線120可操作地連接至光子積體互連單元103。
在實施例中，該組共封裝電及光學元件100中之光子積體互連單元103經配置以在電或光電晶片102與連接至光子積體互連單元103之光纖纜線120間傳輸訊號。光子積體互連單元103包括光子玻璃層(photonic glass layer; PGL)基板106、與PGL基板106整合或在該PGL基板上形成的複數個光學結構110 1-110 N、安裝在PGL基板106上並在第一介面107處耦接至複數個光學結構110 1-110 N的光學收發器積體電路（SiPho晶片）108，以及在第二介面109處連接至PGL基板106和複數個光學結構110 1-110 N兩者的光纖連接器112。
在實施例中，光子積體互連單元103中之SiPho晶片108操作以將電訊號轉換為光訊號，反之亦然。光子積體互連單元103中的複數個光學結構110 1-110 N操作以在SiPho晶片108與光纖連接器112之間傳輸光訊號，並且光波導或電跡線互連104操作以在光子積體互連單元103（特定地，SiPho晶片108）與電或光電晶片102之間傳輸電訊號或光訊號。光波導或電跡線互連104可包括形成在封裝基板101內的金屬跡線，在一些實施例中，該等金屬跡線可包括：在印刷電路板(printed circuit board; PCB)基板中形成之金屬跡線(metal traces)，或在形成於實心基板（例如，矽或玻璃芯基板）上之複數個再分佈層（例如，含介電質層）內形成之金屬跡線。
光子引擎(photonic engine) 103可視情況進一步包括耦接至SiPho晶片108的一或多個電子phy晶片111。電子phy晶片111通常用於輔助由光學晶片執行的操作。在一個實施例中，電子phy晶片111可操作地連接至SiPho晶片108，以輔助SiPho晶片108具有各種電功能。如圖所示，電子phy晶片111可經安裝在SiPho晶片108的頂部，且從而直接地連接至SiPho晶片108。或者，電子phy晶片111可嵌入PGL基板106中，並經由PGL基板106（在本文中通常簡稱為基板106）連接至SiPho晶片108。此外，電子phy晶片111可安裝在封裝基板101上或嵌入封裝基板101中，並且經由電互連104連接至SiPho晶片108。
第2A及2B圖為根據一實施例之光子引擎103的俯視圖。在一些實施例中，如第2A圖中所示，光子引擎103包括：安裝在PGL基板106的一端附近之SiPho晶片108、連接在與SiPho晶片108相對之PGL基板106的一端之光纖連接器112，以及在SiPho晶片108與光纖連接器112間延伸之複數個光學結構110 1-110 N。在實施例中，複數個光學結構110 1-110 N中的各者包括用於在第一介面107與第二介面109間之任一方向上傳輸光之光傳輸區域。經由光學結構傳輸的光可從SiPho晶片108的複數個波導108A（第2B圖）中的一或多者接收，或從光纖連接器112內之複數個光纖中之一或多者接收，光訊號源在使用期間中與該光纖連接器通訊。SiPho晶片108典型地經配置以接收（例如，偵測）透過光學結構110 1-110 N傳輸的光，並且亦將光發射（例如，傳輸）至光學結構110 1-110 N中，以完成與經由光纖連接器112連接的外部元件通訊。SiPho晶片108可經配置以藉由至少使用整合至SiPho晶片108中的光發射器，或者藉由使用PGL基板106外部的光發射器來將光傳輸至光學結構110 1-110 N中。在光發射器位於PGL基板106外部的情況下，光經由光學結構110 1-110 N傳遞至SiPho晶片108，隨後藉由SiPho晶片108調變以產生提供給光學結構110 1-110 N的傳輸訊號。
在可與本文所述的其他實施例結合之一些實施例中，複數個光學結構110 1-110 N形成在PGL基板106上（例如，直接地或間接地形成）或與PGL基板整合。光子引擎103中之複數個光學結構110 1-110 N中之各者可藉由本文所述的各種方法中的一種來形成。
在可與本文所述的其他實施例結合之一個實施例中，複數個110 1-110 N中的每一者內的光傳輸區域可具有相同的橫截面尺寸，諸如高度及寬度。在可與本文所述的其他實施例結合的另一實施例中，複數個光學結構110 1-110 N中的至少一個光學結構內的光傳輸區域可具有至少一種與PGL基板106內的其他光學結構110的尺寸不同之橫截面尺寸，諸如高度和寬度中之一。在可與本文所述的其他實施例結合的一個實施例中，複數個光學結構110 1-110 N中的每一者內的光傳輸區域可具有相同的折射係數。在可與本文所述的其他實施例結合的另一實施例中，當與PGL基板106內的複數個光學結構110 1-110 N中之其餘光學結構相比時，複數個光學結構110 1-110 N中之至少一者內的光傳輸區域可具有不同的折射係數或多個不同的折射係數或折射係數的漸變梯度或其他折射係數變化結構。
在一個態樣中，在PGL基板106中形成之光學結構110 1-110 N的數目取決於SiPho晶片108中需要連接之波導108A的數目，該數目亦可對應於需要連接至光電晶片102之光纖連接的數目。在一實施例中，光電晶片102可包含七十二(72)個光纖連接，以使得七十二(72)個對應之互連104從光電晶片102延伸並連接至光子引擎103的SiPho晶片108中之七十二(72)個對應的光纖和波導108A。為了經由光子玻璃層基板106中之複數個光學結構110 1-110 N將SiPho晶片108適當地連接至光纖連接器112，在PGL基板106上形成七十二(72)個對應的光學結構110或該等光學結構與PGL基板106整合。在該實例中，如第2A及2B圖中所示的N將等於72，且因此光學結構110在X-Y平面中從PGL基板106的一個邊緣至PGL基板的另一邊緣間隔開。在本實例中，光學結構110 1位於第2A圖的最頂部邊緣附近，且光學結構110 72將位於最靠近第2A圖的最底部邊緣。如下文進一步論述，光學結構110 1-110 N藉由一材料間隔開且分離，該材料具有與光學結構110 1-110 N的光傳輸部分不同的光學性質（諸如折射係數(n)）。
複數個光學結構110 1-110 N通常經調整大小，且經配置以適當地連接至SiPho晶片108內之複數個波導108A。在一實施例中，在SiPho晶片108的輸出端或與光學結構通訊的部分處的複數個波導108A（第2B圖）具有高度尺寸為橫截面大小約1微米(μm)的纖芯。在一個配置中，SiPho晶片108的輸出具有正方形或矩形橫截面，該橫截面具有長度等於約1 μm的至少一個尺寸。舉例而言，波導108A的方形截面可具有高度和寬度為1 μm的纖芯。因此，傳輸至SiPho晶片108和從SiPho晶片108傳輸的光將透過1微米波導108A傳送。
反之，透過光纖連接器112傳輸至光纖纜線120和從光纖纜線120傳輸的光可具有不同的形狀因子，諸如具有大小約9 μm的纖芯橫截面尺寸。舉例而言，光纖連接器112可具有正方形、矩形或圓形橫截面，其纖芯的高度尺寸為大小約9 μm。因此，在一些實施例中，複數個光學結構110 1-110 N中的每一者經形成為使得傳播穿過SiPho晶片108和光纖纜線120間之複數個光學結構110 1-110 N的光取決於光訊號的傳播方向而相應地得以擴展或壓縮。在一個實例中，從與光纖連接器112中的9 mm光纖相鄰的第二介面109延伸的複數個光學結構110 1-110 N具有傳輸區域，該等傳輸區域的橫截面積在各個結構的不同部分處變化，以促進耦接至SiPho晶片108中的複數個1微米波導108A。在一個實施例中，複數個光學結構110 1-110 N沿著其長度的至少一部分從9 μm尺寸的纖芯大小逐漸變細，直至其在第一介面107附近接近1 μm尺寸的纖芯大小，其中假設變化尺寸的纖芯大小與正方形或矩形橫截面形狀的光學結構110的側面的尺寸相關。在一些實施例中，錐形光學結構110具有橫截面積比，若在光學結構110的一端量測與在相對端量測相比，則該橫截面積比可大於1:1且小於約1:100，或小於1:81。在另一實施例中，從與光纖連接器112相鄰的第二介面109延伸的複數個光學結構110 1-110 N沿著其從第二介面109至第一介面107的長度的至少一部分具有變化的折射係數，以促進SiPho晶片108內的光學元件與具有相異橫截面尺寸之光纖連接器112間之耦接。
在另一態樣中，光子引擎103經配置以使得第一介面107與第二介面109間之光訊號的傳輸損失為大約或小於3 dB，包括歸因於光訊號通過複數個光學結構110 1-110 N本身的傳輸而引起之損失。在一實施例中，傳輸損失可很大程度上取決於SiPho晶片108和複數個光學結構110 1-110 N間之第一介面107處的耦合。如第2B圖中所示，在實施例中，SiPho晶片108將安裝在PGL基板106的晶片安裝區域204處之耦合表面208上。當安裝在晶片安裝區域204上時，安置在SiPho晶片108的側表面108B上之複數個波導108A與可見於第一介面107處之複數個光學結構110 1-110 N對準。
在可與本文所述的其他實施例結合之一些實施例中，PGL基板106進一步包括一或多個基準標記206，以協助SiPho晶片108在晶片安裝區域204上的對準和安裝。一或多個基準標記206操作以引導和幫助對準SiPho晶片108沿PGL基板106的X-Y平面的位置，以確保SiPho晶片108的安裝與PGL基板106的一或更多個電觸點（例如，通孔1006（第10圖））及光學結構部分正確對準。有鑑於此，在實施例中，在第一介面107處將SiPho晶片108與複數個光學結構110 1-110 N耦合或混合結合在一起的誤差公差（將在下文中進一步論述）可在0.1微米至2微米的範圍內，以確保最佳化連接而達成最低訊號損失。在一個實施例中，波導108A與光學結構110 1-110 N的中心之未對準(misalignment)經維持而使得Y方向（亦即，第2B圖中的從上到下方向）上之橫向未對準(lateral misalignment)小於1至2微米。在一些實施例中，波導108A與光學結構110 1-110 N的中心之未對準亦經維持而使得Z方向（第10圖或第11圖）上之垂直未對準(vertical misalignment)小於1至2微米。在一個實施例中，垂直未對準的可變性可取決於複數個焊球1010或用於將SiPho晶片108電耦接至形成在PGL基板106的一部分中的複數個通孔1006（第10圖至第11圖）的其他電觸點的壓縮的可變性。
第6圖為圖示用於製造PGL基板106的一部分300（如第3A圖至第3E圖中所示），諸如光學結構110 1-110 N的一部分的示例性方法600的操作的流程圖。方法600包括操作602至618。在一個實施例中，方法600為涉及同時製造的複數個基板的單個基板製程或批次製程。在操作602處，如第3A圖中所示，包覆層303經安置在支撐基板301的表面上。可使用以下製程將包覆層303設置在表面上方：液體材料澆注製程、旋塗製程、液體噴塗製程、乾粉塗覆製程、絲網印刷製程、刀片刮抹製程、物理氣相沉積製程、化學氣相沉積製程、電漿增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)製程、可流動化學氣相沉積(flowable chemical vapor deposition; FCVD)製程、原子層沉積製程或蒸發製程。在一個實施例中，包覆層303是由折射係數與在後續操作中形成的纖芯材料層302的折射係數相比相對較低的材料製成。在一些實施例中，包覆層303具有在1.3與1.5間之折射係數。在一些實施例中，在操作602中使用的包覆層303可由一或多種低折射係數材料形成，該等材料包括Si 3N 4、SiO 2、摻雜的SiO 2、低折射係數含氟聚合物、奈米顆粒膜、水凝膠、多孔材料及含光阻材料。
在操作604處，如第3A圖中所示，核心材料層302設置在包覆層303及支撐基板301的表面上。可使用液體材料澆注製程、旋塗製程、液體噴塗製程、乾粉塗覆製程、絲網印刷製程、刀片刮抹製程、PVD製程、CVD製程、PECVD製程、FCVD製程、ALD製程或蒸發製程將核心材料層302設置在包覆層303的表面上方。在一些實施例中，支撐基板301包括選自由二氧化矽(SiO 2)、三氧化二硼(B 2O 3)和三氧化二鋁(Al 2O 3)組成的群組之材料。
取決於實施例，核心材料層302可為低折射係數材料或高折射係數材料。用於形成核心材料層302的材料具有與用於形成包覆層303的材料的折射係數不同的折射係數。在一些實施例中，核心材料層302具有在1.4與1.5間之折射係數。在另一實施例中，用於形成核心材料層302的材料具有比用於形成包覆層303的材料的折射係數高的折射係數。通常，核心材料層302的折射係數不同於包覆層303的折射係數，並且亦不同於下文進一步論述的封裝層314的折射係數。在一個實例中，核心材料層302具有在1.45和1.50間之折射係數，而包覆層303及封裝層314具有在1.40和1.44間之折射係數。
在可與本文所述的其他實施例結合之實施例中，可由一或多種材料形成核心材料層302，所述材料包括，但不限於：含碳化矽(SiC)材料、含碳氧化矽(SiOC)材料、含二氧化鈦(TiO 2)材料、含二氧化矽(SiO 2)材料、含氧化釩(IV)(VO x)材料、含氧化鋁(Al 2O 3)材料、含鋁摻雜的氧化鋅(AZO)材料、含氧化銦錫(ITO)材料、含二氧化錫(SnO 2)材料、含氧化鋅(ZnO)材料、含五氧化二鉭(Ta 2O 5)材料、含氮化矽(Si 3N 4)材料、含二氧化鋯(ZrO 2)材料、含氧化鈮(Nb 2O 5)材料、含錫酸鎘(Cd 2SnO 4)材料、含一氮化矽(SiN)材料、含氮氧化矽(SiON)材料、含鈦酸鋇(BaTiO 3)材料、含類鑽石碳(DLC)材料、含氧化鉿(IV)(HfO 2)材料、含鈮酸鋰(LiNbO 3)材料、含氮化碳矽(SiCN)材料，或適於形成光學結構之（多種）其他材料。
在操作606處，將圖案化層305設置在核心材料層302上。圖案化層305界定核心材料層302的暴露的負部分(negative portion)，當移除該負部分時，該負部分對應於將使得能夠在後續操作中形成光學結構110之結構圖案。
在實施例中，如第3B及3C圖中所示，並在下文的操作608至612中進一步詳細描述，將圖案化層305設置在核心材料層302上可包括將硬遮罩304設置在核心材料層302上，將圖案化光阻劑306設置在硬遮罩302上，該圖案化光阻劑306界定硬遮罩304的暴露部分，以及移除硬遮罩304的暴露部分以形成對應於圖案化光阻劑306之圖案化硬遮罩304。
在另一實施例中，在操作606中將圖案化層305設置在核心材料層302上可包括：藉由在核心材料層302上設置光阻層並執行微影製程以圖案化和顯影光阻材料來在核心材料層302上形成圖案化光阻。圖案化光阻界定了核心材料層302的暴露的負部分。圖案化光阻將允許選擇性蝕刻圖案化光阻下方的核心材料層302，因為圖案化光阻保護核心材料層302的某些區域在後續製程中免受非所要的蝕刻。在此類實施例中，方法600繼續下文的操作614，以移除由圖案化層305界定的核心材料層302的負結構部分(negative structure portion) 312。
在操作608中，如第3B圖中所示，硬遮罩304設置在核心材料層302上。可使用液體材料澆注製程、旋塗製程、液體噴塗製程、乾粉塗覆製程、絲網印刷製程、刀片刮抹製程、PVD製程、CVD製程、PECVD製程、FCVD製程、ADL製程或蒸發製程將硬遮罩304設置在核心材料層302上方。硬遮罩304可包括，但不限於：選自由含鉻(Cr)材料、含銀(Ag)材料、含Si 3N 4材料、含SiO 2材料、含TiN材料及含碳(C)材料所組成之群組中之材料。
在操作610處，如第3B圖中所示，將圖案化光阻306設置在核心材料層302上方，並且當存在時，亦設置在硬遮罩304上方。圖案化光阻306允許選擇性蝕刻圖案化光阻306下方的材料，因為圖案化光阻306在後續製程中保護某些區域免受非所要的蝕刻。在一個實例中，藉由在硬遮罩304上設置光阻材料並執行微影製程，以圖案化和顯影光阻材料，來形成圖案化光阻306。圖案化光阻306界定硬遮罩304的暴露部分310（亦即，硬遮罩304的開口）。暴露部分310對應於將用於形成光學結構110的圖案308。可使用旋塗製程將圖案化光阻306設置在硬遮罩304上或核心材料層302上。光阻材料306可包括，但不限於，含光敏聚合物材料。
在操作612處，如第3C圖中所示，去除硬遮罩304的暴露部分310。去除硬遮罩部分310暴露核心材料層302的負結構部分312。負結構部分312對應於將使得能夠在後續操作中形成光學結構110的結構圖案308。在一個實施例中，藉由離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻製程去除暴露部分310，以在硬遮罩304中形成複數個開口。
在操作614處，如第3C圖中所示，去除核心材料層302的負結構部分312，以形成複數個光學結構110。在可與本文所述的其他實施例結合的一個實施例中，藉由離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻製程去除負結構部分312，以在核心材料層302中形成複數個溝槽316。在一實施例中，可同時或依序執行操作612中之暴露部分310的去除和操作614中之負結構部分312的蝕刻。在一個態樣中，硬遮罩304具有比核心材料層302的材料更低之蝕刻速率。
在操作616處，去除圖案化層305。去除圖案化層305包括去除硬遮罩及/或光阻層。在第3D圖中所示的實例中，去除圖案化層305包括去除硬遮罩304和圖案化光阻306。去除硬遮罩304可包括離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻。去除圖案化光阻306可包括使用本文所述的灰化製程或蝕刻製程。
在操作618處，如第3E圖中所示，將封裝層設置在包覆層303和複數個光學結構110上方。可藉由使用PVD、CVD、FCVD和旋塗製程中之一或多者形成封裝層314。在一個實施例中，封裝層314由折射係數與核心材料層302的折射係數相比相對較低的材料製成。在一些實施例中，封裝層314的折射係數在1.3與1.5間，諸如在1.40與1.44間。在一些實施例中，可使用具有多於一個折射係數之多於一個封裝層。
在可與本文中的其他實施例結合的實施例中，可由一或多種低折射係數材料形成封裝層314，該等材料包括Si 3N 4、SiO 2、摻雜的SiO 2、低折射係數氟聚合物、奈米顆粒膜、水凝膠、多孔材料及含光阻材料。用於形成封裝層314之材料具有之折射係數不同於用以形成核心材料層302之材料的折射係數。在一個實施例中，用來形成封裝層314之材料的折射係數低於用來形成核心材料層302之材料的折射係數。本文論述的低折射係數材料與「高」折射係數材料形成對比，該等「高」折射係數材料諸如非晶矽和結晶矽、氮化矽、二氧化鈦、磷化鎵、五氧化二鉭、氮化鎵、含硫材料、聚合物及其他具有適當光學性質的材料。可以預期，可使用材料和材料的組合來形成本文所論述的包覆層303、封裝層314及/或核心材料層302，並且可基於在方法600中製造之光學元件的目標光學性質來選擇彼等材料。
在可與本文中的其他實施例結合的另一實施例中，封裝層314可形成為包括在封裝層314的頂表面上方延伸的夾層（未圖示）。夾層可用於將封裝層314和由核心材料層302形成的光學結構110與第二光學結構材料層（未圖示）的額外光學結構分離。因此，可在不與光學結構110或封裝層314直接接觸的情況下，在第3E圖中所示的部分300的頂部形成並分層額外的不同光學層的光學結構。此外，用於封裝的材料的折射係數越低，每一光學結構的組成奈米結構（圖案化的特徵）的深寬比就越低。在一實施例中，較低的深寬比特徵產生更薄的光學層，以及更快且更清潔的蝕刻。因此，本文的系統和方法在時間、成本及複雜性方面導致更有效的製造製程。
雖然在本文第3A至3E圖中所示的光學結構110圖示為具有大約正方形或矩形的橫截面，但可考慮到，在其他實例中，光學結構可包括錐形側壁且從而形成梯形橫截面（未圖示）。在一個實例中，梯形橫截面在開口的頂部附近比底部更寬。
因此，方法600可用於藉由使用負圖案化製程(negative pattering process)來形成光學結構110 1-110 N，所述光學結構110 1-110 N包括核心材料層302的剩餘部分。如第3E圖中所圖解，PGL基板106包括七個光學結構（即，光學結構110 1-110 7），該等光學結構設置在支撐基板301上，且各光學結構皆藉由封裝層314的至少一部分封裝和分離。
第7圖為圖解用於製造PGL基板106的一部分400（如第4A至4F圖中所示），諸如光學結構110 1-110 N的一部分的另一示例性方法700的操作之流程圖。方法700包括操作702至718。方法700開始於操作702，其中圖案化層405設置在支撐基板401上。圖案化層405界定支撐基板401的暴露的負部分，當去除該負部分時，該負部分對應於將使得能夠在後續操作中形成光學結構110的結構圖案。
在實施例中，如第4B圖及第4C圖中所示，並在下文的操作704至708中進一步詳細描述，將圖案化層405設置在支撐基板401上可包括將硬遮罩402設置在支撐基板401上；將圖案化光阻404設置在硬遮罩402上，該圖案化光阻404界定硬遮罩402的暴露部分；以及去除硬遮罩402的暴露部分，以形成對應於圖案化光阻404之圖案化硬遮罩402。
在另一個實施例中，在操作702中將圖案化層405設置在支撐基板401上可包括在支撐基板401上方直接設置圖案化光阻，或在支撐基板401上設置光阻層，並且執行微影製程以圖案化並顯影光阻材料。圖案化光阻界定支撐基板401的暴露的負部分。圖案化光阻可允許在圖案化光阻下方之支撐基板401之選擇性蝕刻，因為圖案化光阻保護支撐基板401的某些區域在後續製程中免受不需要的蝕刻。在這樣的實施例中，方法600繼續下文的操作710，以去除由圖案化層405界定之支撐基板401的負結構部分410。
在操作704處，如第4A圖中所示，將硬遮罩402設置在支撐基板401上。可使用液體材料澆注製程、旋塗製程、液體噴塗製程、乾粉塗覆製程、絲網印刷製程、刀片刮抹製程、PVD製程、CVD製程、PECVD製程、FCVD製程、ADL製程或蒸發製程將硬遮罩402設置在支撐基板401上方。硬遮罩304可包括，但不限於：選自由含鉻(Cr)材料、含銀(Ag)材料、含Si 3N 4材料、含SiO 2材料、含TiN材料及含碳(C)材料所組成之群組中之材料。在一些實施例中，支撐基板401包括選自由二氧化矽(SiO 2)、三氧化二硼(B 2O 3)和三氧化二鋁(Al 2O 3)組成的群組之材料。
在操作706處，將圖案化光阻404設置在支撐基板401上方，並且當存在時，亦經設置在硬遮罩402上方，如第4B圖中所示。圖案化光阻404允許選擇性蝕刻圖案化光阻404下方的材料，因為圖案化光阻404在後續製程中保護某些區域免受非所要的蝕刻。在一個實例中，藉由在硬遮罩402上設置光阻材料並執行微影製程，以圖案化和顯影光阻材料，來形成圖案化光阻404。圖案化光阻404界定硬遮罩402的暴露部分408（亦即，硬遮罩402的開口）。暴露部分408對應於結構圖案406以導致形成複數個光學結構110。在一個實例中，可使用旋塗製程將圖案化光阻404設置在硬遮罩402上。光阻材料404可包括，但不限於，含光敏聚合物材料。
在操作708處，如第4C圖中所示，可將硬遮罩402的暴露部分408去除。去除暴露部分408將支撐基板401的負結構部分410暴露。負結構部分410對應於結構圖案406以導致光學結構110的形成。在一個實施例中，藉由離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻製程來去除暴露部分408，以在硬遮罩402中形成複數個開口。
在操作710處，如第4C圖中所示，將支撐結構401的負結構部分410去除，以形成圖案化結構406。在可與本文所述的其他實施例結合的實施例中，可藉由離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻製程去除支撐基板401的負結構部分410，以在支撐基板401中形成複數個溝槽412。在實施例中，可同時或依序執行操作708中之暴露部分408的去除和操作712中之支撐基板401的部分的去除。在一個態樣中，硬遮罩402具有比支撐基板401的材料更低之蝕刻速率。
在操作712處，去除圖案化層405。去除圖案化層405可包括去除硬遮罩及/或光阻層。在第4D圖中所示的實例中，去除圖案化層405包括去除硬遮罩402和圖案化光阻404，從而留下具有複數個圖案化結構406的支撐基板401，各圖案化結構406由複數個溝槽412分離。在一實施例中，去除硬遮罩402可包括離子蝕刻、RIE或選擇性濕式化學蝕刻。去除圖案化光阻404可包括習知灰化製程或蝕刻製程。
在操作714處，如第4E圖中所示，將填充層418設置在支撐基板401及形成在支撐基板401中之圖案化結構406上方。填充層418可包括，但不限於：從Si 3N 4、SiO 2、低折射係數氟聚合物、水凝膠和含光阻材料的群組中選擇之材料。可藉由PVD、CVD、FCVD及旋塗製程中之一或多者將填充層418設置在支撐基板401上方並進入複數個溝槽412內。填充層418的可流動特性允許填充層418亦流入複數個溝槽412中之每一者內。
在一個實施例中，填充層418是由具有與支撐基板401中之PGL基板106的折射係數相異之折射係數的材料形成。在一些實施例中，填充層418具有在1.4與1.5間之折射係數。在另一實施例中，填充層418是由折射係數大於支撐基板401的折射係數之材料形成。在某些實施例中，填充層418可由高折射係數材料形成，該高折射係數材料諸如非晶矽和結晶矽、氮化矽、二氧化鈦、磷化鎵、五氧化二鉭、氮化鎵、含硫材料、聚合物及其他具有適當光學性質的材料。可考慮到，可使用材料和材料的組合來形成本文所論述的填充層418，並且可基於在方法700中製造之光學元件的目標光學性質來選擇彼等材料。在一個實例中，填充層418具有在1.45與1.50間之折射係數，而支撐基板401具有在1.40與1.44間之較小折射係數。
在操作716處，如第4F圖中所示，去除多餘的填充層部分418A，以使得複數個溝槽412內之填充層418的高度與支撐基板401的圖案化結構406的高度大約相同。根據一個實施例，可使用化學機械研磨(CMP)製程去除多餘的填充層418A。多餘填充層418的去除在基板401中形成由圖案化結構406分隔開之複數個光學結構110。
雖然在本文第4A至4F圖中所示的光學結構110圖示為具有大約正方形或矩形的橫截面，但可考慮到，在其他實例中，光學結構可包括錐形側壁且從而形成梯形橫截面（未圖示）。在一個實例中，梯形橫截面在開口的頂部附近比底部更寬。
在操作718處，如第4G圖中所示，視情況將封裝層420設置在支撐基板401及複數個光學結構110上方。可藉由使用PVD、CVD、FCVD和旋塗製程中的一或多者來形成封裝層420。在一個實施例中，與填充層418的折射係數相比，封裝層420是由低折射係數材料製成。在一些實施例中，封裝層420的折射係數在1.3與1.9間，如在1.40與1.44間。
因此，方法700可用於藉由使用負圖案化製程來形成光學結構110 1-110 N，所述光學結構110 1-110 N包括填充層418的剩餘部分。如第4F及4G圖中所示，PGL基板106包括七個光學結構（即光學結構110 1-110 7），該等光學結構包括設置在支撐基板401內且因此藉由支撐基板401的部分分隔開之填充層418的部分。
第8圖為圖解用於製造PGL基板106的一部分500（如第5A圖至第5E圖中所示），諸如光學結構110 1-110 N的一部分之示例性方法800的操作之流程圖。方法800包括操作802至808。方法800提供了經由離子佈植製程將折射係數改變材料的物種沉積至支撐基板501的一部分中。離子佈植為一種表面改性技術，該技術能夠改變支撐基板501的一部分表面層的光學性質。離子佈植允許經由選擇摻雜離子的物種及能量來精確控制摻質組成和穿透深度。在一些實施例中，支撐基板501包括從由二氧化矽(SiO 2)、三氧化二硼(B 2O 3)和三氧化二鋁(Al 2O 3)組成的群組中選擇的材料。
在操作802處，如第5A圖中所示，將圖案化層502設置在支撐基板501上。圖案化層502界定支撐基板501的暴露基板部分504（亦即，圖案化層502的開口）。圖案化層502經配置以允許摻雜離子選擇性植入設置在圖案化層502下方的支撐基板501內，因為圖案化層502的部分能夠充當遮罩以阻礙摻雜離子到達圖案化層502下方的支撐基板501的選定部分。
圖案化層502可為圖案化光阻或圖案化硬遮罩。在一實施例中，圖案化層502可為由材料形成的圖案化光阻，該材料包括但不限於，諸如由酚醛樹脂、環氧樹脂或丙烯酸樹脂形成的聚合物材料。圖案化的光阻必須足夠厚，以可靠地吸收該等位點的離子。因此，通常需要在調整佈植製程的離子能量時適當地選擇阻劑膜厚度。在一個實例中，可藉由在基板501上設置光阻材料並執行微影製程以圖案化和顯影光阻材料來形成圖案化層502。在另一實施例中，圖案化層502可為圖案化硬遮罩。硬遮罩可包括，但不限於：選自由含鉻(Cr)材料、含銀(Ag)材料、含Si 3N 4材料、含SiO 2材料、含TiN材料及含碳(C)材料所組成之群組中之材料。
在操作804處，如第5B圖中所示，在支撐基板501上執行離子佈植製程。在離子佈植製程中，摻雜離子經加速並穿過圖案化層502中的開口植入支撐基板501內。摻雜離子將包括將改變位於圖案化層502中的開口內之植入區域的折射係數之摻質材料，且可包括Al、P、F、Cl、P或氣體N、Ar或Kr中的至少一者。如本文所述，藉由向電漿製程腔室的處理區域施加高電壓射頻(RF)形成之電漿產生離子佈植製程中提供之摻雜離子。隨後，電漿離解的離子經偏壓朝向基板106的表面，並從基板表面植入一定的期望深度。一旦被植入，摻雜離子與支撐基板501中的材料的部分結合，並且在PGL基板106的該等部分中引起折射係數的改變。在一個實施例中，當在方法800內執行離子佈植製程時，將支撐基板501置放在電漿製程腔室的基板支撐基座上，氣體流入電漿製程腔室內部並且經點燃以產生電漿。隨後，將偏壓施加至支撐基板501以朝向支撐基板501的表面加速電漿中產生的摻雜離子。作為電漿和支撐基板501的偏壓之結果，在電漿中產生之摻雜離子被植入到支撐基板501中，以形成支撐基板501一部分。離子佈植裝置的一個實例為可從加州聖大克勞拉市的Applied Materials, Inc.獲得之Varian VIISTA® Trident。
在實施例中，如第5C圖中所示，操作804中採用的離子佈植製程將支撐基板501的暴露基板部分504改性，以形成複數個光學結構110。另一方面，由圖案化層502保護的基板區域512不藉由離子佈植製程而改性。在一個態樣中，藉由離子佈植的改性取決於在PGL基板106中植入的離子（輕離子或重離子）。植入PGL基板106的暴露部分504中的離子可經改性而具有折射係數的增加或折射係數的降低。在一個實施例中，由離子佈植製程形成之光學結構110所包含之折射係數比PGL支撐基板501和保護區域512的折射係數更高。
在操作806處，如第5E圖中所示，去除圖案化層502從而形成基板106，基板106包括支撐基板501，該支撐基板501具有形成在其中之交替的光學結構110及基板區域512。去除圖案化層502可包括去除圖案化硬遮罩或圖案化光阻。去除圖案化硬遮罩可包括離子蝕刻、反應性離子蝕刻或選擇性濕式化學蝕刻。去除圖案化光阻可包括使用本文所述的灰化製程或蝕刻製程。
在一些實施例中，可能希望在基板501的PGL基板上執行退火製程，以活化摻質物種並去除藉由植入製程在光學結構110中產生的任何損壞，及/或更好地分佈在方法800的操作804期間植入之改變折射係數的摻質材料。
雖然在本文第5A至5E圖中所示的光學結構110圖示為具有大約正方形或矩形的橫截面，但可考慮到，在其他實例中，光學結構可包括錐形側壁且從而形成梯形橫截面（未圖示）。在一個實例中，梯形橫截面在開口的頂部附近比底部更寬。
在操作808處，如第5E圖中所示，視情況將封裝層520設置在基板501及複數個光學結構110上。可藉由使用PVD、CVD、FCVD和旋塗製程中的一或多者來形成封裝層520。在一個實施例中，封裝層520由折射係數低於支撐基板501的植入部分的折射係數之低折射係數材料製成。在一些實施例中，封裝層520的折射係數在1.3與1.9間，諸如在1.40與1.44間。
因此，方法800可用於藉由使用負圖案化(negative pattering)及佈植製程來形成光學結構110 1-110 N，光學結構110 1-110 N包括支撐基板501的植入部分。如第5E圖中所示，PGL基板106包括七個光學結構（即，光學結構110 1-110 7），該等光學結構包含形成在支撐基板401內的暴露部分504。
第9圖為根據一實施例，藉由使用第10圖中的截面線C-C形成之安裝在封裝基板101上之光子引擎103的一部分之示意截面圖。如第9圖中所示，光子引擎103包括設置在封裝基板101的頂表面101A上之光子玻璃層基板106的底表面106A，其中複數個光學結構110 1-110 N延伸穿過PGL基板106。在所示的實施例中，延伸穿過PGL基板106之複數個光學結構110 1-110 N各自在PGL基板106的X-Z平面中對準。雖然第9圖顯示複數個光學結構110 1-110 N在橫跨PGL基板106的平面中形成為單列，但是亦可在PGL基板106中形成複數個光學結構110 1-110 N的其他佈置。例如，可形成並垂直堆疊多於單列的光學結構。光學結構的堆疊列可藉由本文所述的一或多個製程形成，諸如關於第3A圖至第8圖所述的方法。複數個光學結構110 1-110 N的佈置不欲限制本文所提供的揭示內容的範圍。
第10圖為根據一實施例，藉由使用第2A圖中的截面線B-B形成之安裝在封裝基板101上之光子引擎103的一部分之示意橫向截面側視圖。如圖所示，封裝基板101包括複數個電路跡線(circuit trace)1002，該等電路跡線從整合形成在封裝基板101的頂表面101A中之複數個對應的互連焊墊1004延伸。在實施例中，複數個電路跡線1002形成互連104，互連104將與複數個互連焊墊1004接觸之光子引擎103電連接至電或光電晶片102。或者，複數個電路跡線1002可將與複數個互連焊墊1004接觸之光子引擎103電連接至設置在封裝基板101上之其他積體電路。
在一些實施例中，複數個通孔1006延伸穿過介於PGL基板106的耦合表面208與底表面106A間之PGL基板106的部分。在實施例中，當光子引擎103安裝至封裝基板101時，複數個通孔1006與對應的互連焊墊1004對準並且經置放成與對應的互連焊墊1004電接觸，對應的互連焊墊1004暴露在封裝基板101的頂表面101A上並經由形成在封裝基板101中之複數個電路跡線1002與光子引擎103電連接。在另一實施例中，複數個通孔1006可替代地將光子引擎103連接至嵌入封裝基板101中或封裝基板101上之一或多個其他積體電路（晶片）。
如第10圖中所示，SiPho晶片108可經主動或被動地安裝在PGL基板106的耦合表面208上，其中SiPho晶片108的側表面108B在第一介面107處「對接耦合(butt-coupled)」至PGL基板106的端面106B。當SiPho晶片108對接耦合至PGL基板106的端面106B時，SiPho晶片108中之波導108A的端部亦在第四耦合介面1008對接耦合至在PGL基板106中形成之光學結構110（諸如光學結構110 3）的對應端部。複數個波導108A在第四介面1008處耦合至複數個光學結構110可能影響SiPho晶片108與PGL基板106間之光學訊號的損失。有鑑於此，為了最小化耦合損失(coupling loss)，在SiPho晶片108的安裝期間使用上述一或多個基準標記206（第2B圖），以幫助對準和精確置放SiPho晶片108，從而最佳化在第四介面1008處之複數個波導108A與複數個光學結構110 1-110 N的對接耦合並且最小化耦合損失。
為了將SiPho晶片108連接至PGL基板106，SiPho晶片108進一步包括與複數個焊球1010接觸之複數個焊料連接1012，其中複數個焊球1010定位在複數個焊料連接1012與耦合表面208上之各該複數個通孔1006的端部間。複數個焊球1010將SiPho晶片108電連接至形成在光子玻璃層基板106中之複數個通孔1006。在實施例中，可使用包括平面混合接合技術之複數個焊球或其他互連凸塊、柱或互連材料1010，以將複數個焊料連接1012連接至延伸穿過PGL基板106到基板101之複數個通孔1006。在所示的實施例中，複數個焊球1010和複數個通孔1006將複數個焊料連接1012連接至基板101中之複數個互連焊墊1004，從而將SiPho晶片108電連接至封裝基板101中之連接至複數個互連墊1004之複數個電路跡線1002。
在實施例中，PGL基板106的耦合表面208可進一步包括複數個凹部（未圖示），用於支撐用以連接SiPho晶片108中之複數個焊料連接1012和PGL基板106中之複數個通孔1006之各該複數個焊球1010。複數個凹部可經形成以允許複數個焊球1010在被平坦化時膨脹，以使得複數個焊球1010的接觸表面可與耦合表面208大體上齊平。當接觸SiPho晶片108中的焊料連接1012時，耦合表面208上之複數個焊球1010的平坦化有助於確保在PGL基板106上安裝SiPho晶片108的均勻性，以及增加焊球1010的接觸可靠性。
第10圖亦包括根據一實施例之光纖連接器112的一部分之剖面視圖，該部分在介面109處耦合到PGL基板106的一部分。在配置中，可將光纖連接器112可移除地連接至光子引擎103的一部分，以允許藉由使用「對接耦合」連接配置，向光學結構110傳輸光訊號並從光學結構110接收光訊號。
第11圖是根據一替代實施例，安裝在封裝基板101上之光子引擎103的一部分之示意截面側視圖。在所示的實施例中，SiPho晶片108可經被動地安裝在光子玻璃層基板106的第二晶片安裝區域1106中之光子玻璃層基板106上。PGL基板106的第二晶片安裝區域1106進一步包括複數個光學結構110 1-110 N中之各者的耦合部分1102，該耦合部分沿著PGL基板106的耦合表面1104延伸。當SiPho晶片108安裝在第二晶片安裝區域1106上時，SiPho晶片108中之複數個波導108A的一部分與PGL基板106中之複數個光學結構110 1-110 N之各者的對應耦合部分1102的表面漸逝耦合。當兩個光學波導緊密地定位在一起以使得由一個波導產生的漸逝場(evanescent field)在經歷漸逝場的任何實質衰減之前到達另一波導時，實現漸逝耦合(evanescent coupling)。複數個波導108A至複數個光學結構110的漸逝耦合允許在耦合的波導之間傳送光訊號。
在實施例中，可將波導的漸逝耦合形成為定向耦合器(directional coupler)，其中一個波導的漸逝模式與第二波導的模式重疊。當波導的漸逝模式重疊時，由各個波導產生的漸逝場亦重疊，以使得由一個波導產生的漸逝場可激發另一波導中的波。有鑑於此，在一個態樣中，複數個波導108A與複數個光學結構110間之耦合強度可因此對波導108A與光學結構110間之距離及/或耦合部分1102的長度敏感。因此，波導108A的耦合部分1102與相應的接觸部分經調整尺寸且經形成以最佳化耦合並且最小化耦合損失。
在基板106的晶片安裝區域1106中將SiPho晶片108安裝在基板106上進一步包括：使用複數個焊球1010將SiPho晶片108中的複數個焊料連接1012連接至PGL基板106中的複數個通孔1006。複數個焊球1010可經定位在耦合表面208上相鄰於複數個光學結構110 1-110 N的耦合部分1102，並在每個相應的焊料連接1012與通孔1006間對準。複數個焊球1010可經調整尺寸以使得當歸因於安裝在PGL基板106上的SiPho晶片108的接觸而使複數個焊球1010平坦化時，複數個焊球1010經平坦化至與複數個光學結構110 1-110 N的耦合部分1102的高度大體上相同之高度。在所示的實施例中，與複數個通孔1006接觸之複數個焊球1010和複數個互連焊墊1004將SiPho晶片108電連接至封裝基板101中之複數個電路跡線1002。此外，一或多個支座結構1015可用於在晶片安裝區域204內定位、支撐及/或幫助對準SiPho晶片108。在一個實例中，支座結構1015（第10圖）經形成以幫助設定波導108A與光學結構110之垂直對準。在一些實施例中，如第10圖中所示，PGL基板106包括一或多個支座結構1015，該等支座結構經配置以在一方向（例如，Z方向）上支撐SiPho晶片108，該方向與平行於光學結構110 1-110 N延伸的平面（例如，X-Y平面）的平面大體上垂直。
第12圖為根據一實施例之光子引擎103的光纖連接器112部分之示意橫截面側視圖。通常，光纖連接器112用於將外部光纖纜線120可移除地連接至光子引擎103。光纖連接器112的複數個光纖112A將光訊號傳輸至插入到光纖連接器112中的光纖纜線120，以及從插入到光纖連接器112中的光纖纜線120傳輸光訊號。光纖連接器112經配置以允許將外部光纜120附接至光子引擎103的光學輸入/輸出，而無需在每纖芯基礎上將光纖纜線120主動對準至光子引擎103。因此，光纖連接器120可經形成且配置為與各種不同的光纖纜線120組件和標準可交互操作。
如第12圖中所示，藉由透鏡組件將沿著複數個光纖112A傳輸之光引導至PGL基板106上的複數個光學結構110 1-110 N，用於隨後傳輸至光子引擎103並穿過光子引擎103。透鏡組件包括形成在光纖連接器112上之第一透鏡112B和第三透鏡112C，以及形成在基板106上的第二透鏡1202。在所示的實施例中，來自光纖纜線120的光是沿著光纖112A朝向在光纖112A的端部附近形成之第一透鏡112B傳輸。第一透鏡112B將沿著光纖112A傳輸之光引導朝向PGL基板106上之第二透鏡1202。PGL基板106上之第二透鏡1202隨後將光反射並重新引導回光纖連接器112上之第三透鏡112C。第三透鏡112C最終將光反射至並重新引導在PGL基板106上之光學結構110，用於隨後通過光子引擎103之傳輸。
綜上所述，本文的實施例涉及光學矽光子元件和用於製造光學矽光子元件之方法。本文所述之方法使得能夠大批量製造和製作具有在光子玻璃層基板上形成之複數個光學結構之光學矽光子元件。光學矽光子元件進一步包括安裝在光子玻璃層基板上並連接至複數個光學結構之矽光子晶片。複數個光學結構將矽光子晶片光學連接至光纖連接器，該光纖連接器經配置用於與外部光纖連接，並且操作以在光纖連接器與矽光子晶片間傳播光訊號。
儘管前述內容針對本案的實施例，但是在不脫離本案的基本範圍的情況下，可以設計本案的其他和進一步的實施例，並且本案的範圍由所附申請專利範圍來決定。
100:光學及電氣元件 101:封裝基板 101A:頂表面 102:光電晶片 103:光子引擎 104:互連 106:PGL基板 106A:底表面 106B:端面 107:第一介面 108:光學收發器積體電路 108A:波導 108B:側表面 109:介面 110~110 N:光學結構 111:電子phy晶片 112:光纖連接器 112A:光纖 112B:第一透鏡 112C:第三透鏡 120:光纖纜線 204:晶片安裝區域 206:基準標記 208:耦合表面 300:部分 301:支撐基板 302:核心材料層 303:包覆層 304:硬遮罩 305:圖案化層 306:圖案化光阻 308:圖案 310:硬遮罩部分 312:負結構部分 400:部分 401:支撐基板 402:硬遮罩 404:圖案化光阻 405:圖案化層 406:結構圖案 408:暴露部分 410:負結構部分 412:溝槽 418:填充層 418A:填充層部分 420:封裝層 500:部分 501:支撐基板 502:圖案化層 512:基板區域 520:封裝層 600:方法 602~618:操作 700:方法 702~718:操作 800:方法 802~808:操作 1002:電路跡線 1004:互連焊墊 1006:通孔 1008:第四耦合介面 1010:焊球 1012:焊料連接 1015:支座結構
因此，可以詳細地理解本案的上述特徵的方式，可以藉由參考實施例來對本案進行更詳細的描述，本案的詳細說明如以上簡要概述，在附圖中示出其中一些實施例。然而，請注意，附圖僅示出了示範性實施例，因此不應視為對範圍的限制，並可允許其他等效實施例。
第1圖為根據一實施例之封裝基板的至少一部分之透視圖，該封裝基板具有形成於其上之一或多個光學矽光子元件。
第2A及2B圖為根據一實施例之光子引擎的俯視圖。
第3A至3E圖為根據一實施例之一或多個光學矽光子裝置的一部分之示意剖面視圖。
第4A至4G圖為根據一實施例之一或多個光學矽光子元件的一部分之示意剖面視圖。
第5A至5E圖為根據一實施例之一或多個光學矽光子元件的一部分之示意剖面視圖。
第6圖為圖解根據一實施例之用於在光子玻璃層基板上製造光學元件之方法的操作之流程圖。
第7圖為圖解根據一實施例之用於在光子玻璃層基板上製造光學元件之方法的操作之流程圖。
第8圖為圖解根據一實施例之用於在光子玻璃層基板上製造光學元件之方法的操作之流程圖。
第9圖是根據一實施例，藉由使用第10圖中的截面線C-C形成之光子引擎的一部分之示意截面圖。
第10圖是根據一實施例的，藉由使用第2A圖中的截面線B-B形成之光子引擎的一部分之示意截面圖。
第11圖是根據一實施例，藉由使用第2A圖中的截面線B-B形成之光子引擎的一部分之示意替代截面圖。
第12圖是根據一實施例，藉由使用第2A圖中的截面線B-B形成之可插拔連接器的一部分之示意截面圖。
為了便於理解，在可能的地方使用了相同的附圖標記來表示圖中共有的相同元件。可以預期的是，一個實施例的元件與特徵可以有利地併入其他實施例中，而無需進一步說明。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:光學及電氣元件
101:封裝基板
102:光電晶片
103:光子引擎
104:互連
106:PGL基板
107:第一介面
108:光學收發器積體電路
109:介面
110:光學結構
111:電子phy晶片
112:光纖連接器
120:光纖纜線

Claims (20)

  1. 一種用於製造一電子和光子元件之方法，包含以下步驟： 在包含一光子玻璃層(photonic glass layer; PGL)之一基板的一表面上沉積一核心材料層，該光子玻璃層具有一第一折射係數，其中該核心材料層具有與該第一折射係數相異之一第二折射係數； 在該核心材料層上方沉積一圖案化層，該圖案化層具有開口形成於該圖案化層中，該核心材料層的一表面之部分在該等開口中暴露；以及 去除在該圖案化層的該等開口內暴露之該核心材料的部分，以形成複數個光學結構，其中各該複數個光學結構包含一波導，該波導經配置以在該基板的一第一邊緣與一第二邊緣間傳輸光，且其中該複數個光學結構的各該等波導在該第一邊緣與該第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟： 在沉積該核心材料層前，於該基板的該表面上沉積一包覆層，該包覆層具有與該第二折射係數相異之一第四折射係數； 在去除該等開口內暴露之該核心材料的部分後，去除該圖案化層；以及 於該複數個光學結構上方沉積一封裝層，其中該沉積的封裝層具有與該第二折射係數相異之一第三折射係數。
  3. 如請求項2所述之方法，其中在該核心材料層上方沉積一圖案化層之步驟包含以下步驟：在該核心材料層上方沉積一圖案化硬遮罩或形成一圖案化光阻。
  4. 如請求項2所述之方法，其中在該核心材料層上方沉積一圖案化層之步驟包含以下步驟： 在該核心材料層上方沉積一硬遮罩； 在該硬遮罩上方形成一圖案化光阻，該圖案化光阻具有開口，該等開口形成於該圖案化光阻中，該硬遮罩的部分在該等開口中暴露；以及 去除該硬遮罩的該等暴露部分，以暴露該核心材料層的部分。
  5. 如請求項2所述之方法，其中該封裝層包含以下一或多者：Si 3N 4、SiO 2、摻雜的SiO 2、低折射率氟聚合物、奈米顆粒膜、水凝膠、多孔材料及含光阻材料。
  6. 如請求項2所述之方法，其中該第一折射係數及該第三折射係數是低於該第二折射係數。
  7. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在該基板的該第一邊緣處，於該光子玻璃層的一表面上形成一晶片安裝區域(chip mounting region)，其中該晶片安裝區域可操作以將一光子或電子積體電路連接至該光子玻璃層基板。
  8. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在該基板的該第二邊緣處，於該光子玻璃層的一表面上形成一光纖連接器，其中該光纖連接器可操作以將一光纖纜線連接至該光子玻璃層基板。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該核心材料層包含以下一或多者：含碳化矽(SiC)材料、含碳氧化矽(SiOC)材料、含二氧化鈦(TiO 2)材料、含二氧化矽(SiO2)材料、含氧化釩(IV)(VOx)材料、含氧化鋁(Al 2O 3)材料、含鋁摻雜的氧化鋅(AZO)材料、含氧化銦錫(ITO)材料、含二氧化錫(SnO 2)材料、含氧化鋅(ZnO)材料、含五氧化二鉭(Ta 2O 5)材料、含氮化矽(Si 3N 4)材料、含二氧化鋯(ZrO 2)材料、含氧化鈮(Nb 2O 5)材料、含錫酸鎘(Cd 2SnO 4)材料、含一氮化矽(SiN)材料、含氮氧化矽(SiON)材料、含鈦酸鋇(BaTiO 3)材料、含類鑽石碳(DLC)材料、含氧化鉿(IV)(HfO 2)材料、含鈮酸鋰(LiNbO 3)材料及含氮化碳矽(SiCN)材料。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該複數個光學結構的各該等波導包含： 一第一端，從該基板的該第一邊緣延伸，其中該等波導的該第一端包含一第一橫截面尺寸；以及 一第二端，從該基板的該第二邊緣延伸，其中該等波導的該第二端包含一第二橫截面尺寸，且該第二橫截面尺寸大於該第一橫截面尺寸。
  11. 如請求項10所述之方法，其中該第一橫截面尺寸包含大小約1微米的一高度尺寸，並且其中該第二橫截面尺寸包含大小約9微米的一高度尺寸。
  12. 一種用於製造一電子和光子元件之方法，包含以下步驟： 在包含一光子玻璃層之一基板的一表面上方沉積一圖案化層，該光子玻璃層具有一第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，該基板的該表面的部分暴露於該等開口中； 去除在該圖案化層的該等開口內暴露之該基板的部分，以於該基板中形成由複數個溝槽分隔開之複數個結構； 去除該圖案化層；以及 將一填充層沉積於該複數個結構上方並進入該複數個溝槽，以形成複數個光學結構，該填充層具有與該第一折射係數相異之一第二折射係數，其中各該複數個光學結構包含一波導，該波導經配置以在該基板的一第一邊緣與一第二邊緣間傳輸光，且其中該複數個光學結構的各該等波導在該第一邊緣與該第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
  13. 如請求項12所述之方法，其中在將該填充層沉積於該基板中之該複數個結構上方並進入該複數個溝槽中後，將該填充層的多餘部分去除。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包含以下步驟：在將該填充層的多餘部分去除後，將一封裝層沉積於該複數個結構及沉積於該複數個溝槽中之該填充層的部分上方，其中該沉積的封裝層具有與該第二折射係數相異之一第三折射係數。
  15. 如請求項12所述之方法，其中該複數個光學結構的各該等波導包含： 一第一端，從該基板的該第一邊緣延伸，其中該等波導的該第一端包含一第一橫截面尺寸；以及 一第二端，從該基板的該第二邊緣延伸，其中該等波導的該第二端包含一第二橫截面尺寸，且該第二橫截面尺寸大於該第一橫截面尺寸。
  16. 一種用於製造一電子和光子元件之方法，包含以下步驟： 在包含一光子玻璃層之一基板的一表面上方沉積一圖案化層，其中該光子玻璃層具有一第一折射係數，且該圖案化層具有形成在其中之多個開口，該基板的該表面的部分暴露於該等開口中； 在該基板的該等暴露部分上進行一離子佈植製程，以將複數個摻雜離子佈植進入該基板的該等暴露部分的該表面內，其中包括該複數個摻雜離子之該基板的該等暴露部分界定複數個光學結構，該複數個光學結構具有與該第一折射係數相異之一第二折射係數，其中各該複數個光學結構包含一波導，該波導經配置以在該基板的一第一邊緣與一第二邊緣間傳輸光，且其中該複數個光學結構的各該等波導在該第一邊緣與該第二邊緣間之一或多個方向上延伸。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該複數個摻雜離子包含選自由Al、P、F、Cl、P、N、Ar、Kr及前述者的組合所組成之群組中之一摻質材料。
  18. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：在完成離子佈植製程後去除該圖案化層，並將一封裝層沉積於該基板及該複數個光學結構上方，其中該沉積的封裝層具有與該第二折射係數相異之一第三折射係數。
  19. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：在該基板的該第一邊緣處，於該光子玻璃層的一表面上形成一晶片安裝區域(chip mounting region)，其中該晶片安裝區域可操作以將一光子或電子積體電路連接至該基板。
  20. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：在該基板的該第二邊緣處，於該光子玻璃層的一表面上形成一光纖連接器，其中該光纖連接器可操作以將一光纖纜線連接至該基板。
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JP2005338502A (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 光導波路の製造方法
US10234626B2 (en) * 2016-02-08 2019-03-19 Skorpios Technologies, Inc. Stepped optical bridge for connecting semiconductor waveguides
US10928585B2 (en) * 2018-10-26 2021-02-23 Micron Technology, Inc. Semiconductor devices having electro-optical substrates
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