TWI253761B - Device package and methods for the fabrication and testing thereof - Google Patents

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1253761 九、發明說明： 相關申請案之交互參考 ^ 士本申請案係依照35 U.S.C.§ 119(e)項聲請美國專利 L蚪申凊案第6〇/5〇2, 868號的權益，其申請日係⑽年 9月1 5日，全部内容在此以引文的方式併入本文。 【發明所屬之技術領域】 一般而言，本發明係關於裝置封裝件，且特別是關於， 但亚不只限於，氣密性㈣的微型光學裝置封裝件H本^ 明進—步有關㈣試裝置封裝件的方法，例如檢财= 裝件m之方法以及電氣式與光學式測試裝置' 、 方法。本發明更進一步有關於：密封的通孔結構(二之 strUcture)、連接光電裝置（c〇nnect〇rized optoelectronic (Package lid) ° 起之方法。 devlce)、以及光電裝置封裝件蓋體 再者，本發明也有關於將元件接入在一 【先前技術】 在資料通訊中，光電裝置係扮演重要的 為促進此等裝置的應用及用途，故相 ^。然而 =電裝置的能力達成低成本目標的要求。心= 4置的大部份成本（達75%)為封裝成本，所 ”T加工成本特別重要。封裝通常係以」:單封裝: 羊疋地進行。因此，由成本觀點來看 早κ 製造(例如’晶圓片級或網格級)光電裝置封;=蝴 氣密性密封的先電褒置封裝件已為吾人= 92684 1253761 ^ 封裝件係供用以阻遏封裝件外面大氣中的污染及水氣以保 護該等封閉的裝置與元件。此等封裝件也提供能夠使該等 已封裝的光電裝置耦合至其他的光學元件，例如光纖。此 等封裝件通常包含一種由柯伏合金（Kovar)製成的無頂盒 體，其係包含一個有雷射裝配於其中的空腔區。提供一光 纖通過在該盒邊牆内的穿孔護件（feedthrough)伸入該空 腔且一蓋體黏接於該盒以密封該空腔。使用此光纖導通有 不少相關的缺點。例如，如果金屬化光纖（metal 1 ized f i ber)用來形成該氣密性的密封，則成本會很高。此外， 難以有效封閉光纖於導通，以致該封裝件容易洩漏以及損 失氣密性。因此，需要一種不依賴光纖導通的氣密封裝件。 此外，裝置封裝件之洩漏通常導致暴露内含諸元件於 水蒸氣與污染物，造成該等元件效能降級。特別是光電與 光學元件。因此，一種用於測試密封裝置封裝件之氣密性 的簡單技術極有助益。 故而，本技藝亟須新型先進的技術用來克服或顯著改 善一項或更多之上述問題。 【發明内容】 本發明之第一目的係提供一種光電裝置封裝件。該等 封裝件係包含基板，其係具有在該基板表面上的光電裝置 設置區與蓋體設置區。係將光電裝置設置於該光電裝置設 置區上。係將蓋體設置於該蓋體設置區上以便在該基板與 蓋體之間形成封閉空間。該光電裝置係在該封閉空間内。 該蓋體有光學透射區，其係適於用來沿著一條進/出該光電 92684 1253761 裝置之光徑（optical path)傳輸給定波長之光線，其中係 將至少一部份的蓋體設置區佈置成沿著在該基板表面下之 光徑到該光徑下的深度。 本發明之另一目的係提供一種晶圓片級或網格級光電 裝置封裝件蓋體。該蓋體係包含有複數個晶粒（die)的矽晶 圓片或網格，其中每一晶粒係有複數個邊牆與一連接至該 等邊踏之蓋頂以形成一空腔（cav i ty)。一個或更多邊踏均 有一光學透射區，其係適於用來沿著通過該邊牆的光軸傳 送給定波長的光線。 本發明之另一目的係提供一種形成晶圓片或網格等級 的光電裝置蓋體的方法。該方法包含：提供有複數個晶粒 之矽晶圓片或網格；以及蝕刻該晶圓片或網格產生複數個 蓋體結構，每一個係有複數個邊牆與連接至該等邊牆之蓋 頂以形成空腔。每一蓋體結構中之一個或更多邊牆均有一 光學透射區，其係適於用來沿著通過該邊牆的光轴傳送給 定波長的光線。 本發明之另一目的係提供一種連接光電裝置。該裝置 係包含一連接器（其係有一内空腔（interior cavity))與 一光埠（optical port)與一光電裝置封裝件（其係置入於 該空腔且與該光槔有光學通訊）。 該光電裝置封裝件可能包含有光電裝置設置區與蓋體 設置區的基板、設置在該光電裝置設置區上的光電裝置、 以及一蓋體（其係設置於該蓋體設置區上可形成密閉空間 於該基板與蓋體之間）。該蓋體有一光學透射區，其係適於 -1253761 用來沿著進/屮#止 本發明之另先笔裝置之光軸傳送給定波長的光線。 法0 ^ 目的係提供一種形成密封通孔結構的方 5亥方法包含:⑷提供具有第-表面與在該第一表面： 面的第二表面夕*憎 ^表面對 + ¥體基板；（b)形成在該基板之第一表 =層她刻由該第二表面至該層穿過該基板之J :=在該第-表面係具有第一圓周;⑷形成在該二 圓周;脖其:二、孔在該第-圓周内係具有第二 Q )棱（、用於岔封該通孔結構之導電結構。 本發明之另—目的係提供—種形成密封通孔結構的方 三方法^3. (a)提供具有第—表面與在該第-表面對 表面之半導體基板；（b)形成在該基板之第一表面 =、，，巴緣層’⑷㈣該基板由該第二表面至該絕緣層穿過 板之通孔；⑷形成在該層内之小孔；以及⑷提供用 於密封該通孔結構之金屬化結構（metaiiizatiQn 、 structure) 〇 本奄明之另一目的係提供一種密封通孔結構。該通孔 結構係包含：-具有第一表面與在該第一表面對面的第二 表面之半導體基板；在該基板之第-表面上之層；由該第 一表面至該層穿過該基板之通孔，該通孔在該第一表面係 具有第一圓周；在該層内之小孔，其中該小孔在該第 周内係具有第二圓周；以及密封該通孔結構之金屬化处 構。 ° 本發明之另一目的係提供一種密封通孔結構。該密封 通孔結構係包含··具有第一表面與在該第一表面對㈣第 92684 1253761 二表面之半導體基板；在該基板之第一表 由該第二表面至該層穿過該基板之通孔；〜層， 小孔；以及密封該通孔結構之金屬化結構。…、巴緣層内之 本毛月之#目的係提供—種檢測密封裝 漏的方法。該方法係包含：（a)提供—包含裝=衣件為 )牛’其中係依照在該封裝件之提供可測 “封封衣 力之條件穷針兮抖壯从 夫方"亥封裝件内壓 之偏轉h嶋件；以及⑻密封該封裝件後測量該牆 裝件板：係提供一種密封裝置封裝件。該封 在該基板盘‘芯板上方的半導體材料之蓋體； 之裝置。該；封空間’·以及在該密封空間内 量的偏轉，且二：二於：昼力使得該蓋體之牆有可測 力。 ”中偏轉之程度係取決於該密封空間的壓 裝件itr之另—目的係提供一種裝置封裝件。該裝置封 3.具有—第一表面之基板；設置在該基板之第 一表面上之梦罟.产分话』一 土傲<乐 :置，在该基板内之空腔；以及在該空腔内之 α構，/、係用於排除該裝置所產生的熱能。 裝件之另'目的係提供一種裝置封裝件。該裝置封 :匕3.包含蓋體設置區與一裝置設置區之基板；— 。亥盍體設置區上之蓋體，以在該基板與蓋體之 ㈣；在該封閉空間内裳置設置區上之裝置；以及= 4空腔内之冷卻結構。 在 92684 1253761 件之=明'提供一種接合第-元件至第二元 〃 “包含· (a)在該第-與第二元件之間提 ! 了二該等複數層係包含：第-成分層、組成物與該 弟-成/刀層不同之第二成分層、以及擴散阻障層，其中該 擴散阻障層被設置為在該第一盥第- ，、弟—成分層之間，以及該 =-，刀層被設置在該第一元件與該擴散阻障層之間；㈦ 壓：至該第—元件藉以在該第_元件與該第二成分層 之箱成-接合(bond);以及(c)加熱該已接合的結構至一 =度且持續-段時間使該第—與第二成分層之間的原子能 有效相互擴散。所得之結構係具有―大於該加熱溫度 體熔點。 【實施方式】 —現在請參照諸圖，其中均以相同元件符號表示相同的 兀件’提供一種本發明的微型光學裝置封裝件500。該微 型光學裝置封裝件50。具有一種配置，其係藉由排除蓋體 2〇〇一之透光孔（0ptical passthrough opening)的需要以利 將蓋體200氣密性密封一光學微型平台1〇〇。該蓋體2〇〇 係包含一邊牆220，它對裝置在蓋體下的光電裝置丨2、1 8 /要接收或傳送的光線波長有充分光學透明度。在此所用 之“光線” 一詞不限於可見光譜，也包括可見光譜之外的 電磁輻射。 為進一步使光線無障礙地通過該邊牆220以及通過該 光學系統之其餘部份傳播，可能將該蓋體200之一密封表 面226凹進該光學微型平台1〇〇，藉此該光學系統之透明 10 92684 1253761 小=不被該光學微型平台_之任何表面剪切 而δ ,可加上凹下的处·、 'L 14 點 表面5〇、52、54以及 。、52、54。使用此等空隙 έ 及凹下蓋體的設置對於許多微型光學李 k此方面而s，數種光產生源（例如 :亥先t電裝置12之雷射晶粒)通常被接合成為主動狹長： ΓΛν=Γ)面朝下至該微型平台100上，使得該二 人也“確定位在該微型平台！。。上的相關特性。如此 女排㈣該光轴被設置成鄰近於該微型平台1GG之上表面 =若不使該蓋體⑽凹人，該光學光束可能和該蓋體接 ΰ5線與微型平台_產生干涉。藉由使該蓋體（或蓋體晶圓 片）凹入㈣型平台m(或微型平台晶圓片），光束的最大 小孔（full aperture)可通過微型平台1〇〇上的蓋體邊牆 220以及在微型平台之光學系統的其餘部份而不因光束的 遮蔽（〇CCluslon)而不必要地損失光線。例如，若不使該蓋 體200凹入，可能損失達半數由光源產生的光線。不過， 在某些應用中，設置該蓋體2〇〇至微型平台1〇〇之未凹入 部份是可接受的。 A·微型平台 1.用微機電技術加工的（111丨(：1^脱(：：|1丨116(])微型平台特性之 佈局 請參考第1A圖至第1C圖、第2A圖、以及第2B圖， 係圖示一用來當作本發明微型光學裝置封裝件500的底座 用之例示性光學微型平台1 〇 〇。儘管圖示於第1A圖至第1C 圖之微型平台100為分離的零件，該微型平台1〇〇可能為 11 92684 1253761 :材曰曰圓片(網格)j}。或_完整基材晶圓片η 〇 (其上設 L夕/固光學微型平台1⑷之—部份，如第4A圖所示。選 二：微型平台基板材料需考慮要製造於該微型平台_内 ,,,. 尘十口材枓可能包含數種微模具鑄造 二一遷d)導熱塑膠與注槳成形(sup-cast)的陶 們可能係由原版微機電技術加工晶圓片複製而成)。 別適用於微型平台10。的材料為為單晶石夕，它可藉由 使用習知光微影技術之非均 向微型平台1〇。上的元件。广供用以精確定 、 的兀件目的為圖解說明，而非限定， ;下：述=型平台1〇°為包含可非均向性韻刻的單晶材 =，，、、、、而應瞭解本發明有考慮到能實現該光學微型平台 10 0之結構的其他材料與方法。 100 ::::弟1A圖與第2A圖，係圖示例示性微型平台 4已3形成有一個或更多設置特徵於1中之上表面 :°;=:持Γ光學元件之設置特徵的-般佈局通常:包 ,^ 百尤子兀件之互動光學模式。例如，第 一與弟二凹洞（plt)20、30,監視槽、弟 前後蓋體設置通道62、64可Λ ，以及 b4可加於該上表面7〇。兮 >可在⑴_基板予以非均向性钱刻而形成，以p有更^ 了精確對準凹洞2〇、3"u，，… 、二：能在相同的遮罩與钱刻製裎中形成該等 考寸被母一所付之已蝕刻結構係包含數個Ani11 ’預偏…亥上表面70之未蝕刻部份提供 1 0，其上可能設置、接合、以及 又°° 兒丁立運一個或更多光電、 92684 12 1253761 電子、機械（例如，腿似）、或光電機械裝置（opt⑽echanical device) 〇 例如，该透明蓋體200與視需要的光隔離器（〇pticai isolator)置於該光徑的情形時，可能使用兩個透鏡u、 32，第一透鏡22可半準直（semi—該光束，讓光 束通過忒透明蓋體200以及視需要的隔離器，以及第二透 :二可耦广光線至光纖42，如第5Α、5β、Μ圖所示。儘 官该裝置是被描述成使得該光徑是在離開該光電裝置12 的方向，頭然地該光徑有可能是在反方向而該光電裝置係 接收光線。該等光學元件的間隔，以及用來機械對準的對 ^設置特徵應說明是任何最終會影響它們的接合位置或光 子表現=抬封劑、焊墊（s〇lder pad)、或其他特性的原因。 通系疋將遠等設置特徵儘量小型化以最小化姓刻該 的深度’以保持較小的公差。在—例示性情況中對於設 Ϊ ^下至設置區1G之卜加（FP)或分配式 反讓B)雷射晶粒12，該光軸可能在光學微型平台_ 表：7〇的上方數微米。就此情形而言，該設置元件的佈 =能被設計成可將球形透鏡22、32(例如，等級U或公 是較小的500微米直徑尖晶石（Spin 纖42的中心點設置 ”、、占以及先 置在忒运射日日拉12主動區的高度，如第 1"與第6β圖所示。該等球形細、32以及系統中： 的先學表面可能塗上抗反射塗層。例如， =積的氣氧化们/4波層可能提供一適當的共形塗層。該 土G 了月匕疋使用例如ΙΟ、關3、以及製成 92684 13 1253761 的，且氣體流量與壓力被調整為 以 及指數均勾性undexuniformity；達成想要的塗層厚度 由於光電裝置有產生熱量的傾 要提供冷卻結構用來排除該氣密性密封空腔情況想 7Α圖，例如，於m 一 … 7 口I、、、口構。第 部空腔74，其係在該雷射晶粒 ：置下方的微型平台100中。可能藉由例如使用：又 :乾，1法(例如RIE娜她基材晶 = …腔，通常深度為基材晶圓片厚度的5。至9心： =乍成加上空腔的冷卻結構76(例如，微型化的埶電致、人 益（係根據 TEC(thermoelectric c〇〇ler)或熱電致 ~ ，致冷H(Peltier effe(：t⑶。ler))或連接至致冷y的1 m效’有點選擇性的冷卻(或溫度控制)該雷射： 粒&。如此可同時減少冷卻所需之電力且控制凝結。如圖 :放熱片77可貼上该基板以利熱量的傳導。第7B圖: 第7C圖進-步圖示冷卻的配置，其中可能直接在該基材晶 圓片11〇(第7B圖）之上或下表面7〇、72，或在蓋體= 7C圖）之内或上，使用微製程技術（micr〇fa^ic紂丨⑽ technique)製造數個冷卻結構於該氣密性密封的空腔2训 内。為改善該冷卻結構76與光電裝置12之間的熱接觸 (thermal c〇ntact)，可用一導熱材料78，例如導熱潤滑 脂。 …m 請再參考第1C圖，可在該光學微型平台1〇〇的周邊且 沿著該光學微型平台100之長度伸展處設有兩條縱向蓋體 92684 14 1253761 設置通道66、68。該等縱向蓋體設置通道66、68係與前 後蓋體設置通道62、64相交處提供一形狀似護城河的蓋體 設置區60。因此，該蓋體設置區60可包含環繞在該裝置 設置區10、第一凹洞20與可能座落在蓋體200内的第一 凹下的空隙表面5 0之四周為凹入邊界。如圖示，該護城河 可能為長方形。該縱向通道66、68的深度可能與該蓋體設 置通道62、64的深度一樣。如果蓋體200的次表面密封 (sub-surf ace seal ing)有必要，可能使該護城河凹進該光 學微型平台100到該上表面70下方，深度是在該微型光學 系統之光徑的下面。 2.微型平台導電路徑 為提供電性連接至光電裝置12、18,以導電端子線14 形式的電性連接可圖樣化於該微型平台1 00上表面70之選 定區上，如第1B圖所示。可將該等導電端子線14定向成 可使該裝置設置區1 0與在該覆蓋及封閉裝置設置區1 0的 氣密性密封的蓋體200外面的微型平台1 00之一區域有電 性通訊，如第5A圖與第5B圖所示。例如，由於蓋體200 有一部份是位在該後蓋體設置通道64内，該等導電端子線 14可沿著該後蓋體設置通道64的表面61、63伸展。因此， 可沿著在座落在後設置通道64内的蓋體200邊緣下的導電 端子線14傳送電子訊號。在沿著該等導電端子14的選定 位置處，在例如該裝置設置區1 0内導電端子線14之末端 處，可能提供數個焊墊1 6。 替換地或附加地，為要提供在該裝置設置區1 0内裝置 92684 1253761 -孔在性密封的蓋體2〇〇的外 可提供—個十s > ^卜冲之間的電性連接， 如第9A圖*裳⑽门 通孔90,如圖示，例 1。上表面： 等導電通孔9。通常由裝置設置區 下表面72的過微型平台1〇0以提供與微型平台1⑽ 要導電端子線=。料導電通孔是有用的，因為不需 相較於在芸雕下^在此寻線上密封蓋體2 0 0也不需要。 特性，例二線’威信這樣可改善電性傳輪 數個可高速操作(例如，丨。至60rH 孔90可能提供 使用道1U至60GHZ)的導電路徑。此外， ^电通孔9 0就可使用金眉俨垃 金（例如，, 。屬谇接剑，例如金/錫共晶合 3至8微米厚），將兮芸雕〜 1〇〇，取代介帝宠封, μ-肢200岔封於微型平台 介電1 ( electric seal)，例如焊接玻璃或 "电进、封劑層，它通常是密封在導兩 尚次 用，通孔的另一好處是，不需用到端子線使 吏 的把牆，若使用蓋體護城河， ”、卞 予以制氺 谷易稭由晶粒切割（dicing) 衣成。以下會描述的方法可 的導電通孔90。 寺乳始性您封 3.微型平台光學長列 請參考第Μ圖至第ic圖，若 型平4inn向要可月b在该光學微 使^ 内加上數個額相下㈣徵以提供空隙，用以 =光束通過裝在該微型平台⑽上的光學系統。該凹 ^隙表面Μ、52、54係加在沿著該光徑的位置，使該 先子光束在空隙表面50、52、54 g& 人 1。。的區域而光束不會在該等;該微型平台 仕4寺區域打到該光學微型平台 92684 16 1253761 1 〇〇。例如，如第1 c圖所示，第一凹下的空隙表面50是加 在該第一凹洞20附近，第二凹下的空隙表面52是加在該 第二凹洞3〇附近，以及第三凹下的空隙表面54是加在該 第二凹洞3 〇與光纖槽4 0之間。該等凹下的空隙表面的深 度至少取決於使光學光束清晰所需的深度’且至多取決於 该等已钱刻特徵與在該等已蝕刻特徵内的已接合光學元件 之間的接觸點的深度。 此日守請參考第4A圖至第4E圖_________

其係圖示增加光學與密封元件至該光學微型平台丨〇〇，其 中圖示該最終已組成的微型光學裝置封裝件5〇〇。該已組 成的微型光學裝置封裝件500係包含數個光學元件與光電 4置’其係設置在該光學微型平台1 〇 〇上的設置特徵處， 例如，在第一與第二凹洞20、30。在此所使用的術語，如 光包莜置係包含主動裝置用以發射、檢測、或以其他 / =光子光束，包括例如光源、光學檢測器、以及MEMS :置。％學元件”-詞係包含光電裝置與被動式光學元 ，：如透:竟、光柵、稜鏡、濾光鏡、諸如此類。 置封;Π二:圖广圖示本發明例示性的微型光學裝 含光學微型平台封裝件500係包

射晶粒)係提供至與該等焊墊 ？ +V 置區1 〇。此外，一满+涵b 兒1生通矾之裝置設 供於該裘置設置區：:要咖f視光電二極體18係提 〜日丨 成與各個焊墊有電性 粒丨2,該監視光::“射^“立12。類似於該雷射 兄尤电—極體1 8係設置‘ 耵 9^684 17 1253761 接觸以致能分別與各個導電端 外輝塾安裝在表面上用以提:有：性通訊。可將額 性連接的烊墊有相同或不同的組：接：且可能與用於電 用來製成一有相容性的接合：：的組成物可能 合的零件與微型平台表面之間：八=成物可能在要接 形成或完全形成直到兩邊零件相：：“：接合金不會 有爭夕从ώ丄 千相互接觸。這使得接合階層 上=產生數個熔解一 ^ ㈣、目視的方式對準該微財台上的 = 晶粒12)，本發明之主動裝置可能加入適當 時^ 寺山定位點可能要與該雷射晶/粒12的主動區同 ς y避免微影偏移⑴㈣咖"⑴⑷，從而最小 誤差。為輔助接合後檢查（咖一 lnspectl〇n)， 曰曰粒12在該等晶粒^位點正對面的-面可不加全屬< 使得對準的紅外線㈣式檢查可在目視㈣平台⑽_ =料’藉由目視檢查石夕平台定位點相對於雷射晶粒定 .·、‘的對準。此寺被動式檢查法，通常是基於“加權平均” 使用每象限的密度決定接合後精確度，這可能用在某些精 石^的接合機以改善共接合精確度。同樣，它們可提供在供 電源給該雷射晶粒12之前將達成的耦合效率（c〇upiing efficiency)的指數。 、，、視需要，可製造一帶有光柵（grating)之])FB類型的 粒或FP晶粒，該光柵係產生例如，約丨奈米的頻譜線寬 相車乂於典型DFB雷射上所用的，此一數值明顯較寬，此 92684 1253761 口吏數们（例士口，2至6個）模態成為可能，不過具有比 :FP的線見乍。此方法可擴大Fp晶粒的範圍且可不需 ^器（咖1伽〇即可使用卿類型的晶粒。要達成可藉 f生較一般在相同的FP雷射中小的頻譜寬度，以及藉由 ^匕取決於光柵的dn/dt而非只是增益曲線的協助 、、1 I，广波長的熱漂移（thermal drift)。最後，使用‘‘數 们核恶白勺晶粒比單一模態卿多的好處係包含可由系統 移除隔離器用以擴散若干範圍（例如，i至2〇公里的應用 糸，）。就這一點而言，背向反射（back ref lection)不會 像單頻5晋杈悲（single spectrai m〇de)的雷射（DFB)一樣 對所有杈悲有相同程度的干涉。這使得較便宜的吓類型晶 粒用於未冷卻的操作中有較長的連接長度，由產出與成本 觀點來看，其係優於DFB與隔離器。 如果使用視需要的背面監視光電二極體丨8，可提供一 視需要的空隙槽11 (裝在半導體雷射晶粒丨2與監視光電二 極體18之間）。該空隙槽u係提供空隙，用以在被反射向 上且到達光電二極體18之前，雷射晶粒丨2射出的光線向 下傳播進入該空隙槽11。該空隙槽丨丨可能包含一傾斜的 端面13用以接收由該雷射晶粒12射出的光線且使收到的 光線向上反射出該光學微型平台1 〇 〇且進入該光電二極體 18。該監視光電二極體18的位置係經選定以便接收以此方 式偏轉的光學光束。該監視光電二極體18的位置可能被調 整為：如果光線多於想要者則會自與雷射背面有最大麵合 點偏移以破保光線進入的全部量（f u 1 1 sca 1 e )是在監視器 92684 19 1253761 光：―極體18的動態範圍内。該端面13可能被例如金屬 一匕，=其他的方式塗覆以加強其反射率。可在用以提供第 亜::：T凹洞2 0、3 0之非均向性的蝕刻步驟期間形成視需 '工隙槽11。在此情況中，有斜角的端面13可能包含： 已非均向性蝕刻（100)單晶矽的{111}平面。 该雷射晶粒12通常放射光線80之一般圓錐狀的光 上與下邊際射線(marglnalrays)，位在垂直於 、’σ 100之上表面70且包含該光軸之平面。一光學 =接=!—球形透鏡22，可安裝在該第-凹洞2〇内 =接收μ射晶粒12所放射的圓錐狀光線8g，如第6Α 】所二視需要，該第—凹洞20可能較所需 =鏡22可安装於其中。例如，該第-凹洞2Q在先徑 的方向可能較長使得藉由只接觸凹洞2g ㈣可將該第-細安裝在該第—凹洞2〇= 弟一凹洞30可能大於第二透鏡32。 =第-球形透鏡22可能使用適當的黏著劑或接合劑 观==Γ潤透鏡的焊接劑玻璃或焊接劑。 類焊接劑 積。為防止Α τ 3 θ吏用其他方法的銲球沈 :4:曰 粒12放射光線的下邊際被遮蔽，將 粒12的發光邊緣設置在鄰近於凹

:邊嶋會向下傳播至凹洞2。内以戴取於 I Λ 撞到光學微型平台100的任何部份。替換地，'今 田射晶拉12可能與球形透鏡22隔開且提供1下的空隙 92684 20 1253761 表面56使該下邊際線可無礙地到達該球形透鏡22，如第9 A圖所示。該第一透鏡22之光學性質較佳為選定透鏡焦點 位於該雷射晶粒1 2的發光區，藉此該第一透鏡22準直接 收自該雷射晶粒1 2的光線80圓錐體達想要的程度，如第 6A圖所示。替換地，可能選定該第一透鏡22之光學性質 可提供一收歛的光束，其係沿著光軸傳播至光纖槽40，如 第6B圖所示。 4.氣密性密封的空腔 該微型光學裝置封裝件500也包含一蓋體200用以安 裝在該微型平台100上之蓋體設置區例如在該蓋體設置通 道62、64、66、68内（如果有的話），以提供一圍場將雷射 晶粒12、第一透鏡22、光電二極體18、以及第一凹下的 空隙表面5 0密封。該蓋體2 0 0可能包含例如四個邊踏2 2 0 與一蓋頂250以提供一長方體狀的空腔230於該蓋體200 内。在其他的例示性具體實施例中，該蓋體200可能包含 一單一的拱形邊牆或可能包含一蓋體邊牆，其係具有一雙 凸透鏡的形狀以提供光學功率（optical power)。該蓋體 200之蓋頂250的厚度通常在在10至100微米的範圍内。 該蓋頂250的厚度與空腔230的最長尺寸（全長）的比率通 常為1/10至1/50。此一比率使該蓋頂250可因應氣密性 的改變或損失而充分彎曲。可測量上述的彎曲以提供該封 裝件的氣密性指數。例如，對於具有一空腔全長為1毫米 的蓋體200，40微米厚的蓋體一般而言可提供適當的偏轉 與持久性。該蓋體空腔的深度通常取決於凹溝（若有的話） 92684 1253761 的深度以及内含其中的諸元件高度。典型的蓋體深度為例 如，1 0 0至6 0 0微米。 該前及後蓋體設置通道62、64之傾斜邊牆65、63可 協助導引該蓋體200之各邊牆220安裝在蓋體設置通道 62、64内的所需位置。可適當選定該等蓋體設置通道62、 64、66、68的深度，以及前後蓋體設置通道62、64的寬 度，讓蓋體200的下密封表面226以足夠深度黏接於光學 微型平台100藉此密封表面226位在該該光學系統之光徑 外。因此，前後蓋體設置通道62、64的寬度可能等於、大 於、或小於安裝於其中的邊牆220寬度，只要該下密封表 面2 2 6在該光徑外面即可。此外，可能將該蓋體2 0 0密封 於光學微型平台100藉此與光徑相交的蓋體邊牆221被設 置成輕微偏離與光軸之垂直面，其偏離度數（例如，1度或 2度）足以防止背向反射至该雷射晶粒12。進入该雷射晶粒 12的背向反射可能有害地干涉某些裝置的光學效能，例如 DFB雷射。 該蓋體200通常被配置成使得在該光徑内的邊牆221 之至少一部份對該雷射晶粒1 2所傳送的光線波長是透光 的。這可使雷射晶粒1 2與蓋體200外部之間行進的光學訊 號損失最小。在某些情形中，邊牆部份包含光波導（optical waveguide)可能較佳。該透明邊牆部份應有能與穿過它傳 輸的光束相容的物理特徵。例如，光束穿過的邊牆表面的 厚度、平行度、與平滑度應提供可接受的光學效能且不應 使光束嚴重損害。例如，該等蓋體邊牆220可能包含矽且 92684 1253761 白勺變化小化光束對厚度或表面粗链度 部份可能較佳。基於此—理由，可㈣：=嘯 第一读妒90 」扛仏有上述準直功能的 如4 ’兄。此外，該邊牆部份可能塗上抗反射塗層，例 虱矽，其係1 /4波長厚以降低反射。 劑可Λ合-適的接合材料2 4 Q(例如焊接玻璃或金屬焊接 二)。^、性岔封該蓋體於該微型平台刚之蓋體設置 表面:1便性而言，先將該接合材料⑽塗至該蓋體密封 ^ θ換地’可能使用焊接或其他技術將該蓋體200 密性密封至微型平台⑽。合適的接合材料包含焊 接玻¥，例如包含SnF2、Sn〇、p〇2 5、啊、_2 5、2叫、 乂及BaF2中之一種或更多的焊接玻璃，以及^ ⑽如，MA，USA)生產的焊接玻璃，例如膽27刪焊接 玻璃’以及金屬焊接劑，例如在下墊層(underlayer，例如 絡/錄）上的共晶或近似共晶金/錫合金。 如果導電端子線14係沿著微型平台1〇〇上表面提供， 則應不使導電接合材料240(例如金屬焊接劑）與該等端子 線14有電性通訊。在此情形中，在該等導電端子線^與 導電接合材料之間可能佈置一介電層。不過，此一配置； 能因電容效應（capacitive effect)導致可穿過該等導電 端子線14行進的訊號速度降低。因此，介電接合材料^例 如環氧樹脂或玻璃焊劑）可能用來氣密性密封蓋體2〇〇上 的端子線14。不過，即使玻璃焊劑可能也不適用於高速射 频傳輸應用（hlgh RF transmission appH cat 10n)，在該 92684 1253761 例中氣密性密封的導電通孔9〇可能較佳。為最小化密封對 導電端子線14的影響，至少讓裝在端子線14上的蓋體邊 牆2 2 0部份變薄。 第二光學元件（例如球形透鏡32)可能提供至第二凹 /同30内用以自第一透鏡22接收已準直的光束，其係通過 盖體200之邊牆221，如第5B圖與第6A圖所示。該第二 球形透鏡3 2可能用適當的黏著劑或接合劑黏貼至凹洞 3〇 °分離後’該光纖42座落在該光纖槽40内且用適當的 黏著劑或接合劑黏貼。該光纖槽4〇有一深度，足以讓該光 纖節體42沿著光軸安置。可將該光纖42裝設於一陶瓷套 圈44内’其係延伸超過光學微型平台之長度以提供光 纖42的機械性支撐且協助該光纖42耦合至其他的光學元 件。替換地，可能接合一陶瓷套管（spHt sleeve)或塑膠 插槽（inceptacle)取代光纖成為光纖插槽設計的一部份。 這k可精確對準外面的光纖連接器，然後光纖連接器可插 入戎插槽產生有再製性（repr〇duc i b丨e)的光學耦合於該裝 置封裝件5 0 0。 選定透鏡之焦點位在接近光纖42之端面43之第二透 鏡32的光學性質是有利的。以此方式，該第二透鏡犯使 已準直的光束聚焦至光纖端面43以有效耦合由該雷射晶 粒12放射的光線至光纖42。為保護該光學系統不被污染 物影響，例如灰塵，一密封劑34可能加在該光纖端面“ 與第二透鏡32之上方，並且可能也將沿著在第二透鏡犯 與蓋體200之邊牆221近處之間的光徑的空隙填滿，如第 92684 24 1253761 5广圖與：5B圖所不。選定密封劑％與第二透鏡的光 子生貝I曰此光束可聚焦至光纖端面43。可使用市面上有隹 的材料，包含，例如 Nye0ptlcal Pr〇ducts, Inc. ° CFairriaven’ MA，USA)生產的二氧化石夕密封劑（siUc〇ne encapsulants)、指數比對環氧樹脂㈤以肋灿叫 epoxies)、封劑，以及 Dqw G_ 其他密封劑。 g i 7 除了圖示於第1圖至第6圖的例示性微型光學裝置封 裝:牛5〇〇 ’本發明微型光學裝置封裝件的其他配置也是有 可此。例如，微型光學裝置封裝件5〇〇可能透過第一邊牆 220接收一光束，使該光束被裝置封裝件5⑽内的光學元 件光學性改變，然後讓已改變的光束通過相同的邊牆 220、不同的邊牆2〇〇、或蓋體蓋頂25〇中之一個或^多傳 送=該封裝件5G0。再者，彳能將—序列相同或不同配置 =裝置封裝件50〇菊鏈在—起以提供—光學長列的裝置封 衣件500。更進一步，請參考第8A圖與第8B圖，可提供 不^一個或更多光纖部分42與第二球形透鏡犯的微型光 子衣置為叙件500。反而，可能配置該微型光學裝置封裝 件5〇〇用以連接至光纖套圈210a、210b，其係可能視需ς 包含球形透鏡32於該套圈内。視需要’該等装置封裝件 500之間的間隙67可能包含一接合材料可固定設置該套圈 至該裝置封裝件500。再者，彳能將一折㈣相符材料 (index matching maierial)佈置於該間隙 内。 B·連接裝置化（c〇nnect〇rizati〇n) 92684 25 1253761 該微型光學裝置封裝件500可用於各種的光電系統配 置，例如設置至一電子裝置基板（例如印刷線路板（PWB)) 或之上，或為一連接裝置之一部份。例如，如第10 A圖與 第1 0B圖所示，可能提供一連接器520用以接收本發明微 型光學裝置封裝件500，以使該微型光學裝置封裝件500 光學連接至其他的系統元件。由於本發明微型光學裝置封 裝件可實現為小尺寸，微型光學裝置封裝件500可置入連 接器520之一内空腔512内。此外，本發明之微型光學裝 置封裝件適合用於内含在目前市上有售之連接器。例如， 連接器520可能為一 LC連接器或其他適當的連接器。因 此，包含本發明光學微型平台的連接器使得光纖連接器有 光學發射器、接收器、或收發器的作用。 該微型光學裝置封裝件500可使用適當的接合材料設 置至殼體底座506上。該殼體底座506可設計成可提供機 械支撐及散熱。套圈殼體508可能提供至該連接器520内 用以接收及支撐内含光纖部分42之套圈44，其係光學性 連接至微型光學封裝件裝置500。該套圈殼體508係使用 合適的接合材料連接至該殼體底座5 0 6。替換地，可能將 該殼體底座506與套圈殼體508形成為一單一單晶零件 (single mono 1 ithic part)。較佳地，該套圈殼體508與 殼體底座5 0 6可能包含金屬。就方便性而言，該微型光學 裝置封裝件500的套圈44可能有一長度，可使該光纖套圈 44之末端與套圈殼體508之末端密合。該套圈殼體508可 能鍛造至該光纖套圈44上。 92684 1253761 500，=tf㈣力㈣微型光學裝置封裝件 軟性電路51。⑴一Ult)，這或：等通孔之 子線或通孔。該軟性電路510；；:=否使用導電端 胺膜⑷口 3嶋品)製成。該軟性：::鍍銅的聚亞酿 ,ηπ % f f生電路51〇使裝置封务士 # 阻止I機械性搞合以及去叙至電子裝置基板（例如卿，可 =㈣脹純（αΕ)的差異造錢合纽者較佳。軟性電 路510可調整該PWB與裝置封裝件接合墊之間的線距差 人P:jhfference)’可能包含焊接劑在末端上，可能包 “ ί者其長度之端接電阻（terminating resistor)，以 匕合數條控制阻抗傳輸線(c〇n1：r〇i i ed i寧—ce 什ansmission Hne)可適當傳送該pwB與裝置封裝件剛 之間的射頻訊號。 該套圈殼體508可以可滑動地架設在該連接器52〇内 f得該2圈殼體508在該連接器52〇内可前後滑動。就這 點而5，該連接器520可能包含一套圈彈簧502，例如 螺紋狀彈黃，其係裝在該套圈殼體5〇8上方以及該連接器 空腔512之内。該套圈彈簧5〇2之前端5〇3靠在該套圈殼 體508之肩部509，且該套圈彈簧5〇2之後端5〇5靠在該 連接态工腔512之肩部5 0 7。替換地，微型光學裝置封裝 件500可能以固定式架設在該連接器52〇内而無法前後移 動0 為協助冷卻該微型光學裝置封裝件5〇〇, 一連接器52〇 可能設有散熱片540、545，如第ΠΑ圖至第11C圖所示。 92684 27 1253761 該連接器530(内含内部元件）可能大致類似於連接器 520不過，為谷納例示性散熱片540、545，修改該連接 $ 520的殼體以提供數個狹長開口 532(siQtway)於該連接 口口之八又内使侍，亥散熱片54〇、545可延伸超過該連接器空 ^之界限較么。如第11β圖所示，該散熱片54。可能包含 通運/43 ’其斷面形狀類似於該金屬套圈殼體的近接端 =L的斷面形狀’使該散熱片可滑動式地裝設至該金屬套 圈咸體的近接端5 41 # 上稭此該散熱片與金屬套圈連接器 ，二^訊，從而與微型光學裝置封裝件5〇。有熱通訊。 5玄散熱片545可能ίΐΐ i装、击# γ 劫μ ^ 门木κ連接至金屬套圈殼體508。該等散 :二5包含複數個鰭狀物…罐^ 二；;f:該等散熱片通常包含-具有充分熱傳導率 ❹°金屬。除了該連接器殼體519的背部係以導 塑量進出該連接器或插槽一 (二 在兮PWBh )在以至隱時，散熱片也可能設 在及PW上以利該裝置封裝件500散熱。 C·微型平台之製造 1 _ τ有‘電端子線的微型平台 口月參考弟12A圖盘第岡沾、六 示性方、去用一： 流程圖，其係圖示-例 微型平製造具有導電端子線14的光學 文玉十口 100。儘管該流程圖鱼方 主晶圓片m上製:^例說明有關在 上可期望在單一主曰圓M D100,應瞭解實務 日日口片110或由晶圓片切出的網格上製 92684 28 1253761 造複數個光學微型平台。

由步驟S10開始，p| ^ ,, R k供一基材晶圓片110，例如（1〇〇) 雙面拋光的石夕晶圓片。通常，該基材晶圓片uq厚度為奶 微米厚，且用於高頻應用系統的電阻率大於國歐姆—公 分為較，。選定有最低氧濃度及缺陷密度的基材晶圓片 110在貫務上可用來最小化微機電加工時的不良率。 在步称S20,提供第一硬遮罩於該基材晶圓片上。 該硬遮罩可能包含，例如氮切層，例如低應力氮化石夕層。 $弟一硬遮罩層的適當厚度為，例如㈣至25G奈米。視 *要，可A進彳τ晶體對準㈣以決定結晶對準準確轴 «虫刻特徵可對準於該晶軸達所需的精確程度。 H.S30’5亥基材晶圓片110被圖樣化用於金屬剝 U:U:off)。視需要，金屬剝離用之圖樣化可能 】 較厚阻劑層下的剝離阻劑層resist / 此相剝離阻劑在隨後的加工期間被底切 如和咖）°視需要的再進入阻劑應用輪廓（re-entrant ^ 咖116)於圖樣化該金屬層時可用來達成清除剝 由圖安化;5# ^ ^ ^ WO繼1貝’係沈積—層或更多金屬層至 '二二Γη罩露的基材晶圓片UG之數區。這可用物理 例如，繼蒸鍍)、化學氣相沈積麵、 二適的製程來處理。該等金屬可能包含，例如，一 二：：:層(感⑶㈤1·鲁 °化錯、鶴、或其他合適的材料)、擴散阻障層(例如 92684 29 1253761 j、式或其他合適的材料)、以及表面金屬層(例如金、 π、他合適的材料黏附層(若有的話)的典型厚度為 5至100奈米、例如4〇至rn 障層的典型厚度為1〇 ::列如5。奈米)’擴散阻 至300奈未、例如2〇〇至275奈米（例 牛金屬層的典型厚度為200奈米至1微 相六方1二〇1奈未至1微米。應選定該等金屬層使得它們 例如微式蝕刻、焊接、以及熱加工 1 工土 '。、’：、絡/錄/金、或路化錄/錄/金之疊層(stacked 使：要’利用擴散阻障層或黏附層的厚度也利於 d 線14與焊整16合併有電阻器且/綱 「二打⑽的功能’從而對於該等導電端子線14之數個 ==㈣剝掉該表面金屬層。焊壩可能直接置 回焊（reflQw)時焊接劑沿著該等導電（表面金 :二線14罪毛細作用流動。電阻器經常希望是用來 讓數個傳輸線端接電阻器可使雷射晶粒疋用末 的阻抗（例如，25或50歐姆）匹配。若有必要，金°屬1及 接合表：设置離散元件中的間隙取代積體電路元件。 吕玄等已圖樣化的剝離冬屬 以產生第—套可能被剝離 蜀化層例如，基材晶圓片11 〇上# ^與對衫位點上的導電端子線14。亦可提供用方= 加工形狀之金屬“環，，或微跡(trace)用以 二:：：刻至基材晶㈣110上表面7°上的設置特 破，此係使用另一阻劑塗層及透過該硬遮罩(氮切)乾式 92684 30 1253761 ㈣’在待審的美國專利申請案第 09/519,1 65號中有摇述，標題為“心价μ —

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Surface .features”，Φ 士主口 ^ 〇 甲巧日2000年3月6日，全部内容 在此以引文的方式併入太七 . 幵入本文。替換地，可能用分開的步 執行金屬化該等導電端子線Η及金屬環。此外，可利用更 多習知方法實施導電端子線14的金屬化與一般阻劑的圖 樣化及硬遮罩的乾式蝕刻。 在步驟S50,該金屬遮罩可界定該等設置特徵，例如 透鏡22、32用之凹洞20、3〇,前後蓋體設置通道62、64, 監視槽11，光纖槽40,以及雷射與背面監視器對準定位 點·’可能也加以圖樣化。可製成用微機電技術加工的特性 (nncr⑽achlned feature)的圖樣化方法（_咖叫 ㈣咖）係包含產生金屬環，通常5至2〇微米 用微機電技術加工的區域。因此，傳輸線、金屬對準2 點:以及要用微機電技術加工的區域用之金屬化經常可= 心步驟t完成。然後’可進行較不精確 驟，留下數個在該等金屬環上的阻劑層之開口。這使^ 金屬核之内緣可當作等離子體钱刻步驟用之精確罩、 步：=該環内部去除氮切或氧切。在剝除阻劑之 後，该寺曰曰圓片之矽可被非均向性蝕刻。可使 決於實施糊編刻化學類型：可ΐ -寻用礒機電技術加工的特性之圖樣化方、勺人衣 屬環内部去除該氮化物硬遮罩。此等内部即是；用： 92684 31 1253761 '機電技術加工的區域， 電漿中乾式崎完成。這其他含氟的 國專利申請案第咖咖號中有提供即在上述弓1用的美 視需要’如果需要電阻器或 驟選擇性剝除該表面 月三=用額外微影步 如，物化卸溶液。在卿=…濕式韻刻’例 電阻率的地方，較佳可j 中’在想要每區有較高 利用該潘占附声，例^」strip back)該擴散阻障層且 敍兮 絡化錄，鶴，鎢化鈦，氡化鈦或 鈦。该阻劑可能是例如 .虱化鈦次 ⑽⑷。電泳阻劑係售===_(心trQPhoretlc ^lb〇r〇ugh, MAj USA)^；；lC〇mry L，L*C·5 上阻劑、以另、曰4·、 了1曰由·先擺上該金屬、塗 成” S4n 刻或乾式蝕刻該金屬以產生圖樣，完 成步‘S40至S60,以取代剝離方法。 或1::.S7°，由例如，大體8°比2(3的金/錫焊接劑， 同的：=的谭接劑形成的數個焊墊16,可能使用上述相 ” '法沈積。該等焊墊16可被做成稍微富錫以致有 二Γ】時間二典型的厚度為例如，2.5至3.5微米。 接 物通吊被设計成考慮到：主要金屬化層内，要 物° '苗射與監視晶粒12、18上的金屬組成物之最後内含 物，例如金。 為了楗权°又置特徵，進行一微機電加工步驟，例如非 ;三—的/’、、、式蝕刻。適當的蝕刻劑包括，例如，伸乙二胺 =KEDP)，氫氧化四甲基敍（麵），聯胺，或驗金屬 '氧化物例如’氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化铯，或 92684 1253761 氫氧化铷，及其類似物。該蝕刻 殊選擇性、硬遮罩材料的選定、均=決於例如晶面之特 面上金屬之保護、以及其他的設計;制生:^ 在步驟咖中，可能用機械方 上的考慮因素。 等凹下的空隙表面50、52、54 ’ (例如，用鋸)形成該 刻。银刻可能破壞鄰近非均向性已2情況中用鑛優於钱 第-凹洞2。，這樣可能改變該等特徵，例如 徵之精確定位的邊界。隨後飿；…刻的設置特 置特性可能改變設置在該非均向;性已钱刻的設 學零件之間的相對位置。使 ：刻的設置特徵内光 ㈣需要（它們是要料成可料U/ 特 =二角落)，且在該等已"刻設置特㈣可2 U:。：可用晶粒切割取代银刻提供前 逼、64，如箆qR同仏- 、 弟兆0所不。就這一 + 業之後製成前後蓋體設置通道62、64。而5，疋在姓刻作 基材=:導：子線14間想要作電氣性隔離且該 二要二：的％阻率沒有提供適當的電氣性隔離，可 月匕要進订一純化步驟（ · 例如，PECVD氧化矽，氮化，即步驟S90。 m A 虱化矽或虱乳化矽可沈積成為後設 、迢白勺鈍化塗層。該鈍化塗層通常需要另一微影步 4，其係使用够旋塗或電鍍阻劑，接著乾式㈣或濕式 」例^、'友衝氧化石夕蝕刻（β〇Ε)打開接觸與焊墊表面。此層 之厚度通系為50至250奈米或若有必要可提供無針孔 (pin-hole)覆蓋。 .1253761 —為提置於後^置通道64内的導電端子線部份，可能進 行-序列額外的金屬圖樣化步驟，其係類似於步驟⑽至 S50。由步驟S1⑽開始，使用共形阻劑技術 reS1SUeChnique)在該後設置通道64中圖樣化剝離用之 金屬。可利用上述相同的金屬化結構。為達成適當的 化，該等傾斜表面，例如，應相對於可蒸發掉的角度 (evaP⑽nt angle)將後設置通道表面61、63的位置定位 1此後Γ置通道表面61、63兩者均有適當的覆蓋。替換 i ’：陰罩可能用來圖樣化置於後設置通道表面“'Μ ==電端子線14。可使用—共形蔭罩，其係使用濕式蝕 刻由另-已姓刻晶圓片製成，以共形於該後設置通道Μ 以及乾式钱刻以界定導電端子線與該後設置通道 電氣性微跡（electocal trace)。 *步驟f 〇〇，係進行乾式姓刻，例如，使用50至25〇 毛托耳之㈣反應式離子㈣K(reaetive丨⑽辦） 化物搁板狀物（nitrideshe⑴，它是在上表面Μ 、。延伸且在後盍體設置通道64突出而未完全由表 面上的遮罩層剝除。㈣時使用相對 ^大物兩邊都被活性離子擊打而有比表面高的淨韻^摘 除該搁板狀物可防止擱板狀物下金屬的影子效應 (shad〇wlngeffect)，例如後設置 ^ ^^^^^Celectrical discontinu^；t：： ^▲的^為例如晶面間的㈣比率錢刻劑類型的函 ? 而5，相較於其他蝕刻劑，某些蝕刻劑，例 92684 34 1253761 如EDP’可能造成明顯較大的擱板狀物。如果不使 出¥月^(如上边），可能將所有未被金 、 面鈍化層去除。 卓的表 如果想要使用焊接劑或其他金屬 侧…"耗與美國專利二 =:: 述的氧化純合）連接光學元件（例如透鏡或光纖）== 能：用已姓刻金屬瞻供該焊接劑接觸於該基材晶圓 110。瞬間液相（TLP)與熱激化擴散（TAD)焊接劑對此應2 用；如果想要用焊接劑接合光纖’取決於所用的接： 白二乂驟_或隨後步驟可能提供該焊接劑。該接合; 曰^取決於，例如設計之複雜度（要使用無機接合法 in〇rganicbonding)接合的光學元 I:，3至5微米厚。均勻'一二Si以 只見心要的系統光學效能’例如，由雷射晶Ύ 42的光學元件之間要使用被動式對準時。" 、'纖 學微=驟⑽，進行植人（卿心⑻數個光學㈣於光 a 土+台100。光學元件的植人次序可能各有不同 二二tr:方法為：先使用適當的接合材料，例如焊接 少予接翻，接合該第一透鏡2 2。為了使方法的效率最 格、=零件同時植入整個晶圓片或由晶圓片取出的網 接下來可接合該雷射晶粒12。 以接=❹壓接合⑺咖⑽寧essiGnbQndlng)係用 …光學元件的適當技術，因為可防止焊接劑層的 92684 35 1253761 反應直到έ亥等晶粒接合步驟完 能造成成分改變，這可、商^ P 干接劑層的反應可 ::=t!:所提供的熱激化(tad)接合 才 技術通吊利用在凹洞20、3〇、槽u 其他表面上方的一個至少 或夕基板 式氺與开杜—，丄 θ的接合結構以固定光纖42 或光子兀件、亥結構係包含至少第—與 (constituent iayer)，它一 開。 至夕一擴散抑制/阻障層分 、甬a二二14弟—成分層的材料係不同的組成物，且 通吊廷自孟屬與金屬合金。姑料 -與第二成分層内相互擴散=7係基於原子在該第 組成物，其熔點較第二二散的結果為- 於該第一與第二成分層的適:==屬的炼點高。用 s曰]週田材科分別包括，例如金盥 ::銅：銦、銀與銦、銅與錫、銀與錫、以職錫、金 在母一情況中，較高炼點的金屬通常置於較低溶點 / _下面°或者是’如果組成物1的薄膜焊接劑堆疊是 f組成物2的薄膜谭接劑堆疊的上方，則組成物^會有較 南的炼點。除了二元系統，可使用三元、四元、以及更多 元的系統。可修改該等多成分組成物㈤仏⑽卿ent c_〇s出㈤）以實現已知的效果。選定第一與第二成分層 的厚度係基於’例如用於完成接合的想要熔點，熱處理及 相互擴散後隨後在較高的溫度中該接合應是穩定的。通 吊’该寺層的組合厚度為2至]〇微米。可使用已知技術沉 92684 36 1253761 =等:二:如物理氣相沈積(_，例 技術，或化學乳相沈積（CVD)。所使用的特定技、鍍 於，例如材料以及要沈積的厚度。 ’、决 孩第與第—成分層間—層或更多擴散 制、 時可最小化或防止成分声間片 ^在衣造 至預定的庐χί山曰 擴散直到該基板加埶 至預疋的^界恤度。當該基板溫度加埶至 …、 "、⑺果交成一種組成物，A 定臨界溫度與第二成分層的炫點。阻：=於預 料包括，例如，鈾、鎳、鶴化鈦、氮化阻的材 物。 认化鈦、鈕、及其類似 該擴散阻障層的厚度至少 於-段工作時間，例如，在室溫;； %至無限大’在基板要接合零 、二很夕 度中可持續數分鐘或數小時。 接口兩夺❹夺的溫 同-基板要接合的零件數以及接 擴散阻障層的厚度係取決於，例如:牛尸^的時間。 的材料，以及結構受埶 …阻1^早層與成分層 =層的厚度藉以最小化熱處理後最二嶋 成分漠度。不過，該擴散阻障層可能以亥寺層内的 改最終結構的H例如 ％、要的方式用來修 黏著力、β # 或叙化該最終結構、增加 常為5至。屬。該擴散阻障層的物 兮播 不未。可用習知技術（例如，PVD式ΓΜΛ °亥擴散阻障層與成分層。 或C1D)沈積 92684 37 1253761 口亥丁AD接合層結構視需 s斗、兩々 例如，-阻障層(用以阻二 更多附加層， 或-在第一成、 止基板與第一成分層間的擴散）且/ 層之==層下的黏附層(用以促進該基板與其上諸 加t: 附性)。例如，第-成分層為金層時，可 、各卩场層與—軸附層於師基板上。在該第 心* 乳接觸的層上方有—氧化抑制層更佳。 減少大，、他的方式氧化且不想要使用真空、 焊劑⑴ux)時，—層薄貴金屬例如金 或'專+合物溥膜是报有用的。視需IΛ μ # 、’ 豨 $用π視而要加上其他材料，例如， 屬，例如錦，以協助加強金屬與氧化物間的接合效 層的方式形成於基 層的接合層結構然 該等接合層結構通常係以一層接一 板表面上。替換地，可作成一層或更多 後接合至基板。

:能在該光學元件與第二成分層之間形成一购 π 。這可例如，藉由在-銦層上的-薄層的金(例如 二微:)來作成，其中該鋼層在其底下係具有喝朝 :::素。金的機械性位移ο一lca“lsplacemeni =:麗、缩或熱壓接合—透鏡至該系統所塗覆的凹洞 接者退火以產生想要的用於該TAD系統之回焊溫度增量 此法可防止_面氧化，更可使該透鏡表面與銦有機 性及化學性接觸以產生氧化物至金屬接合。視需要，在 ==化物形成於該第二成分層上時，可形成該壓縮或 壓接合。接合時可能將該薄氧化物弄破，因此暴露第二 92684 38 1253761 :層中的原自齡屬（wgm meta丨）可產切—氧—金屬 鍵。 、八不又限方；任何特定的理論，咸信此法可將出現在第二 成刀層上的表面氧化物的表面機械性變 :ί光纖42或元件與第二成分層之間形成- 人、口構而吕，可能形成矽—氧—銦鍵的界面。 來加熱"亥結構至一溫度，使該擴散阻障層不再 有5阻止第一與第二成分層間的原子之相互擴 可能低於或高於該等成分層的炼點，不過通常是低於= 小化或消除光學元件的移動。該溫度係 、 σ °亥成分與擴散阻障層的材料。通常，兮^1 _ 理溫度可為任何低於 3熱處 25 ^ 00 c的度。以此增高的溫度，且 、足夠的時間，該擴散阻障層被破壞，且出現第—_

成分層間的原子擴散。這是取決於，例如熱處理的溫产I 時人間二以及該等成分層與擴散阻障層的厚度與組成物？用 於可旎形成結構的均勻組成物、不同相的混合溶液、或降 、’及的組成物。所传之結構係具有—總體炫點（該結構内的炼 點會因組成物不均勻而右 、 、 第#所不、大於熱處理溫度與 弟一成刀層的少谷點。結果，可將光學元件穩固接 的位置且可再作熱處理，即使溫度高於原先用來接二； 的溫度。 安。兀件 透過此技術，在接合階層中有高度彈性可將許多光 92684 39 1253761 ，誠、透鏡22、32、以及其他的光學元件精確接合且鎖定位 置於基板表面上。由於接合該等光學元件所用的溫度相對 杈低，可使用標準焊接劑（例如金/錫共晶合金）而不會有用 較高溫度加工所造成的反效果。因為接合成的光學元件有 Γ显穩定性，這些標準焊接劍隨後可用來接合成本較高的 衣置，例如雷射晶粒，至基板表面。 薄^ /錫共曰曰合金與近似共晶合金焊接劑在稱高於 -炫點的溫度中有相對較短的工作壽命（例如，⑼至& 因此，保持基材晶心11Q溫度低於其熔點且在該雷 2 =接至基板時儘量塵低溫度較佳。要完成可藉由- 脈衝式熱量通過雷射晶粒12以固定每一晶粒於 如果沒有焊接劑沈積在其上面，同樣可用在 二面▲視光電二極體18。在接合所有的光學元件之後，可 月匕加熱該基材晶圓片J J 〇，佶 高其有效溶點至夠高的二ΓΓ阿， π阿的/皿度，在任何後續熱加工（蓋體接 a，軟性黏接，基板黏接等 ㈣“ "η 占接寺寻）期間可防止任何顯著晶粒 ::(此i爾接劑樣動、鬆他，、表面張力再成形、等等 ;厂例如使用高度精密晶粒接合設備(出售公司有例 如 Karl Suss 〇f Germany 六 τ 晶粒12。… ay oi Japan)可接合雷射 。/ 力、δ又備，可配合紅外線目視後段檢杳，使該機 出透過雷射晶粒12且/或主晶圓謂㈣ =雪射晶粒12與光學微型平台10。的定位點以=晶； 對準沒有被破壞，且用卄眘 曰曰" 於想使用高度精-二：保高度精密的接合。由 山接合0又備接合晶粒是沒有雷射晶粒12 92684 40 1253761 光控對準的主動回儘 雷射晶粒12沒有全；Λ 要該微型平台零件與 卜 ，蜀阻铋視線通過零件的定位點且使用 無破壞性對準檢查個別的對準。此：二 果有的言m衫步驟中界定的活性區與對準定位點（如 、衣1射晶粒1 2。這樣可精確對準雷射皮導 以及微型平台。 $ π I> :旦二，於蓋體2。。(例如，波長鎖定器，或波長 IS: lit等)内的雷射晶粒12、背面監視光電 °月旦 弟处叙22、以及任何其他光學、電性、機械 性的二件接合在適當的位置後，可進行該蓋體接合步驟， 即二馬♦ S140 ’以下將予以詳述。替換地，在接合該蓋體謂 之前，在步驟S160，可能將其餘的光學元件接合至主曰 片 110。 關於蓋體接合，在步驟S140，可能將蓋體接合材料 240(例如焊接玻璃）以糊狀塗至蓋體密封表面226。替換 地，可能藉由例如網印、移印（pad printing)，或點勝作 業（dispensing operation)塗覆該焊接玻璃。可能將該接 合材料240固化於蓋體200上以清除固化時形成的析出氣 體（evolved gases)。然後，可能將蓋體晶圓片21〇塗至該 基材晶圓片110 (或蓋體晶圓片部份塗至基材晶圓片邱 份），如第4C圖所不。然後，在部份真空、乾氮、或其他 的乾燥惰性氣體中以一溫度（例如，丨〇〇。〇以上）烘烤該蓋體 晶圓片21 0與基材晶圓片11 〇 ’使該等晶圓片11 〇、21 〇脫 水。然後，加熱該等晶圓片至焊接玻璃的接合溫度，然後 92684 4] 1253761 晶圓片210與主晶圓片η。之間施加壓力以製成在 :版200與各個光學微型平台丨〇〇之間的氣密性密 曰右必要’卩能在有數個大氣壓力的氦氣中密封該蓋體 :^210與基材晶圓片no,使該蓋體突出且可用 正合式洩漏檢查步驟檢驗突出的程度。 月丑日日圓片210可能有一沈積在該蓋體晶圓片210 /、仏包含可當作抗反射塗層的蓋體邊牆220)上的介電 ^、幻士氣氧化石夕層。此外，該蓋體晶圓片21 0可能有一 、更1 (仏已預先圖樣化於該蓋體晶圓片210之上表面）。 =使仔在刀^通逼228處濕式或乾式㈣該已接合組件以 提供數個開口 232，透過它們由蓋體晶圓片210上表面上 方且在該微型光學裝置封裝件切斷（singuiatiQn)之前 該微型光學裝置封裝件上進行電氣性且/或光學針測 (Pr〇blng)，如第4B圖與第仏圖所示。替換地，可能部^ 晶粒切割穿過該上表面以分隔該等蓋體2〇〇提供數個開： 232且針測在该上主晶圓片表φ 7〇白勺金屬化層。這可 以晶圓片級進行預燒（burn — in)與高頻測試，於^ 對於在第二透鏡32置於各個微型平台1〇〇上之矿， 等盍體200已被密封於該主晶圓片丨〗〇上的情形而古，二 部份的光束可能被基材晶㈣11G的各個傾斜表面㈣: 上通過該蓋體晶圓片210中已蝕刻或晶粒切割的開口 232。測試晶圓片級光學微型平台】〇〇的能力可藉由 , 轉器提供，它將光束引出微型平纟1〇〇的平面用以測=偏 92684 .1253761 由於該光束係由該光學微型平台丨〇〇出來且向上，儘管多 個微型平台100是以晶圓片的形式相互連接，仍可測= 光學微型平台100。 至於已非均向性蝕刻的（丨0 0)矽基材晶圓片丨丨0，傾斜 表面:能包含- {⑴}平面。在添加第三凹下的空隙表面 54之前，該傾斜纟面可能為第二透鏡凹洞3〇的傾斜邊於 :該傾斜邊牆3 3J能被設置成沿著光轴且面向雷射晶粒 弟1 A圖與乐2A圖所示。替換地，該傾斜表面可能 = = 的傾斜邊牆41，如第2β圖所示。為力^_ ^面^反射率，可能將它金屬化或以其他的方式處理。 232母清:二’該蓋體晶圓片210内已切割或钱刻的開口 在一位置可使由傾斜的邊牆.41偏轉的光 ^皮Η通過該等開口 232。關於作業例如預燒 遽可能被作成圖像及分析藉此可有效—次監視多子置孔 工，在這此情況中，若== 等表面加 伽）可提供45歧射^軸卿雜（⑶⑽ 能使用例如焊接玻璃、環氧樹脂、或其他合適的材 如方法接合第二球形透鏡32(它在蓋體2⑽之外）。妙才 :二可能晶粒切割該等微型平台1〇。留 ： 於:端備妥容納-光纖部想替換地，可能切; :-透鏡32的基材晶圓片u。且主動對準至㈣ " 件，如第8B圖所示。 2.帶有數個氣密性密封導電通孔的微型平台 92684 43 1253761 a·非均向性姓刻 請參考第m圖至第13C圖，其係—例示性方…

程圖，該方法提供用以製造本發明 彳/;,L 诵$ q“丄过 尤、月具有乳岔性密封的導電 =〇之光學微型平謂。本方法係圖示於第则至 圖本方法有數方面係類似於用於萝袢 子線14的微型光學装置封裝件⑽之方法^:有^端 M 12h W] ^ ^ n L· 弟 12Α 圖與 所不。因此，相同的製程步驟用相同的元件符於， 如第12Α圖及第12Β圖與第13Α " 管相同的元件符號是用於特定切 θ。不過，儘 f程方面：::在通孔製程與端子線 衣Ί面，§玄寻步驟不需相同，且有數個可能的不同點， 以下胃况明。如同端子線製程，是以掣 台100於基材晶圓片110上的麻仞〜、、° 先子微型平 可曰曰1U片110上的貫例說明通孔流程圖盥方 法。不過，應瞭解實務上製造、組裝、以及測試在單一基 材晶圓^ 110上的複數個光學微型平台1〇〇較佳。土 凊參考第13A目，由步驟S1G開始，提供_基材晶圓 片110’例如(100)雙面拋光的矽晶圓片。就方便性而+ : «材晶w 11G的厚度為525±25微米厚，且用於^頻 錢的電阻率通常大於歐姆-公分，儘管可能使 ^ 卞如上述，在步驟S20，加上低應力氮化 夕勺第更遮罩301於該主晶圓片11〇，如第14Α圖所示。 ,在步驟S2卜可能使用標準的微影與乾式姓刻技術圖 樣化叹置於基材晶圓片〗丨〇背面72的硬遮罩加〗，例如， 以提：每—通孔用之開口 304,如第卿所示。然後， 在步私522 ’可能非均向性韻刻該基材晶圓>1 11 0通過該 92684 44 1253761 硬遮罩撕内的開Π 3Q4直到形成—角錐狀的凹洞3〇3穿 過該基材晶圓片110以留下氮化石夕硬遮罩薄膜3〇2，並係 由該開口 304跨越-通孔小孔3〇7。㈣錐狀的凹洞3〇3 的邊牆305係包含{111}晶面表面。基於已知的基材晶圓片 厚度、邊牆角度、以及想要的薄膜全長3〇7，可計算要加 在背面72處的目標開口 304尺寸以產生該目標通孔小 307。 在蝕刻凹洞303的步驟期間，步驟S22，硬遮罩3〇1 在開口 304處可能變成底切狀在該開口 3()4侧面上產生數 個氮化物搁板狀物306。在金屬化該等凹洞邊牆3〇5之前， 可能想要去除該等氮化物擱板狀物_，藉此該等氮化物 擱板狀物·不會投射影子，它會妨礙在該等熟狀物· 下的凹网邊牆305的金屬化。該等擱板狀物讓底下金屬 化的妨礙可能妨礙後續沉積金屬層的電氣連續性 (electrical continuit;y)。 在乂 ‘ S23 ’可此藉由—乾式㈣步驟去除該等氮化 真搁板狀物3〇6’其係使用例如㈤’壓力通常為⑽至2〇〔 H °㈣力值通常足以㈣在該晶圓片已㈣面上的 ^物⑽狀物’這通常會突出該凹洞邊牆305而不 η ^ . 衣耘中可用鼠離子與其他的含氟材 = '打擊氮切，為塵力夠高足以顯著散射分子 /又短距離，所U兮楚# ^ 玄寻虱化物擱板狀物306的兩面被蝕 =從而所有其他表面上的只有氮化石夕的-面被打擊，因 為匕們不是有-面被接合至石夕晶圓片就是有一面被其他的 92684 45 1253761 方式擋住（面對反應器平板），等等。因此，可去除數個氮 化物搁板狀物306而不完全去除基材晶圓片11〇其餘部份 上的小孔薄膜3〇2或氮化物。例如在在下:欠氮化物塗層（如 =有用到該塗層）後，在其他階段可進行此步驟，不過應在 孟屬化之Μ進行，以確保在表面上與邊牆3〇5上金屬化層 的連續性。例如，沈積製程期間有顯著散射、氮化物擱板 狀物很小、或使用共形導體沈積，可能省略該步驟。任何 不會自行腐餘的其他硬遮罩，例如，可使用氧化石夕或二氧 化鈦，取代氮化物。 接下來，在步驟S24,提供低應力氮化物3〇8之第二 ‘缘圖所示。該第二氮化物層咖為—視需要的 厚度(例如，2°°谓奈米)與該第-氮化物 層301相同，用來電氣性隔離該㈣孔9卜 在本方法的這個階段中，—平表面3 (侧與-崎面72所覆蓋，它帶有— ：： 刻凹洞的通孔，其係包含 ^ 已蝕 3数個、，、止層於虱化矽薄膜302的 丨千面，厚度兩倍於第二氮化物 301的厚度總和。本 ”弟减石夕層 乾式蝕刻，/ 疋如了濕核刻還是 加么、该基材晶圓片J J 〇至 Ί ί fi iclnTci # ^ ^ f ^ ^ ^ ^ (其係用來對準可圖樣化咖 塗上任何金編元件）:此外，本方法可在 帶有數個已測定肩力^j元成弟二氣化物塗層，可使用 ~ 7的共形塗層之LPCVD氮化矽與氧化 92684 46 1253761 物。 於請參考圖示於第13圖與第14圖的方法，接下來，在 步：S25 ’可能用一金屬層3〇9金屬化該基材晶圓片⑴ 的背面72，如第14D圖所示。視需要，可能透過一蔭罩、 透過-共形的剝離阻劑、透過一已層壓圖樣化阻劑 (lamlnated pattered咖⑽，等等完成此金屬化步驟。 使關樣化技術於該等邊牆3〇5的優點是：透過單 ，膜：圖樣化一個以上的獨立導電端子線14。例如在； 早：溥膜的長方形溝槽中，可藉由圖樣化背面金屬、邊勝 王，適田圖樣化及钱刻該氮化石夕薄膜，以及圖樣化上表 面至屬，製成一序列的導通。 、二::構；:嶋剝膜線(邮Une)，向下到邊牆且 通過通孔，匕都能保持改良的阻抗，且有較高的電 之封裝密度。這樣單-溝槽可變成多個導體用之導管:且 式薄:偷]如藉由以旋轉行星式蒸鎮沈積-毯覆 1Λ arMet llm)。隨後可使用例如上述的阻劑法藉 严 刻圖樣化金屬層309。此金屬化係提供—層的全θ 2=(=鉻/錄/金、鷄化欽/金、或欽/紐/金），其係 向下至背面爾電性共由凹洞邊㈣ 哕Α材曰鬥mn夕 、疋有足夠機械強度的金屬，從 口亥基材日日0片11 〇之平表去 302之後，變成可自行駐立。、f、^^去除氮化石夕薄膜 ΛΑ ^ 固乂驟提供一導電且氣穷 十的岔封橫跨該通孔小孔307。例如，一 ^ 接著200奈米厚的鎳t 不;、旱的鉻、 才 、未厚的金之疊層係有足 926S4 47 1253761 夠的機械強度可於 可用較薄或較厚的/八到如20 S 35微米的通孔小孔307。 較大薄膜、或車1高^層°此外’如果要需要較大強度、 且厚度較大。 电_，此類金屬可用電鍍法，成本較低

如果該背面72作护受斗' A P 接觸分離。可 釔復式孟屬化，圖樣化應使多個電性 市售阻劑，例:I點進行此步驟’方便即可。可使用 積阻劑，或層壓阻劑（U CGmPany，L.L.C.所出售之電沈 可能機械式切割該^屬，^natlr=st)進行圖樣化。更有 為數個分開的通孔9◦。另―：夕：電性分離該薄膜 圓片11 0 $ A & 種又化疋，有可能由該基材晶 或乾糊數個通孔，這樣可能使同 渴式』Γ 大的封裝密度。例如，如果使用雙面 有二二母—斜面011丨可能變為相互靠攏。這在想要石夕 用一接地剝膜線或接地共面組態時很有 妒，ΐ:®片的背面上或在蓋體面上沒有使用通孔的情 柱可當高度的鮮球或焊 土〜石夕封裝件。可藉由例如鮮球搶、遮 類似者完成此項。若有必要，可直接表面設置： 墊（1衣s PWB。再者，可排列該封裝件之電氣性接合 u 1GalbQndpad)使得它财分離後可直接勒接至 ¥線架組件（lead-frame assembly)。 ' 全尸=參考第14D圖，主晶圓片u°有-氣密性密封的 ;屬細，通常有金覆蓋著，其係提供電連續性由背面 向下至-個或更多邊牆，且覆蓋氮化石夕薄膜302。名步 92684 48 .1253761 驟S26中，該其好曰门 土材日日圓片12 〇係承 ^ 且將平表面乾式餘刻，以 设意者阻劑，已圖樣化的， 在通孔小孔中的金屬層：除化矽而權議 表面31 0作出任何圖樣。 E圖所示。可由該平 上的氮化物層301、3二出=必要，在金屬層309 其他形狀，使該氮化物 出—序列的孔洞、網格、或 層309可能當作電漿 6、碩外的機械穩定性。該金屬 伽P)。再者，在本方=㈣適當錄终止層（伽 滿介電材料311或電鍍為較厚，二將該通孔9〇填 果兩面與邊牆有金屬）。通常，合〇 為夕個^體（如 化且使間隔容易作成。 胃用長方形的形狀以利圖樣 由本方法的此—階段，繼續以I 至S160，關於導電線製程 ^ 至S80及SU0 請參考本通孔方法的第〗3圖 屬化該平表面310以提_ + 50可能提供金 之金屬請有電性=數 可省™。，因為該後蓋體設置通 =中:=法 ^ J2L ^ 1 a 0 4甲不需要導雷 ’隹：。 可能修改步驟Sl00以提供-金屬# 该盍體設置區6。之底座(或者為密封環 屬= 的話），目的是要密封蓋體2〇 、 。又厂/可 J皿月丑主基材晶圓片u〇， 該後蓋體設置通道64中提供數個導電端子線。 一標準的金屬化（如上述）可能再度用 形狀與尺寸彳咖™之㈣表面226。可金 92684 49 1253761 2玻璃嫌基材晶圓片n。或蓋體晶圓 兩者。如果會弄濕該矽基 ’或 片110上的絕緣介電膜：二或任何在基材晶圓 該蓋體20。，則不需要'八尸：玻㈣或其他黏著劑用來密封 罩、剝離、或i屬的步驟，即测。藉由例如备 方法塗上該金屬層。對孰…：雜-技蟄所習知的 -MV、 t…、5日此藝者而言顯然大部份頻宏田 瘵鍍或氣鍍的步驟可能也利用一八 、用 無電解化學金屬沈積法 一 Μ屬之電化學與 ρ—)與圖樣化遮罩（若有又i，要如y吏用日曰曰種法（吻 有用，例如，厚含金相對厚的層特別 ^ )°可能使用任何化學電鍍、㈣、與= 此外’關於蓋體黏接，在步驟S140，該蓋體接人材 能包含如先前方法所描述的焊接玻璃。替丄。材： 於蜍毛糕子線14均不在本通孔方法的後設置 該蓋體接合材料可能包含金屬焊接劑，例如，8中; 微米厚於蓋體密封表面m、基材晶圓二 么八。通常是用可濕潤且黏附的金屬化物（例如鉻令 --屬化沒有金屬焊接劑的表面，儘管可使用其他材料。 歹^口 ’在適當的地方可使用銘或與鎳結合。視需要，可能 將該金層圖樣化’或將整個密封環圖樣化，如此在4;: 接步驟期間⑻4Q)可使該金屬焊接_擇性流進數 的區域，想要的地方可藉著毛細作用而有更多或更少的尸 接劑。如杲有過渡區或想要密封區有較高的表面粗縫㈣ 92684 50 1253761 =二二接劑：’這種安排會很有用。藉由圖樣化底 相較於塗金的全峨下也可使用此技術，因為 石夕表面。 屬版’金屬焊接劑不會很快弄濕氮切或 的蓋體曰鬥H r )，烘烤有已接合雷射晶粒u 後，施::此:=ί::η°，以去除任何水蒸氣。然 溫度。視需：Hr且加熱至金屬焊接劑的回焊 下穷封a以 達回焊溫度後施加壓力。在氦氣壓力 壓二二力：::技時，該密封區有顯著高於大氣 比率力此技街可隨時監視封裝件的氣密水㈣漏 邮)，隨後製成該氣密性密封。可在任何一點 自動干涉儀檢查蓋體200的偏轉或曲率。此等測量的 封裝件的氣密水準指標以及它是否已物測 二出物。例如，當封裝件體積小於1 _奈升時，大於 ^升/秒的漏出物停留時間（dwell tlme for le㈣相 子較且，故會導致該等蓋體2GG大幅改變它們的曲率 於導電端子線方法，如上述，要繼續其餘的加工步驟。 除了上述用以形成通孔90的方法，數種變形是有可能 的。例如，在上述的方法中，係將金屬層3〇9形成於該氮 化物薄膜302的餘刻面上且由平表面训切斷該氮化物薄 膜302。有可能反過來’先將該金屬層佈置於該氮化物薄 膜302的平表面310上且由背面72切割該氮化物薄膜 302。此法要用到共形阻劑。再者，可能省略第二氮化物層 92684 51 1253761 308，例如，如果電氣設計不需要此 垂六古 >、、佐/ &旱的隔離。如果#毋 幸乂同水準的電氣性隔離，可能要執行埶 、而要 成第二氮化物層308之前，這可能有狀羊乂私，或在形 當藉由乾式㈣製成通孔90時這可1 預防針孔形成。 表面上可能有高度的括樸。 卩帛’在它的钱刻 對熟諳本技藝晶圓片加工與微機電加 :;力用其他的材料與方法得到相同或類似的結果：:： 射加工可能取代蝕刻步驟，某些類型的 田 沈積（PECVD)可產生右屈约。所AA # 強化子乳相 機全屬#興有足夠口口貝的缚膜用來取代LPCVD。有 执孟屬化子乳相沈積（〇MCVD) budo^t)日佔丰峨 用；減）熱效應（thermal 冰且使步驟的次序明顯改變，例如在晶圓片 生絕緣通孔而非在金屬 1 、 後產 解播種與益電解★铲：Γ月”可能做鎳與金的無電 ^ ^ 书鍍以代替氣相沈積法。當i他方法的妁 勾著電性（thrQwing pQwei^p右pp — 的均 大的、，入/ g Ρ⑽打）很有限牯，應用於高寬深比报 有用，例如使用氯化崎化亞錫的溶液浸泡 及攪動令件於其中。在酸、、丰、、六 化鹽會在表面上作出diP)中還原該等氯 出且/或錫的種子。然後，置入該等零 / ^解獅液且電鍍之。如果用張應力（tensile SS) %鑛鎳’則最佳結果是用於製成氣密性密封且粗♦造 ^封於通孔内部藉此迫㈣與通孔凹洞緊密接觸。 接著可浸入無電解金。 b·加小孔的通孔 弟15A圖至望— t 昂15Η θ係示意性圖解本發明另一方法用 以製造導電氣密性密封的通孔，其係具有複數個形成於其 92684 52 1253761 止層602 :二 15 A圖’晶圓片610上形成-峨 通：幵⑽：Γ:終止層6°2為1材料，其係在隨後的 成刻中係有效具備❹j終止的作用。該 :: 如’氧切(例如熱氧化形成的二氧化扑或 的蝕刻~ 乂 層至—厚度使得在隨後 :刻=期間它不會完全腐钱。通常，厚度為〇.5至2 U未，例如，丨至2微米。 巧苓考乐15B圖，係藉由光微影 =錄終止層以形成一 w止圖樣 :==同或不同的幾何且延伸超出要形= W /门（via hole)的周圍。 可能提供有適當材料、厚度、與 用於之後在該晶圓片61。之一表面 ;^口 6 層:多1二可包含一層或更多層的例如低應力氮化石夕 〇.2至β曰或彼之組合。結構塗層6〇4通常厚度為 所使用的終靖⑽3與結構塗層_ 如果要开J 這取決於例如餘刻劑。例如， 刻終止声賴的材料在通孔钱刻製程中可當作適當的钱 k或如果在通孔蝕刻製程中有夠高的均勺A 使用相同的材料產生㈣膜。 ）4度，可 化該蚌错Ή 寻胰使用先韻與蝕刻製程圖樣 Α : ^ ^ 〇金屬遮罩可視需要用於此目的。 °月芩考第15C圖與第15D圖（第]6C圖 圖)’在該氮化物層6。4與晶圓片6]。中,：二 =視 層6〇3對面的$ & ^ 在忒蝕刻終止 5 的弟-面向下至該姓刻終止層，飿刻數個通孔 92684 53 1253761 引洞6G6。通常藉由乾式蚀刻⑻d，深反應離子钱刻）非 均向性地實施該㈣。可能在相同或不同的步驟中實施氮 化物與矽的蝕刻。該通孔的尺寸係取決於不同的因素。該 尺寸可能4，例如’ 150纟25〇微米的直經以及約5〇〇微 米的深度。該通孔引洞可為各種的幾何形狀，且通常為圓 柱狀。 請參考第15E圖與帛15E，圖（第15E圖由上面下的視 圖）’以下係進行圖樣化先前形成的薄膜之步驟。透過光微 影與—個或更多❹】製程，例如，乾式則（例如反應離子 蝕刻)，稷數個小孔609形成於該蝕刻終止圖樣與結構塗層 …去除仍留在結構上的遮罩。該等小孔可為各種的形式， 歹j :圓形、方形、長方形、拱形、及其類似者，以及彼之 組石。例如，該等小孔_可全為圓形，如圖示，或者是， 替換地，可包含不同的小賴，例…序列在一中心 ®四周的以類似同軸的方式之圓5瓜’及其類似者。該等小 孔之尺寸應使它們隨後可填人金屬或其他導電材料，例 如’接雜多晶矽。通當，兮笙 、 吊5亥寺小孔609至少有一軸長i至 。涉及南頻時，所用的設計應可使訊號以最小的失 損失由該晶圓片之-面至另-面傳輸。再者，可能將 ::小罐之圖樣的一個或更多參數最佳化，例如機械 :導電率、填滿容易度、等等。在通孔引洞對面的薄 =面—般為平面，例如，數微米的範圍a，使它適於旋 塗及精密微影。 茶考第15F圖，接下來，形成一阻劑遮罩於 aa 圓 92684 54 1253761 上’：用-層或更多通孔層605鈍化該等通孔之邊牆，例 、氮化矽（例如低應力氮化矽，或氧化物（例如熱二氧化 夕或低/皿氧化石夕）’以及彼之組合。該介電層⑽5在隨後的 =工期間係保護該通孔邊牆之暴露區域。有利的是，該介 電層可能包含—熱二氧切層作為第_層以最小化或消除 針孔的出現。通常係將介電層6Q5共形沈積成厚度有〇1 ^ 0.25微米且不應封閉該等小孔咖。視需要，在形成該 寺小孔609於薄膜608内之前，可形成該介電層。 接下來，請參考第15G圖與第15H圖，用^如一層或 更多金屬層612氣密性密封該等通孔引洞6〇6。可能將塗 層塗至晶圓片之—面或兩面，且至該等小孔_以形成數 個在其中的塞子。—層或更多金屬層可能包含，例如—層 或更多的黏附層，一擴散阻障層，以及—上導體芦。二 :層⑴可包含，例如鎢、鈦、翻，、鉻、銅、：、鎳二 金、以及彼之合金或組合，例如鉻/鎳/金、絡/金、絡/銅、 鈦/鉑’金、及其類似物。儘管就技術而言不是金屬'該結 構可此進一步包含一多晶矽層，例如，摻雜的多晶矽 由例如PVD(例如減鍵或蒸鍍）、CVD、或無電解或電解^ 製程可沉積該金屬|。可藉由例如CVD或電鍍製程選 沈積該金屬層。以下將描述數個例示性的通孔密封方法。 第-個例示方法係使用一選擇性CVD沈積的金屬例： 鎢用方、選擇性金屬層的種子層彳先沈積於數個要形成公 =表面上。就鎢而言’例如’多晶矽膜例如高度摻雜= 多晶矽可沈積為種子/黏附層。視需要，圖樣 a 7日日吵声 92684 55 1253761 至日日圓片6 1 Q Μ ι_ & 擇性及共”人下表面，以及通孔邊牆。藉由CVD選 填滿該薄膜該多晶石夕上，例如’使用WF6且可能 孔609。替換地，可透過其他熟諳此蓺者 =習知的技術用導電塞子（⑽ductlveplug)封閉^ 之小孔609。 不乾方法係使用無電電鍍。晶圓片可先使用各種 + 例如，虱化鈀/氣化錫）播種，還原，且用金屬無電 开：：如，用鎳填滿該等小孔隐在該等通孔邊牆上 乂成層。接著為浸鍍製程（immersion plating ess)例如，浸鍍金。替換地，可用其他的材料盥電 ^方法。該沈㈣膜之厚度應大於最大小孔_寬度的一 石早^ Γ屬可用壓縮應力（⑶断⑶咖StreSS)形成協助 確保黏附於表面。 ^二以金屬㈣等通孔的例示方法係使用例如旋轉 丁生式洛鑛糸統做蒸鐘。 ^該㈣孔被氣密柄塞，可進彳請加的表面 :::且/或微機電加工步驟以產生微型平 ==他處之習知方法係包括可加工該上(平)表面之方 早:厂該等通孔_(如果未被堵塞）的背面是可用阻劑 二樣化的，例如，使用電泳阻劑，例如麵tm阻劑， ；SA hiPley C〇mPany L-L-C·，(Marlb〇rough, MA, )，制阻劑，或以。視需要，該通孔可透過削， ，或笔鍍製程，填滿金屬，例如，銅或鎳。 儘管已按例示次序招述以上端子線及通孔形成方法的 92684 56 1253761 諸項步驟，熟識此技術者應瞭解該等步驟中有些次序可能 會被改變。取決於版本，可能改變此等步驟、次序、插入 數個步驟、層厚度、且/或改變它們的目標應力，等等。此 外，精通矽微機電加工技術者知道適當插入數個清潔步 私、適當的微影、剝離、塗層技術等等，所以未予描述。 再者，藉由產生在導電廣場周遭的數個導電狹長孔，有可 能模擬共平面與剝膜線類型傳輸元件的效果。料，可用 一方式進行在底面的通孔圖樣化以協助產生互連 (interconnect)，例如針與插槽，或置入銲球隨後回焊 成凸塊（bump) 〇 3·蓋體製造 —可能由-石夕蓋體晶圓片210姓刻該等蓋體以提卢 的蓋體如第4Β圖所示。該網格係包含一網福 I ^ ^ 230母空腔230均為邊牆所圍繞。在例示性的 具肢貫施例中，4個邊 F ^ m 乂社母邊牆末端以形成 —長方形的周圍，其係界定每— 取 i目Κ α - 工月工。如弟4Β圖的上 視圖所不，該等邊牆22〇係突 pe ^ L ^ 丁大出紙面。母一蓋體200間的 間％可此也被蝕刻掉或切割掉或兩者，視 於該蓋體空腔230，以提供分严 而 冰又相同 間。 刀隔通迢2別於該蓋體200之 根據本發明，係提供 圖蓋體2。。的钱刻網格。產生圖示於第4β 術與使用的蓋體晶圓請=主要差異是在刪 的選定係取決⑨，例如設計、Γ/與蓋體晶圓片210 衣長貫現邊牆220的想要夫 92684 57 !253761 學成品（〇PtlCal flnish)的能力、以及蓋體200的最终尺 2。如果，除了或替換該蓋體邊牆，投射光線通過該蓋體 接的底座，此等表面的光學成品也影 衣^ μ孤月且日日圓片21 〇的蝕刻類型與晶圓片類 (例如，SOI)。 、 儘量選定㈣的邊牆厚度以產生適t的機械效能，因 在匕厚度可最大化封裝密度（阳ckingdensity)，並且 Γ 而子線14,通過蓋體2〇〇底下，或通過在該蓋髀200 使用例如密封玻璃時）下的介電層底下時，可最小化對射 祕能的影響。就要傳送射㈣力或訊號的導電端子線14 ’想要最小化射頻的不連續性（RF dis ，想要保持牆寬為沿著端子線14傳輸 二二 小部份’其他的方法也可在邊界條件 取小化或控制場效作用（fleldl 匕守 牆厚可能使用浐；綠 teracil0n)。較厚的蓋體 而.、、泉尺寸的變化補償介電常 在設計頻率的淨變化。不過，對於較薄的蓋：tr: 化不連續性強产Μ“ +· . ζυυ 取小 又 ontlnui1：y magnitude)本身才右 用。顯然對熟諳射頻設計者 有 因素有關：該等特徵之尺寸與波長此因素係與以下 率最佳處理射頻傳^ # π 、 可針對各種頻 頻率，如果二 決定。例如，對於較高的

只卞戈禾疋要在矽表面7〇上盥芸 J 能使用一在其把μ从^ -、凰豆 下傳播訊號’可 如，至5(Γ微米化物層以及數個超薄邊牆（例 ；，。沒樣，可能使有較高介電常| ϋ (例如，石夕與谭接破璃）之場效作用最小化。 的材料 92684 58 1253761 。’⑴。)矽晶圓片之超低粗糙度非均向性的深 J “或供式蝕刻’或這兩種製程之組合可能用來 ^ 220的網格以提供數個開放式空腔23q :疆係用以密封至蓋體設置通道62、64、66、:二 換地至基材晶圓片丨j 〇表 /曰 o.rRn , 囟了此使用例如室溫或低溫 二sc or Cyr〇genic process)或任何其他合適的非均 刻法完成該垂直深钱刻。可能使用市售等離子

Alcatel Surface Technology System 及PlasmaTherm所製造的蝕刻機。 該等已I虫刻邊牆220(至少县白 F νδ ^ ^ ^ /疋先▲通過该專邊牆220的 ^域）通吊有而度平滑的表面。例如，想要約小於烈 的粗糖度以保持1 250至1 650奈米波長的散射損失p、 isc=ring loss)低於百分之1〇。應瞭解給定粗跑 =長的散射程度為例如表面粗糙度呈現的類型，光線 产均心Γ及傾斜角度的函數。想要的邊牆高度與蓋體厚 度均為例如，要裝入空腔内的裝置高度 面面積的函數。 罝而要的表 a·矽之乾式蝕刻 曰本發明用以製造蓋體網格的第一個方法係包含石夕^ 曰曰圓片210之乾式_，例如，非均向性的乾式餘刻1 21。可能包含任何標準方向，例如(_、⑴。)、 或（111)石夕。可使用例如B〇srh、、土 丄 ,ar +λ sch去以父替的鈍化層與蝕刻週 期（etch cycle)完成該乾式蝕刻。通常，該 的區間以及相對慢的速率。視兩 ’車乂丑 而要可使用俊抛光加工（post 92684 59 1253761 pol 1SMng processing)協助獲得想要的表面粗糙戶水 準。該拋光加工可能包含，例如氧化與剝離製程或-均向性 的化學抛光（lsotropic chemical p〇Ushing)。 b.矽之SOI乾式蝕刻 在一與上述方法類似的方法中，可能藉由乾式_， 例如5〇1蓋體晶圓# 21〇之非均向性乾式钱刻 格之蓋體。謂蓋體晶圓片21。可能包含，：： /置在，理層（例如，400微求厚）與—裝置層（例如，別 被米厚）之間的厚氧化物層（例如 係峨卿成且錢邊她謂 儘官S〇I蓋體晶圓片21〇 —般較同品質的 貴，但請晶圓片的乾式姓刻可提供較佳的二深 制，因為氧化物層可當作蝕刻終止 曰 //又才工 U予以取小化，從而製成均勾 裝置層（或蓋體）表面。 /、十/月句勻的 述兩種乾式㈣法，乾式餘刻可用來界定數個 例如，在-層或更多以面(例:=光學邊牆22°。 形狀例如光辆、棱鏡、或圓枝狀透上可/界定 加入;一光學功能而有更複雜的光學::械:：:。°可 c·石夕之濕式結晶蝕刻 三個用以製造蓋體的方法係包含⑴。)石夕之 軸作成(數)遮罩小孔之選定邊 丰然俊，可能猎由飯刻通過該遮罩小孔使用已知 92684 60 1253761 結晶蝕刻技術（例如基於K〇H與e 適當對準於（丨丨〇)曰 、進仃結晶蝕刻。當 空腔，每-個有上 ，以餘刻製成複數個蓋體 工母個有兩個相對平行的平邊牌Γ甘产 蓋俨曰#回（其係大體垂直於該 月且日日0片之平面且有很平滑的邊牆表面)。 在此方法中，抑制<Π1>的蝕刻速率是古划Μ 、 等{111}平面係產生用於光 士吉、，因為該 如，ί 1 π丨芈而,α μ , 裏傳知的垂直平邊牆。例 }千面的蝕刻速率約6〇至 钱刻速率。⑴1}平面相對 平面的 刻劑而合有 、{ 00}的餘刻速率因不同的钱 等⑴!二: 速率的差異可用來協助平扭化該 寺{111}表面。例如，當遮 -化。亥 缺阽眭，木、1士 日圓月未對準造成步驟有

缺㈣，㈣始表面粗趟度太高時，且/或當 I 坦化邊牆時，就可能需要。可能用相對二：：、/ 度轉成例如70.5度的垂、垂直故牆角 粹妹心 ^形成空腔的其他兩個邊 I。替換地，可蝕刻有9。度角的盒子。 、 ^ 在/、使用撫式結晶钮刻的時候，钱列护 ::產生小幅的楔入(wedglng>楔入咸 該二 =準直光束偏轉若干。不希望被任何特定理論所限二 枝入的原因為緩慢的⑴U攻擊比率（attack rate)且 已名虫刻邊牆2 2 0的頂邻異帝吹/v a a 一 的頂暴路於此攻擊的時間明顯較長於 4底㈣u⑴㈣區域（只在_末期或接近時a 路^改變擾拌方法（agltat】on㈣hod)，變慢㈣速率或 改雙晶面的相對㈣速率可能減少或幾乎消除此效岸。 d· SOI之濕式結晶蝕刻 〜 另一蓋體製造方法為，在上述的濕式結晶钱刻方法中 92684 61 1253761 可能使用一 SOI晶圓片（其類型已上述）。該絕緣層可能用 來當作钱刻終止層。相較於石夕晶圓片雀虫刻技術，S0i晶圓 片之，晶蝕刻（crystauographlc etchlng)可能產生更均 勻的盍體蓋頂厚度以及適當的平滑度用以使光學光束通過 該蓋體蓋頂250。 e•乾式與濕式組合式蝕刻 根據本發明另一蓋體製造方法，可能進行乾式姓刻（例 1=之S01晶圓片的深反應離子姑刻），以及隨後的濕式 广驟。該方法可能首先包含-乾式蝕刻步驟㈤如上述 ::之崎糊，’）。可能以一方式進行乾式關步 編、221，其係光學上平滑且垂直於該蓋體 =片2H)的平面。可能用對準於晶軸的遮罩小心進行該 二：刻’以便使隨後濕式蝕刻步驟表面不規則的去除作 呆里敢小4匕。 _ 丨丄丨侍之粗糙度以及與垂直面的角， 是一 ’可能進行結晶濕式絲刿 刻该浼式蝕刻通常進行數: 、.至30刀I里，延取決於表 時間完成平滑加工較佳。因私度。用較短的⑷ ^ ^ 1 口此，在取初乾式蝕刻步驟中 貝現低表面粗糙度（例如 Μ以下至1〇〇奈米）較佳。 』痕（notching)會減少丨m丨對姓、电牡主 係葬由昊+ &曰^ 夕1111丨黏結邊牆表面的品質 知稭由恭路結晶後段蝕刻時 兮f I〜 j被攻擎的頭外晶面造成）。# 續"刻直到較慢區域平坦化於氧《 曰 在此過度钮刻，，期門，ρ止| 〆 可鈐八m咖十攸 J間，已先暴露氧化物的區知 了此胃因與電漿蝕刻劑相 匕一 作用而有表面電荷增加累積名 92684 62 1253761 表面上。這可能破壞周邊較低的邊牆上的局部鈍化層 致矽被橫向蝕刻’或沿著氧化物表面被底切。如果尸:使導 ,式蝕刻，此一效應就不會像使用後段濕式蝕刻那樣用 顯。底士刀會暴露晶®，導致邊牆的非均向性濕式^ 清理更有挑戰性。因此，想要使用一種能请測钱刻终點面 (etch endP〇lnt)或能改變蝕刻製程的機械，以最小化刻 效果（n〇tching沿ect)。市售的終點伯測系統有例如1喂 P〇rtsm〇uth(NH，USA)之 STS 系統。 儘:可”观晶圓片上進行上述的乾式與^刻 法，使用矽曰曰圓月而非S0]:晶圓片是有可能的。 f·軟百葉窗法（Venetian blind approach) 請參考第16A圖至第16D圖，本發明另一蓋” 法係利用“，百葉窗法”（Venetlanblindappr〇ach)。此 方法包含-濕式㈣（濕式非均向性結晶㈣），一苗 體晶圓片210内姓刻-序列相互鄰近的薄長方形凹洞| 。該蓋體晶1U 210可能包含⑽）石夕，例如。係將該 等凹洞231圖樣化於該蓋體晶圓片21〇表面内以覆: 體晶圓#210(為形成每一空腔23〇處）的數個區域皿如^ ⑽圖所示。各對狹長孔間係佈置數個薄分開的牆娜，如 弟16A圖所示。通常，該等分開的牆⑽係有一厚度㈠列如 〇至501米）。可能選定遮罩上該等姓刻凹洞小孔之間的 間隔以使該等分開的牆2 3 3在M刻製程快結束時合倒塌且 刻掉。替換地’可能使用均向性飯刻以去除該等分開 的牆2 3 3，然而這樣較差，因氧；士 a U為足w增加要用於光學訊號 92684 63 1253761 傳輸的兩邊牆221上的表面粗糙度。 該軟百葉窗法可形成較小 Γ:刻r有每—空腔_之單- ::為；：i6c圖與第⑽圖，其係圖解說明在形成空 工1與軟百葉窗法之間的差異。例如，第16C 圖纟，、員不兩個方法均可制# ¥ 同總寬度（寬度係指沿 有的長轴的尺 ^ ώ ^ — 虛線2 2 2間的相同無障礙 見度的工腔。第1 6D圖係圖干具许冷4人 口口 u加、園不長度與組合凹洞231 —樣的 早一凹洞242(長度係指沿著唆2? λ, ^ . . x 者、，泉222的方向）。虛線222間 =域係表示被該等凹洞231包圍的整個空腔撕内的完 二‘、，柄區。gp，可將-立方體，其面平行於虛線222， ^空腔237’且該立方體—般而言不會妨礙該空腔挪 于見的任何一面235。該立方體會大體平坦座落在該 凹洞加的底部。當然該立方體的長度取決於該空腔撕 的長度。 可能藉由圖樣化—個大開口且蝕刻至深度〇製成一有 代表性的空腔241。在D處，該等空腔24卜242係包含位 在虛線222間的見度。對應的無障礙長度係由空月空的 長度所D又疋。反之’使用製成空腔的軟百葉窗&，其係提 供一序列有蝕刻深度D的凹洞231。 圖示於第16C圖的兩個空腔237、241 一般有相同的寬 度相同的無障礙區、以及不同的長度。可能藉由例如減 ^蝕刻深度、加覓遮罩圖樣、或彼之組合延伸凹洞Μ1 (其 锊由單連&遮罩小孔蝕刻）的無障礙寬度。如果深度與寬 92684 64 1253761 度是固定的’或如果想要保持它們為最小以提供較小的蓋 體，則凹洞231的長度受限於深度與寬度。帛16])圖係圖 示如果不考慮寬度延伸該單一空腔242長度的結果。就此 情形而言，深度仍然一樣。對於給定的長度與深度，空腔 241有空腔長度（或“單位長度”）的極限。不過，與空腔 241相反如第16C圖所示，藉由分割空月空挪為多個凹 :同231可延伸空腔237的長度而不會增加寬度或減少深 度。換吕之’藉由改變所用凹洞231的數目，可自由選定 ^腔237的最終長度。對於給定的長、寬、深，可產生 、：中比δ亥比率係捨小數加—為整數。可能用兩凹 洞231中之攻小者製成該空腔237。 能基第16Α圖至第16D圖的蓋體時，本方法可 的適腔237的想要尺寸，由選定蓋體晶圓片210 料用二詩:、尺寸開始 '然後，可能沈積-適當硬遮罩材 +用衣根據想要的矽蝕刻劑（， 矽遮罩）作㉟式石夕㈣。接下來 0H钮刻劑的氮化 的簡單光微影與乾式或濕式 罩且用氮化石夕 刻劑中_該蓋體晶圓片210至選定==之後，在钮 此時，該等凹洞231已製成且6 又 的情形中多個凹洞闲也制 兀成。如果在（110)蝕刻 能使用額外I，:…“衣成一空腔237，視需要，可 包含’例如，機械式破壞該等上=233。該等步·驟 及其類似者。可能將原始遮罩圖刻’ 早LJ彳水e又叶成可使該等分開的 92684 65 1253761 以:：非均向性濕式蝕刻結束時因遮罩底切而消失。同 :終::方法有必要，可能使用〜 g· 45 結晶钱刻 本舍明另一例示性芸辦制皮 45度角的遮罩結晶綱；；；^ 向在<11〇>方向 所示。 幻（1〇〇)石夕，如第圖與第⑺圖 在蓋體晶圓片21〇上可能提供—長 351。製造芸I# snn 士 罩小孔 右、可能需要—個大尺寸的蓋體以f成 =…光束可通過的邊㈣。該蓋體30。可;有 要主上黏附劑的平坦蓋體 匕有 體密封表面_寸為固定，假若該蓋 糊的尺寸係取決於例如邊牆321的；:要本方^形成的蓋體 界深度B(邊牆321與尖點 \要尺寸。在到達臨 牆321係包含-截角的二:隨 321的形狀因同時加深與變窄而趨近變亥邊牆 該邊牆諸邊的角度—般為常數。該等角形。 深度以提供一個一般三角形的邊牆321。口 =、於臨界 母4 321的邊持續由進行钱刻處趨 ^ 部的頂點向著該上晶圓片表面_ /、他的與底 夠久，該三角形垂直邊庐训人、Α 果餘刻的時間持續 朽小主且回321會消失且只 的凹洞而無垂直表面。如果以典型的方式用—/固角錐狀 圖樣化該蓋體晶1U 310且平行對準 乂大的小孔 凹洞是一樣的。 1 111十面所得的 ςπ似△ 66 1253761 耜由改變該遮罩圖樣的寬度、改變該凹洞的想 要冰度、或兩者，可調整該邊牆321的最終尺寸。如果該 /、、罩圖心的覓度是固定的，該邊牆321的尺寸會隨著該凹 洞的冰度而減少。如果該凹洞的深度是固定的，該邊牆 321的尺寸會隨著遮罩圖樣的寬度減少而減少。此外，該 5々正们見度（從而邊牆的寬度）會隨著遮罩小孔寬 二的二咸：而減少。第m圖係圖示可讓光束通過邊牆 —° %光束與蓋體表面之間留有適當距離的最小深度盥 見度（因而整個蓋體尺寸）用於本設計。 /、 在前述的方法中，可能使用習知的㈣劑，例如，驗 性的風乳化物，例如氫氧化鉀與TMAH，或EDP，以及宜他 已知更具氧化物選擇性的非均向性蝕刻劑。EDP可能在 < 111 >晶面表面上例如產生争 更小的表面粗糙度。再者，可能 使用本技蟄所習知的技 u j ★添加表面活性劑以改盖* 面粗糙度），在非均向性的蝕 盥 j加工中貫現想要的最終形狀 /、表面取後加工。可能使用 ^ ^ ^ & ‘力層（例如，低應力氮化物） 作為 >照式I虫刻用之遮罩材料。 Q . Λ 可月匕使用氧化石夕（例如 s 1〇2 )、至屬（例如鉻，紹，链、 ,^ ^ ^ 鎳）、阻劑、或彼之組合作為乾 式钮刻用之遮罩材料。可能 使用習知技術圖樣化該等遮 車。 此外，當使用濕式敍刻争 + ,π ^ ? ^ 日守，有可能在該等邊牆220 上，用0榼化溥膜焊接劑（例如， , ，/、晶合金或近共晶合金金 /錫組成物、銦、錫/鉛、钿/

„鉑/鋼、瞬間液相（TLP)材料、TAD 材抖、及其類似物），使用氮务 ^ 夕之硬遮罩，界定該等凹洞。 92684 67 1253761 該焊接劑可阻礙數次非均向性的姓扉有適當的結果，可 使表面上有;^接核，備妥用來密封該等蓋體至基 圓片11 〇。厚度、組成物、溶，點、以及圖樣可能取^於， 例如粗糖度、盍體設置區6〇、接合階I、等等。焊接劑用 之典型厚度為例如3至8微米。此外，該谭接劑可能二於 黏附層與擴散阻障層（如上述），例如，鉻/鎳^/翻，… 鶴，及其類似物。該蓋體·、基材晶圓片no，或兩者可 ^有該焊接劑。該焊接劑在成分上可能分為兩種^^ 、處理的其他階段時出現有害的反應或擴散。（在某些产 況中’當藉由環氧樹脂接合（epGxyb⑽ding)、陽極接二、月 网虫合接合（fuslon bondlng)、HF或其他低溫共價鍵合 (⑺valentbondlng)、金/金接合、料密封蓋體咖時， 不需要焊接劑。） 、 可能想要在該蓋體晶圓片的密封表面上，以高於與焊 接劑或金屬相容的溫度，沈積不同的塗層，例>，抗反： (AR)塗層。在蝕刻該蓋體之後，視需要剝去該遮罩(通常剝 去金屬遮罩）。然後，使用反應物(例如有機金屬化合物、 。、元—氣矽曱：)：几、氧、與氮）’藉由例如共形CM，該晶 圓片塗上抗反射塗層。沈積通常是在4〇(rc以上的溫度中 進行，會與大部份的焊接劑及金屬不相容。塗上抗反:塗 層之後，對準晶圓片或零件的網格於包含—序列可旋轉二 對％開口的蔭罩，該等開口係追蹤想要的阻劑圖樣（^“。七 pattern)。例如，如果蓋體的網格包含數個100微米厚的 工月工’可使用蔭罩。蔭罩通常為已蝕刻的薄金屬層，其係 92684 68 1253761 具有數個開D， 告罢雕 可用金屬的蒸氣沈積得之。 田皿月豆用於傳於也 密封表面同時防止！^線或包含波導時，想要連續覆蓋該 牆表面上。m '屬沉積或溢塗（〇心咖7)於内或外 一描繪蓋體㈣表：晶圓片或網格上的每-裝置，重覆用 於零件有相要準心的開口锿構成蔭罩。該蔭罩可能對準 不足尺寸：=二’其係蓋體密封表面上*罩的重叠與 米的開口，通常币去° ’ 1〇0 H卡的牆可能利用蔭罩75微 金屬溢塗需要至少±12·5微米的對準 因娜罩：=上。實際上，對準通常較此最小值佳， =罩〃、令件之間經常有納入考慮的間隙。可 對準 打、沈積金屬、以及蒸錄源與基板的間隔與 上4、、罩又。十可此包含有金屬中心區的開口環，其係掩苗 腔的内部體積。該開口環可能被—岸邊接觸（land) 刀衣…個或更多位置’該岸邊接觸係使陰罩金屬本體黏 \於金屬中心區。黏接中心區與遮罩本體的岸邊接觸可能 被佈置成當蓋體旋轉18〇度時，第二金屬化層在密封表面 周遭產生連續性覆蓋。如果該密封遮罩的數個金屬中心區 被一個以上的岸邊接觸黏接時，則它們被安排為非對稱藉 此不會阻礙金屬化的完成。例如，該遮罩可能由3密爾厚 的不鏽鋼製成，有兩個岸邊接觸（每—2至3密爾），其係 黏接邊遮罩金屬中心區的内部至一 4密爾的環。該等岸邊 接觸可能被安排成非對稱藉此當該晶圓片或網格旋轉18〇 度時，可完成密封表面的完全金屬化。 寸 92684 69 1253761 糊沈積第—可濕性金屬化層，例如，細奈米）/ 米V金(2。◦奈米)形成該遮罩。用-設計好的數 沉：二同的結構及厚度完成第二金屬化。接下來 / 劑，例如，金/錫（2至10微米）。因此，可由兩 個礼積步驟製成一焊接劑可 ^ 接劑於接合表面上且㈣可能連續沈積焊 置内的小間隙。當蓋金屬岸邊接觸位 焊接劑藉由毛細作用填入輪二=該焊接劑’ 翁宓 ]丨卓此間隙也有助於防止蒸 二山封（vaP〇r seal)在隨後的烘烤步驟期 氣密性密封蓋體於基底之前用來去除水份及可凝結= 儘管料有效傳輸！⑽奈米以上的波長，但是某❹ 用。糸統想要能夠傳輸可見光譜與近紅外輪 〇 〇。在例如封裂激發雷射、VCSELS、許多感測器、及其類 :::中’此能力可能很有用。就這一點而言，可能提供矽 盍脸内的邊牆部份在想要的波長上是光學可穿透的。例 如，請參考第18A圖至第18D圖，可能藉由上述方法製造 -矽：體200於(100)單晶矽内。然後，使一部份的邊牆 222义薄為5至30微米厚，如第18A圖與第圖所示。 ^後有文薄邊牆222的蓋體可能被熱氧化一段足夠的時 間二致使整個深度的邊牆222被氧化為二氧化矽，它對可 ^光譜是光學可穿透的，如第18C圖與第18D圖所示。為 降低機械應力（它可能係因固體體積的變化所造成），可能 利用在氧化期間相互成長產生固體牆的已蝕刻柱體或長方 92684 70 1253761 體。可能藉由齡奇為i w 、、 在可使用/1、濕式蝕刻、或兩者產生該等柱體。 ^ ^ . ,π ν 晶圓片的地方，該蓋體晶圓片210可能 =圓_將予以接合)，-個用於： 時，本設計容易力4封盖頂250。此外’當使用乾式钱刻 、、η 易加入附加的對準特性（例如對準針用之孔 '或協助對準於套圈套筒的前管嘴。 之孔 D·氣密性測試 根據本發明之另一 件之氣密性、 很方便地測試裝置封裝 變或減少心μ尺寸使得蓋頂25G因應氣密性的改 體⑷如，儀）。在製造期間，該封裝件填滿惰性氣 的最長尺二 使蓋體突起。蓋頂250厚度與空謂 有—空腔全二長）=比率通常為1/10至1/50。例如，就 产可心二’、1宅米的蓋體200而言，40微米的蓋體厚 ΓοοΧ^ 的偏轉與耐久性。蓋體厚度通常在20與 : 卡之間。因為蓋體突起的程度與封裝件内 =/斤以盍體突起的變化程度是氣密性㈣漏比率的指 即可=ί:Γ羊細說明’在此項技術領域具有通常知識者 ==發明的諸項優點。因此，熟諸此項技術者知道 概冬。：:;體實施例做改變或修改而不脫離本發明的發明 施:因此，應瞭解本發明不受㈣在此所描述的具體實 明希望包含所有在申請專利範圍中所提出的本發 明粕神與範疇内的改變與修改。 92684 71 .1253761 ，可能替換地用可偵 且使用標準的洩漏偵 除了上述用以測試氣密性的技術 測的氣體填滿該封裝件，例如，氦， 測設備測量封裝件的洩漏比率。 【圖式簡單說明】 番閱時苓考附圖有利於明白前述發明内容和以下本 明例示性具體實施例的詳細說明，其中·· 第®至第1C圖係示意性圖解本發明光學微型平台 (〇pt=al microbench)在不同製造階段的透視圖； 口 第2Α圖與第2Β圖係示意性圖解第u圖與第ic圖之 微型2台各沿剖面線以與⑼繪出之側向剖面圖，· 第3A圖與第3B圖係示意性圖解本發明微型平台之附 加配置的侧向剖面圖，該微型平台凹進區的排列方式不同 於圖示於第1A圖至第ic圖的排列方式； 弟4A圖係根據本發明，示意性圖解一包含複數個光學 微型平台之基材晶圓片（base wafer)之上視圖； 干 弟4B圖係根據本發明，示意性圖解一包含複數個蓋體 之晶圓片之上視圖（望進蓋體之空腔）； 風版 第4C圖係不意性圖解第4B圖之蓋體晶圓片（其係密封 於第4 A圖之基材晶圓片）之侧向剖面圖，該剖面係沿^諸 行微型平台中之一行； 第4D圖至第4F圖係示意性分別圖解蓋體已由蓋體晶 圓片切斷（smgulate)後該已裝配的蓋體晶圓片與第4c Z 之基材晶圓片之上面及側向剖面圖； 第5B圖係示意性圓解本發明之微型光學裝置封裝件 92684 1253761 之透視圖，該裝置封裴件 一 p . 干知以弟5A圖的元件組成； 弟6A圖係不意性圖解沿著第 裝件之光軸繪出的側向剖面圖；U out九子衣置封 第6B圖係示意性圖解° — 穿置封壯杜夕伞〇者人乐6Α圖類似的微型光學 衣1封衣件之先軸繪出的 予 射之_聚焦於光纖圖透:過其係具有使雷 第7Α圖至第7C圖係干立^ ' 本發明微型光學裝置封裝 Η ”Ρ'，、口構之 衣仟之侧向剖面圖； 第8Α圖與第仙圖係示意 裝置封裝件之側向剖面圖； Μ月力U型先學 弟9Α圖與第9Β圖择+立从门Α W 4+ ^ ^ ήΑ ,0ί ”不思性圖解本發明之微型光學穿 置封I件的侧面剖面圖與 凡予衣 個氣密的通孔（由嗲气文㈤^衣置封裝件係具有數 裝件外面）；亥乳讀密封的空腔之内部延伸至該封 第10Α圖與第1〇β 型光學裝置封裝件設置於;二:：有-本發明微 視圖； τ旳連接為之側面剖面圖與透 第1 Α圖至第11C圖係示意性圖解連接哭之、秀滿R 該連接器係用於設置本發明之微刑弁風Ϊ 透視θ， 用於冷卻該微型光土先子衣置封裝件與數個 圖，嗜方、去ρ θ矿、圖不本發明之一方法的流程 。亥方法係用於製造具有數個導電蛛 】ead line)之光學微型平台； (conductive 弟13A 5]至第13C圖係圖示本發明之一方法的流程 92684 73 61 !2537 _ 該方法係用於製造一具有 先學微型平台； 有數们蛉电乳岔性密封通孔的 第14A圖至第14g圖係示咅 决用丁心丨生圖角午根據本發明之一方 用以製造導電氣密性密封的通孔； 乃 第15A圖至第15H圖係 方法田，、；制、4 心丨生®角午根據本發明之另一 去用以衣造導電氣密性密封的通孔·， 第16A圖至第16D圖係 法用ι：ϋ心性圖角千根據本發明之_方 :在盖體晶圓片上製造形成空腔的蓋體之上視圖. 弗17Α圖與第17Β圖係示意性 圖， 另„古、么田 ^ 刀另圖角午根據本發明之 另方法用以在蓋體晶圓片上萝$ # # & 月之 圖與側面正視圖；以及 町皿組之上視 第18A圖至第18D圖係 份之蓋體。 ^騎—具有”邊牆部 【主要元件符號說明】 1〇 12 14 18 22 32 34 41 43 5〇 11 監視槽、 13 端面 16 焊墊 20 第一凹洞 30 第二凹洞 33 傾斜邊牆 40 光纖槽 42 光纖部份 44 套圈 56 空隙 # 裝置設置區 光電裝置、雷射晶粒 導電端子線 光電裝置 第一透鏡 第二透鏡 密封劑 傾斜邊牆 端面 52、54空隙表面 92684 74 1253761 60 蓋體設置區 61、 6 3表面 62、 64、66、68 通道 63 ^ 65邊牆 64 後設置通道 66 ^ 68通道 67 間隙 70 上表面 72 下表面、背面 74 冷卻空腔 76 冷卻結構 77 散熱片 78 導熱材料 80 光線 90 導電通孔 100 光學微型平台 110 主晶圓片（網格） 200 蓋體 210 套圈 210a .、210b光纖套圈 220 邊牆 221 蓋體邊牆、凹洞 222 虛線 226 密封表面 228 分隔通道 230 空腔 231 凹洞 232 開口 233 牆 235 面 237 空腔 240 導電接合材料 241 空腔 242 凹洞 250 蓋頂 300 蓋體 301 硬遮罩、第一氮化物層 302 遮罩薄膜、小孔薄膜、 氮化物薄膜 303 凹洞 304 開口 305 邊牆 306 氮化物擱板狀物 307 通孔小孔 308 第二氮化物層 309 金屬層 310 平表面 75 92684 1253761 311 介電材料 326 蓋體密封表面 500 微型光學裝置封裝件 503 前端 506 殼體底座 508 套圈殼體 510 軟性電路 519 連接器殼體 530 連接器 540、 545散熱片 542、 5 4 6鰭狀物 602 1虫刻終止層 604 結構塗層 606 通孔引洞 609 小孔 612 金屬層 D 蝕刻深度 邊牆 遮罩小孔 套圈彈簧 後端 肩部 後端 内空腔 連接器 φ 狹長開口 近接端 通道 蝕刻終止圖樣 介電層 薄膜 晶圓片 臨界深度 Φ 76 92684

Claims (1)

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第931 27827號專利申請案 申請專利範圍修正本 (94年11月3曰） 1. 一種光電裝置封裝件，其係包含： 基材基板，其係包含在該基材基板表面上的光電裝 置設置區與蓋體設置區； 設置在該光電裝置設置區上的光電裝置；以及 設置在該設置區上的蓋體可在該基材基板與蓋體 形成一封閉空間，其中該光電裝置是在該封閉空間内，# 且其中該蓋體有光學透射區，其係適於用來沿著一進/ 出該光電裝置之光徑傳送給定波長的光線，其中係將至 少一部份的蓋體設置區佈置成沿著該光徑且在該基材 基板表面下之該光徑下的深度。 2. 如申請專利範圍第1項之光電裝置封裝件，其中該光學 透射區係矽。 3. 如申請專利範圍第1項之光電裝置封裝件，其中該光學籲 透射區係該蓋體之邊牆部份。 4. 如申請專利範圍第1項之光電裝置封裝件，其中該光學 透射區係該蓋體之蓋頂部份，其中該基板係復包含反射 表面用以反射由該光電裝置發出光線通過該蓋體之蓋 頂部份。 5.如申請專利範圍第1項之光電裝置封裝件，其中該基材 基板係復包含一凹面，其係在鄰近該光電裝置處被佈置 成沿著該光軸，與一設置在該凹面上的透鏡以提供一準 (修正本）92684 1253761 直光束至該盖體之光學透射區。 6. 如申請專利範圍第1項之光電裝置封裝件，復包含： 該基材基板内的光纖槽，其係被佈置成沿著該光軸 且至該蓋體外； 光纖部分，其係被佈置在該光纖槽内； 凹面，其係被佈置成沿著在該蓋體與該光纖槽之間 的該光軸； 設置在該凹面中的光學元件用以接收該光線且使 接收到的光線聚焦於該光纖部分之一端面；以及 在該光學元件且/或該光纖部分上之密封劑。 7. —種晶圓片級或網格級光電裝置封裝件，其係包含： 基材晶圓>5或基材網格，該基材晶圓片或基材網格 係包含複數個主晶粒，每一晶粒係包含一光電裝置設置 區與一蓋體設置區； 設置光電裝置在每一個光電裝置設置區上；以及 蓋體晶圓片或蓋體網格，其係黏接至該基材晶圓片 或基材網格，該蓋體晶圓片或蓋體網格係包含複數個蓋 體晶粒，每一蓋體晶粒係設置於各個該蓋體設置區上以 形成封閉空間於該主晶粒與蓋體晶粒之間，其中各個光 電裝置是在該封閉空間中，且其中每一蓋體晶粒係具有 光學透射區，其係適於用來沿著進/出該光電裝置之光 軸傳送一給定波長的光線。 8. 如申請專利乾圍弟7項之晶圓片級或網格級光電裝置 封裝件，其中該蓋體晶圓片或網格係包含絕緣體上覆矽 (修正本）9268·4 1253761 晶圓片，其係包含佈置在矽層間的玻璃層，以及其中每 一蓋體晶粒係包含矽邊牆與包含玻璃之蓋頂。 9. 一種晶圓片級或網格級光電裝置封裝件蓋體，其係包 含： 矽晶圓片或網格，其係包含複數個晶粒，其中每晶 粒係包含複數個邊牆與連接於該等邊牆之蓋頂以形成 空腔，其中一個或更多邊牆係包含光學透射區，其係適 於用來沿著通過該邊牆之光軸傳送給定波長的光線。 1 0.如申請專利範圍第9項之晶圓片級或網格級光電裝置 封裝件蓋體，復包含抗反射塗層於該光學透射區上。 11. 一種在晶圓片或網格上形成光電裝置蓋體的方法，其係 包含： 提供矽晶圓片或網格，其係包含複數個晶粒；並且 蝕刻該晶圓片或網格以製成複數個蓋體結構，每一 結構係包含複數個邊牆與連接至該等邊牆之蓋頂以形 成空腔； 其中每一蓋體結構之一個或更多邊牆係包含光學 透射區，其係適於用來沿著通過該邊牆之光軸傳送給定 波長的光線。 12. —種連接光電裝置，其係包含： 連接器，其係有内空腔與光埠；以及 光電裝置封裝件，其係被設置成在該空腔内與該光 埠有光學連接；其中該光電裝置封裝件係包含： 基材基板，其係包含光電裝置設置區與蓋體設置 (修正本）926S4 1253761 區， 光電裝置5其係設置在該光電裝置設置區上；以及 盍體，其係設置在該蓋體設置區上以形成封閉空間 於該基材基板與該蓋體之間，其中該蓋體係具有光學透 射區，其係適於用來沿著進/出該光電裝置之光軸傳送 給定波長的光線。 (修正本）926S4