專利名稱：混合集成光學元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個光學組件中集成并對準光學部件。本申請所稱的光學組件通常是用于光纖系統(tǒng)的混合、集成的光學組件。本發(fā)明申請可以擴展到其他技術(shù)領(lǐng)域，例如光學感測、醫(yī)療光學和生物光子學。
背景技術(shù)：
通常需要光學器件或組件來執(zhí)行復雜功能，而且這種需求日漸增加。這些功能包括例如光放大、光濾波、光隔離、光再生、檢測并發(fā)射光信號。器件執(zhí)行這些功能的能力通常緊密依賴于構(gòu)成器件的材料介質(zhì)。由于不同材料介質(zhì)具有固有的性質(zhì)以及可有效加工成工作器件的能力，所以一些材料介質(zhì)比其他材料介質(zhì)更適于某些功能。隨著光學組件所需功能數(shù)量增加，把多個光學器件集成在一個組件中是有益的。 還希望每個部件或功能光學元件是針對一個或多個特定功能而加工并優(yōu)化的。因而，需要某種形式的集成，以把不同部件機械接合并光學連接在一起?；旌霞墒前褑为毿纬刹?yōu)化的器件組合到一個工作組件中的方法?；旌霞上到y(tǒng)中，模塊或組件通常包括安裝光學元件的母板。母板還可包括一個或多個內(nèi)置光學部件。這些內(nèi)置光學部件通常是由聚合物、硅或硅基材料形成的無源集成光波導。無源波導通常在材料、橫截面和制造方法方面進行了優(yōu)化，以具有低傳輸損耗以及/或者到其他集成的光學部件的低耦合損耗。有幾種把單獨的光學部件混合集成在一起的方法。每個方法必須解決的一個關(guān)鍵問題是獨立的集成的光學部件之間的光耦合。美國專利申請US2003/0091262公開了在光學部件之間使用機械對準的一種混合集成方法，其中，把有源光學器件貼附并電連接到子板。然后，通過用倒裝法把子組件安裝到波導母板上(下文對倒裝法進行詳細描述)并以機械方式使子板和母板上的機械定位阻擋裝置(Stop)對準來把組合的子板子組件和有源器件以機械以及電氣方式連接到波導母板上。美國專利文件US6118917描述了在集成方法中使用機械對準件的另一種方法。該文件中，光纖陣列以機械方式位于光纖塊中的槽內(nèi)。光纖塊也具有對準槽，其機械地位于對準平臺上的對準脊上。美國專利文件US6250819描述了在集成方法中使用機械對準件的另一種方法。該文件中，母板包括一組或多組平行槽，這些槽用于機械查找和定位光纖和母型的開口微結(jié)構(gòu)組。通過把公型微結(jié)構(gòu)的桿滑動并嵌入在靠著母型微結(jié)構(gòu)的一端而把公型微結(jié)構(gòu)安裝在母型微結(jié)構(gòu)中，這樣，把包括公型微結(jié)構(gòu)的集成光學電路芯片集成到母板上。公開了把機械對準用于光學集成的其他文件包括US5966486、EP0703477、 W09315424, W02006/059510 和 GB2379995。US2003/0091262中的組裝和光學對準方法包括在波導芯片中磨出腔、在波導芯片上形成定位阻擋裝置、在支撐有源部件的子組件上形成基準區(qū)域，一個基準區(qū)域定位有源
5部件，一個用于和包覆層以及定位阻擋裝置的表面嚙合，然后，把子組件連接到波導芯片。G Wenger 等在 Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, volume 3，number 6，December 1997 的文章"Self aligned packaging of an 8X8InGaAsP_InP switch”(下文稱為“ffenger”)描述了在母板上提供精確對準基準邊緣和區(qū)域的一種方法。 該文件描述了把硅芯片上的V形槽作為用于集成安裝在第二芯片上的信號光纖的對準基準區(qū)域。這些對準用的V形槽是和主凹陷不同的單獨凹陷，主凹陷中集成了信號光纖。在Wenger中，在第二芯片上形成的V形槽容納單獨的對準光纖，這些光纖進而位于主芯片上單獨的對準V形槽中。安裝在第二芯片上的對準光纖獨立于第二芯片上集成的信號光纖而安裝，因而，可以引起自身的幾何形狀和位置誤差，這些誤差和信號光纖最終的實際安裝位置無關(guān)。幾何形狀誤差可包括對準光纖橫截面的缺陷，而位置誤差可由第二芯片和/或主芯片上的單獨對準V形槽的設(shè)計和/或制造誤差造成。因而，第二芯片和主芯片上的單獨V形槽中容納的單獨對準光纖可包括與信號光纖位置誤差無關(guān)的誤差。這樣， Wenger的對準系統(tǒng)可能無法充分補償由信號光纖定位件的制造誤差引起的信號光纖位置偏移。把光纖集成到具有多個光學輸入通道的器件中時，通常使用光纖的平行陣列。這些光纖通常借助于或不借助于V形槽被安裝在長方形塊上。然后，同時拋光所述塊和光纖， 以提供和支撐塊的邊緣對準的經(jīng)拋光的光纖端面陣列。然后，在母板接口處把安裝在塊上的光纖陣列和波導或其他部件對準。www, ozoptics. com/ALLNEff-PDF/DTS0083. pdf 的 “V-Rroove Assemblies” 產(chǎn)品說明頁描述了這種塊。該文件示出了安裝在硅V形槽芯片上的光纖，上面蓋有玻璃塊，并且經(jīng)拋光以提供平齊的端面。G Maxwell 等人的 post deadline paper PD3.5, European Conference of Optical Communications 2002 "Very low coupling loss, hybrid-integrated all-optical regenerator with passive assembly，，描述了集成光纖陣列的另一禾中方法。 該文件中，光纖陣列安裝在一組形成在單獨硅子板的后端上的V形槽中。子板的前端象一個箭頭，成形在面內(nèi)，。在母板上部形成一組箭頭狀的定位阻擋裝置。這些阻擋裝置和硅子板前端的形狀互補，并且為集成的光纖陣列提供面內(nèi)的光學對準基準邊緣。定位阻擋裝置由聚合物阻隔材料制成。經(jīng)圖案化的阻隔材料會產(chǎn)生某種程度的變形，比如尺寸縮小。這種變形可能取決于制造條件，可能每次制造不同。因而，所設(shè)計的阻擋裝置的大小以及由此產(chǎn)生的母板上的基準邊緣的位置可以和實際基準邊緣的最終大小和位置不同。US6786654公開了具有把光學部件耦合到光纖的腔的光學組件。該組件包括安裝在基底上的光纖、連接到基底頂表面的單獨的第二部分，其中第二部分具有開口，以允許光纖通過，該組件還具有安裝在蓋子下側(cè)的光學組件。蓋子安裝在第二部分上方。US67866M 通過填充第二部分中的開口并在蓋子和第二部分之間形成密封而形成密封。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。本發(fā)明的一方面提供一種光學連接的光學部件的組件，包括母板，其具有一個或多個主側(cè)向基準件；子組件，其包括安裝在子板上的光學部件，所述子組件具有一個或多個次側(cè)向基準件；子板安裝在母板上，這樣，子板關(guān)于母板的對準通過主側(cè)向基準件和次側(cè)向基準件的對準提供；子板包括相對于次側(cè)向基準件處于預定位置的一個或多個第三側(cè)向基準件；光學部件關(guān)于次側(cè)向基準件的對準通過光學部件和第三側(cè)向基準件的對準提供；一個或多個主側(cè)向基準件是光學對準件。根據(jù)本發(fā)明的該方面，進一步提供一種形成光學連接的光學部件的組件的方法， 所述方法包括如下步驟提供母板；提供子板；將第三基準件與光學部件對準；以及光學對準主側(cè)向基準件和次側(cè)向基準件。本發(fā)明的一方面中，組件包括主基準件和次基準件，主基準件包括在母板表面之內(nèi)和/或之上限定的一個或多個標記，次基準件包括分別在子板表面之內(nèi)和/或之上限定的一個或多個次側(cè)向表面或標記。本發(fā)明的一方面中，提供的子板包括自校準對準件，其用于被動對準并光學連接子板上的光學部件和母板上的光學部件。本發(fā)明的一方面中，母板凹陷包括用作用于對準所述光學部件的側(cè)向基準表面的壁。包括側(cè)向基準表面的凹陷壁適用于和位于子板和/或子組件的子板光學部件上的互補側(cè)向基準表面接觸。本發(fā)明的該方面提供一種光學連接的光學部件的組件，包括母板，其具有表面和至少一個凹陷，所述凹陷的至少部分壁限定一個或多個主側(cè)向基準表面；子組件，其包括安裝在子板上的光學部件，所述子組件具有一個或多個次側(cè)向基準表面；子板安裝在母板上從而所述光學部件延伸到凹陷中，而且凹陷中部件的側(cè)向?qū)释ㄟ^主側(cè)向基準表面和次側(cè)向基準表面的接觸提供。此外，本發(fā)明提供一種組件，其中，凹陷還限定用于容納另外子組件的一個或多個次側(cè)向基準表面的一個或多個另外的主側(cè)向基準表面。本發(fā)明的任意方面中，提供了一種組件，其中，母板表面的至少一部分提供主深度基準表面；子板具有次深度基準表面；以及部件通過凹陷的橫向?qū)释ㄟ^主深度基準表面和次深度基準表面的接觸提供。此外，本發(fā)明提供一種組件，其中一個或多個次側(cè)向基準表面位于子板光學部件上/或子板上。此外，本發(fā)明提供一種組件，其中子板光學部件挨著子板上的一個或多個第三側(cè)向基準表面定位。一個或多個次側(cè)向基準表面和一個或多個第三側(cè)向基準表面可以是平行的并且朝向同一方向。次側(cè)向基準表面和/或第三側(cè)向基準表面可位于子板上的一個或多個阻擋裝置上。此外，本發(fā)明提供一種組件，其中主側(cè)向基準表面限定用于接觸第一類子組件的次側(cè)向基準表面的第一組基準表面，以及限定用于接觸第二類子組件的次側(cè)向基準表面的第二組基準表面。以上發(fā)明可以組合而且不是互斥的。本發(fā)明的其他特征在權(quán)利要求中陳述并且通過以下參考附圖的說明性描述進行解釋。


圖Ia到圖Ic示出本發(fā)明母板的各個平面視圖、側(cè)視圖和端視圖。圖加到圖2c示出本發(fā)明子組件的各個平面視圖、端視圖和側(cè)視圖。圖3a到圖3c示出本發(fā)明的包括圖1和圖2的母板和子組件的光學組件的各個平面視圖、側(cè)視圖和端視圖。圖4示出本發(fā)明子組件另一個示例的平面圖，該子組件包括兩個安裝好的子板光學部件。圖如和恥示出包括阻擋裝置的本發(fā)明子組件的另一個示例的各個平面視圖和端視圖。圖6a示出用于和圖5的子組件集成的本發(fā)明的母板。圖6b示出圖6a的母板相對于圖5的子組件的凹陷和光波導的集成位置。圖7a到圖7c示出圖5的子組件的子板上的阻擋裝置和子板光學部件的位置變化。圖示出本發(fā)明的在芯片一端包括凹陷的母板。圖8b和圖8c示出支撐可以和圖8a的母板集成的光纖的子組件的兩個變型。圖9示出把圖8a的母板和圖8c的子組件集成。圖IOa和IOb分別示出包括彎面光纖陣列的子組件和包括用于和圖IOa的子組件集成的凹陷的母板。圖Ila示出本發(fā)明的用于支撐光纖陣列的子組件的子板。圖lib示出安裝在圖Ila的子組件子板上的光纖陣列。圖1 和12b分別示出還包括光纖上的塊的圖lib的子組件的平面視圖和端視圖。圖13a示出和本發(fā)明的母板集成的圖1 和12b的子組件。圖13b示出支撐和圖13a的同一母板集成的光纖的另一個子組件。圖14a示出本發(fā)明的具有兩個凹陷的母板。圖14b到圖14d示出用于和圖14a的母板集成的子組件。圖15示出包括和圖14a的母板集成的圖14b到14d的子組件的光學組件。圖16a示出使用目視對準件的光學組件的光學對準。圖16b示出罩有可視層的母板對準件。圖17a和17b示出和母板集成的子組件的各個平面視圖和端視圖，母板和子組件共同形成具有不可破壞的材料環(huán)的密封。
具體實施例方式本發(fā)明解決了把子組件20集成并光學對準在母板2上以形成光學組件1時遇到的問題，母板2通常具有平的頂表面。子組件20包括支撐在子板M上的光學部件22，母板 2包括用于容納光學部件22的凹陷18。通常，母板2的平面長度和寬度的范圍從5mm到15cm，優(yōu)選地為5cm，但是，可以設(shè)想，本發(fā)明可以成功用于這些典型尺寸以外的母板范圍尺寸。集成到本發(fā)明的光學組件1中的光學部件22通?？梢园ü怆娦酒?，例如激光器、半導體光放大器和光調(diào)制器。光學部件22的平面尺寸通常從70 μ m到2cm，更典型地為
83mm，但是，可以設(shè)想，本發(fā)明原則上可以使用尺寸更大或更小的光學部件22或者其他類型的光學部件22，比如小體積光學部件或者無源光學芯片。通常，子板M的平面長度和寬度范圍從Imm到20mm，優(yōu)選地為10mm，但是，可以設(shè)想，本發(fā)明可成功用于這些典型尺寸以外的子板尺寸范圍。用子板M支撐光學部件22相比于簡單地把光學部件22直接放在母板2上有若干益處。首先，光學部件22可能非常小且/或非常脆弱。一旦固定安裝到子板M上，然后就通過推動和調(diào)整子板M以把光學部件22調(diào)整成和其他光學部件10、22光學對準來調(diào)整組合的子組件20。子板M的平面尺寸通常比光學部件22大，因而，形成組件1時，子板M 更容易操縱而且更不易損壞。此外，由于在側(cè)向?qū)蕰r不直接推動光學部件對，由于和操縱工具接觸而造成的任何損壞會損壞子板M而不是光學部件22。通過使子板M的一部分和母板2的一部分接觸并以母板2的一部分為基準來實現(xiàn)本發(fā)明的組件1的光學連接的部件之間的平面外對準，或橫向?qū)?。通常，母?表面的至少一部分提供主深度基準表面，子板M的至少一部分具有次深度基準表面。主深度基準表面和次深度基準表面接觸時，實現(xiàn)了光學部件22通過凹陷18的橫向?qū)?。本發(fā)明使用的安裝技術(shù)是倒裝法。倒裝安裝/倒裝集成時，子組件20被翻轉(zhuǎn)，并安裝在凹陷18上，這樣，子板對的頂表面(其上安裝了子板-光學部件)坐落在母板表面上方。因而，子板和母板2的表面接觸，使得子板光學部件22從子板M至少部分延伸到凹陷18中。雖然本申請自始至終用倒裝法作為示例，但是，原則上本發(fā)明不限于倒裝法，而是可以使用任何形式的安裝/集成技術(shù)。把任何器件大致集成和光學對準到母板2上時，通常首先通過把器件放置在母板深度基準件上來橫向?qū)势骷?。一旦實現(xiàn)了母板2和器件深度基準表面之間的接觸，然后通過在母板2的平面上側(cè)向移動器件來實現(xiàn)側(cè)向?qū)?。隨著器件被側(cè)向滑動到位，在兩個滑動表面之間產(chǎn)生摩擦。如果器件是脆弱的光學部件22，那么側(cè)向?qū)蕜幼鲗Σ考?2產(chǎn)生機械和/或電學損壞，使得組件1出故障。由于本發(fā)明中第二深度基準表面位于子板M上而不是光學部件22上，所以，光學部件22不滑過母板2表面，因而，不會被滑動動作損壞。把光學部件22預安裝到子板M上的另一個益處在于可以在集成部件22之前以簡單和更安全的方式測試部件22。把有源光學部件22電連接到子板M時，在集成部件22 之前在測試臺上形成的臨時電連接是由和子板M的電接觸形成的，而不是由和小且脆弱的有源部件22的電接觸形成的。和有源部件22的連接難以形成且可能損壞部件22。如果集成后部件22不能正確執(zhí)行其功能，可以容易并安全地取下子板M和光學部件22的組合子組件并重新測試。作為替代，或者此外，可以把在晶圓上制造的光學部件22劃分成條，并且在分割成條之前進行電學測試和光學測試，這樣，在組裝到子板M上之前就知道光學部件的狀態(tài)。在子板M上支撐光學部件22的另一個益處在于子板M上的電連接點和機械連接點不限于光學部件22的尺寸和形狀。因而，子板M可包括精確界定的穩(wěn)定電連接點和機械連接點。和把單個部件22直接安裝母板2上相比，在這些連接點在機械連接到母板2 時有助于實現(xiàn)更大的強度。機械連接并電連接到母板2后，子板M也可以從母板2上取下，而損壞光學部件 22的風險減小。組件1安裝在母板2上之前需要對有源光學部件22老化(burn-in)時，大且穩(wěn)定的電連接也是有益的。通過使光學部件在子板M上老化并進行測試，可以在組裝之前知道光學部件22的工作狀態(tài)。本發(fā)明的一方面提供了具有自校準對準件的子板24。自校準對準件包括一組機械或目視對準件，其首先用于對準光學部件22和子板M，然后用于對準子板M和母板2。這些部件的形式可以為目視(基準)對準標記或毗鄰的定位表面。毗鄰定位表面的形式通常為在子板M之上或之內(nèi)形成的機械阻擋裝置36?？梢栽O(shè)想， 鄰端部阻擋裝置也可用作目視對準件?？梢晫始部梢酝ㄟ^光刻來限定金屬或其他材料的圖案化薄層而形成。用光刻工藝限定部件時，加工誤差的一個常見來源是部件的平面形狀過小或過大。如果存在加工誤差，通常，平行部件之間的間距保持相同，但是這些部件自身的平面尺寸通常改變相同的量。本發(fā)明有益地利用該效應來形成作為用于對準目的的基準件的自校準對準件。本發(fā)明的自校準對準件包括子板M上的部件對準基準件和子板對準基準件，部件對準基準件用于對準光學部件22和子板M，子板對準基準件用于對準子板M和母板2。可用同一加工步驟形成部件基準件和子板基準件。這樣，工藝變化對兩個部件具有同時的效果。如果把部件選擇為在如重新確定大小或光刻掩模失準的工藝變化時移動同樣的量，那么，兩個部件之間的相對距離保持不變，光學部件22和母板2之間的光學對準成為自校準的。一個基準件的位置偏移由另一基準件的等同位置偏移進行補償。因而，這些基準件允許光學部件22被動對準到母板2上的特定位置，在該位置，光學部件22可以例如光學連接到另一個光學部件10，22，比如在母板2上/內(nèi)形成的集成的光波導8，或者安裝在子板M上并根據(jù)本發(fā)明集成的另一光學部件22。為了實現(xiàn)被動對準，要安裝在子板M上的光學部件22需要具有可用于相對于子板M上的部件基準件對準的側(cè)向基準件。子板M上的部件基準件可以是第三基準件42。 光學部件22上的基準件相對于光學部件22的輸出光路具有準確位置。子板第三側(cè)向基準件42和光學部件22上的側(cè)向基準件之間的被動對準可以通過光學方式實現(xiàn)，例如，使用一個或多個放置在適當位置的攝像頭，和/或通過機械方式實現(xiàn)，其中，光學部件上的側(cè)向基準件和子板M上的第三側(cè)向基準件42包括互相毗鄰的表也可用類似的基準件來被動對準子板M和母板2。母板2上的基準件是主側(cè)向基準件觀，可在母板2之上或之內(nèi)形成，或者包括在母板2上形成的凹陷18的至少一個或多個壁。主側(cè)向基準件觀與之對準的子板M上的基準件可以是次側(cè)向基準件30。本發(fā)明的一方面中，凹陷18包括作為一個或多個作為主側(cè)向基準表面28的一個或多個壁。主側(cè)向基準表面觀或主側(cè)向基準壁可用作目視對準基準表面或機械定位表面， 以準確對準要集成在母板2上的光學部件22。如果把凹陷壁用作機械定位表面，希望壁的斜率不受凹陷18的平面形狀的影響。 本發(fā)明的凹陷18包括作為側(cè)向基準表面的壁，不需要在母板2上其他位置形成額外的對準基準件，因而減少了處理步驟和處理時間。減少處理步驟及母板芯片上的必要部件使得由于一個故障步驟或由形成單獨的對準件產(chǎn)生的誤差源而帶來的不良生產(chǎn)過程出現(xiàn)的概率最小。
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圖Ia示出根據(jù)本發(fā)明該方面的矩形凹陷18的示例，其中主側(cè)向基準表面觀由從矩形的角向內(nèi)呈鋸齒狀的壁形成。本例中，包括主側(cè)向基準表面觀的壁的表面積和其他凹陷18壁相比較小。因而，小的主側(cè)向基準表面觀使次側(cè)向基準表面30之間不希望出現(xiàn)的摩擦最小。類似的，可以適當?shù)卦O(shè)置主側(cè)向基準表面壁的位置和大小，以不干擾子板-光學部件22的功能，例如，不阻擋或劃到脆弱的光學輸出端面。通過使主側(cè)向基準表面觀位于凹陷18的壁上，本發(fā)明消除了對準光學部件22組合起來所需的不同部件的總量造成的累積的對準誤差源。集成對準系統(tǒng)中涉及的每個獨立對準件可以引入附加的由每個獨立件的物理特性造成的對準誤差源。因而，本發(fā)明的該方面中(凹陷18的壁包括主側(cè)向基準表面觀)，對準誤差的主要來源是在母板2上的正確位置形成凹陷18的精確度，該精確度通常為0到2 μ m,更典型地為0. 5 μ m。本發(fā)明還使對準光學部件22所需的總處理步驟和部件最少。本發(fā)明的該方面中(凹陷壁包括主側(cè)向基準表面觀)，通常用蝕刻工藝形成凹陷 18，但是，可以設(shè)想，可以采用形成任意的、但是具有精確限定的大小和形狀的凹陷18的任何工藝。蝕刻工藝通常需要掩蓋母板芯片的適當區(qū)域，并讓未經(jīng)掩蓋的區(qū)域受蝕刻劑處理， 然后，蝕刻劑把材料蝕刻成對應于掩模設(shè)計、工藝特點和蝕刻時間的形狀和大小。感應耦合等離子(ICP)刻蝕是一種這樣的蝕刻。本發(fā)明該方面的凹陷18可由允許更靈活地把各種光學部件22以任何隨意設(shè)計的平面朝向集成在光學組件1中的任意形狀形成。由于可形成任意形狀的凹陷18，給定總的凹陷大小，主側(cè)向基準表面觀可以如所需的那般大小。這種凹陷也可用于主側(cè)向基準表面 28不形成為凹陷壁一部分的本發(fā)明的方面。和磨出凹陷不同，使用蝕刻形成凹陷18有諸多益處。首先，公知蝕刻工藝可控性很好，可產(chǎn)生次微米大小的精度。蝕刻的凹陷18的形狀和位置通常由把掩模和用于在母板 2上形成其他集成件的多組對準標記對準而得來。因而，凹陷18的表面的形狀和位置相對于母板2上的其他集成件是和整體芯片設(shè)計準確協(xié)調(diào)的。和逐個形成凹陷18不同，一次蝕刻可以同時形成多個凹陷18。這還消除了打磨工藝中出現(xiàn)的平移誤差，并有助于晶圓規(guī)模加工技術(shù)。磨出的凹陷的精確度和平移誤差結(jié)合使得這種凹陷不適于作為用于對準的基準區(qū)域，這是由于光從一個光學部件22耦合到另一光學部件非常依賴于光學對準的精確度。用蝕刻工藝形成的凹陷18不會形成打磨工具造成的裂縫和碎片。如果芯片裂開或者裂縫延伸到具有如波導的功能部件的區(qū)域，裂縫會使芯片壞掉。打磨機通常位于車間環(huán)境。而蝕刻機通常位于靠近用于形成母板2的其他部件的其他機械和工藝的干凈室內(nèi)環(huán)境中。因而，有益地延長了包括母板2的晶圓在其加工生命周期中保持在清潔環(huán)境中的時間。用打磨工藝形成的腔或凹陷的大小和形狀受限于打磨工具的大小和形狀，然而， 本發(fā)明的凹陷18可具有任意大小和形狀。例如，用標準打磨工藝形成的腔具有磨圓的內(nèi)角，其半徑由打磨工具的半徑設(shè)定。通常不希望出現(xiàn)磨圓的內(nèi)角，這是由于這種角不能提供其他基準表面可相對定位的平坦表面，而且通常使凹陷比本來所需的大。因而需要針對磨圓件設(shè)計打磨的母板芯片2、和母板芯片2 —體的任何波導以及位于凹陷18中的經(jīng)集成的任何光學部件22。這樣不得不采用波導8和對準基準區(qū)域的非最優(yōu)布局以及更多的加工步馬聚οUS2003/0091262中額外加工步驟的示例是在母板上形成單獨的側(cè)向?qū)首钃跹b置。由于打磨過程中去除的材料量更大，所以形成比實際需要的更大的凹陷也使得經(jīng)打磨的母板在結(jié)構(gòu)上更脆弱。本發(fā)明的凹陷18不僅可以優(yōu)化成提供適用于光學對準基準區(qū)域的形狀，而且可以根據(jù)光學組件1的其他要求進行優(yōu)化。這些其他要求可包括具有盡可能小的凹陷18，以允許集成的光波導8用最短的光路繞過凹陷18和/或在凹陷18中具有適于和其他子組件或其他基準阻擋裝置的角鄰接的帶角度的角。本發(fā)明所有方面的主側(cè)向基準表面觀可以形成在母板2的頂表面下方，例如，作為一個或多個凹陷壁的一部分，或者作為母板2內(nèi)光刻限定的層的一部分。因而，和對準阻擋裝置形成在母板上面的現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明中緊緊環(huán)繞凹陷18的母板2的頂表面可以被制成沒有機械對準件(例如阻擋裝置)，因而，可用于以不受母板表面上局部部件影響的簡單方式形成子板M和母板2之間的密封。通常需要密封來保護脆弱的光學部件22免受工作環(huán)境的影響，工作環(huán)境可能會損壞光學部件的性能或壽命。集成的光學部件22的芯片級(on chip)密封是有益的，這是由于其減少或者完全消除了進一步封裝光學組件1以供使用的需求。此外，本發(fā)明的母板 2和子板M之間的密封使得不需要其他密封件(例如密封頂蓋)來密封安裝在子板M上的光學部件22。如圖17a和17b所示，在把子板M安裝就位在母板2上時，可以通過在子板M 和母板2之間形成連續(xù)密封材料環(huán)70來形成這種密封。密封材料通常是金屬焊料，例如金-錫焊料，但是原則上密封材料可以是任何適當?shù)拿芊獠牧?，例如環(huán)氧樹脂。如圖17所示，通常使用金屬焊料作為密封材料時，連續(xù)的金屬焊料環(huán)沉積及圖案化在母板2的凹陷周圍，類似地在子板M上形成另一個相同大小/形狀的連續(xù)金屬焊料環(huán)。然后，把子板M 放在母板2上其最終位置，通過施加熱/激光或其他基于熱的處理回流焊接焊料，以使母板 2和子板M上的焊料環(huán)粘合成一個連續(xù)的焊料環(huán)?；亓骱附雍螅噶侠鋮s封裝了凹陷。母板2和/或子板M表面可具有用于定位密封材料的部件。如果所形成的凹陷18沒有一直通到母板2 ( “盲”凹陷)，而且集成的光學部件22 以光學方式連接到母板2上的集成光波導8，那么，可以用一個粘合步驟實現(xiàn)集成的光學部件22的全部封裝。和US6786645中公開的方法不同，那種方法需要多步來密封腔，使得加工過程更復雜，增加了生產(chǎn)成本，并且增加了工作光學組件成品率下降的可能。以下是本發(fā)明的示例性例子。每個示例中的部件可以適當?shù)睾捅景l(fā)明其他示例的部件結(jié)合。例 1圖1至圖3示出本發(fā)明的一個示例性例子。本例中，如圖Ia到圖Ic所示，母板2 包括基于硅基底6的分層結(jié)構(gòu)4。硅基底6上是連續(xù)沉積的多層硅，經(jīng)生長和圖案化以形成掩埋型溝道式無源集成光波導8。這些無源波導8形成主光學部件10或“母板”光學部件10。多層硅通常是用熱氧化形成在基底6表面之上和之內(nèi)的硅包層下層12、芯層14和包層上層16。硅芯層14比包層的折射率大，并經(jīng)過圖案化以形成矩形波導橫截面。雖然本發(fā)明描述了在母板2上形成集成光波導8的一種方法，但是波導8技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，原則上，可以在母板2上形成任何類型的有源和/或無源集成光波導8，并且可以使用其他基底材料，例如硅基或聚合物基材料。然后，通過母板2或部分通過母板2形成凹陷18，凹陷18切過波導8，波導8要耦合到子板M上的光學部件22?？梢栽O(shè)想，一些情況下，凹陷18實際上可以不切過波導8的芯層材料，這是由于某些模式匹配漸變技術(shù)使用交替的芯層段和包層段來擴展集成的光波導8的模式大小。形成的一直通到分層結(jié)構(gòu)4的凹陷18有利地允許通過該孔以熱的方式和/或電學方式接觸或者光接觸子組件20。這增加了光學組件1的設(shè)計和制造的靈活性， 并且提供了讓不希望出現(xiàn)的熱散逸離開集成的有源芯片22的手段。然后，通過把子板-光學部件22固定安裝在子板M上形成子組件20。子板M通常是硅基底，通常具有其他介電層和/或金屬層。子板M上的其他材料層可經(jīng)圖案化，以形成諸如隔離層、平面外對準基準阻擋裝置、粘合和電接觸區(qū)域等的功能件?？梢约傻墓鈱W部件22包括如半導體光放大器的光放大器、集成的光調(diào)制器、隔離器、薄膜濾波器、透鏡和其他單獨形成的有源或無源集成光波導8器件。如圖4所示，可以存在安裝在子板M上的一個或多個子板-光學部件22，或者有執(zhí)行多種功能的單獨的子板光學部件22，例如單片集成的電子吸收調(diào)制器和半導體光放大器(EAM S0A)。圖加到圖 2c示出子組件20的示例，其中，子板-光學部件22包括掩模型溝道式集成光波導26。凹陷18的平面形狀專門設(shè)計成提供一個或多個準確的主側(cè)向基準表面觀。這些基準表面形成凹陷18壁的一部分。凹陷18還具有其他具體功能，包括提供足夠深的孔，用于容納子板光學部件22，這樣，母板集成的光學部件8和子板光學部件22的光路可以在平面以外的方向垂直對準。本例中，如圖3a到圖3c所示，子板M的寬度至少在一個平面方向上比相應的凹陷18寬度大。這允許子組件20可以被翻轉(zhuǎn)并(用倒裝法)安裝在凹陷18上，從而，子板-光學部件22從子板M至少部分延伸到凹陷18中。子板M上經(jīng)圖案化的所暴露的子板M表面或部件表面的區(qū)域和母板2上的包層上層16頂部的平面外基準區(qū)域嚙合。這些嚙合區(qū)域設(shè)計成為光學部件8、22提供平面外光學對準。原則上，可以使用任何有助于支撐子板-光學部件22的子組件20和包括母板光學部件10、8的母板2的平面外對準的部件或技術(shù)。如圖3a到圖3c所示的該例1中，子板光學部件22的一個或多個暴露的側(cè)表面用于提供一個或多個側(cè)向光學對準基準表面，將其稱為次側(cè)向基準表面30。因而，這些基準表面直接對應于子板-光學部件22的位置。本例中，因而，子板M上子板-光學部件22的位置變化不影響次側(cè)向基準表面30的工作。因而，在把子板光學部件22安裝在子板M上的過程中對準并不重要，因而成了執(zhí)行起來更簡單快速的步驟。在本發(fā)明的其他示例性例子中，次側(cè)向基準表面30可位于子組件20的其他部件上，例如位于子板M上。原則上，可以單獨或組合使用位于子組件20的任何部件上的任何多個次側(cè)向基準表面30來提供所需的光學對準基準表面。一旦把子組件20倒裝在凹陷區(qū)域上后，當子板光學部件22的次側(cè)向基準表面30 定位為靠著凹陷18的主側(cè)向基準表面觀時就實現(xiàn)了側(cè)向光學對準，以提供側(cè)向光學對準。 通過僅僅操縱凹陷18中的子組件20直到次側(cè)向基準表面30嚙合相應的主側(cè)向基準表面 28,母板2和子板-光學部件22被動對準，而無需通過光學方式實時監(jiān)控兩個光學部件之間的光耦合。雖然本發(fā)明支持被動對準，也可結(jié)合使用兩個光學部件的主動對準技術(shù)。
優(yōu)選地，如圖Ia和圖3a所示，子板-光學部件22的兩個正交次側(cè)向基準表面30 靠著凹陷18的互補正交表面，以提供二維側(cè)向光學對準。子板-光學部件22的形式通常為具有矩形平面和截面形狀的一個或多個單獨的芯片。因而，在倒裝集成時，子板光學部件 22的基準表面通常垂直于母板2平面。因而，希望板凹陷18的基準表面垂直于母板2的平面，以實現(xiàn)主側(cè)向基準表面28和次側(cè)向基準表面30之間的最大表面接觸面積。例 2除例1之外，下文描述圖5到圖7示意的本發(fā)明的例2。該例2中，例1所述的子板M包括自校準對準件。如圖fe和圖恥所示，這些部件包括在子板M上形成的一個或多個阻擋裝置36。通過有選擇地除去一層的一部分留下從所述層的去除部分的底部直立的所需剩余部件來形成阻擋裝置36。本發(fā)明中，利用如ICP蝕刻工藝的精確蝕刻工藝來制造阻擋裝置36，然而，可以設(shè)想，也可使用其他形式的阻擋裝置36，例如圖案化的聚合物阻擋裝置。 本發(fā)明的阻擋裝置36是固體定位部件，這些部件經(jīng)過圖案化和加工因而從至少一個圍繞的局部表面突出出來。其形式可以為矩形或其他形狀適當?shù)膲K。本發(fā)明的阻擋裝置36提供用同時進行的處理步驟形成的一組或多組基準表面 38、40。每個基準表面組38，40包括次側(cè)向基準表面30，其用于把子板M定位到凹陷的主側(cè)向基準表面觀，還包括第三側(cè)向基準表面42。子板-光學部件22的基準表面靠著第三側(cè)向基準表面42定位。圖6a所示的母板2凹陷18經(jīng)特殊設(shè)計和制造用于提供適于讓次側(cè)向基準表面30 靠著定位的主側(cè)向基準表面觀。本例中，由于阻擋裝置36用于挨著主側(cè)向基準表面觀定位而不是挨著子板光學部件22的部分定位，所以移動對準子組件20形成組件1的過程中對子板光學部件22的損壞最小。圖6b示出倒裝集成子組件20和母板2的情景。次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42適當?shù)匕ぶ涓髯缘幕パa基準表面定位時就實現(xiàn)了光學對準。每組38、40次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42是平行的并朝向同一方向。因而，由于阻擋裝置36的性質(zhì)是自校準的，加工差異(比如阻擋裝置36在子板M上的整體位置或阻擋裝置的欠蝕刻和/或過蝕刻)不會影響光學部件22的對準。因而，相對于用于對準子板M和母板2的基準表面精確限定了光學部件22的對準。次側(cè)向基準表面 30和第三側(cè)向基準表面42之間的位置精度通常為0到50納米，更經(jīng)常地為20納米。包括第三側(cè)向基準表面42的阻擋裝置36的加工差異通過包括次側(cè)向基準表面30 的阻擋裝置36的等價加工差異來補償。圖7a到圖7c給出這些差異的例子。在每種情況下，雖然引入加工差異，次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42之間的相對距離保持不變。這樣，集成過程成為自校準的。圖7a示出子組件20，其中，Dl是子板光學部件22波導8的側(cè)向中心軸和基準組 40的次側(cè)向基準表面30之間的距離；D2是子板光學部件22的端面和基準組38的次側(cè)向基準表面30之間的距離。距離Dl和D2的精度對于光學對準很重要，這是由于光學組件1 使用子組件20的次側(cè)向基準表面30來挨著母板2的主側(cè)向基準表面觀定位。圖7b示出有意或者無意把阻擋裝置36制造在子板M上不同位置的情形。由于用同一加工步驟形成阻擋裝置36，所以保持了每個基準組38、40的次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42之間的相對位置。因而，絕對距離Dl和D2與圖7a所示的子組件20保持相同。圖7c示出加工過程中把阻擋裝置36加工得過小的另一種情況。由于用同一過程制造阻擋裝置36，所以每組的次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42朝向同一方向，所形成的次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42向同一方向移動了同樣距離。因而，基準表面之間的相對運動為零，距離Dl和D2還和圖7a —樣。只要光學部件22位置靠著第三側(cè)向基準表面42定位，第二側(cè)向基準表面30直接對應于光學部件22的位置，而無需考慮光學部件22在子板M上的實際安裝位置?？捎枚嘟M表面進行一維側(cè)向光學對準或二維側(cè)向光學對準?？梢栽O(shè)想，可用任意多阻擋裝置36提供所需的基準表面。本例中阻擋裝置36的特定設(shè)計使得子組件20對加工差異的容錯更好。例 3除了前面的例子外，本發(fā)明的例3中，安裝了光學部件22的子板被集成到母板2 并光學連接到在母板上形成的集成的光波導8。本例中的子板M和例2所述子板類似，即子板M包括自校準對準件，其形式為同時加工的機械阻擋裝置上的次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42。例2中，通過使次基準表面30和母板凹陷18上的主基準表面28接觸來實現(xiàn)對準， 與此不同，本例3中，母板2的主側(cè)向基準表面觀和子板M的次側(cè)向基準表面30用作使用光學對準工具進行目視對準時的目視基準標記?；鶞蕵擞浛梢允莻?cè)向基準表面或連接兩個這種表面的頂點。這種光學對準工具可以是芯片粘合工具，其通過重疊子板M和母板2 的圖像來實現(xiàn)光學對準。一種這類的工具是Finetech制造的Fin印lacer Lambda。本例中的主側(cè)向基準表面28可以利用與光刻圖案化并形成母板波導8的相同處理步驟實現(xiàn)。這樣，主側(cè)向基準表面觀直接對應于母板波導8的位置，并且定位在母板2 內(nèi)。由于如光刻掩模未對準造成的加工誤差引起的母板波導8在母板2上的位置偏移也會相應地影響主側(cè)向基準表面觀的位置。這樣，主側(cè)向基準表面觀相對于母板波導8的位置也是自校準的，從而二者之間的相對距離保持不變。子板光學部件22相對于子板M上的第三側(cè)向基準表面42機械定位后，把子板M 倒裝到母板凹陷18上。然后，通過目視比較在光學對準工具下看到的主側(cè)向基準表面觀和次側(cè)向基準表面30來光學對準子板M和母板2?；蛘?，次側(cè)向基準表面30和第三側(cè)向基準表面42可以形成為子板M上的一個或多個薄標記層；子板對上的凹陷或者作為子板M內(nèi)一個或多個光刻限定層的部件，這類似于形成在母板2上的主側(cè)向基準表面觀。使用薄標記層時，側(cè)向基準表面可包括標記的一個或多個外周邊緣。這種替代實施例中，通過目視比較在適當?shù)墓鈱W對準工具下看到的第三側(cè)向基準表面42和光學部件基準表面對準光學部件22和子板24。圖16a示意性示出本發(fā)明的該例3中使用的對準件例子。母板上的對準件(母板對準件27)包括作為點或標記的多組主側(cè)向基準表面觀，可以在這些點或標記上把線44疊加在對準工具的顯示屏上的覆蓋圖像上。線44疊加好后，然后，通過把子板次側(cè)向基準表面30目視定位在疊加的線上而被動對準子板M。如果母板對準件27用和波導8相同的材料和同一加工步驟形成，可能難以看到主側(cè)向基準表面觀，這是由于限定母板波導8的芯層的折射率通常比周圍的包層材料12、16的折射率低。為了進一步提供包括主側(cè)向基準表面觀的母板對準件27的可視性，可以向母板對準件27上直接涂覆一薄層頂覆層46 (量級為納米)，該層直接對應于母板對準件27的形狀。該頂覆層46可以是使用光學對準工具時可目視分辨的金屬層或者是一層或多層薄的材料層46，例如硅。該層被直接沉積在母板對準件27上，這樣，包覆波導和母板對準件時，可視材料層46夾在母板對準件27上方和上包層16之間。通過把可視層直接設(shè)置在母板對準件27 上方而不是設(shè)置在上包層16上方，后續(xù)的光學對準不會受到由于波導8和可視層46的不同高度而造成的干擾光學效應的影響。一種形成該可視層46的方法是使用在加工工藝中臨時用來光刻限定芯層的現(xiàn)有金屬層。圖16b顯示了該過程。母板2加工的初始階段包括沉積并圖案化用于蝕刻母板波導8的金屬掩模層。理論上在包覆經(jīng)圖案化的波導8之前要除去金屬掩模層。在除去金屬之前，本發(fā)明在金屬覆蓋的芯部件上沉積一層阻隔材料48，并且圖案化阻隔層48，以使得波導8暴露出來的同時母板對準件27受到阻隔層的保護。然后，從芯層波導8而不是母板對準件27上除去金屬。 然后除去保護性的光阻層48，如常進行其他加工步驟。形成可視層的唯一附加步驟是應用保護性阻隔層。母板對準件27可以很好地和波導8分隔來，這樣，不需要使用昂貴的細節(jié)精致的光刻掩模板來圖案化保護性阻隔層48。 因而，可以簡單便宜地形成可視層。替代地或附加地，可以使用本領(lǐng)域公知的處理步驟在母板對準件27以下和/或母板對準件側(cè)面的周圍形成可視層。該對準方案的益處是，把光學部件22和波導8對準時的主要誤差僅僅源自使用光學對準工具目視定位子板M的誤差，該誤差通常被估計為0到1 μ m,更典型地為250納米。另外，子板M上的對準件之間的相對位置誤差減小為精度通常為0-50nm，更經(jīng)常地為 20nm，這是由于這些對準件是用同一工藝步驟限定的。此外，母板上對準件27和波導8之間的相對位置誤差也減小到精度通常為0-50nm，更通常為20nm，這是由于這些部件是用同一工藝步驟限定的。例 4除了前面的例子外，下文描述本發(fā)明的例4，并用圖8和圖9示出。本例中的凹陷 18是在母板2邊緣形成的矩形槽50，其用于容納支撐到光學組件1的輸入/輸出光纖52 的子板對。本例中的母板2具有無源的集成光波導8，其設(shè)置為一端耦合到固定安裝在子組件20的子板M上的光纖。如圖8c所示，光纖陣列可以直接安裝在子板M上，或者，借助于如圖8b所示的如 V形槽M的其他對準機制進行安裝。兩種安裝方案中，每根光纖的芯位于子板M平面上。 如圖9所示把子組件20倒裝到槽上時，光纖在平面外和集成的波導8對準。母板2和子板光學部件22的高度對準通常由在子板M和/或母板2上形成阻擋裝置、凹陷或突起部件來協(xié)助。陣列中外部光纖58的外周邊緣56和光纖的端面60自身形成次側(cè)向基準表面30。在例4的另一個變型中，如圖IOa和IOb所示，凹陷18的平面形狀可以是用于容納具有成角度端面64的光纖陣列的梯形62。通常具有成角度端面的光學部件對于減小光學接口處不想要的反射的量而言是理想的。光纖分布在子板M上，這樣，每根光纖的暴露出來的有角度端面和相鄰光纖的端面重合并平齊。平行四邊形凹陷18具有平面形狀，角的角度對應于光纖端面的角度和光纖陣列的長度方向?？梢栽O(shè)想，可以使用母板2端部其他形狀的槽來集成并光學對準子組件20。例 5除了前面的例子外，下文描述本發(fā)明的例5，并用圖11至圖13示出。和例4類似， 圖13a和1 所示的例5中的凹陷18是在母板2邊緣以提供主側(cè)向基準表面觀的面內(nèi)形狀形成的槽50。本例5中的凹陷18包括多組主側(cè)向基準平面觀，其中每組基準平面適用于在挨著不同子組件的一個或多個次側(cè)向基準平面30定位。由于本發(fā)明的凹陷18可以為任何想要的平面形狀，所以這是可以實現(xiàn)的。用于光學對準每個不同的子組件20的主側(cè)向基準表面觀形成專用于該特定子組件20的主側(cè)向基準表面組的一部分。不同的主側(cè)向基準表面組可共用共同的主側(cè)向基準表面觀。圖13a和1 示出這種凹陷18的例子。該凹陷18提供用于和光纖子組件20集成的在平面內(nèi)成一定角度的主側(cè)向基準平面觀，其中，子組件20的子板M包括箭頭狀的定位區(qū)域，其用作次側(cè)向基準表面30。如圖1 和12b所示，本例中的箭頭狀定位區(qū)域可以通過在子組件20的子板M上蝕刻淺的凹陷來形成，或者可以通過蝕刻一直通到子板M的具有類似箭頭狀區(qū)域的凹陷18來形成。圖1 和12b所示的這種子組件20可包括其他部件，例如一個或多個凹槽，用于引入或允許過多的粘合劑流出，V形槽，用于定位子板M上的光纖，和形成把光纖固定到子組件20的子板M上的第三接口的滑蓋/塊。凹陷18還包括用于容納安裝在矩形塊上的光纖矩形子組件20的主側(cè)向基準表面。矩形子組件20包括本領(lǐng)域常用的光纖陣列。具有用于集成和光學對準多種子組件20 的多功能凹陷18使得母板2可作為通用集成平臺。然后，這種平臺可用于多種不同類型的光學組件1。在例如用戶希望把標準光纖芯片(例如圖13b的那種)集成在某次制造形成的某些光學組件1上而把更專用的光纖芯片(例如圖13a的那種)集成在同次制造的組件1的剩余部分上時，這是有益的。這種情況下，單獨一類母板2用于兩類最終光學組件1，并消除了對用于多種母板2類型的多個生產(chǎn)過程的需求。對于特定的子組件20短缺的生產(chǎn)環(huán)境，這也是有益的，例如，當生產(chǎn)子組件20遇到問題時，或者不能再從優(yōu)選的供應商購得特定類型的子組件20時。具有形狀適于容納替代供應商供應的子組件20的凹陷的母板2可以和替代子組件20集成，而無需重新設(shè)計母板2。此外，有了適于容納和光學對準多個類似的子組件20的凹陷18，可以在決定最終組件1中適于哪種特定子組件20之前完成母板2的設(shè)計。該靈活性使得建立模型更快?？梢栽O(shè)想，可以針對本申請中公開的任何凹陷18應用形成設(shè)計用于容納和光學對準多種子組件20的凹陷18。本例中的子組件20的大小可以重新確定，以形成不同版本的子組件20，其中，次側(cè)向基準表面30可挨著母板2上一組單獨的主側(cè)向基準表面觀定位?？梢栽诠鈱W組件1 中不需要子組件20的全部部件時重新確定子組件20的大小。例如，可能不需要粘合劑溝槽，因而可以將其去掉。去掉子組件20上的部件可能需要或者不需要形成新的次側(cè)向基準
17表面30。需要新的次側(cè)向基準表面30時，可以通過例如蝕刻、切割和精細研磨或者任何其他適當?shù)墓に噥碇匦麓_定子組件20的大小，這些工藝使得適當?shù)拇蝹?cè)向基準表面30相對凹陷18的主側(cè)向基準表面28定位。例 6除了前面的例子外，下文描述本發(fā)明的例6，并用圖14和15示出。本例中，多個光學部件22集成到母板2上。圖Ha示出母板2包括兩個凹陷18a、18b的例子。第一凹陷18a具有用于在相鄰位置集成兩個子組件20的平面形狀。第二凹陷18b和前面例5所述的凹陷類似，用于集成和光學對準多種支撐光纖陣列的子組件20。本例中，母板2包括集成光波導8電路，其光學耦合到子組件20的子板光學部件22。圖14b到14d示出本例的子組件，其中，圖Hc和14d的子組件是位于第一凹陷18a 中的子組件，圖14b的子組件是位于第二凹陷18b的子組件。除具有提供兩組次側(cè)向基準表面30的兩個箭頭狀定位部分外，圖14b的子組件20類似于圖5所述子組件。圖14c的子組件20類似于圖4所示子組件，包括安裝并預對準在子板上的兩個光學部件22。該子組件20上的次側(cè)向基準表面30位于所安裝的一個子板光學部件22的兩個暴露出的表面上。 圖14d的子組件20類似于圖5所示子組件。該子組件20上的次側(cè)向基準表面30由和例 2所述類似的阻擋裝置提供。第一凹陷18a包括主側(cè)向基準表面觀，其光學對準圖14c和14d所示的子組件的子板-光學部件22和母板2的集成波導8。主側(cè)向基準表面觀也用于提供這兩個子組件 20之間的側(cè)向光學對準。本例中，因而，母板2不僅用于對準主光學部件10和子板光學部件22，還用作對準子板-光學部件22的安裝平臺。由于用于所有子組件20的主側(cè)向基準表面28是用同一工藝步驟形成的，所以由于過蝕刻/欠蝕刻或掩模未對準造成的某些基準表面的位置變化在所有主側(cè)向基準表面觀之間是共有的，因而具有補償效果。圖15示出光學組件1，其中所有子組件20倒裝集成到母板2上。該示例性例子的其他變型可包括本發(fā)明描述的任何示例使用的主側(cè)向基準表面觀和子組件20，也可在同一凹陷18中容納并光學對準多個相鄰子組件20。本發(fā)明的凹陷 18也可包括設(shè)計用于以多個可選位置或方向集成相同或不同子組件20的多組主側(cè)向基準表面28。
權(quán)利要求
1.一種光學連接的光學部件的組件，包括I)母板，其具有一個或多個主側(cè)向基準件；II)子組件，其包括安裝在子板上的光學部件，所述子組件具有一個或多個次側(cè)向基準件；子板包括相對于次側(cè)向基準件處于預定位置的一個或多個第三側(cè)向基準件，所述光學部件相對于次側(cè)向基準件的對準通過光學部件和第三側(cè)向基準件的對準提供；子板安裝在母板上，這樣，子板相對于母板的對準通過主側(cè)向基準件和次側(cè)向基準件的對準提供； 其特征在于，一個或多個主側(cè)向基準件是光學對準件。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中次側(cè)向基準件和第三側(cè)向基準件是平行的并且朝向同一方向。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組件，其中母板包括波導層，主側(cè)向基準件在波導層內(nèi)限定。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的組件，其中母板包括波導層，主側(cè)向基準件至少部分覆蓋在波導層內(nèi)限定的對準件。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的組件，其中次側(cè)向基準件包括在子板表面之內(nèi)和/或之上限定的一個或多個次側(cè)向表面或標記。
6.如權(quán)利要求4或5所述的組件，其中主側(cè)向基準表面或次側(cè)向基準表面是可目視分辨的層。
7.如權(quán)利要求1至6中的任意一項所述的組件，其中母板還包括至少一個凹陷，子板安裝在母板上使得光學部件延伸進凹陷中。
8.如權(quán)利要求7所述的組件，其中I)母板表面的至少一部分提供主深度基準表面；II)子板包括次深度基準表面；以及III)部件通過凹陷的橫向?qū)释ㄟ^主深度基準表面和次深度基準表面的接觸提供。
9.如權(quán)利要求1至8中的任意一項所述的組件，其中主側(cè)向基準件和次側(cè)向基準件提供兩個維度的側(cè)向?qū)省?br> 10.一種光學連接的光學部件的組件，包括I)母板，其具有表面和至少一個凹陷，所述凹陷的至少部分的壁限定一個或多個主側(cè)向基準表面；II)子組件，其包括安裝在子板上的光學部件，所述子組件具有一個或多個次側(cè)向基準表面，子板安裝在母板上從而所述光學部件延伸到凹陷中，使得凹陷中部件的橫向?qū)释ㄟ^主側(cè)向基準表面和次側(cè)向基準表面的接觸提供。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其中至少一個凹陷延伸通過母板。
12.如權(quán)利要求10或11所述的組件，其中所述凹陷形成在母板的邊緣。
13.如權(quán)利要求10至12中的任意一項所述的組件，其中凹陷還限定用于容納另外的子組件的一個或多個次側(cè)向基準表面的一個或多個主側(cè)向基準表面。
14.如權(quán)利要求10至13中的任意一項所述的組件，其中第一子組件包括另外的子組件。
15.如權(quán)利要求10至14中的任意一項所述的組件，其中I)母板表面的至少一部分提供主深度基準表面；II)子板具有次深度基準表面；以及III)部件通過凹陷的橫向?qū)释ㄟ^主深度基準表面和次深度基準表面的接觸提供。
16.如權(quán)利要求10至15中的任意一項所述的組件，其中母板還包括位于母板表面上的母板光學部件。
17.如權(quán)利要求16所述的組件，其中母板光學部件是集成光波導，可通過凹陷的一個或多個壁以光學方式到達光波導。
18.如權(quán)利要求16所述的組件，其中母板光學部件是子組件上的子板光學部件。
19.如權(quán)利要求10至18中的任意一項所述的組件，其中主側(cè)向基準表面垂直于母板表面，次側(cè)向基準表面垂直于子板表面。
20.如權(quán)利要求10至18中的任意一項所述的組件，其中主側(cè)向基準表面和次側(cè)向基準表面提供兩個維度的側(cè)向?qū)省?br> 21.如權(quán)利要求20所述的組件，其中主側(cè)向基準表面包括正交表面。
22.如權(quán)利要求20或21所述的組件，其中次側(cè)向基準表面包括正交表面。
23.如權(quán)利要求10至22中的任意一項所述的組件，其中一個或多個次側(cè)向基準表面位于子板光學部件上。
24.如權(quán)利要求10至22中的任意一項所述的組件，其中一個或多個次側(cè)向基準表面位于子板上。
25.如權(quán)利要求M所述的組件，其中子板光學部件挨著子板上的一個或多個第三側(cè)向基準表面定位。
26.如權(quán)利要求25所述的組件，其中一個或多個次側(cè)向基準表面和一個或多個第三側(cè)向基準表面是平行的并且朝向同一方向。
27.如權(quán)利要求25或沈所述的組件，其中次側(cè)向基準表面和/或第三側(cè)向基準表面位于子板上的一個或多個阻擋裝置上。
28.一種形成用于權(quán)利要求1所述的組件的包括集成波導光學部件的母板的方法，所述方法包括如下步驟用一個或多個波導加工步驟至少部分限定集成波導光學部件；在所述波導加工步驟中形成主側(cè)向基準件。
29.一種形成如權(quán)利要求1至9中的任意一項的光學連接的光學部件的組件的方法，所述方法包括如下步驟I)提供如權(quán)利要求1所述的母板；II)提供如權(quán)利要求1所述的子板；III)將光學部件與第三基準件對準；IV)光學對準主側(cè)向基準件和次側(cè)向基準件。
30.一種形成如權(quán)利要求10的光學連接的光學部件的組件的方法，所述方法包括如下步驟I)提供如權(quán)利要求10所述的母板；II)提供如權(quán)利要求10所述的子組件；III)讓次側(cè)向基準表面緊鄰接觸主側(cè)向基準表面。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括如下步驟I)在母板的至少一部分表面上提供深度基準表面；II)在子組件上提供次深度基準表面；III)使次深度基準表面挨著主深度基準表面定位。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，包括把子板倒裝到母板上的步驟。
33.如權(quán)利要求30至32中任意一項所述的方法，還包括在子板光學部件上形成一個或多個次側(cè)向基準表面的步驟。
34.如權(quán)利要求30至32中任意一項所述的方法，還包括如下步驟I)在子板上形成一個或多個次側(cè)向基準表面；以及II)在子板上形成一個或多個第三側(cè)向基準表面
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括讓子板光學部件位置挨著一個或多個第三基準表面定位的步驟。
36.如權(quán)利要求34或35所述的方法，還包括在子板上形成一個或多個阻擋裝置的步驟，一個或多個阻擋裝置包括一個或多個次側(cè)向基準表面和一個或多個第三側(cè)向基準表
37.如權(quán)利要求30至36中的任意一項所述的方法，其中利用蝕刻工藝來形成如下部件中的任一個I)一個或多個阻擋裝置；II)一個或多個凹陷。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中蝕刻工藝是ICP蝕刻工藝。
39.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的母板、子板或子組件。
40.包括根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求的母板、子板、子組件或組件的封裝后的器件。
41.大致如參考附圖所述或附圖所示的母板或子板或子組件或組件。
42.一種光學連接的光學部件的組件，包括I)母板，其具有表面和設(shè)置于所述表面下的一個或多個一體式波導以及和所述表面連通并延伸到所述一體式波導中的至少一個凹陷；II)子組件，其包括安裝在子板上的光學部件，子板安裝在母板上從而所述光學部件延伸到凹陷中以和所述一體式波導耦合；IV)接觸母板和子板并提供母板和子板之間的密封的連續(xù)密封材料環(huán)；
43.如權(quán)利要求42所述的組件，其中組件為根據(jù)權(quán)利要求1至27中的任意一項所述的組件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成的光學部件構(gòu)成的組件(1)以及生產(chǎn)這種組件的方法，其中光學連接的光學部件的組件(1)包括母板(2)，其具有一個或多個主側(cè)向基準件(28)；以及子組件(20)，其包括安裝在子板(24)上的光學部件(22)，所述子組件(20)具有一個或多個次側(cè)向基準件(30)。主側(cè)向基準件可以是光學對準件。子板(24)可安裝在母板(2)上，這樣，光學部件(22)可延伸到母板凹陷(18)中。部件(22)關(guān)于母板(2)的對準通過對準主側(cè)向基準件(28)和次側(cè)向基準件(30)來提供。子板(24)還可包括第三側(cè)向基準件(42)，其和次側(cè)向基準件(30)結(jié)合形成自校準對準系統(tǒng)。
文檔編號G02B6/43GK102203652SQ200980137847
公開日2011年9月28日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者D·羅杰斯, G·麥克斯韋, S·拉德諾伊斯 申請人:集成光子學中心有限公司