波導結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了形成波導結(jié)構(gòu)的實施例。波導結(jié)構(gòu)包括襯底，并且襯底具有互連區(qū)域和波導區(qū)域。波導結(jié)構(gòu)還包括形成在襯底中的溝槽，并且溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部。波導結(jié)構(gòu)還包括形成在襯底上的底部覆層，并且底部覆層自互連區(qū)域延伸至波導區(qū)域，底部覆層充當互連區(qū)域中的絕緣層。波導結(jié)構(gòu)還包括形成在傾斜的側(cè)壁表面上的底部覆層上的金屬層。本發(fā)明還提供了該波導結(jié)構(gòu)的制造方法。
【專利說明】波導結(jié)構(gòu)及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明總的來說涉及集成電路，更具體地，涉及波導結(jié)構(gòu)及其制造方法。

【背景技術】
[0002] 半導體集成電路（1C)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷了指數(shù)型的增長。1C設計和材料的技術進步已 經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)代1C，每一代1C都具有比上一代1C更小和更復雜的電路。在1C的發(fā)展過程 中，在幾何尺寸（即，可使用制造工藝生產(chǎn)的最小部件(或線)）縮小的同時，功能密度（即，每 芯片面積上互連器件的數(shù)目）通常增大。
[0003] 波導結(jié)構(gòu)的制造已經(jīng)歷了指數(shù)般的增長。波導結(jié)構(gòu)由于其工藝的可用性和制造的 可行性而吸引了眾多關注。通常，光通過波導壁的全內(nèi)反射而被限制在波導結(jié)構(gòu)內(nèi)。然而， 波導結(jié)構(gòu)的制造具有挑戰(zhàn)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種波導結(jié)構(gòu)，包括：襯底，襯底具有互連區(qū)域和 波導區(qū)域；溝槽，形成在襯底中，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部；底部覆層， 形成在襯底上，底部覆層從互連區(qū)域延伸至波導區(qū)域，并且底部覆層充當互連區(qū)域中的絕 緣層；以及金屬層，形成在傾斜的側(cè)壁表面上的底部覆層上。
[0005] 優(yōu)選地，該波導結(jié)構(gòu)還包括：核心層，形成在波導區(qū)域中的底部覆層上；以及頂部 覆層，形成在核心層上，波導結(jié)構(gòu)由底部覆層、核心層和頂部覆層形成。
[0006] 優(yōu)選地，核心層的折射率大于底部覆層的折射率，并且折射率的差在約0. 02至約 0. 2之間的范圍內(nèi)。
[0007] 優(yōu)選地，金屬層包括鋁（A1)、銅（Cu)、銀（Ag)、金（Au)或它們的組合。
[0008] 優(yōu)選地，傾斜的側(cè)壁表面的傾角的范圍在約42度至48度之間。
[0009] 優(yōu)選地，金屬層還形成在互連區(qū)域中的底部覆層上。
[0010] 優(yōu)選地，該波導結(jié)構(gòu)還包括：再分布層（RDL)，形成在互連區(qū)域中的金屬層上。
[0011] 優(yōu)選地，底部覆層的厚度范圍在約lym至約ΙΟμπι之間。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電-光器件，包括：襯底，襯底具有互連區(qū)域 和波導區(qū)域，并且波導區(qū)域具有反射區(qū)域和波傳播區(qū)域；溝槽，形成在波導區(qū)域中的襯底 中；底部覆層，形成在襯底上，底部覆層從互連區(qū)域穿過反射區(qū)域延伸至波傳播區(qū)域，并且 底部覆層充當互連區(qū)域中的絕緣層；金屬層，形成在反射區(qū)域中的底部覆層上；激光二極 管，安裝在襯底上；以及光電二極管，安裝在襯底上。
[0013] 優(yōu)選地，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面，并且傾斜的側(cè)壁表面的傾角范圍在約42度至 約48度之間。
[0014] 優(yōu)選地，該電-光器件還包括：核心層，形成在波導區(qū)域中的底部覆層上；以及頂 部覆層，形成在核心層上，波導結(jié)構(gòu)由底部覆層、核心層和頂部覆層形成。
[0015] 優(yōu)選地，金屬層還形成在互連區(qū)域中的底部覆層上。
[0016] 優(yōu)選地，該電-光器件還包括：再分布層（RDL)，形成在互連區(qū)域中的金屬層上。
[0017] 優(yōu)選地，該電-光器件還包括：凸塊結(jié)構(gòu)，形成在再分布層（RDL)與激光二極管或 光電二極管之間。
[0018] 優(yōu)選地，該電-光器件還包括：凹槽，形成在襯底中并且鄰近于溝槽；以及光傳輸 器件，安裝在凹槽中。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造波導結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供襯底，襯底 具有互連區(qū)域區(qū)和波導區(qū)域；在襯底中形成溝槽，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的 底部；在互連區(qū)域和波導區(qū)域中的襯底上形成底部覆層；以及在傾斜的側(cè)壁表面上的底部 覆層上形成金屬層。
[0020] 優(yōu)選地，過濕蝕刻的蝕刻劑形成溝槽，并且濕蝕刻的蝕刻劑包括乙二胺鄰苯二酚 (EDP)、氫氧化鉀（Κ0Η)或四甲基氫氧化銨（TMAH)。
[0021] 優(yōu)選地，濕蝕刻的蝕刻速率范圍在約0. 2微米每分鐘至約0. 6微米每分鐘之間。
[0022] 優(yōu)選地，該方法還包括：在互連區(qū)域中形成金屬層；以及在互連區(qū)域中的金屬層 上形成再分布層（RDL)。
[0023] 優(yōu)選地，通過鍍法、物理汽相沉積（PVD)、化學汽相沉積（CVD)、原子層沉積（ALD) 或它們的組合來形成再分布層（RDL)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 為了更充分地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合附圖參考以下描述，其中：
[0025] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波導結(jié)構(gòu)的截面示意圖；
[0026] 圖2A至圖2K示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造波導結(jié)構(gòu)的各個階段的截面示意 圖；
[0027] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電-光器件的截面示意圖；以及
[0028] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電-光器件的截面示意圖。

【具體實施方式】
[0029] 應當理解，為了實施本發(fā)明的不同特征，以下公開內(nèi)容提供了許多不同的實施例 或?qū)嵗?。以下描述了部件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例，而并不 意在限制。此外，在以下描述中，在第二工藝之前執(zhí)行第一工藝可以包括在第一工藝之后 立即執(zhí)行第二工藝的實施例，也可以包括在第一工藝和第二工藝之間實施附加工藝的實施 例。為簡明清楚起見，可以以不同的比例任意繪制各種部件。此外，在以下的描述中，第一 部件在第二部件的上面或上方的形成可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形 成的實施例，也可以包括在第一部件和第二部件之間形成附加部件使得第一部件和第二部 件不直接接觸的實施例。
[0030] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的波導結(jié)構(gòu)100的截面示意圖。在襯底102中形成 溝槽103,并且在溝槽103中形成波導結(jié)構(gòu)150。在襯底102上形成互連結(jié)構(gòu)119和凸塊結(jié) 構(gòu)120。激光二極管280設置在線11左側(cè)的凸塊結(jié)構(gòu)120上，并且光電二極管290設置在 線11右側(cè)的凸塊結(jié)構(gòu)120上。從激光二極管280射出的光路15被溝槽130左側(cè)的傾斜側(cè) 壁表面103a反射，并且光路150穿過波導結(jié)構(gòu)150,被溝槽130右側(cè)的另一個傾斜側(cè)壁表面 103a反射，然后到達光電二極管290。然而，在這一實施例中，互連結(jié)構(gòu)119在溝槽103之 前形成，因此互連結(jié)構(gòu)119會受到用于形成溝槽103的蝕刻工藝的破壞。
[0031] 圖2A至圖2K示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的波導結(jié)構(gòu)200的制造工藝的各個步 驟的示意圖。參考圖2A，提供襯底102。襯底102包含硅。可選或額外地，襯底102包括諸 如鍺的其他元素半導體。襯底102還可以包括諸如碳化硅、砷化鎵、砷化銦和磷化銦的化合 物半導體。襯底102可以包括諸如硅化鍺、碳化硅鍺、磷化鎵砷、磷化銦鎵的合金半導體。 在一個實施例中，襯底102包括外延層。例如，襯底102具有覆蓋塊狀半導體的外延層。此 夕卜，襯底102可以包括絕緣體上半導體（SOI)結(jié)構(gòu)。例如，襯底102包括通過諸如注氧隔離 (SIM0X)的工藝或諸如晶圓接合和研磨的其他合適的技術而形成的埋氧（BOX)層。
[0032] 襯底102被劃分成兩個區(qū)域：互連區(qū)域210和波導區(qū)域220?；ミB區(qū)域210提供 襯底102和各種部件(諸如二極管以及1C器件的輸入/輸出）之間的互連。波導區(qū)域220 用于形成波導結(jié)構(gòu)，稍后將會對其進行介紹。波導區(qū)域220具有反射區(qū)域222和波傳播區(qū) 域 224。
[0033] 在波導區(qū)域220內(nèi)的襯底102中形成溝槽103。溝槽103具有寬度為W1的上部的 和寬度為W2的下部，其中，W1大于W2。溝槽103的深度為D1。在一些實施例中，溝槽103 的寬度W1的范圍在約10 μ m至約1mm之間，寬度W2的范圍在約8 μ m至約0· 8mm之間，以 及溝槽103的深度D1的范圍在約20 μ m至約100 μ m之間。
[0034] 溝槽103具有傾斜的側(cè)壁表面103a和平坦的底部103b，并且傾斜的側(cè)壁103a具 有傾角（Θ )，其為傾斜的側(cè)壁表面103a和襯底102的底面之間的銳角。在一些實施例中， 傾角（Θ)的范圍在約42度至約48度之間。在一個實施例中，傾角（Θ)約為45度?？梢?通過濕蝕刻工藝、干蝕刻工藝或它們的組合來形成溝槽103。例如，濕蝕刻工藝包括蝕刻劑， 諸如乙二胺鄰苯二酚（EDP)、氫氧化鉀（Κ0Η)或四甲基氫氧化銨（TMAH)。
[0035] 在一些實施例中，使用混合異丙醇（IPA)的氫氧化鉀（Κ0Η)。為了控制傾角（Θ )， 通過使用其中IPA的重量百分比的范圍在0. 1%至約5%之間的Κ0Η (在水中其重量百分比 的范圍在約25%至35%之間)而實現(xiàn)各向異性濕蝕刻工藝。在濕蝕刻工藝期間，使溫度保持 在約60°C至約70°C的范圍之間以實現(xiàn)可控的、范圍在約0. 2微米每分鐘至約0. 6微米每分 鐘的蝕刻速率。
[0036] 參考圖2B，在襯底102上形成底部覆層104。在互連區(qū)域210和波導區(qū)域220中 的襯底102上共形地形成底部覆層104。請注意，底部覆層104是自互連區(qū)域210穿過反射 區(qū)域222延伸至波傳播區(qū)域224的連續(xù)結(jié)構(gòu)。
[0037] 連續(xù)的底部覆層104提供了兩個功能。沉積在互連區(qū)域210中的底部覆層104用 作再分布層（RDL層)的絕緣層，這將在后面描述。此外，沉積在波導區(qū)域220中的底部覆層 104用作波導結(jié)構(gòu)的一部分，這將在后面描述。底部覆層104的功能是用于使光限制在波導 結(jié)構(gòu)150中而不泄露到襯底102。
[0038] 底部覆層104可以由有機材料或無機材料構(gòu)成。例如，有機材料可以由諸如基于 硅氧烷的聚合物或基于丙烯酸酯的聚合物的有機聚合物或無機-有機雜化聚合物(硅氧 烷-丙烯酸酯或硅氧烷-環(huán)氧樹脂）組成。例如，無機材料可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化 硅、硅或旋涂式玻璃層（S0G)形成?？梢酝ㄟ^旋涂法、化學汽相沉積（CVD)(諸如等離子體 增強CVD (PE-CVD))、物理汽相沉積（PVD)(諸如濺射）或其他合適的方法來形成底部覆層 104。在一些實施例中，底部覆層104通過旋涂法由基于硅氧烷的聚合物而形成。旋涂法的 優(yōu)點在于其制造成本低于其它沉積方法。
[0039] 在一些實施例中，底部覆層104的厚度范圍在約1 μ m至約10 μ m之間。在一些實 施例，底部覆層104的厚度范圍在約Ιμπι至約3 μπι之間。
[0040] 參考圖2C，在底部覆層104上形成金屬層106。在金屬層106上形成光刻膠層并 將其圖案化以覆蓋未被去除的區(qū)域。然后，通過蝕刻工藝，將波傳播區(qū)域224中的那部分金 屬層去除，保留區(qū)域210和區(qū)域222上方的金屬層。
[0041] 在一些實施例中，在形成金屬層106之前，在底部覆層104上方形成粘合層（未示 出），諸如Ti層、Cr層或其他可用的粘合層。
[0042] 金屬層106提供了兩個功能。形成在互連區(qū)域210中的底部覆層104上的金屬層 106用作鍍晶種層（plating seed layer)和/或凸塊下金屬化（UBM)層從而利于再分布層 (RDL層）114的形成。此外，形成在傾斜側(cè)壁表面103a上(或在反射區(qū)域222中）的金屬層 106用于將來自激光二極管280的光反射至光電二極管290 (參考圖1)。
[0043] 在一些實施例中，金屬層106的厚度范圍在約0. Ιμπι至約0.5 μπι之間。在一些 實施例中，金屬層106能夠?qū)崿F(xiàn)等于或大于80%的反射率。在一些實施例中，金屬層106能 夠?qū)崿F(xiàn)等于或大于90%的反射率。可以由Al、Cu、Ag、Au或它們的組合來構(gòu)成金屬層106。 通過物理氣相沉積（PVD)或鍍的方法來沉積金屬層106。也可以使用其它任何合適的金屬 材料或工藝。
[0044] 然后，參考圖2D，在襯底102上方沉積核心層108,然后通過光刻工藝將其圖案化 以保留反射區(qū)域222和波傳播區(qū)域224中的核心層108。核心層108是光穿過其進行傳播 的主要傳播層。示例性的光刻工藝包括光刻膠涂覆、軟烘、掩模對準、曝光、曝光后烘烤、使 光刻膠顯影和硬烘的工藝步驟。也可以通過其他方法(諸如無掩模光刻、電子束寫入、離子 束寫入和分子印跡)來實現(xiàn)或取代光刻曝光工藝。蝕刻技術包括干蝕刻、濕蝕刻或干蝕刻和 濕蝕刻的組合。
[0045] 接著，在襯底102上方沉積頂部覆層110并且通過光刻工藝將其圖案化。去除互連 區(qū)域210中的頂部覆層110以覆蓋核心層108。頂部覆層110的功能類似于底部覆層104 的功能，并用于把光限制在核心層108中。核心層108和頂部覆層110對二極管的波長是 通透的以防止光被核心層108和頂部覆層110吸收。在一些實施例中，由波導結(jié)構(gòu)200傳 播的波長的范圍在約600nm至1600nm之間。
[0046] 波導結(jié)構(gòu)150由底部覆層104、核心層108和頂部覆層110構(gòu)成。在溝槽103中形 成的波導結(jié)構(gòu)150提供了從激光二極管280至光電二極管290的光傳播的光學媒介。
[0047] 為了在波導結(jié)構(gòu)150中實現(xiàn)全反射，核心層108的折射率大于底部覆層104和頂 部覆層110的折射率。當光到達底部覆層104或頂部覆層110時，由于折射率差異，光折返 回核心層108。因此，光被限制在核心層108內(nèi)并穿過波導結(jié)構(gòu)150。在一些實施例中，折 射率差異的范圍在〇. 02至約0. 2之間。在一些實施例中，核心層108的折射率的范圍在約 1. 4至約1. 6之間。在一些實施例中，底部覆層104或頂部覆層110的折射率的范圍在約 1. 4至約1. 6之間。
[0048] 核心層108的材料可以是聚合物。核心層108可以由基于環(huán)氧樹脂的聚合物、聚酰 亞胺（PI)或苯并二惡唑（ΡΒ0)構(gòu)成。在一些實施例中，可以通過旋涂法來形成核心層108。 在一些實施例中，核心層108的厚度至少為10 μ m。在一些實施例中，核心層108的厚度范 圍在約10 μ m至約50 μ m之間。
[0049] 頂部覆層110是介電層。頂部覆層110可以由諸如基于硅氧烷的聚合物或基于丙 烯酸酯的聚合物的聚合物或者無機-有機雜化聚合物(硅氧烷-丙烯酸酯或硅氧烷-環(huán)氧 樹脂）構(gòu)成。在一些實施例中，可以通過旋涂法來形成頂部覆層110。在一些實施例中，底 部覆層104的材料與頂部覆層110的材料是相同的。在一些實施例中，頂部覆層110的厚 度至少為Ιμπι以防止光泄露。在一些實施例中，頂部覆層110的厚度范圍在約Ιμπι至約 10 μ m之間。
[0050] 之后，參考圖2E，在金屬層106上方沉積光刻膠層并通過光刻工藝將其圖案化以 形成開口 113,從而露出互連區(qū)域210中的金屬層106。
[0051] 然后，在開口 113內(nèi)和金屬層106上形成再分布層（RDL) 114以形成用于電信號 傳播的金屬線路和金屬跡線（metal traces)。然而，在一些實施例中，具有多個再分布層 (RDL) 114。可以通過鍍法、物理汽相沉積（PVD)、化學汽相沉積（CVD)、原子層沉積（ALD)或 它們的組合來形成再分布層（RDL) 114。例如，當再分布層（RDL) 114通過鍍法形成時，金屬 層106充當鍍種晶層。再分布層（RDU114可以由鋁（A1)、鋁（A1)合金、銅（Cu)、銅（Cu)合 金、鈦（Ti)、鈦（Ti)合金、鎢（W)、鎢（W)合金或它們的組合或其他可用的導電材料來制成。
[0052] 再分布層（RDU114的厚度范圍在約Ιμπι至約5μπι之間。例如，對于超過2Gbps 的高速應用，再分布層（RDL)114具有大于約2 μ m的厚度。在一些實施例中，再分布層（RDL) 114的厚度范圍在約Ιμπι至約3μπι之間。
[0053] 在其他實施例中，當再分布層（RDU114通過鍍法形成時，位于再分布層（RDU114 下方的底部覆層104的材料具有更多的選擇，因為在諸如小于約250°C的較低溫度下進行 鍍法，所以底部覆層104可以由適于低溫的聚合物構(gòu)成。
[0054] 之后，如圖2F所示，去除光刻膠層112。參考圖2G，在再分布層（RDL) 114和頂部 覆層110上形成鈍化層116以保護下面的層。鈍化層116可以由聚合物、氧化硅或氮化硅 構(gòu)成。鈍化層116可以由旋涂法、化學汽相沉積（CVD)和物理汽相沉積（PVD)形成。
[0055] 參考2H，通過蝕刻工藝去除部分鈍化層116以露出再分布層（RDL) 114。參考圖 21，接著在波導結(jié)構(gòu)150和再分布層（RDL) 114上沉積光刻膠層，并且將其圖案化。圖案化 的光刻膠層118包含開口 123以露出再分布層（RDU114。在一些實施例中，開口 123的寬 度W3的范圍在約Ιμπι至約50 μπι之間以與凸塊結(jié)構(gòu)120的尺寸相匹配。
[0056] 參考圖2J，在開口 123內(nèi)形成或放置凸塊結(jié)構(gòu)120以接觸再分布層（RDU114。凸 塊結(jié)構(gòu)120可以由Cu、Cu合金、Α1、Α1合金、Sn、Sn合金或它們的組合構(gòu)成。在一些實施例 中，凸塊結(jié)構(gòu)120是焊料凸塊結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^包括蒸發(fā)、鍍法、印刷、噴射、接線柱球焊（stud bumping)和直接放置焊球的各種方法來形成凸塊結(jié)構(gòu)120。在一些實施例中，凸塊結(jié)構(gòu)120 可以是常規(guī)的焊料或無鉛焊料。在其他實施例中，凸塊結(jié)構(gòu)120可以是用于倒裝芯片與基 于半導體的光學和電學芯片接合的微凸塊或常規(guī)凸塊。
[0057] 在一些實施例中，可選地通過蒸發(fā)、鍍法在凸塊結(jié)構(gòu)120和再分布層（RDL) 114之 間沉積凸塊下金屬化（UBM)層并使其形成。在一些實施例中，凸塊結(jié)構(gòu)120的厚度范圍在 約1 μ m至約50 μ m之間。
[0058] 參考圖2K，通過蝕刻工藝或剝離工藝將圖案化的光刻膠層118和未被再分布層 (RDL) 114覆蓋的露出的金屬層106去除。
[0059] 在圖1所示的實施例中，重新分布層（RDL)在溝槽之前形成，因此重新分布層 (RDL)可能受到用于形成溝槽的蝕刻工藝的破壞。相反，在一些實施例中，再分布層（RDL) 在溝槽之后形成，因此重新分布層（RDL)不會受到用于形成溝槽的蝕刻工藝的破壞。此外， 連續(xù)的底部覆層104是波導結(jié)構(gòu)150的一部分，并且用作再分布層（RDL)的絕緣層。因此， 簡化了制造方法并且降低了成本。
[0060] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電-光器件300的截面示意圖。如圖3所 示，通過參考圖2A至圖2K的以上所述方法來制造波導結(jié)構(gòu)300,然后通過凸塊結(jié)構(gòu)120將 其接合至光學部件280和290。
[0061] 參考圖3,通過倒裝芯片方法或引線接合方法將光學部件280和290安裝在襯底 102上。光學部件包括激光二極管280或光電二極管290。激光二極管280設置在線11左 側(cè)的凸塊結(jié)構(gòu)120上，并且光電二極管290設置在線11右側(cè)的凸塊結(jié)構(gòu)120上。
[0062] 在一個實施例中，光路是從受1C驅(qū)動器（圖中未示出)驅(qū)動的激光二極管280中射 出的不例性光路15 (電磁波)。光路15被左側(cè)反射區(qū)域222中的金屬層106反射，然后光 路15穿過波導結(jié)構(gòu)150,被右側(cè)反射區(qū)域222中的另一金屬層106反射，然后到達光電二極 管290。光電二極管290將光轉(zhuǎn)換成諸如電流或電壓的電信號，然后將電信號傳輸?shù)街T如跨 阻放大器（TIA)的其他器件。
[0063] 在一些實施例中，激光二極管280和光電二極管290包括III-V族半導體材料并 且工作在范圍在600nm至1600nm之間的電磁波長上。
[0064] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電-光器件400的系列截面示意圖。其中，相似 的元件用與圖3中相同的參考數(shù)字來標示，因此，出于簡潔而將其省略。
[0065] 在圖4中，凹槽305在襯底102中形成并且鄰近于溝槽103,凹槽305的深度（D2) 大于溝槽103的深度（D1)。在一些實施例中，凹槽305可以是U型。凹槽305用于將較大 的光傳輸器件310和320置于其中并且使用與溝槽103類似的制造方法。在一些實施例中， 凹槽305的深度（D2)范圍在約50 μ m至約200 μ m之間。在一些實施例中，凹槽305的寬 度（W4)范圍在約100 μ m至約300 μ m之間。
[0066] 凹槽305的較大尺寸也允許光耦合進出用于芯片外通信的光纖。如圖4所示，光 學透鏡310和光纖320 (尺寸范圍在約200 μ m至約300 μ m之間）位于凹槽305內(nèi)以將光 15從激光二極管280傳輸至波導結(jié)構(gòu)150。
[0067] 在這個實施例中，透鏡310和光纖320的設計拉長了光15的光路。然而，光學透 鏡310和光纖320的數(shù)量和位置不受這一實施例的限制，可根據(jù)實際應用來調(diào)整其數(shù)量和 位置。
[0068] 本發(fā)明提供了用于形成波導結(jié)構(gòu)的機制的實施例，再分布層（RDL)在波導結(jié)構(gòu)的 溝槽之后形成，從而減輕了再分布層（RDL)的受損問題并且提高了制造成品率。此外，底部 覆層用作互連區(qū)域中的絕緣層，從而簡化了制造方法并且降低了成本。
[0069] 在一些實施例中，提供了一種波導結(jié)構(gòu)。該波導結(jié)構(gòu)包括襯底，并且襯底具有互連 區(qū)域和波導區(qū)域。波導結(jié)構(gòu)還包括在襯底中形成的溝槽，并且溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和 基本平坦的底部。波導結(jié)構(gòu)還包括在襯底上形成的底部覆層，并且底部覆層自互連區(qū)域延 伸至波導區(qū)域，并且底部覆層用作互連區(qū)域中的絕緣層。波導結(jié)構(gòu)還包括在傾斜的側(cè)壁表 面上的底部覆層上形成的金屬層。
[0070] 在一些實施例中，提供了電-光器件。電光器件包括襯底，并且襯底具有互連區(qū)域 和波導區(qū)域，波導區(qū)域具有反射區(qū)域和波傳播區(qū)域。電-光器件還包括在波導區(qū)域內(nèi)的襯 底中形成的溝槽。電-光器件還包括在襯底上形成的底部覆層，并且底部覆層自互連區(qū)域 穿過反射區(qū)域延伸至波傳播區(qū)域，并且底部覆層用作互連區(qū)域中的絕緣層。電-光器件還 包括在反射區(qū)域中的底部覆層上形成的金屬層。電-光器件還包括安裝在襯底上的激光二 極管。電-光器件也包括安裝在襯底上的光電二極管。
[0071] 在一些實施例中，提供了一種用于制造波導結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括提供襯底；在 襯底中形成溝槽，并且溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部。該方法包括在傾斜的 側(cè)壁表面上和基本上平坦的底部上形成底部覆層；以及在傾斜的側(cè)壁表面上的底部覆層上 形成金屬層。
[0072] 盡管已通過實例和根據(jù)實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明并不受限于 所公開的實施例。相反，其旨在覆蓋各種修改和類似的配置(對本領域技術人員來說是顯而 易見的)。因此，所附權利要求的范圍應符合最廣義的解釋以包含所有的這些修改和類似的 配置。
【權利要求】
1. 一種波導結(jié)構(gòu)，包括： 襯底，所述襯底具有互連區(qū)域和波導區(qū)域； 溝槽，形成在所述襯底中，所述溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部； 底部覆層，形成在所述襯底上，所述底部覆層從所述互連區(qū)域延伸至所述波導區(qū)域，并 且所述底部覆層充當所述互連區(qū)域中的絕緣層；以及 金屬層，形成在所述傾斜的側(cè)壁表面上的所述底部覆層上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，還包括： 核心層，形成在所述波導區(qū)域中的所述底部覆層上；以及 頂部覆層，形成在所述核心層上，所述波導結(jié)構(gòu)由所述底部覆層、所述核心層和所述頂 部覆層形成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，其中，所述核心層的折射率大于所述底部覆層的 折射率，并且折射率的差在約〇. 02至約0. 2之間的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬層包括鋁（A1)、銅（Cu)、銀(Ag)、 金（Au)或它們的組合。
5. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，其中，所述傾斜的側(cè)壁表面的傾角的范圍在約42 度至48度之間。
6. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬層還形成在所述互連區(qū)域中的所 述底部覆層上。
7. 根據(jù)權利要求6所述的波導結(jié)構(gòu)，還包括： 再分布層（RDL)，形成在所述互連區(qū)域中的所述金屬層上。
8. 根據(jù)權利要求1所述的波導結(jié)構(gòu)，其中，所述底部覆層的厚度范圍在約lym至約 10 μ m之間。
9. 一種電-光器件，包括： 襯底，所述襯底具有互連區(qū)域和波導區(qū)域，并且所述波導區(qū)域具有反射區(qū)域和波傳播 區(qū)域； 溝槽，形成在所述波導區(qū)域中的所述襯底中； 底部覆層，形成在所述襯底上，所述底部覆層從所述互連區(qū)域穿過所述反射區(qū)域延伸 至所述波傳播區(qū)域，并且所述底部覆層充當所述互連區(qū)域中的絕緣層； 金屬層，形成在所述反射區(qū)域中的所述底部覆層上； 激光二極管，安裝在所述襯底上；以及 光電二極管，安裝在所述襯底上。
10. -種制造波導結(jié)構(gòu)的方法，包括： 提供襯底，所述襯底具有互連區(qū)域區(qū)和波導區(qū)域； 在所述襯底中形成溝槽，所述溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部； 在所述互連區(qū)域和所述波導區(qū)域中的所述襯底上形成底部覆層；以及 在所述傾斜的側(cè)壁表面上的所述底部覆層上形成金屬層。
【文檔編號】G02B6/122GK104216046SQ201310346904
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權日:2013年5月30日
【發(fā)明者】曾俊豪, 郭英顥, 陳海清, 包天一 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司