集成光子模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型一般涉及光電子（optoelectronic)組件和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 集成光子（photonic)模塊通常包括諸如激光二極管芯片的光電子芯片、以及輔 助的微光學(xué)和/或電子組件。芯片和輔助組件被一起安裝在裸露的硅裸片（die)(其被稱為 "娃光具座（optical bench) "(SiOB))上。一般地，組件在SiOB上被對準(zhǔn)且結(jié)合（cement) 在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且光電子芯片通過線接合被電連接至其它電子組件。替代地，光電子和電 子組件可以被安裝在合適的印刷電路板上并通過印刷電路跡線（trace)電連接。
[0003] 作為該類構(gòu)造的例子，美國專利申請公開2011/0049334描述了一種光學(xué)模塊，其 通過并聯(lián)的多個光纖傳輸光信號。所述光學(xué)模塊包括包含電極圖案的襯底、安裝在襯底的 電極圖案上的多個光學(xué)元件、以及安裝在襯底的電極圖案上并電連接至光學(xué)元件的電子器 件。光學(xué)元件和電子器件被相互接近地布置在襯底上，使得光學(xué)元件和電子器件之間的傳 輸線的長度被最小化。
[0004] 作為另一個例子，美國專利7, 496, 251描述了用于封裝包括諸如硅光具座（SiOB) 的光具座結(jié)構(gòu)的光學(xué)通信器件的裝置和方法。所述光具座包括其中形成有電轉(zhuǎn)向通路 (electrical turning via)的襯底。光電子（OE)芯片和集成電路（IC)芯片被安裝在光具 座上并使用電轉(zhuǎn)向通路被電連接。電轉(zhuǎn)向通路既在垂直于襯底表面的方向上又在橫向于襯 底表面的方向上延伸，使得OE芯片和IC芯片可以被很接近地安裝在光具座的垂直表面上 并使用電轉(zhuǎn)向通路被電連接。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 通常規(guī)定電子組件和光電子組件應(yīng)被非常接近地放置在一起，以便使導(dǎo)體的長度 (以及因此電感和總體阻抗）最小化。
[0006] 本實用新型的一個實施例的一個目的是：提供減輕這些限制的集成光子模塊。
[0007] 在下文中描述的本實用新型的實施例提供新穎的光子模塊以及用于它們的制備 的方法。
[0008] 因此根據(jù)本實用新型實施例提供一種集成光子模塊，其包括被配置為用作光具座 的半導(dǎo)體襯底。絕緣和導(dǎo)電材料的交替層被沉積在襯底上并且被圖案化從而限定電連接。 光電子芯片被安裝在襯底上，與電連接接觸。驅(qū)動芯片被安裝在襯底上，從而經(jīng)由電連接將 電驅(qū)動電流提供至光電子芯片。
[0009] 在一些實施例中，絕緣和導(dǎo)電材料的交替層被圖案化從而限定在驅(qū)動芯片和光電 子芯片之間的傳輸線，其中所述傳輸線具有匹配光電子芯片的輸入阻抗的特性阻抗。典型 地，傳輸線的特性阻抗小于5 Ω。在公開的實施例中，導(dǎo)電材料的層包括被配置為接地平面 的第一金屬層、以及第二金屬層，所述第二金屬層通過絕緣材料的層與第一金屬層分離，在 所述第二金屬層中形成至少一個饋線，由此限定傳輸線。所述絕緣材料的層的厚度h與所 述至少一個饋線的寬度W的比率典型地小于1/50。
[0010] 另外地或者替代地，傳輸線包括差分（differential)傳輸線，所述差分傳輸線包 括在導(dǎo)電材料的層之一中形成的一對平行（parallel)饋線。
[0011] 進(jìn)一步另外地或者替代地，模塊包括去耦電容器，其被安裝在襯底上并且被插入 在驅(qū)動芯片和光電子芯片之間的傳輸線中。
[0012] 在公開的實施例中，光電子芯片包括激光二極管，并且模塊包括安裝在襯底上的、 與光電子芯片對準(zhǔn)的至少一個光學(xué)元件。
[0013] 本實用新型的一個實施例的一個技術(shù)效果是：提供了減輕諸如電子組件和光電子 組件應(yīng)被非常接近地放置在一起的限制的集成光子模塊。
[0014] 從對本實用新型實施例的以下詳細(xì)描述與附圖一起將更充分地理解本實用新型。
【附圖說明】
[0015] 圖1是根據(jù)本實用新型實施例的集成光子模塊（IPM)的示意性截面圖；
[0016] 圖2是根據(jù)本實用新型實施例的IPM的示意性頂視圖；
[0017] 圖3是根據(jù)本實用新型實施例的IPM的示意性截面圖，其示出了用于設(shè)計IPM中 的傳輸線的參數(shù)和尺寸；以及
[0018] 圖4是根據(jù)本實用新型實施例的IPM的電路圖。
【具體實施方式】
[0019] 激光二極管一般特征在于非常低的輸入阻抗（在1 Ω的量級）和通常在高頻操 作。為了有效地驅(qū)動激光二極管，因此希望將激光器連接至其它電路組件的線或跡線具有 非常低的電感和低的總體阻抗。這些要求將嚴(yán)格的約束施加于包含激光二極管的模塊的設(shè) 計，并通常規(guī)定電路組件和激光二極管被非常接近地放置在一起，以便使導(dǎo)體的長度（以 及因此電感和總體阻抗）最小化。
[0020] 在此描述的本實用新型的實施例提供減輕這些限制的有源（active) SiOB。就以下 意義而言SiOB是"有源的":它包括多個金屬導(dǎo)電層，所述多個金屬導(dǎo)電層沉積在用作SiOB 的晶片上。通過一個或更多個居間的絕緣層（諸如氧化物（SiO2)層）分隔金屬層，所述絕 緣層同樣地沉積在晶片上?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的制造技術(shù)在晶片上沉積以及圖案化金屬和氧化 物層。
[0021] 這樣的制造技術(shù)能夠產(chǎn)生非常薄的絕緣層，在Iym或更小的量級（與層疊的陶瓷 印刷電路板中的厚得多的絕緣層相對照）。作為非常薄的絕緣層以及在硅襯底上沉積的金 屬層中的導(dǎo)體之間的小距離的結(jié)果，可以在SiOB上產(chǎn)生非常低阻抗的傳輸線一典型地小 于5Ω，并且當(dāng)需要時甚至1Ω或更小一由此，匹配諸如激光二極管的器件的輸入阻抗。由 此有源SiOB同時用于兩個目的：
[0022] ?它提供用于連同激光二極管自身一起的諸如微反射鏡和透鏡的集成光子模塊的 光學(xué)組件的精確、穩(wěn)定的安裝平臺；以及
[0023] ?它提供包括激光二極管和驅(qū)動器電路的模塊的電子組件之間的良好匹配的、低 阻抗的電連接。
[0024] 雖然在下文中描述的實施例主要涉及將激光二極管和輔助組件安裝在SiOB上， 但是可以使用其它類型的半導(dǎo)體襯底和其它種類的光電子集成電路（不僅包括發(fā)射器，而 且包括諸如調(diào)制器和接收器的組件）類似地應(yīng)用本實用新型的原理。
[0025] 由此，本實用新型的一些實施例提供集成光子模塊，其包括被配置為用作光具座 的半導(dǎo)體襯底。絕緣和導(dǎo)電材料的交替層被沉積在襯底上并被圖案化從而限定電連接