[发明专利]一种光学集成结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子、微电子封装技术领域，具体涉及一种光学集成结构及其制作方法。

背景技术

目前光电子组件有两种集成方式，单片集成和混合单片集成。单片集成则是将光子器件和电子组件集成在同一衬底上，多为系统集成。但其一定的局限性，即不能在硅片中制造出激光器。另外一个是混合集成技术，即允许不同类别的器件分别选择各自最合适的材料以及最佳的工艺，然后经过封转技术进行组装，以便取得最好的性能。在现阶段，由于硅基激光器限制，混合集成得到了广泛的应用。目前基于混合平面光路(PLC)的集成得到了长足的发展和广泛的应用，为单片集成提供一个过渡性解决方案，一方面硅基混合平面光路技术成熟，成本低廉，另一方面封装技术的进度推动了混合集成技术的发展。目前倒装(Flip-chip)技术被广泛使用，借助于表面贴技术，WDM滤光片、隔离器等也可以倒装到同一平台上。目前大多数光收发器是以分立光学元件组装在一起，比如现在的BOSA结构。因此对准、调整和可靠性问题将大大增加生产成本、并降低产量。

发明内容

为解决现有技术中存在的制作成本高、工艺复杂等问题，本发明提供了一种可以有效的降低制作成本、简化工艺步骤和提高良率的新的光学集成结构及其制作方法。

具体技术方案由如下步骤实现：

一种光学集成结构，其特征在于，包括：一激光器、一光无源器件和一探测器，所述光无源器件和所述激光器连接，所述光无源器件和外部通过光波导连接，所述光无源器件的底部设有金属层，所述金属层通过金属孔连接到外部，所述激光器的背电极和所述光无源器件底部的金属层通过金属线连接，所述探测器与集成电路连接，并塑封封装在基板上。

优选地，所述的光学集成结构包括：一激光器、一光无源器件和一探测器，，所述光无源器件和所述探测器连接，所述光无源器件和外部通过光波导连接，所述光无源器件的底部设有金属层，所述金属层通过金属孔连接到外部，所述探测器的背电极和所述光无源器件底部的金属层通过金属线连接，所述激光器与集成电路连接，并塑封封装在基板上。

优选地，所述光无源器件和所述激光器或者所述探测器采用无源耦合方式连接。

优选地，所述光无源器件和所述激光器或者所述探测器的无源耦合采用反射镜或光栅。

优选地，所述激光器或所述探测器的背电极和所述光无源器件底部的金属层通过引线键合连接。

优选地，所述光无源器件为双向器、双向以上、阵列波导光栅或无源波分复用器的任一一种。

优选地，所述光无源器件的衬底为硅、玻璃或SOI。

优选地，所述光无源器件与外部连接的波导为硅波导或有机波导。

优选地，所述激光器为边发射激光器，所述探测器为面接收探测器。

优选地，所述激光器为面发射激光器，所述探测器为边接收探测器。

优选地，所述金属层与外部连接为开孔金属互连或导电胶互连。

一种光学集成机构的制作方法，包括如下步骤：

A制作光无源器件，将光学无源器件和激光器连接，对准固定在转接板上；

B将所述激光器的背电极和所述光无源器件底部的金属层通过金属线连接，并塑封封装在基板上；

C在所述光无源器件底面金属打孔，所述光无源器件底部的金属层通过金属孔连接到外部，填充互连金属，引出电极，并在封装顶面形成金属走线和焊盘；

D在封装体形成光波导固定结构，所述光无源器件和外部通过光波导连接，将探测器与集成电路连接，并塑封封装在基板上，划片形成单元封装结构；

E对准光波导和光无源器件。

优选地，一种光学集成结构的制作方法，还包括如下步骤：

A制作光无源器件，将光学无源器件和探测器连接，对准固定在转接板上；

B将所述探测器的背电极和所述光无源器件底部的金属层通过金属线连接，并塑封封装在基板上；

C在所述光无源器件底面金属打孔，所述光无源器件底部的金属层通过金属孔连接到外部，填充互连金属，引出电极，并在封装顶面形成金属走线和焊盘；

D在封装体形成光波导固定结构，所述光无源器件和外部通过光波导连接，将激光器与集成电路连接，并塑封封装在基板上，划片形成单元封装结构；

E对准光波导和光无源器件。

优选地，所述光无源器件底部的金属层通过溅射或者电镀的方法制作。

优选地，所述光无源器件底部的金属层和外部的互连通过干法刻蚀、湿法刻蚀或者激光钻孔三种中的任一一种。

优选地，所述金属孔为环形或柱形。