[发明专利]穿硅光学互连

说明书

一些实现提供了一种半导体器件，其包括第一管芯和光接收器。第一管芯包括背面层，该背面层具有足够薄的厚度以允许光信号穿过该背面层。光接收器被配置成接收通过第一管芯的背面层的若干光信号。在一些实现中，每个光信号源自耦合至第二管芯的对应的光发射器。在一些实现中，背面层是管芯基板。在一些实现中，光信号穿过背面层的基板部分。第一管芯进一步包括有效层。光接收器是有效层的一部分。在一些实现中，半导体器件包括第二管芯，该第二管芯包括光发射器。第二管芯耦合至第一管芯的背面。

本申请要求于2012年11月14日提交的题为“Through Silicon OpticalInterconnects(穿硅光学互连)”的美国临时申请No.61/726,249的优先权，其通过引用明确结合于此。

领域

各种特征涉及穿硅光学互连。

背景技术

引线接合法和穿硅通孔(TSV)是可被用于将两个或更多个管芯电连接在一起的技术的示例。图1解说了通过使用TSV彼此连接的两个管芯。具体地，图1解说了第一管芯100、第二管芯102、以及若干焊料凸块104a-b和105a-b。

第一管芯100包括第一区域106和第二区域108。第一区域106可被称为第一管芯100的背面。第一区域106可以是硅材料。第二区域108可被称为管芯100的正面。第二区域108是第一管芯100的有效区域。第二区域/有效区域108可以包括有源和无源器件(例如，晶体管)、导电层(例如，金属层)和介电层。有效区域108包括接触焊盘110a-b。

第二管芯102包括第一区域112和第二区域114。第一区域112可被称为第一管芯102的背面。第一区域112可以是硅材料。第一区域112包括若干接触焊盘116a-b和若干TSV118a-b。第二区域114可被称为第二管芯102的正面。第二区域114是第二管芯102的有效区域。第二区域/有效区域114可以包括有源和无源器件、导电层(例如，金属层)、介电层。

如图1中所示，第一管芯100和第二管芯102通过焊料凸块104a-b耦合在一起。具体地，第一管芯100的有效区域108通过接触焊盘110a-b、焊料凸块104a-b、接触焊盘116a-b和TSV 118a-b电耦合至第二管芯102的有效区域114。在一些实现中，这些连接将功率信号提供给第一管芯100。

图1还解说了第一管芯100和第二管芯102通过焊料凸块105a-b耦合在一起。具体地，第一管芯100的有效区域108通过接触焊盘111a-b、焊料凸块104a-b、接触焊盘117a-b和TSV 119a-b电耦合至第二管芯102的有效区域114。在一些实现中，这些连接提供其他类型的信号(例如，控制和/或数据信号)。

除了焊料凸块或者取代焊料凸块，一些实现还可以使用引线接合法(例如，丝焊120a-b)来连接至第一管芯100。这些丝焊120a-b被示为虚线以指示它们是可任选的。丝焊120a-b可以耦合至未示出的印刷电路板(PCB)。类似地，第二管芯102可以可任选地包括耦合至焊料凸块122a-b的接触焊盘121a-b。接触焊盘121a-b可以耦合至TSV 118a-b。焊料凸块122a-b可以耦合至PCB(未示出)。

在大多数情况下，第一与第二管芯100-102之间的以上电连接可以是用于连接两个管芯的合适解决方案。然而，在一些情况下，电连接可能不是用于将两个或更多个管芯连接在一起的最优解决方案。

因此，需要改进的用于在封装中将两个或更多个管芯耦合在一起的设计。理想地，此种设计将利用新颖的光学互连技术。

概述

各种特征涉及穿硅光学互连。

第一示例提供了一种半导体器件，其包括第一管芯和光接收器。第一管芯包括背面层，该背面层具有的厚度足够薄以允许光信号穿过该背面层。光接收器被配置成接收通过第一管芯的背面层的若干光信号。