[发明专利]光学底板镜

说明书

本发明涉及光学底板镜。描述集成电路光学底板芯片和相关的半导体制作工艺以用于形成光学底板镜结构，其中镜结构通过使用依赖方向的各向异性湿蚀刻工艺选择性地刻蚀位于光学底板芯片晶圆上的光学波导半导体层(103)将光学信号垂直地偏转到光学底板芯片的平面外，来形成带有位于光学波导半导体层上的成角度的半导体侧壁表面(106)的第一凹口(107)，其中成角度的半导体侧壁表面(106)被处理以形成用于将光学信号垂直地偏转到光学波导半导体层的侧面或从侧面偏转的光学底板镜(116)。

技术领域

本发明通常涉及半导体器件及其制作方法。一方面，本发明涉及用于将光学信号路由到一个或多个安装的半导体器件或集成电路或从其路由的光学接口结构的制作。

背景技术

将光学通信系统集成到集成电路(IC)芯片被认为是一种用于克服高频率、高密度信息系统的物理限制的有前途解决方案。但除了在IC芯片内集成光学通信系统的困难，也有与在IC芯片之间集成光学互连相关联的挑战。在这个领域中，人们提出了一些光学芯片-芯片互连系统，例如自由空间连接、嵌入式纤维、导波连接以及在印刷电路板或其它传统底板连接器中使用的嵌入式多模波导。即使这样，在每个IC芯片处的光学通信系统之间实现有效的光学耦合仍然有很多技术挑战，包括在光学路径中减小位置或信号对齐不准确性(可以降低耦合效率或导致传输失败)，解决IC芯片相对于底板互联之间的垂直对齐，以及与形成能够在IC芯片之间耦合光学信号的光学互联(例如，有源光学电器件)相关联的制作成本复杂性。已经尝试通过使用在印刷电路板内和芯片外的光学纤维波导和/或外镜或偏转器以在不同的IC芯片之间光学地传输信息来克服这些挑战，但是这些解决方案呈现自身的困难、成本和控制要求。例如，光学纤维波导不仅具有额外的成本和复杂性，而且也可能给芯片-芯片通信施加带宽限制。此外，设计和组装光学发射器、外镜或偏转器、光学接收器的成本以及用于实现与这些组件对齐的要求以确保信息传输的所需水平可能是成本高昂的。最后，控制电路和外部信号偏转结构可以增加整个系统的复杂性，从而减小了不同的IC芯片之间的信号带宽。结果，互连源自不同的IC芯片的光学通信系统的现有解决方案使高带宽光学互连的实施在实用水平上极其困难。

附图说明

当结合附图考虑以下详细说明书时，本发明可被更好的理解，并且其多个目的、特征以及优点将会被获得。

图1示出在组装和附着于光学底板管芯之前，多个集成电路芯片的透视图；

图2示出图1的放大的详细的透视图以显示所选的MEMS光束波导和互连特征，其中有一个或多个光学底板镜结构，用于提供位于其中并通过集成电路芯片和光学底板芯片的光学信号路径；

图3-图12示出在生产包括根据本发明公开的第一示例实施例的光学镜的集成电路芯片的各个阶段的局部剖视侧视图；

图13-图20示出在生产包括根据本发明公开的第二示例实施例的光学镜的集成电路芯片的各个阶段的局部剖视侧视图；以及

图21-图31示出在生产包括根据本发明公开的第三示例实施例的带有半镜的光学硅通孔的集成电路芯片的各个阶段的局部剖视侧视图。

应了解，为了简单和清楚地说明，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了促进和提高清楚和理解，一些元件的尺寸相对于其它元件被夸大了。此外，在认为适当时，参考符号在附图中被重复以表示相应或类似的元件。

具体实施方式