[发明专利]光学耦合至IC芯片

说明书

本申请还要求享有2005年2月16日提交的美国临时申请No.60/653,432的权益，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明主要涉及一种光信号的耦合入与耦合出IC芯片。

背景技术

半导体的制造技术朝向找出能在同一芯片中结合电信号与光信号的方式发展。组合该两项技术的推力部分是因为光信号本身相较于电信号较有先天的优势，这是就将信息分布于整个IC芯片以及就芯片之间沟通而言。可能是一些早期商业实施中的一种应用包括利用光信号来分布时钟信号于一个非常大的IC芯片中，例如一微处理器。这是因为光信号的典型特征在于具有一较小的歪斜(skew)，且其较不能接受颤动以及其它电信号所要变换成的信号的失真，尤其是在现今考虑作为IC芯片设计的纳米等级。

以一种商业可用且涉及具有竞争性的制造成本的方式来将光信号送入或送出IC芯片乃是该产业如今所面对的一种挑战。在此所述的一些实施例将提出一些对于此项挑战的解决方案。

发明内容

整体而言，在一方案中，本发明的特征在于一光电电路，其包括：一IC芯片，其包含一基材，且基材中制作有一光波导与一镜子，且该基材上具有一第一镜片形成于其上，其中该镜子与该光波导相对准，且该第一镜片(lens)与该镜子相对准，以形成一连接该第一镜片、该镜子、以及该光波导的光路径；以及一光耦合器，其包括一第二镜片，且该光耦合器被固定至基材上，且被定位成使该第二镜片与该第一镜片相对准，以将一光信号耦合入或耦合出该IC芯片内的光波导。

其它实施例包括下列特征的其中之一或多者。该基材也包括一制造于其中的微电子电路。该光耦合器由一相对于该光信号的波长透明的材料所制成。该第二镜片为该光耦合器整个形成的一部分。该微电子电路被制造在该基材中的一第一层，而该光波导与该镜子被制造在该基材中的一第二层，且第二层在该基材内而位于该第一层下方。该基材具有一背侧，且该第一镜片形成在该基材的该背侧上。该光耦合器被固定至该基材的背侧或前侧。或者，该第一镜片形成在该基材的前侧上。在该例中，该IC芯片还包括一反射区，其形成在该基材的该背侧上，该第一镜片、该反射区以及在该光波导中的该镜子，沿着该光路径而相对准，且该反射表面位于该第一镜片与该镜子之间。该光电电路也包括一连接至该光耦合器的光纤，其中该光耦合器、在该基材的背侧上的第一镜片、以及该镜子一起光学地耦合该光纤与该光波导。

一些其它实施例也包括一或多个以下特征。该第一与第二镜片界定一光轴，且其中该光耦合器包括一镜子与一耦合表面，该耦合表面抵接该光纤，且其中该光纤横向对准该光轴。该耦合器包括一具角度的表面与一沉积在该具角度表面上的金属膜，以形成该在该光耦合器中的镜子。该光耦合器包括一安装结构。该安装结构包含一管状延伸物，其环绕并远离该在该光耦合器中的第二镜片而延伸，且其末端界定有一平坦表面抵靠IC芯片的平坦表面。包括一体成形的第一镜片的该光耦合器由玻璃(例如模制玻璃)或模制塑料所制成。该光电电路还包含一环氧树脂或—金属化物，用以将该光耦合器黏结至该基材。该基材由硅制成。该基材还包含一基座，其远离该背侧而延伸，且在基座的一末端上形成该第一镜片。该光电电路还包含一芯片载架和/或一AR膜，该IC芯片以倒装芯片方式装设在该芯片载架上该AR膜沉积在该光耦合器中的该第二镜片上。该光电电路还包含一AR膜，此膜沉积在该第一镜片上。

一些其它实施例还包括一或多个以下特征。其中该光耦合器包括一圆柱形延伸部，且该耦合表面位于该圆柱形延伸部的其中一端。该光纤呈熔融迭接在该耦合表面上。该第一镜片经由蚀刻该基材而形成。该镜子定向成相对于光轴约45度角。该第一镜片为一对焦镜片，其定位成将所接收到的已准直光束，对焦至该光波导中。该第二镜片为一准直镜片，其用以将所收到的光束加以准直，并将已准直的光束送至该第一镜片。该光耦合器包括一整合式光源。该光源包含一激光，其产生该光信号，还有一转向镜，其将来自该激光的该光信号转向至该第二镜片。可选地，该光电电路还包含一光源，其装设在该光耦合器上，其中在操作期间，该光源会产生该光信号。