[发明专利]用于收发器的晶片级封装平台

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求以下美国临时申请的权益：于2011年5月5日提交的、序列号为61/482,705的美国临时申请；于2011年7月19日提交的、序列号为61/509,290的美国临时申请；于2011年8月24日提交的、序列号为61/526,821的美国临时申请；于2011年10月4日提交的、序列号为61/543,240的美国临时申请；以及于2011年11月16日提交的、序列号为61/560,378的美国临时申请，通过引用将所有这些申请合并于此。

技术领域

本发明涉及光电收发器的晶片级实现，更具体地，涉及在晶片级过程中，将硅晶片用作为大量收发器组装所有必要的光组件和电组件的光参考平面和平台。

背景技术

在光通信网络中，收发器用于在光纤或者其他类型的光波导上发射和接收光信号。在收发器的发射侧，使用激光二极管和相关联的电路来生成最终被耦合到输出信号路径(光纤、波导等等)中的(代表数据的)调制光信号。在收发器的接收侧，在光电二极管或相似设备内将一个或多个输入的光信号从光信号转换为电信号。鉴于该电信号十分微弱，在尝试从所接收的信号中恢复数据信息之前，通常使用放大设备(例如，跨阻放大器)来增强信号强度。

因而，光收发器模块包括要求相对彼此精确放置的多个独立组件。由于这些组件被组装，需要主动式光对准来确保维护光信号路径的完整性(integrity)。在多数情形中，这些收发器模块被建立为多个个体单元，因此基于逐个单元来执行主动式光对准的需求变得昂贵和耗时。

由于对光收发器模块的需求持续增加，因而个体单元组装方法成为了问题，从而对于光收发器组装的不同方法的需求依然存在，该不同方法能够在维持模块的完整性(包括所要求的元件之间的精确光对准)的同时，提升构造过程的效率。

发明内容

本发明解决了技术中存在的需求，其涉及光电收发器组装过程的晶片级实现，并且更具体地涉及将硅晶片用作在其上同时为多个独立的收发器模块组装所有必要的光组件和电组件的光参考平面和平台。

根据本发明，硅晶片被用作“平台”(在下文也被称为中间件(interposer))，大量收发器模块的所有组件在该平台上被安装和集成，硅中间件的上表面用作用于定义多个独立的光组件之间的光信号路径的参考平面。实际上，将单个硅晶片用作大量独立的收发器模块的平台，能够实现晶片级组装过程以及这些模块的光对准和测试，解决了上面提到的现有技术的问题。

进一步根据本发明，硅中间件的采用使得各种硅通孔能够被形成并且用于提供放置在中间件上与电组件下方的组件之间的电连接。使用在中间件上形成的光刻辅助部件，将诸如激光驱动器、微控制器和跨阻放大器之类的电子集成电路精准地放置在硅中间件上。晶片级引线键合技术被用于创建多个个体元件之间的必要电连接。诸如激光器、隔离器、透镜(个体和阵列)、光电二极管等等的光组件被放置在中间件上的光刻定义的开口内，其中使用传统的CMOS制造技术精确地限定开口的位置和大小的能力使得能够在适合的时候使用被动光对准处理。

本发明的一个方面是：多个收发器模块的晶片级组装允许在必要时使用晶片级主动对准，该对准基于包括精确放置的检测器和/或光源的电光探针、转向镜和其他光学元件，以及电子探针。借助收发器模块的晶片级组装，能够以传统的“布进重复”的方式来执行组件的放置和后续的对准。

在本发明的一个实施例中，第二晶片被用作所组装的模块的“盖”，该盖晶片首先被蚀刻和处理来定义独立的空腔(cavity)，独立的收发器模块将位于空腔内。盖可以由玻璃、硅或者任何其他合适的材料来形成。布置的晶片到晶片的键合使得创建了最终的晶片级收发器组装部件(assembly)，该组装部件接着能够被切片以创建独立的个体收发器模块。

在另一实施例中，可以将金属盖用于相对EMI防护具有更严格的要求的情况(例如，高带宽、高频率)中。