[发明专利]中介层

说明书

一种硅中介层(100)。所述硅中介层(100)包括：硅层(101)，所述硅层包括各自可连接到光纤(103)的一个或多个光波导(102)；光学有源部件(104)，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤(103)接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤(103)；以及一个或多个电互连件(105)，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件(104)并且可连接到印制电路板、单独的管芯、单独的衬底或晶片级封装件。

技术领域

本发明涉及一种中介层，并且特别涉及一种可与光子集成电路一起使用的硅中介层。

背景技术

越来越多的技术应用需要光子电路和电子电路的紧密集成和共同封装。举例来说，交换机专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、网络接口控制器(NIC)、图形处理单元(GPU)和片上系统(SOC)。

对共同封装的需求，即在单个外壳或壳体内包括光子部件和电子部件两者，由对增加的带宽、更低的功率要求、更高的密度、更低的延迟以及更低的成本的需求驱动。回流兼容、可表面贴装的光子芯片是这种架构的基本构建块。举例来说，Rockley PhotonicsLightDriver系统展示一种潜在的集成方案。

在另一个实例中，光子管芯具备硅通孔以与常规模拟芯片进行电连接。

任何共同封装或集成方案中的一个关键部件是中介层。中介层提供一个插座或管芯连接与另一个插座或管芯连接之间的电接口。传统的中介层可以由硅形成，并且包括一个或多个迹线以及焊接点以允许位于不同管芯上的电路在共同封装时进行通信。在电子封装行业中使用的常规中介层提供管芯到管芯或管芯到衬底/封装件或管芯到印制电路板之间的电连接。

发明内容

因此，在第一方面，本发明的实施方案提供一种硅中介层，所述硅中介层包括：

硅层，所述硅层包括各自可连接到光纤的一个或多个光波导；

光学有源部件，所述光学有源部件被配置成将从所述光纤接收到的光信号转换成电信号或将电信号转换成光信号并且将所述光信号提供到所述光纤；以及

一个或多个电互连件，所述一个或多个电互连件连接到所述光学有源部件并且可连接到印制电路板、单独的管芯、单独的衬底或晶片级封装件。

有利地，这种硅中介层可表面贴装在相对高密度的多芯片衬底上。此外，在常规的倒装芯片球栅阵列(fCBGA)架构中，这种硅中介层可以大量回流到衬底(例如有机或玻璃)。此外，在2.5D/3D封装架构中，插入的硅能够倒装芯片粘结到管芯或另外的硅中介层。

硅中介层可以具有以下任选特征中的任何一种，或者在任选特征兼容的程度上具有以下任选特征的任何组合。

在术语光学有源部件中，光学有源可以意味着所述部件主动地(即非被动地)与穿过其的光相互作用。光学有源部件和光电部件可以被认为是同义词。光学有源部件可以是基于III-V族半导体的光学有源部件。光学有源部件可以包括光电二极管，所述光电二极管被配置成将从光纤接收到的光信号转换成电信号，电信号被提供到一个或多个电互连件。光学有源部件可以包括光源和调制器，并且可以被配置成将从电互连件接收到的电信号转换为可提供到光纤的光信号。基于III-V族半导体可以意味着光学有源部件包括III-V族半导体，例如一个或多个III-V族半导体层或区域。

一个或多个电互连件可以包括一个或多个焊料凸块。焊料凸块可以由一个或多个凸块下金属化区域支撑。一个或多个电互连件可以包括引脚网格阵列中的一个或多个引脚。举例来说，引脚可以是铜柱。

中介层可以包括金属重分布层，所述金属重分布层形成光学有源部件与一个或多个电互连件之间的电连接的一部分。

中介层可以包括一个或多个钝化层，所述一个或多个钝化层位于(多个)光波导与(多个)电互连件之间。