[发明专利]封装及半导体器件及其形成方法

说明书

本发明实施例提供了一种封装及半导体器件及其形成方法。本文中阐述了光子和电子元件的异构封装集成。在一个实施例中，一种所公开的封装包括：封装衬底；第一层，包括位于封装衬底上的电子管芯；及包括光子管芯的第二层。第二层结合到第一层上使得光子管芯结合到电子管芯上。

技术领域

本发明的实施例是有关于封装及半导体器件及其形成方法。

背景技术

光子集成电路(photonic integrated circuit，PIC)(例如高性能服务器)利用光子及电子元件来实施关于数据处理及计算的各种功能。而电子元件可包括中央处理器(central processing unit，CPU)、图形处理单元(graphics processing unit，GPU)、输入/输出缓冲器等；光子元件可包括波导、光放大器、调制器、光电二极管、及用于产生、发射、传输、调制、信号处理、放大、和/或检测光的其他元件。在PIC中，包括光子元件的光子管芯通常通过包括电子元件的电子管芯而驱动。

在现有的PIC中，光子管芯及电子管芯被集成在例如印刷电路板(printedcircuit board，PCB)等板上。因此，电子管芯中的计算或处理元件必需通过电路板上的导线及器件以与光子管芯通信；且没有通过电子管芯驱动光子管芯中的调制器的直接机制。这导致在PIC中用于信号处理和通信的集成面积更大、延迟更高、功耗更高、且带宽更低。

发明内容

本发明实施例的一种封装包括封装衬底、第一层及第二层。第一层包括位于所述封装衬底上的电子管芯。第二层包括光子管芯，其中所述第二层结合到所述第一层上，使得所述光子管芯结合到所述电子管芯上。

本发明实施例的一种半导体器件包括衬底、第一层以及第二层。第一层包括位于所述衬底上的多个电子管芯。第二层包括位于所述第一层上的多个光子管芯，其中所述多个光子管芯中的每一者位于所述多个电子管芯中的相应一者上且与所述多个电子管芯中的所述相应一者接触。

本发明实施例的一种用于形成半导体器件的方法，包括：形成包括电子管芯的第一层；形成包括光子管芯的第二层，其中所述电子管芯包括至少一个用于所述光子管芯的驱动器；将所述第二层结合到所述第一层上以产生结合堆叠，其中所述光子管芯结合到所述电子管芯上；使用导电凸块将所述结合堆叠机械贴合且电贴合到封装衬底上，其中所述第一层利用所述导电凸块贴合到所述封装衬底。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的各个方面。应注意，各种特征未必按比例绘制。事实上，为使说明清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸及几何形状。

图1A示出根据本公开一些实施例的示例性集成电路(integrated circuit，IC)封装的剖视图。

图1B示出根据本公开一些实施例的示例性IC封装的俯视图。

图2A示出根据本公开一些实施例的关于光子或电子元件的管芯选择的示例性决策标准。

图2B示出根据本公开一些实施例的关于光子或电子元件的管芯选择的另一示例性决策标准。

图2C示出根据本公开一些实施例的关于光子或电子元件的管芯选择的又一示例性决策标准。

图3A到图3L示出根据本公开一些实施例的在制造工艺的各种阶段的示例性IC封装的剖视图。

图4示出根据本公开一些实施例的用于光子及电子元件的封装集成的示例性方法。

图5A示出根据本公开一些实施例的另一示例性集成电路(IC)封装的剖视图。

图5B示出根据本公开一些实施例的另一示例性IC封装的俯视图。

图6A到图6L示出根据本公开一些实施例的在制造工艺的各种阶段的另一示例性IC封装的剖视图。