集成光子模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型一般涉及光电子（optoelectronic)组件和系统。
【背景技术】
[0002] 集成光子（photonic)模块通常包括诸如激光二极管芯片的光电子芯片、以及辅 助的微光学和/或电子组件。芯片和辅助组件被一起安装在裸露的硅裸片（die)(其被称为 "娃光具座（optical bench) "(siob))上。一般地，组件在siob上被对准且结合（cement) 在适当的位置，并且光电子芯片通过线接合被电连接至其它电子组件。替代地，光电子和电 子组件可以被安装在合适的印刷电路板上并通过印刷电路迹线（trace)电连接。
[0003] 作为该类构造的例子，美国专利申请公开2011/0049334描述了一种光学模块，其 通过并联的多个光纤传输光信号。所述光学模块包括包含电极图案的衬底、安装在衬底的 电极图案上的多个光学元件、以及安装在衬底的电极图案上并电连接至光学元件的电子器 件。光学元件和电子器件被相互接近地布置在衬底上，使得光学元件和电子器件之间的传 输线的长度被最小化。
[0004] 作为另一个例子，美国专利7, 496, 251描述了用于封装包括诸如硅光具座（siob) 的光具座结构的光学通信器件的装置和方法。所述光具座包括其中形成有电转向通路 (electrical turning via)的衬底。光电子（oe)芯片和集成电路（ic)芯片被安装在光具 座上并使用电转向通路被电连接。电转向通路既在垂直于衬底表面的方向上又在横向于衬 底表面的方向上延伸，使得oe芯片和ic芯片可以被很接近地安装在光具座的垂直表面上 并使用电转向通路被电连接。 【实用新型内容】
[0005] 通常规定电子组件和光电子组件应被非常接近地放置在一起，以便使导体的长度 (以及因此电感和总体阻抗）最小化。
[0006] 本实用新型的一个实施例的一个目的是：提供减轻这些限制的集成光子模块。
[0007] 在下文中描述的本实用新型的实施例提供新颖的光子模块以及用于它们的制备 的方法。
[0008] 因此根据本实用新型实施例提供一种集成光子模块，其包括被配置为用作光具座 的半导体衬底。绝缘和导电材料的交替层被沉积在衬底上并且被图案化从而限定电连接。 光电子芯片被安装在衬底上，与电连接接触。驱动芯片被安装在衬底上，从而经由电连接将 电驱动电流提供至光电子芯片。
[0009] 在一些实施例中，绝缘和导电材料的交替层被图案化从而限定在驱动芯片和光电 子芯片之间的传输线，其中所述传输线具有匹配光电子芯片的输入阻抗的特性阻抗。典型 地，传输线的特性阻抗小于5 ω。在公开的实施例中，导电材料的层包括被配置为接地平面 的第一金属层、以及第二金属层，所述第二金属层通过绝缘材料的层与第一金属层分离，在 所述第二金属层中形成至少一个馈线，由此限定传输线。所述绝缘材料的层的厚度h与所 述至少一个馈线的宽度w的比率典型地小于1/50。
[0010] 另外地或者替代地，传输线包括差分（differential)传输线，所述差分传输线包 括在导电材料的层之一中形成的一对平行（parallel)馈线。
[0011] 进一步另外地或者替代地，模块包括去耦电容器，其被安装在衬底上并且被插入 在驱动芯片和光电子芯片之间的传输线中。
[0012] 在公开的实施例中，光电子芯片包括激光二极管，并且模块包括安装在衬底上的、 与光电子芯片对准的至少一个光学元件。
[0013] 本实用新型的一个实施例的一个技术效果是：提供了减轻诸如电子组件和光电子 组件应被非常接近地放置在一起的限制的集成光子模块。
[0014] 从对本实用新型实施例的以下详细描述与附图一起将更充分地理解本实用新型。
【附图说明】
[0015] 图1是根据本实用新型实施例的集成光子模块（ipm)的示意性截面图；
[0016] 图2是根据本实用新型实施例的ipm的示意性顶视图；
[0017] 图3是根据本实用新型实施例的ipm的示意性截面图，其示出了用于设计ipm中 的传输线的参数和尺寸；以及
[0018] 图4是根据本实用新型实施例的ipm的电路图。
【具体实施方式】
[0019] 激光二极管一般特征在于非常低的输入阻抗（在1 ω的量级）和通常在高频操 作。为了有效地驱动激光二极管，因此希望将激光器连接至其它电路组件的线或迹线具有 非常低的电感和低的总体阻抗。这些要求将严格的约束施加于包含激光二极管的模块的设 计，并通常规定电路组件和激光二极管被非常接近地放置在一起，以便使导体的长度（以 及因此电感和总体阻抗）最小化。
[0020] 在此描述的本实用新型的实施例提供减轻这些限制的有源（active) siob。就以下 意义而言siob是"有源的":它包括多个金属导电层，所述多个金属导电层沉积在用作siob 的晶片上。通过一个或更多个居间的绝缘层（诸如氧化物（sio2)层）分隔金属层，所述绝 缘层同样地沉积在晶片上。可以使用标准的制造技术在晶片上沉积以及图案化金属和氧化 物层。
[0021] 这样的制造技术能够产生非常薄的绝缘层，在iym或更小的量级（与层叠的陶瓷 印刷电路板中的厚得多的绝缘层相对照）。作为非常薄的绝缘层以及在硅衬底上沉积的金 属层中的导体之间的小距离的结果，可以在siob上产生非常低阻抗的传输线一典型地小 于5ω，并且当需要时甚至1ω或更小一由此，匹配诸如激光二极管的器件的输入阻抗。由 此有源siob同时用于两个目的：
[0022] ?它提供用于连同激光二极管自身一起的诸如微反射镜和透镜的集成光子模块的 光学组件的精确、稳定的安装平台；以及
[0023] ?它提供包括激光二极管和驱动器电路的模块的电子组件之间的良好匹配的、低 阻抗的电连接。
[0024] 虽然在下文中描述的实施例主要涉及将激光二极管和辅助组件安装在siob上， 但是可以使用其它类型的半导体衬底和其它种类的光电子集成电路（不仅包括发射器，而 且包括诸如调制器和接收器的组件）类似地应用本实用新型的原理。
[0025] 由此，本实用新型的一些实施例提供集成光子模块，其包括被配置为用作光具座 的半导体衬底。绝缘和导电材料的交替层被沉积在衬底上并被图案化从而限定电连接