[發(fā)明專利]穿硅光學(xué)互連

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380059116.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104781932B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·卡斯考恩;S·顧;M·M·諾瓦克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高通股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L25/16
• 分類號(hào): H01L25/16;H04B10/80
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 唐杰敏

一些實(shí)現(xiàn)提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括第一管芯和光接收器。第一管芯包括背面層，該背面層具有足夠薄的厚度以允許光信號(hào)穿過(guò)該背面層。光接收器被配置成接收通過(guò)第一管芯的背面層的若干光信號(hào)。在一些實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)光信號(hào)源自耦合至第二管芯的對(duì)應(yīng)的光發(fā)射器。在一些實(shí)現(xiàn)中，背面層是管芯基板。在一些實(shí)現(xiàn)中，光信號(hào)穿過(guò)背面層的基板部分。第一管芯進(jìn)一步包括有效層。光接收器是有效層的一部分。在一些實(shí)現(xiàn)中，半導(dǎo)體器件包括第二管芯，該第二管芯包括光發(fā)射器。第二管芯耦合至第一管芯的背面。

本申請(qǐng)要求于2012年11月14日提交的題為“Through Silicon OpticalInterconnects(穿硅光學(xué)互連)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/726,249的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用明確結(jié)合于此。

領(lǐng)域

各種特征涉及穿硅光學(xué)互連。

背景技術(shù)

引線接合法和穿硅通孔(TSV)是可被用于將兩個(gè)或更多個(gè)管芯電連接在一起的技術(shù)的示例。圖1解說(shuō)了通過(guò)使用TSV彼此連接的兩個(gè)管芯。具體地，圖1解說(shuō)了第一管芯100、第二管芯102、以及若干焊料凸塊104a-b和105a-b。

第一管芯100包括第一區(qū)域106和第二區(qū)域108。第一區(qū)域106可被稱為第一管芯100的背面。第一區(qū)域106可以是硅材料。第二區(qū)域108可被稱為管芯100的正面。第二區(qū)域108是第一管芯100的有效區(qū)域。第二區(qū)域/有效區(qū)域108可以包括有源和無(wú)源器件(例如，晶體管)、導(dǎo)電層(例如，金屬層)和介電層。有效區(qū)域108包括接觸焊盤110a-b。

第二管芯102包括第一區(qū)域112和第二區(qū)域114。第一區(qū)域112可被稱為第一管芯102的背面。第一區(qū)域112可以是硅材料。第一區(qū)域112包括若干接觸焊盤116a-b和若干TSV118a-b。第二區(qū)域114可被稱為第二管芯102的正面。第二區(qū)域114是第二管芯102的有效區(qū)域。第二區(qū)域/有效區(qū)域114可以包括有源和無(wú)源器件、導(dǎo)電層(例如，金屬層)、介電層。

如圖1中所示，第一管芯100和第二管芯102通過(guò)焊料凸塊104a-b耦合在一起。具體地，第一管芯100的有效區(qū)域108通過(guò)接觸焊盤110a-b、焊料凸塊104a-b、接觸焊盤116a-b和TSV 118a-b電耦合至第二管芯102的有效區(qū)域114。在一些實(shí)現(xiàn)中，這些連接將功率信號(hào)提供給第一管芯100。

圖1還解說(shuō)了第一管芯100和第二管芯102通過(guò)焊料凸塊105a-b耦合在一起。具體地，第一管芯100的有效區(qū)域108通過(guò)接觸焊盤111a-b、焊料凸塊104a-b、接觸焊盤117a-b和TSV 119a-b電耦合至第二管芯102的有效區(qū)域114。在一些實(shí)現(xiàn)中，這些連接提供其他類型的信號(hào)(例如，控制和/或數(shù)據(jù)信號(hào))。

除了焊料凸塊或者取代焊料凸塊，一些實(shí)現(xiàn)還可以使用引線接合法(例如，絲焊120a-b)來(lái)連接至第一管芯100。這些絲焊120a-b被示為虛線以指示它們是可任選的。絲焊120a-b可以耦合至未示出的印刷電路板(PCB)。類似地，第二管芯102可以可任選地包括耦合至焊料凸塊122a-b的接觸焊盤121a-b。接觸焊盤121a-b可以耦合至TSV 118a-b。焊料凸塊122a-b可以耦合至PCB(未示出)。

在大多數(shù)情況下，第一與第二管芯100-102之間的以上電連接可以是用于連接兩個(gè)管芯的合適解決方案。然而，在一些情況下，電連接可能不是用于將兩個(gè)或更多個(gè)管芯連接在一起的最優(yōu)解決方案。

因此，需要改進(jìn)的用于在封裝中將兩個(gè)或更多個(gè)管芯耦合在一起的設(shè)計(jì)。理想地，此種設(shè)計(jì)將利用新穎的光學(xué)互連技術(shù)。

概述

各種特征涉及穿硅光學(xué)互連。

第一示例提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括第一管芯和光接收器。第一管芯包括背面層，該背面層具有的厚度足夠薄以允許光信號(hào)穿過(guò)該背面層。光接收器被配置成接收通過(guò)第一管芯的背面層的若干光信號(hào)。