專利名稱：具有集成光學(xué)元件和對(duì)準(zhǔn)柱的表面發(fā)射激光器封裝件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及光電子器件封裝技術(shù)，更具體地，涉及具有集成光學(xué)元件和對(duì)準(zhǔn)柱的表面發(fā)射激光器封裝件。
背景技術(shù)：
諸如用于光收發(fā)器的激光二極管之類的光電子器件可以使用晶片加工技術(shù)被高效地制造。通常，晶片加工技術(shù)在晶片上同時(shí)形成大量的(例如幾千個(gè))器件。然后，晶片被鋸開或者切割以分開單獨(dú)的芯片。同時(shí)制造大量芯片使得每個(gè)芯片的成本低廉，但是每個(gè)單獨(dú)的芯片必須被封裝和/或裝配到一個(gè)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)保護(hù)芯片，并提供電接口和光接口兩者，以便芯片上的器件的使用。
因?yàn)樾枰獙⒍鄠€(gè)光學(xué)部件與半導(dǎo)體器件對(duì)準(zhǔn)，所以含有光電子器件的封裝件或系統(tǒng)的裝配經(jīng)常是高成本的。舉例來(lái)說(shuō)，光收發(fā)器芯片的發(fā)送側(cè)可以包括在垂直于VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器)表面的方向上發(fā)射光信號(hào)的VCSEL。通常需要透鏡或者其他的光學(xué)元件來(lái)聚焦或者改變來(lái)自激光器的光信號(hào)，改善光信號(hào)到外部光纖中的耦合。激光器、透鏡和光纖可以在生產(chǎn)光學(xué)子組件(OSA)的裝配過(guò)程中被對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)過(guò)程可能是一個(gè)耗費(fèi)時(shí)間/代價(jià)高的過(guò)程，其包括在測(cè)量耦合到光纖中的光功率的同時(shí)，調(diào)整激光器的相對(duì)位置。一旦光耦合效率達(dá)到最大或者可接受的水平，激光器、透鏡和光纖的相對(duì)位置就被鎖定。用于調(diào)整和鎖定激光器相對(duì)位置的機(jī)構(gòu)會(huì)增加OSA的成本和復(fù)雜度。另外，對(duì)準(zhǔn)和裝配處理通常必須對(duì)每個(gè)封裝件分別地進(jìn)行。
晶片級(jí)的封裝是一種用來(lái)減小光電子器件封裝尺寸和成本的有前途的技術(shù)。利用晶片級(jí)封裝，傳統(tǒng)上被分別形成和固定的部件被改為制造在對(duì)應(yīng)于多個(gè)封裝件的一個(gè)晶片上。得到的結(jié)構(gòu)可以被鋸開或者切割以分開單獨(dú)的封裝件。人們?cè)趯で竽軌驕p小被封裝的光電子組件的尺寸和/或成本的封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，含有表面發(fā)射激光器或者VCSEL的封裝件包括具有例如透鏡的集成光學(xué)元件的頂罩。該頂罩可以具有兩片結(jié)構(gòu)，包括間隔環(huán)和頂蓋襯底，其中間隔環(huán)具有定義了腔的開口，頂蓋襯底包括集成光學(xué)元件。
頂罩可以固定到提供了對(duì)激光器的電連接的底座上，以便形成保護(hù)激光器不受環(huán)境破壞的密閉地密封腔。對(duì)準(zhǔn)柱可以在光信號(hào)穿過(guò)頂罩的地方被固定到頂罩上(例如膠合或者用用環(huán)氧樹脂粘合)。然后可以通過(guò)將對(duì)準(zhǔn)柱配合到相匹配的套筒的一端中并將光纖套管配合到套筒的另一端中，來(lái)進(jìn)一步裝配該光學(xué)子組件(OSA)。套管容納了光纖。在光纖抵靠著對(duì)準(zhǔn)柱的情況下，套筒將套管保持在適當(dāng)位置上，以有效地將光信號(hào)耦合到光纖中。
本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例是包括表面發(fā)射激光器、底座和頂罩的組件。激光器從其頂面發(fā)射光信號(hào)。底座包括被電連接到激光器的跡線。頂罩被固定到底座上，以便形成封閉激光器的腔(優(yōu)選為密閉密封腔)，并且頂罩包括在光信號(hào)路徑中的光學(xué)元件。底座中的跡線一般將內(nèi)部接合焊盤電連接到腔外可連接的端子上，所述內(nèi)部接合焊盤位于腔內(nèi)并被連接到芯片上。
頂罩的一個(gè)實(shí)施例包括被固定到底座上的間隔環(huán)和被固定到間隔環(huán)上的板。間隔環(huán)可以由硅襯底形成，其可以是對(duì)光信號(hào)不透明的，而所述板由玻璃或者對(duì)光信號(hào)透明的其它材料構(gòu)成。光學(xué)元件可以被集成在或者被固定到板上。對(duì)準(zhǔn)柱可以在與穿過(guò)頂罩的光信號(hào)的路徑相對(duì)準(zhǔn)的位置被固定到頂罩上。
本發(fā)明的另一特定實(shí)施例是封裝工藝。封裝工藝包括將芯片各自電連接到第一晶片的多個(gè)底座區(qū)域。每個(gè)芯片從其頂面發(fā)射光信號(hào)。頂罩被接合到第一晶片上。每個(gè)頂罩可以包括間隔件和板，其中所述間隔件具有孔，所述板對(duì)光信號(hào)透明并且結(jié)合有光學(xué)元件。頂罩可以是第二晶片的分別的區(qū)域，使得將頂罩接合到底座上對(duì)應(yīng)于將第二晶片接合到第一晶片上。然后芯片被封閉在第一晶片和相應(yīng)的頂罩之間的相應(yīng)的腔中，并且對(duì)于每個(gè)芯片，對(duì)應(yīng)的頂罩中的光學(xué)元件被定位，以接收來(lái)自芯片的光信號(hào)。然后可能鋸開或者切割得到的結(jié)構(gòu)，以分開含有芯片的獨(dú)立封裝件。
頂罩可以通過(guò)以下步驟制造在半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕停止層頂面；在刻蝕停止層上面形成多個(gè)光學(xué)元件；在光學(xué)元件上面固定透明板；以及在光學(xué)元件之下形成穿透半導(dǎo)體襯底的孔。


圖1示出了按照本發(fā)明的實(shí)施例，在光電子器件的晶片級(jí)封裝處理過(guò)程中所形成的結(jié)構(gòu)的一部分的橫截面，其中采用引線接合來(lái)進(jìn)行電連接。
圖2示出了按照本發(fā)明的實(shí)施例，在半導(dǎo)體光學(xué)器件的晶片級(jí)封裝處理過(guò)程中所形成的結(jié)構(gòu)的一部分的橫截面，其中采用倒裝芯片結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行電連接。
圖3示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的用于半導(dǎo)體光學(xué)器件組件的底座的橫截面。
圖4是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的用于半導(dǎo)體光學(xué)器件封裝件的頂罩的立體圖。
圖5A、5B和5C示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的用于制造頂罩的處理。
圖6示出了包含有表面發(fā)射激光器和頂罩的光學(xué)子組件(OSA)的橫截面，該頂罩具有集成光學(xué)元件和對(duì)準(zhǔn)柱。
圖7示出了包含有圖6的OSA的光學(xué)組件。
在不同的圖形中使用相同的標(biāo)號(hào)表示類似或相同的項(xiàng)目。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，含有光電子器件的封裝件包括底座和頂罩，該頂罩具有用于來(lái)自光電子器件的光信號(hào)的集成光學(xué)元件。底座和頂罩可以使用晶片加工技術(shù)形成，頂罩可以包括被加工以包括光學(xué)元件的頂蓋襯底。光學(xué)元件聚焦來(lái)自光電子器件的光信號(hào)，用于將其耦合到另外的光學(xué)器件或者光纖中。
用于這些封裝件的晶片級(jí)制造工藝將第一晶片固定到第二晶片上，第一晶片包括多個(gè)頂罩，第二晶片包括多個(gè)底座。光電子器件存在于通過(guò)晶片的接合而形成的多個(gè)腔中。這些腔可以被密閉密封以保護(hù)封入的光電子器件。包括被接合的晶片的結(jié)構(gòu)被鋸開或者切割以分開單獨(dú)的封裝件。
圖1示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在晶片級(jí)封裝處理過(guò)程中所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)100。結(jié)構(gòu)100包括多個(gè)垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)110。激光器110可以是常規(guī)設(shè)計(jì)并且是使用本領(lǐng)域公知的技術(shù)制造的。在一個(gè)特定實(shí)施例中，每個(gè)激光器110具有包括表面發(fā)射激光器的發(fā)送部分。
各激光器110在形成于底座晶片120和頂罩晶片130之間的腔140的一個(gè)中。在圖1的實(shí)施例中，激光器110被固定和電連接到底座晶片120上，但是激光器110或者也可以被固定到頂罩晶片130上。激光器110可以使用傳統(tǒng)的管芯粘接(die attach)設(shè)備被膠合或者以其他方式固定在所需的位置。在結(jié)構(gòu)100中，使用引線接合將激光器110上的接合焊盤115連接到底座晶片120上的內(nèi)部接合焊盤122。
底座晶片120包括電路元件，例如將激光器110連接到外部端子124的接合焊盤122和導(dǎo)電跡線或者過(guò)孔(沒(méi)有示出)。圖1示出了外部端子124位于底座晶片120的頂面上的實(shí)施例，但是或者，外部端子也可以被設(shè)置在底座晶片的底面上。另外，可以在底座晶片120中結(jié)合例如晶體管、放大器、光電二極管或者監(jiān)測(cè)器/傳感器之類的有源器件(沒(méi)有示出)。
頂罩晶片130被制造成在對(duì)應(yīng)于底座晶片120上的激光器110的區(qū)域中包括凹入部分或者腔140。晶片130可以由硅、石英或者適于形成腔140并且對(duì)光信號(hào)透明的任何材料制成。腔140可以以多種方式被形成，包括但不限于成形、模壓、超聲波加工和(各向同性、各向異性或等離子體)刻蝕。
諸如透鏡或棱鏡之類的光學(xué)元件160可以沿著來(lái)自激光器110的光信號(hào)的路徑被固定到或者被集成到頂罩晶片130上。在圖1中，光學(xué)元件160是被固定到晶片130上的透鏡，用來(lái)聚焦光信號(hào)，以便更好地耦合到光纖或者在圖1中沒(méi)有示出的其他光學(xué)器件之中。題為“具有放寬的對(duì)準(zhǔn)公差的光纖耦合器(Optical Fiber Coupler Having a Relaxed AlignmentTolerance)”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/210,598公開了當(dāng)希望將光信號(hào)耦合到光纖中的時(shí)候適合于光學(xué)元件160的雙焦點(diǎn)衍射透鏡。
底座晶片120和頂罩晶片130被對(duì)準(zhǔn)并接合在一起。多種晶片接合技術(shù)是公知的并且可以被用來(lái)固定晶片120和130，這些技術(shù)包括但不限于焊接、熱壓接合或者用粘合劑接合。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，使用金/錫共晶焊料將晶片120和130彼此連接，并密閉地密封腔140。對(duì)腔140的密閉密封保護(hù)了被封閉的激光器110不受環(huán)境的損害。
晶片120和130被接合之后，結(jié)構(gòu)100可以被鋸開或者切割以產(chǎn)生單獨(dú)的封裝件，每個(gè)封裝件包括一個(gè)被密閉地密封在腔140中的激光器110。如圖1所示，可以在頂罩晶片140中形成鋸槽142，以允許在外部端子124上方鋸開晶片130，而不損壞外部端子124。底座晶片120然后可以被切割以分開單獨(dú)的封裝件。
圖2示出了按照本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)200，其使用倒裝芯片結(jié)構(gòu)來(lái)將芯片210固定到底座晶片220上。對(duì)于倒裝芯片封裝，芯片210上的接合焊盤215被定位以接觸底座晶片220上的導(dǎo)電柱或凸起225。凸起225通常含有可以被回流以在物理和電氣上將芯片210固定到晶片220上的焊料。也可以使用底層填料(沒(méi)有示出)來(lái)提高激光器210和底座晶片220之間的機(jī)械完整性。除了用于將芯片210固定和電連接到底座晶片220上的方法之外，結(jié)構(gòu)200基本上與上面參考圖1所描述的結(jié)構(gòu)100相同。
雖然圖1和圖2示出了在一種晶片級(jí)封裝工藝中所形成的結(jié)構(gòu)，但是所公開的工藝的許多變化都是可能的。具體地說(shuō)，代替將頂罩晶片130固定到底座晶片120或者220上，可以形成分開的頂罩并固定于底座晶片上。當(dāng)外部端子124位于底座晶片120的正面或者頂面時(shí)，這避免了對(duì)切割外部端子124上方的頂罩晶片130的需要。另外，代替晶片級(jí)工藝，對(duì)單個(gè)封裝件可以使用類似的技術(shù)，其中激光器被封閉在底座和具有至少一個(gè)集成光學(xué)元件的頂罩之間的腔內(nèi)。
圖3示出了按照本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于光學(xué)器件封裝件的底座300的橫截面。對(duì)于晶片級(jí)封裝工藝，底座300將是底座晶片的一部分，并且僅在如上面所描述的接合底座晶片之后與其他類似的底座分開?；蛘撸瑢?duì)于單個(gè)封裝件的制造，可以在光學(xué)器件被固定到底座300上之前，將底座300與其他類似的底座分開。
底座300可以使用晶片加工技術(shù)來(lái)制造，例如在共同提交的題為“集成光學(xué)器件和電子學(xué)器件(Integrated Optics And Electronics)”、代理卷號(hào)為10030566-1的美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的那些技術(shù)。在所示的實(shí)施例中，底座300可以是經(jīng)處理的或者未經(jīng)處理的硅襯底，并且可以結(jié)合無(wú)源和/或有源電路部件。
在硅襯底310上形成有經(jīng)平坦化的絕緣層330，以提供在其上可以對(duì)敷金屬進(jìn)行圖案化的平坦表面。如果希望對(duì)被集成在襯底310中的電路元件進(jìn)行電連接，則可以在絕緣層330中形成開口。在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，層330是大約10,000埃厚的TEOS(四乙基原硅酸鹽)層。
可以從例如10,000埃厚的TiW/AlCu/TiW疊層的金屬層圖案化得到導(dǎo)電跡線340和345。在示例性的實(shí)施例中，一種形成跡線340和345的處理包括蒸鍍金屬，以及用于去除多余金屬的剝落(lift-off)處理。可以沉積絕緣層330(例如，另一大約10,000埃厚的TEOS層)，以掩埋和絕緣跡線340和345。以這種方式可以構(gòu)建任何數(shù)量的被掩埋的跡線層。可以在最上面的絕緣層上形成相對(duì)較硬并且抗化學(xué)腐蝕的材料的鈍化層350，例如大約4500埃厚的一層氮化硅，以保護(hù)在下面的結(jié)構(gòu)。可以穿過(guò)層350和330形成開口370，以暴露出用于電連接到光電子器件的跡線340的選定區(qū)域(例如接合焊盤)。
為了與頂罩接合/焊接，在鈍化層350上形成金屬層360(例如，大約5,000埃厚的鈦/鉑/金疊層)。
圖4示出了適合于固定到圖3的底座300上的頂罩400的立體圖。頂罩400可以使用標(biāo)準(zhǔn)晶片加工技術(shù)來(lái)制造。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，對(duì)硅襯底410的各向異性刻蝕形成了腔420，其在硅晶體結(jié)構(gòu)的<111>面上具有非常光滑的刻面430。在腔420中可以形成例如透鏡的光學(xué)元件。
圖5A示出按照本發(fā)明另一實(shí)施例的頂罩500的橫截面視圖。頂罩500具有兩部分結(jié)構(gòu)，包括支架環(huán)(standoff ring)512和背襯板520。頂罩500的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)層512和520可以被不同地處理，和/或由不同的材料構(gòu)成。具體地說(shuō)，支架環(huán)512可以使用標(biāo)準(zhǔn)硅晶片工藝來(lái)制造，而板520可以由例如玻璃的對(duì)所需的光波長(zhǎng)透明的材料構(gòu)成。這是非常重要的，因?yàn)槟壳暗腣CSEL通常產(chǎn)生具有硅吸收的波長(zhǎng)(例如，850納米)的光，由例如玻璃(例如包含鈉)的材料構(gòu)成的晶片可能不適合于許多硅晶片制造裝置。
圖5B示出了在光學(xué)元件530的制造過(guò)程中所形成的結(jié)構(gòu)。制造工藝從薄硅襯底512(例如275微米厚的硅晶片)開始。形成大約0.5微米厚的二氧化硅(SiO2)或者能夠起到刻蝕停止作用的材料的刻蝕停止層514。
然后在刻蝕停止層514上沉積薄多晶硅層516(例如約1微米或者更薄)。多晶硅層516用作形成光學(xué)元件530的基礎(chǔ)，但是薄得足夠?qū)谋环庋b的激光器所發(fā)射的光的波長(zhǎng)是透明的。在一個(gè)示例中，例如通過(guò)構(gòu)建交替的多晶硅和氧化物層以獲得衍射或折射透鏡的希望的形狀或特性，來(lái)在層516上形成透鏡530。共同提交的題為“制造衍射光學(xué)元件的方法(Methods to Make Diffractive Optical Elements)”、代理卷號(hào)為10030769-1的美國(guó)專利申請(qǐng)描述了一些適于制造透鏡530的工藝。
例如TEOS的材料的經(jīng)平坦化的透明層518被沉積在透鏡530上，以提供用于接合到玻璃背襯板520的平坦表面。如圖5C所示，例如通過(guò)當(dāng)背襯板520是鈉玻璃板時(shí)的陽(yáng)極接合，將背襯板520接合到層518。最后，襯底512背面的一部分被刻蝕直到刻蝕停止層514，以形成腔540，如圖5A所示。在腔540上方剩余的硅的厚度很薄，允許希望波長(zhǎng)的光穿過(guò)光學(xué)元件530。
板520的接合以及對(duì)襯底512的刻蝕通常在晶片級(jí)別完成，其中同時(shí)形成了大量的頂罩500。然后可以在接合到底座之前或者之后，從被接合的晶片切割出單獨(dú)的頂罩500。
為了裝配使用底座300和頂罩400或500的光學(xué)器件封裝件，使用傳統(tǒng)的管芯粘接和引線接合工藝，或者使用倒裝芯片封裝工藝，將光電子器件安裝在底座300上。對(duì)底座300上的跡線340的電連接可以向芯片提供電源，并向芯片傳送數(shù)據(jù)信號(hào)或者傳送來(lái)自芯片的數(shù)據(jù)信號(hào)。在芯片被固定之后，頂罩400或500固定到底座300上。這可以在如上面所描述的晶片級(jí)別或者在單個(gè)封裝件的級(jí)別進(jìn)行。密閉密封可以通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)在底座300或頂罩400或500上圖案化AuSn(或其他焊料)，使得在將晶片放到一起時(shí)，焊料回流過(guò)程形成保護(hù)所封激光器的密閉密封。
圖6示出了按照本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)子組件(OSA)600。OSA 600包括表面發(fā)射激光器610。激光器610被安裝并電連接到底座620上，并當(dāng)頂罩630被接合到底座620上的時(shí)候，優(yōu)選地被密閉地密封在腔640中。圖6示出了一個(gè)實(shí)施例，其中，倒裝芯片技術(shù)將芯片610的接合焊盤612電連接到底座620上相應(yīng)的導(dǎo)電凸起622?；蛘?，如上所述的引線接合可以被用來(lái)將VCSEL連接到底座。
底座620是一個(gè)襯底，該襯底被處理為包含用于外部電連接至激光器610的外部端子624。在一個(gè)實(shí)施例中，底座620包括如圖3所示的跡線，該跡線提供了導(dǎo)電凸起622和外部接合焊盤624之間的直接電連接?；蛘?，底座620還可以包括和激光器610或者可能被包括在同一封裝件中的其他芯片(例如，接收器或者監(jiān)測(cè)器光電二極管)一起使用的有源電路。
頂罩630可以使用上面所描述的任何一種技術(shù)被接合到底座620上，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，使用焊料將頂罩630接合到底座620上。結(jié)果，激光器610可以被密閉地密封在頂罩630和底座620之間的腔640中。
如圖6所示，頂罩630是包括了間隔環(huán)632和例如上面參考圖5所描述的蓋板634的多層結(jié)構(gòu)。光學(xué)器件650被集成到板634中。激光器610導(dǎo)引光信號(hào)直接穿過(guò)光學(xué)器件650和頂罩630。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，光學(xué)器件650是衍射或者折射透鏡(例如，雙焦點(diǎn)衍射透鏡)，其聚焦光信號(hào)來(lái)耦合到光纖中。
柱660在光出射頂罩630的地方被固定(例如，用環(huán)氧樹脂粘合或者膠合)到頂罩630上。柱660起到對(duì)準(zhǔn)功能元件的作用，其將從光電子器件610所發(fā)射的光與光纖對(duì)準(zhǔn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，柱660是內(nèi)徑大于光束外形的中空?qǐng)A柱體。因而，柱660可以由任何合適的耐用材料，例如金屬構(gòu)成?；蛘撸?60可以是由光學(xué)透明材料構(gòu)成的例如圓柱體或者球體的實(shí)心結(jié)構(gòu)。在共同提交的題為“由圓柱桿、管、球或類似特征構(gòu)成的用于光學(xué)子組件的對(duì)準(zhǔn)柱(Alignment Post for Optical SubassembliesMade With Cylindrical Rods，Tubes，Spheres，or Similar Features)”、代理卷號(hào)為10030442-1的美國(guó)專利中進(jìn)一步描述了用于含有光學(xué)器件的封裝件的對(duì)準(zhǔn)柱。
圖7示出了包含OSA 600的光學(xué)組件700。組件700包括套筒710，該套筒710圍繞容納了光纖730的套管720。套管720和光纖730可以是在圖7中僅被局部示出的傳統(tǒng)光纖連接器的一部分。套筒710基本上是由金屬或者其他適合的耐用材料構(gòu)成的中空?qǐng)A柱體，并且具有接納封裝件600的柱660以及套管720兩者的膛。
柱660的頂面用作光纖限位器，控制光纖730相對(duì)于光學(xué)發(fā)送器(即，VCSEL 610)的“z”向位置。柱660的外徑限定了套筒710在x-y平面中的位置。以這種方式，套管720中的光纖730在x-y平面中相對(duì)于柱660被對(duì)中，從而從芯片610所發(fā)射的光線被對(duì)中到光纖上。因此，在制造封裝件600過(guò)程中對(duì)具有希望長(zhǎng)度的柱660的正確定位簡(jiǎn)化了光纖720的對(duì)準(zhǔn)，用于有效地耦合光信號(hào)。
本發(fā)明涉及以下共同提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)未知，題為“Alignment Post for Optical Subassemblies Made With Cylindrical Rods，Tubes，Spheres，or Similar Features”，代理人案卷No.10030442-1；序列號(hào)未知，題為“Wafer-Level Packaging of Optoelectronic Devices”，代理人案卷No.10030489-1；序列號(hào)未知，題為“Integrated Optics andElectronics”，代理人案卷No.10030566-1；序列號(hào)未知，題為“Methodsto Make Diffractive Optical Elements”，代理人案卷No.10030769-1；序列號(hào)未知，題為“Optoelectronic Device Packaging With Hermetically SealedCavity and Integrated Optical Element”，代理人案卷No.10030386-1；序列號(hào)未知，題為“Optical Device Package With Turning Mirror and AlignmentPost”，代理人案卷No.10030768-1；序列號(hào)未知，題為“Optical ReceiverPackage”，代理人案卷No.10030808-1。以上專利申請(qǐng)通過(guò)全文引用被結(jié)合于此。
雖然已經(jīng)參考特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是這些描述僅是本發(fā)明的應(yīng)用的示例，并且不應(yīng)被視作限定。所公開的實(shí)施例的特征的各種改變和組合都落入如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)，包括從其頂面發(fā)射光信號(hào)的器件；含有電跡線的底座，所述電跡線被電連接到所述器件；和頂罩，所述頂罩被固定到所述底座上以便形成封閉了所述器件的腔，其中所述頂罩包括在所述光信號(hào)的路徑中的光學(xué)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述底座還包括位于所述腔內(nèi)并被連接到所述器件的內(nèi)部接合焊盤；和被電連接到所述內(nèi)部接合焊盤并且在所述腔的外部是可連接的外部端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述頂罩與所述底座的接合密閉地密封了所述腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述頂罩包括被固定到所述底座上的間隔環(huán)；和被固定到所述間隔環(huán)上的板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述光學(xué)元件被形成在所述板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述間隔環(huán)包括硅襯底，所述硅襯底具有穿透所述硅襯底而形成的孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述板包括玻璃板。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述板包括玻璃板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括在所述光信號(hào)從所述頂罩射出的位置被固定到所述頂罩上的柱。
10.一種封裝方法，包括將多個(gè)器件各自電連接到第一晶片的多個(gè)底座區(qū)域上，其中，每個(gè)器件從所述器件的頂面發(fā)射光信號(hào)；制造多個(gè)頂罩，每個(gè)頂罩包括間隔件、板和光學(xué)元件，其中所述間隔件具有穿透所述間隔件的孔，所述板對(duì)所述光信號(hào)透明；將所述頂罩接合到所述第一晶片上，其中，所述器件被封閉在所述第一晶片和相應(yīng)的所述頂罩之間的相應(yīng)的腔中，并且對(duì)于所述器件中的每一個(gè)，對(duì)應(yīng)的所述頂罩中的所述光學(xué)元件被定位以接收來(lái)自所述器件的所述光信號(hào)；以及分割所述第一晶片以分開含有所述器件的多個(gè)封裝件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述頂罩包括第二晶片的分別的區(qū)域，并且將所述頂罩接合到所述第一晶片上的步驟包括將所述第二晶片接合到所述第一晶片上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，制造所述頂罩的步驟包括在襯底上形成刻蝕停止層頂面；在所述刻蝕停止層上面形成多個(gè)光學(xué)元件；以及分別在所述光學(xué)元件之下形成穿透所述襯底的孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成所述孔的步驟包括刻蝕所述襯底的背面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述光學(xué)元件上面固定透明板。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述襯底由半導(dǎo)體構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于表面發(fā)射激光器的封裝件，該封裝件將管芯封閉在底座和頂罩之間。所述底座和頂罩可以使用允許晶片級(jí)封裝工藝的晶片加工技術(shù)而形成，所述晶片級(jí)封裝工藝將多個(gè)管芯粘接到底座晶片上，將頂罩單獨(dú)地或者作為頂罩晶片的一部分固定到底座晶片上，并且對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割以分開獨(dú)立的封裝件。所述頂罩包括透明板，所述透明板可以被處理成結(jié)合有例如透鏡的光學(xué)元件。被固定到頂罩上的對(duì)準(zhǔn)柱指示了來(lái)自激光器的光信號(hào)的位置，并貼合地配合到套筒的一端中，同時(shí)光纖連接器配合到套筒的另一端中。
文檔編號(hào)H01L29/22GK1599159SQ20041003479
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者肯德拉·蓋洛普, 布倫頓·A·鮑, 羅伯特·E·威爾遜, 詹姆斯·A·馬修斯, 詹姆斯·H·威廉斯, 達(dá)·庫(kù)·王 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司