TWI883559B - 封裝體及光學裝置與其形成方法 - Google Patents

Abstract

一種封裝體，包括一光學引擎，貼附至一封裝基底，其中光學引擎包括一第一波導； 以及一波導結構，貼附至鄰近光學引擎的封裝基底，其中波導結構包括位於一透明塊體內的一第二波導，其中第二波導的一第一端部光學性耦接至第一波導，其中波導結構配置為連接至一光纖部件，使得第二波導的一第二端部光學性耦接至光纖部件的一光纖。

Description

封裝體及光學裝置與其形成方法

本發明實施例係關於一種半導體技術，且特別是關於一種封裝體及一種光學裝置與其形成方法。

電子信號發送及處理是一種用於信號傳輸及處理的技術。近年來，光學信號發送及處理已用於越來越多的應用中，特別是由於使用光纖相關應用來進行信號傳輸。

光學信號發送及處理通常結合電子信號發送及處理，以提供成熟的應用。舉例來說，光纖可用於長距離信號傳輸，而電子信號可用於短距離信號傳輸以及處理與控制。因此，形成了整合光學部件及電子部件的裝置，用於光學信號與電子信號之間的轉換以及光學信號及電子信號的處理。 因此，封裝體可以包括具有光學裝置的光學(光子)晶粒及具有電子裝置的電子晶粒。

在一些實施例中，提供一種封裝體，包括：一光學引擎，貼附至一封裝基底，其中光學引擎包括一第一波導；以及一波導結構，貼附至鄰近光學引擎的一封裝基底，其中波導結構包括位於一透明塊體內的一第二波導，其中第二波導的第一端部光學性耦接至第一波導，其中波導結構配置為連接至一光纖部件，使得第二波導的第二端部光學性耦接至光纖部件的一光纖。

在一些實施例中，提供一種光學裝置，包括：一光子封裝體，包括多個邊緣耦合器；一玻璃塊體，鄰近光子封裝體，其中玻璃塊體包括多個波導，其中各個波導具有第一端部及第二端部，其中各個波導的第一端部光學性耦接至一對應的邊緣耦合器，其中各個波導的第一端部比波導的對應的第二端部更靠近玻璃塊體的一下表面；以及一夾具，圍繞玻璃塊體，其中夾具配置為連接至一光纖。

在一些實施例中，提供一一種光學裝置之形成方法，包括：形成一透明塊體；進行一雷射直寫製程，以形成一波導於透明塊體內；將波導對準一光子封裝體的一邊緣耦合器；將一光纖貼附至透明塊體，其中貼附的光纖光學性耦接至波導。在一實施例中，上述方法包括：沉積一高分子材料於透明塊體與光子封裝體之間；以及對高分子材料進行一雷射直寫製程，以形成一高分子波導從透明塊體延伸至光子封裝體，其中高分子波導將波導光學性耦接至光子封裝體的邊緣耦合器。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例，以實施本發明的不同特徵部件。而以下的揭露內容為敘述各個部件及其排列方式的特定範例，以求簡化本揭露。當然，這些僅為範例說明並非用以定義本發明。舉例來說，若為以下的揭露內容敘述了將一第一特徵部件形成於一第二特徵部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特徵部件與上述第二特徵部件為直接接觸的實施例，亦包含了尚可將附加的特徵部件形成於上述第一特徵部件與上述第二特徵部件之間，而使上述第一特徵部件與上述第二特徵部件可能未直接接觸的實施例。另外，本揭露於各個不同範例中會重複標號及/或文字。重複是為了達到簡化及明確目的，而非自列指定所探討的各個不同實施例及/或配置之間的關係。

於空間上的相關用語，例如“之下”、“下方”、 “下”、“之上”、“上”等等於此處係用以容易表達出本說明書中所繪示的圖式中元件或特徵部件與另外的元件或特徵部件的關係。這些空間上的相關用語除了涵蓋圖式所繪示的方位外，也涵蓋裝置於使用或操作中的不同方位。此裝置可具有不同方位(旋轉90度或其它方位)且此處所使用的空間上的相關符號同樣有相應的解釋。

提供了一種光子系統及其形成方法，光子系統包括整合光纖與光學引擎的波導結構。波導結構包括透過在透明材料內進行雷射直寫而形成的波導。雷射直寫波導在光纖與光子系統的光子部件(例如，光學引擎等)之間傳輸光學信號及/或光學功率。使用雷射直寫來形成波導結構可以形成用於高效光學性耦接的小型結構，從而允許彈性的設計及具更小間距尺寸的光學特徵部件。此處說明的實施例將提供能夠實現或使用本揭露的發明標的的示例，並且所屬技術領域具有通常知識者將容易理解所能夠做出的修改，同時涵蓋在不同實施例的預期範圍內。 在各個示意圖及說明性實施例中，相同的標記用於表示相同的部件。儘管方法實施例可以依特定順序進行來說明，但是其他方法實施例可以依任何邏輯順序來進行。

第1至9圖繪示出根據一些實施例之形成光學引擎100 (參照第9圖) 的中間步驟的剖面示意圖。在一些實施例中，光學引擎100可作為光學信號與電子信號之間的輸入/輸出(I/O)接口。一或多個光學引擎可以用於光子封裝體、光子結構、光子系統或類似物中。舉例來說，一或多個光學引擎100可用於如以下對於第10圖所述的光子封裝體200的光子系統、如以下對於第25圖所述的光子系統500的光子系統、本文所述的其他實施例或類似物。在一些實施例中，多個光學引擎100形成於同一基底(例如，第1圖的基底102)上，接著後續分割成單獨的光學引擎100。

首先請參照第1圖，根據一些實施例，提供了埋入式氧化物(“buried oxide, BOX”)基底102。埋入式氧化物(BOX)基底102包括形成於基底102C上方的氧化層102B以及形成於氧化層102B上方的矽層102A。舉例來說，基底102C可以是玻璃、陶瓷、介電材料、半導體等或其組合的材料。在一些實施例中，基底102C可以是半導體基底(例如，塊材半導體或類似物)，其可以是摻雜的(例如，使用p型或n型摻雜物)或未摻雜的。基底102C可以是晶圓，例如矽晶圓(例如，12吋矽晶圓)。也可以使用其他基底，例如多層或漸變式基底。在一些實施例中，基底102C的半導體材料可以包括矽；鍺；化合物半導體(包括碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦及/或銻化銦)；合金半導體(包括矽鍺、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP及/或GaInAsP)；或其組合。舉例來說，氧化層102B可以是矽氧化物或類似物。在一些實施例中，氧化層102B可具有約在0.5μm至4μm之間的厚度。在一些實施例中，矽層102A可具有約在0.1μm至1.5μm之間的厚度。也可能是其他厚度或材料。埋入式氧化物(BOX)基底102可稱為具有前側或前表面(例如，第1圖中面朝上的一側)及背側或背表面(例如，第1圖中面朝下的一側)。

在第2圖中，根據一些實施例，圖案化矽層102A，以形成用於波導104、光子部件106及/或邊緣耦合器107的矽區域。可以使用合適的光學微影及蝕刻技術來圖案化矽層102A。舉例來說，在一些實施例中，硬式罩幕層(例如，氮化物層或其他介電材料，未繪示於第2圖)可以形成於矽層102A上方並圖案化。然後可以使用一或多道蝕刻技術(諸如，乾式蝕刻及/或濕法蝕刻技術)將硬式罩幕層的圖案轉移至矽層102A。舉例來說，可以蝕刻矽層102A，以形成定義波導104的凹槽，其中剩餘的未下陷部分的側壁定義出波導104的側壁。在一些實施例中，可以使用多於一個光學微影及蝕刻順序來圖案化矽層102A。 一個波導104或多個波導104可以由矽層102A進行圖案化。如果形成多個波導104，則多個波導104可以是單獨的分開的波導104或者連接成單一連續性結構。在一些實施例中，一或多個波導104形成連續迴圈。波導104、光子部件106或邊緣耦合器107也可能具有其他配置或排置。在一些情況下，波導104、光子部件106及邊緣耦合器107可以統稱為“光子層”。

在一些實施例中，光子部件106可以與波導104整合，並且可以與矽波導104一同形成。光子部件106可以物理性及/或光學性耦接至波導104，以與波導104內的光學信號相互作用。舉例來說，光子部件106可以包括光電偵測器、調變器會類似物。舉例來說，光電偵測器可以光學性耦接至波導104，以偵測波導104內的光學信號並產生對應光學信號的電子信號。調變器可以光學性耦接至波導104，以接收電子信號並透過調變波導104內的光功率以在波導104內產生對應的光學信號。以此種方式，光子部件106可以促進光學信號的輸入/輸出(I/O)來往波導104。在其他實施例中，光子部件可以包括其他主動或被動部件，例如雷射二極體、LED、光學信號分配器(optical signal splitter)、移相器、諧振器、放大器、光腔、漸消式耦合器(evanescent coupler)、光柵耦合器或其他類型的結構或裝置。舉例來說，光功率可透過耦接至外部光源(例如，透過邊緣耦合器107或光柵耦合器)的光纖(未繪示於第1-9圖)提供至波導104，或者光功率可透過光學引擎100(例如，雷射二極體或類似物(未繪示於第1-9圖)內的光子部件提供至波導104。在一些實施例中，光功率及/或光學信號可以從相鄰的光學引擎、光子封裝體、光子結構、光子系統、光子部件或相似物傳輸到波導104。

在一些實施例中，光子部件106(例如，光電偵測器)可以透過局部蝕刻波導104的多個區域，並在蝕刻區域的剩餘矽上生長磊晶材料來形成。可以使用可接受的光學微影及蝕刻技術來蝕刻波導104。磊晶材料可以包括半導體材料(例如，鍺(Ge)或類似物)，其可以是摻雜的或未摻雜的。在一些實施例中，可以進行佈植製程，以將摻雜物(例如，p型摻雜物、n型摻雜物或組合)引入蝕刻區域的矽內或磊晶材料內。在一些實施例中，光子部件106(例如，調變器)可以透過局部蝕刻波導104的多個區域並接著在波導104內佈植適當的摻雜物(例如，p型摻雜物、n型摻雜物或組合) 於蝕刻區域的剩餘矽而形成。可以使用可接受的光學微影及蝕刻技術來蝕刻波導104。在一些實施例中，用於光偵測器的蝕刻區域及用於調變器的蝕刻區域可以使用一或多個相同的光學微影或蝕刻步驟來形成。在一些實施例中，用於光偵測器的蝕刻區域及用於調變器的蝕刻區域可以使用一或多個相同的佈植步驟來進行佈植。也可能是其他光子部件106及其他製造步驟。

在一些實施例中，一或多個邊緣耦合器107可以與波導104整合，並且可以與波導104一同形成。邊緣耦合器107與波導104可為連續並且可以在與波導104或其他光子部件106相同的製程步驟中形成。邊緣耦合器107允許光學信號及/或光功率在波導104與光學或光子部件(其靠近光學引擎100的相鄰側壁)之間傳輸。舉例來說，邊緣耦合器107可以光學性耦接至，例如，另一波導(例如，以下所述的波導304)、另一光學引擎、另一光子封裝體、另一光子系統、光纖、外部雷射二極體或類似部件。光學引擎100可以包括單一邊緣耦合器107或多個邊緣耦合器107。在一些實施例中，可以使用可接受的光學微影及蝕刻技術來形成耦合器107。在一些實施例中，可以使用與波導104及/或光子部件106相同的光學微影或蝕刻步驟來形成耦合器107。在其他實施例中，在形成波導104及/或光子部件106之後，形成耦合器107。

在第3圖中，根據一些實施例，一介電層108形成於埋入式氧化物(BOX)基底102的前側上，以形成光子路由結構110。介電層108形成於波導104、光子部件106、邊緣耦合器107及氧化層102B上方。介電層108可以由氧化矽、氮化矽、其組合或類似物所構成的一或多層形成，並且可以透過CVD、PVD、原子層沉積(atomic layer deposition, ALD)、旋塗介電(spin-on-dielectric)製程、類似製程、或其組合形成。在一些實施例中，介電層108可以透過高密度電漿化學氣相沉積(high density plasma chemical vapor deposition, HDP-CVD)、流動式化學氣相沉積(flowable CVD, FCVD)(例如，在遠程電漿系統中CVD類的材料沉積及後固化，使其它轉化為另一種材料，例如氧化物)、類似沉積或其組合。也可以使用透過任何可接受的製程所形成的其他介電材料。在一些實施例中，接著可使用平坦化製程(例如，CMP製程、磨削製程或類似製程)來平坦化介電層108。在一些實施例中，介電層108可形成為在氧化層102B上方具有約50nm至500nm之間的厚度，或者可形成為在波導104上方具有約10nm至200nm之間的厚度。也可能為其他厚度。

由於波導104及介電層108的材料的折射率不同，波導104具有高內反射，使得光實質上受限於波導104內，這取決於光的波長及對應材料的折射率。在一實施例中，波導104的材料的折射率高於介電層108的材料的折射率。舉例來說，波導104可以包括矽，並且介電層108可以包括氧化矽及/或或氮化矽。在其他實施例中，波導104可以由氮化矽或類似物形成。也可能為其他材料。

在第4圖中，根據一些實施例，形成導通孔電極(via)112及接點(contact)113。導通孔電極112延伸至基底102C內並允許在光學引擎100的背側形成電性連接。接點113允許電子信號及/或電力傳輸至適當的光子部件106或從適當的光子部件106傳輸。在此方式中，光子部件106可以將電子信號(例如，來自電子晶粒122，請參照第7圖)轉換成由波導104傳輸的光學信號，或者光子部件106可以將波導104內的光學信號轉換成電子信號(例如，可以由電子晶粒122接收)。舉例來說，可以透過在介電層108內形成開口(未個別繪示出)來形成導通孔電極112及/或接點113。根據一些實施例，隨後會形成導通孔電極112的開口可以延伸穿過介電層108、穿過氧化層102B，且進入局部基底102C內。開口的製作可以透過可接受的光學微影及蝕刻技術，例如透過形成並圖案化光阻，然後使用圖案化的光阻作為蝕刻罩幕來進行蝕刻製程。蝕刻製程可以包括，例如，乾式蝕刻製程及/或濕式蝕刻製程。用於導通孔電極112的開口及用於接點113的開口可以各自形成或者可以使用一或多個同步步驟而形成。

根據一些實施例，接著將導電材料沉積於開口內，從而形成導通孔電極112及接點113。在一些實施例中，可先在開口內沉積襯層(未繪示)，例如擴散阻擋層、黏著層或類似物。襯層可以包括，例如，氮化鉭、鉭(Ta)、氮化鈦、鈦(Ti)、鈷鎢或類似物，並且可以使用合適的沉積製程(例如，CVD、PVD、ALD或類似沉積)來形成。在一些實施例中，導通孔電極112及/或接點113可以透過在開口內沉積種子層(未繪示)來形成。如果存在襯層的話，種子層可以沉積在襯層上。在一些實施例中，種子層可以包括銅、銅合金或類似物。接著可以使用ECP或無電電鍍於開口內形成導電材料。 導電材料可包括金屬或金屬合金，諸如銅、銀、金、鎢、鈷、釕、鋁或其合金。可以進行平坦化製程(例如，CMP製程或磨削製程)，以沿著介電層108的上表面去除多餘的導電材料，使得導通孔電極112、接點113及/或介電層108的上表面齊平。此為示例，並且可以使用任何合適的技術來形成導通孔電極112及/或接點113，例如透過鑲嵌製程(例如，單鑲嵌或雙鑲嵌)、類似製程或另一製程。接點113可以在導通孔電極112形成之前或之後形成，且接點113的製作及導通孔電極112的製作可以共用一些步驟，例如導電材料的沉積及/或平坦化。在其他實施例中，可以使用其他技術或材料來形成導通孔電極112及接點113。導通孔電極112及接點113可以使用類似的技術或材料或者不同的技術或材料來形成。可以形成比圖式中所示更多或更少的導通孔電極112或接點113，並且在一些其他實施例中，並未形成導通孔電極112。

在第5圖中，根據一些實施例，在介電層108上方形成重佈結構120。重佈結構120包括一或多個介電層117以及形成在介電層117內提供內連接及電性佈線的導電部件114。舉例來說，重佈結構120可以連接導通孔電極112、接點113及/或上方裝置(例如，電子晶粒122 (請參照第7圖))。在一些其他實施例中，重佈結構120可以電性連接至光子部件106而非接點113，或者接點113可以視為是重佈結構120的一部分。介電層117可以是絕緣層或鈍化護層，並且可以包括與介電層108類似的一或多種材料，例如氧化矽或氮化矽，或者可以包括不同的材料。在一些實施例中，介電層117及介電層108對相同波長範圍內的光可為透明或幾乎透明。介電層117可以使用與介電層108類似的技術或使用不同的技術來形成。導電部件114可以包括導線及導通孔電極，並且可以透過鑲嵌製程(例如，單鑲嵌、雙鑲嵌)、類似製程或另一製程來形成。如第5圖所示，可以在介電層117的最頂層內形成導電接墊116。在形成導電接墊116之後，可以進行平坦化製程(例如，CMP製程或類似製程)，使得導電接墊116及最頂層介電層117的表面實質上共平面(例如，齊平)。重佈結構120可以包括比第6圖所示更多或更少的介電層117、導電部件114或導電接墊116，並且可以具有不同的排置或配置。在一些實施例中，重佈結構120可以形成為具有約在4μm至6μm之間的厚度。也可能為其他厚度。

在第6圖中，根據一些實施例，去除部分的重佈結構120，並由介電層115取代。舉例來說，可以使用可接受的光學微影及蝕刻技術來去除部分的重佈結構120，例如透過形成光阻並圖案化，接著使用圖案化的光阻作為蝕刻罩幕來進行蝕刻製程，以去除介電層117。蝕刻製程可以包括乾式蝕刻製程及/或濕式蝕刻製程。在一些實施例中，去除部分的重佈結構120可以露出介電層108。在其他實施例中，在去除部分的重佈結構120之後，介電層108可以維持由一或多層介電層117所覆蓋。

在去除部分的重佈結構之後，接著可以沉積介電層115，以取代重佈結構120的去除部分。介電層115可以包括一或多種材料(其類似於先前所述用於介電層108的材料，例如氧化矽或氮化矽)或者可以包括不同的材料。介電層115可以使用與上述介電層108類似的技術或使用不同的技術來形成。在一些實施例中，使用平坦化製程(例如，CMP或磨削製程)來去除介電層115的多餘材料。平坦化製程也可以露出導電接墊116。在進行平坦化製程之後，介電層115 、最頂層的介電層117及/或導電接墊116可以具有實質上齊平的表面。在一些情況下，用介電層115取代部分的重佈結構120可以改善介電層115下方的波導104內的光學限制。在其他實施例中，未蝕刻重佈結構120並且未形成介電層115。在其他實施例中，蝕刻重佈結構120將重佈結構120分離成多個隔開區域。

在第7圖中，根據一些實施例，一或多個電子晶粒122接合至重佈結構120。電子晶粒122可以是使用電子信號來與光子部件106通信的半導體裝置、晶粒或晶片。第7圖繪示出一電子晶粒122，然而在其他實施例中，光學引擎100可以包括二或更多個電子晶粒122。在一些情況下，多個電子晶粒122可以併入單一光學引擎100內，以便降低製程成本。電子晶粒122可以包括晶粒連接器124，其可以是導電接墊、導電柱或類似物。

電子晶粒122可以包括用於與光子部件106連接的積體電路，例如用於控制光子部件106的運作的電路。舉例來說，電子晶粒122可以包括控制器、驅動器、轉阻放大器(transimpedance amplifiers)或類似物或其組合。電子晶粒122也可以包括CPU。在一些實施例中，電子晶粒122包括用於處理從光子部件106接收的電子信號的電路，例如用於處理從具有光偵測器的光子部件106接收的電子信號。在一些實施例中，電子晶粒122可以根據從另一裝置或晶粒接收的電子信號(數位或類比)來控制光子部件106的高頻信號發送。在一些實施例中，電子晶粒122可以是電子積體電路(electronic integrated circuit, EIC)或類似物，其提供串行器/解串器(Serializer/Deserializer, SerDes)功能。在此種方式中，電子晶粒122可以作為光學引擎100內光學信號與電子信號之間的輸入/輸出(I/O)介面的一部分，且此處所述的光學引擎100可以視為系統單晶片(system-on-chip, SoC)裝置或系統積體電路(system-on-integrated-circuit, SoIC)裝置。

在一些實施例中，電子晶粒122透過介電材料對介電材料接合及/或金屬對金屬接合(例如，直接接合、熔合接合、氧化物對氧化物接合、混合式接合或類似接合)。在上述實施例中，共價鍵可以形成在接合層之間，例如電子晶粒122的最頂層的介電層117及表面介電層(未個別標示)。接合層可以是氧化層或其他介電材料層。在接合期間，金屬對金屬接合也可以發生於電子晶粒122的晶粒連接器124與重佈結構120的導電接墊116之間。在其他實施例中，可以使用焊料接合、焊料凸塊或類似物，將電子晶粒122接合至重佈結構120。

在第8圖中，根據一些實施例，介電材料126形成於電子晶粒122及重佈結構120上方。介電材料126可以由氧化矽、可流動氧化物、玻璃、氮化矽、高分子、類似物或其組合形成。介電材料126可以透過CVD、PVD、ALD、旋塗製程、類似製程或其組合來形成。在一些實施例中，介電材料126可以透過HDP-CVD、FCVD、類似製程或其組合來形成。在一些實施例中，介電材料126可以是間隙填充材料，其可以包括以上示例材料中的其中一或多種。 也可以使用透過任何可接受的製程形成的其他介電材料。可以使用平坦化製程(例如，CMP製程、磨削製程或類似製程)來平坦化介電材料126。在一些實施例中，平坦化製程可以露出電子晶粒122，使得電子晶粒122的表面與介電材料126的表面實質上共平面。此處，氧化層102B、介電層108、介電層115及介電材料126可以統稱為介電層121。

在第9圖中，根據一些實施例，選擇性支撐體125貼附至上述結構。支撐體125貼附至上述結構，以便提供結構或機械穩定性。支撐體125的使用可以減少翹曲或彎曲，這可以改善光學結構(例如，波導104或光子部件106)的效能。支撐體125可以包括一或多種材料，諸如矽(例如，矽晶圓、塊材矽或類似物)、氧化矽、氮氧化矽、氮碳化矽、金屬、有機芯材、類似物或其他類型的材料。可以使用黏著層127或類似物將支撐體125貼附至上述結構(例如，貼附至介電材料126及/或電子晶粒122)。在其他實施例中，可以使用直接接合(例如，介電材料對介電材料接合、熔合接合或類似接合)或其他合適的技術來貼附支撐體125。支撐體125也可以具有橫向尺寸(例如，長度、寬度及/或面積)大於、大約相同於或小於下方的結構。在其他實施例中，在光學引擎100的製造期間，支撐體125的貼附比所示的製程步驟更晚。在一些實施例中，隨後可以使用CMP製程、磨削製程或類似製程來薄化支撐體125。再者，在第9圖中，根據一些實施例，可以薄化基底102C的背側，以露出導通孔電極112。可以使用CMP製程、磨削製程、蝕刻製程、類似製程或其組合來薄化基底102C。

在第10圖中，根據一些實施例，可選擇性將光學引擎100貼附至內連接基底210，以形成光子封裝體200。在一些實施例中，內連接基底210可以包括基底214上的內連接結構212。內連接基底210也可以具有延伸穿過基底214的導通孔電極216，導通孔電極216電性連接至內連接結構212。第10圖所示的內連接基底210為示例，並且也可能為其他內連接基底或其配置。在一些實施例中，內連接基底210可以視為是中介層或類似物。在一些實施例中，內連接基底210可以包括被動或主動裝置。在其他實施例中，多於一個的光學引擎100可以貼附至內連接基底210。在其他實施例中，一或多個半導體晶粒202也可以貼附至內連接基底210，如以下更詳細地說明。第10圖所示的光子封裝體200為示例，並且也可能為其他光子封裝體或其配置。

內連接基底210的基底214可以包括，例如，玻璃基底、陶瓷基底、介電基底、有機基底(例如，有機芯材)、半導體基底(例如，半導體晶圓)、類似物或其組合。導通孔電極216延伸穿過基底214，並且可以使用類似於導通孔電極112的材料或技術的材料或技術或者使用不同的材料或技術來形成導通孔電極216。

在一些實施例中，內連接基底210的內連接結構212包括介電層及形成於介電層內的導電部件。內連接結構212提供內連接及電性佈線，並且可以電性連接至導通孔電極216及/或導通孔電極112。介電層可以是絕緣層或鈍化護層，並且可以包括類似於所述介電層108或介電層117的材料。舉例來說，內連接結構212的介電層可以包括，例如，氧化矽、氮化矽或類似材料。內連接結構212的導電部件可以包括導線及導通孔電極，並且可以使用類似於導電部件114的材料或技術的材料或技術或者使用不同的材料或技術來形成內連接結構212的導電部件。舉例來說，可以使用鑲嵌製程(例如，雙鑲嵌、單鑲嵌或類似製程)來形成內連接結構212的導電部件。

在一些實施例中，光學引擎100透過介電材料對介電材料接合及/或金屬對金屬接合(例如，直接接合、熔合接合、氧化物對氧化物接合、混合式接合或類似接合)。舉例來說，光學引擎100的背側(例如，基底102C的背側)可以接合至內連接結構212。在一些實施例中，光學引擎100的導通孔電極112接合至內連接結構212的導電部件，以將光學引擎100物理性及電性連接至內連接基底210。在一些實施例中，在與內連接基底210接合之前，可以在基底102C的背側上形成接合層。在其他實施例中，光學引擎100可以使用焊料接合、焊料凸塊或類似物而接合至內連接基底210。

在一些實施例中，除了光學引擎100之外，光子封裝體200也可以包括連接至內連接基底210的一或多個半導體晶粒202。舉例來說，第10圖繪示出根據一些實施例之具有單一半導體晶粒202的光子封裝體200。一或多個半導體晶粒202可以包括，例如，晶片、晶粒、系統單晶片(SoC)裝置、系統積體電路(SoIC)裝置、封裝體、類似物或其組合。半導體晶粒202可以包括一或多個處理裝置，例如中央處理單元(central processing unit, CPU)、圖形處理單元(graphics processing unit, GPU)、特定應用積體電路(application-specific integrated circuit, ASIC)、高效能運算(high performance computing, HPC)晶粒、類似物或其組合 半導體晶粒202可以包括一或多個記憶體裝置，其可以是揮發性記憶體，例如動態隨機存取記憶體(dynamic random-access memory, DRAM)、靜態隨機存取記憶體(static random-access memory, SRAM)、高頻帶寬記憶體(high-bandwidth memory, HBM)、另一類型記憶體、或類似的記憶體。可以使用直接接合、焊料凸塊或類似物將一或多個半導體晶粒202貼附至內連接基底210的內連接結構212。在此種方式中，半導體晶粒202電性連接至內連接基底210，並且可以透過內連接基底210電性耦接至一或多個光學引擎100。在一些實施例中，封膠層204可以沉積於其上及/或沉積於光學引擎100與半導體晶粒202之間。封膠層204可為，例如，模塑材料、環氧樹脂、高分子或類似物。

在一些實施例中，根據一些實施例，導電連接器218形成在內連接基底210上。導電連接器218經由導通孔電極216電性連接至內連接基底210。在一些實施例中，導電連接器218包括形成於導通孔電極216及基底214上的導電接墊。導電接墊可為，例如，鋁接墊或鋁銅接墊，但也可以使用其他金屬接墊。在一些實施例中，導電接墊可以包括凸塊下金屬化層(underbump metallization, UBM)。

在一些實施例中，導電連接器218可以包括形成於導電接墊上的焊球、焊料凸塊或類似物。舉例來說，導電連接器218可以包括球柵陣列(ball grid array, BGA)連接器、焊球、金屬柱體、受控塌陷晶片連接(controlled collapse chip connection, C4)凸塊、微凸塊、無電鍍鎳-無電鍍鈀浸金技術(electroless nickel-electroless palladium-immersion gold technique, ENEPIG)形成的凸塊或類似物。導電連接器218可以包括導電材料，例如焊料、銅、鋁、金、鎳、銀、鈀、錫、類似物或其組合。在一些實施例中，導電連接器218的製作一開始可透過常用方法(例如，蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉移、球放置、類似方法)形成焊料層。 一旦在結構上形成焊料層，就可以進行回流，以將材料成型為所需的凸塊形狀。在另一實施例中，導電連接器218包括金屬柱體(例如，銅柱體)，其透過濺射、印刷、電鍍、無電電鍍、CVD、類似方法形成。金屬柱體可為無焊料的，且具有實質上垂直的側壁。在一些實施例中，金屬蓋層(未繪示)形成於導電連接器218的頂部上。金屬蓋層可以包括鎳、錫、錫鉛、金、銀、鈀、銦、鎳-鈀-金 、鎳-金、類似物或其組合，並且可以透過電鍍製程形成。

第11及12圖繪示出根據一些實施例之形成波導結構300的中間步驟的剖面示意圖。根據一些實施例，波導結構300是在波導(例如，光學引擎100的波導104)與外部光學部件(例如，第25圖的光纖連接器522或類似物)之間提供光學性耦接的一種結構。波導結構300可以用於，例如，於光子系統內提供光學性耦接，例如以下對於第25圖所述的光子系統500或類似物。第13、14、15、16、17、18及19圖繪示出類似於第12圖所示實施例之實施例波導結構300的各種示意圖。第13-19圖所示的波導結構300意在作為非限制性示例，並且在其他實施例中，也可能是具有其他配置或排置的波導結構300(及位於其中的波導304)。

第11圖繪示出根據一些實施例之透明塊體300’的剖面示意圖。隨後使用雷射直寫製程或類似方法在透明塊體300’內形成一或多個波導304，以下對於第12圖有更詳細說明。因此，透明塊體300’的材料可以包括適合用於雷射直寫的材料(例如，硼矽酸鹽玻璃、鈉鈣矽玻璃、氟化物玻璃(例如，氟鋯酸鹽玻璃或類似物)、其他類型的玻璃、高矽(例如，氧化矽基)材料、高分子或類似物。透明塊體300’的材料對於適當的雷射波長可以是透明的。在一些情況下，透明塊體300’可以視為“波導基底”或“玻璃塊體”。在一些實施例中，透明塊體300’的製作可以使用合適技術(例如，玻璃模塑製程或類似方法)將透明塊體300’形成為單一工件。使用玻璃模塑製程或類似方法形成透明塊體300’可以允許設計靈活性、提高結構穩定性、降低成本及/或縮小光子系統的尺寸。在其他實施例中，也可以使用其他技術來形成透明塊體300’。

請參照第11圖，透明塊體300’具有第一側301A及與第一側301A相對的第二側301B。透明塊體300’的第一及第二側301A-B可為平坦的、凹入的、凸出的、不規則的、階梯狀的或彎曲的。在一些實施例中，透明塊體300’具有約在15mm至20mm範圍內的長度(例如，相對端部303A-B之間的距離)，但也可能為其他長度。在一些實施例中，透明塊體300’具有約在1mm至2.5mm範圍內的厚度，但也可能為其他厚度。在一些實施例中，透明塊體300’具有平坦的上表面及平坦的下表面，但也可能為其他表面輪廓。在一些情況下，透明塊體300’的尺寸可以根據其所使用的光子系統的規格、應用或配置來決定。

第12圖繪示出根據一些實施例之形成波導304於透明塊體300’內，以形成波導結構300的剖面示意圖。波導304的製作可以使用雷射直寫製程或類似方法，由第12圖中雷射直寫裝置321所表示。雷射直寫製程將雷射聚焦於透明塊體300’內的局部區域上，從而改變材料中上述局部區域的特性。舉例來說，雷射可以增加上述局部區域相對於透明塊體300’的相鄰區域(例如，非雷射直寫的區域)的折射率。透過沿著透明塊體300’內的路徑進行雷射直寫製程，可以形成透明塊體300’的連續雷射直寫部分，其作為波導(例如，波導304)。可以進行多次雷射直寫製程，以在透明塊體300’內形成單一或多個波導304。在一些實施例中，用於形成波導304的雷射直寫製程可為飛秒直接雷射直寫(Femtosecond Direct Laser Writing)製程或類似製程。在一些實施例中，波導304的尺寸、形狀、位置、光學特性或其他特性可以取決於透明塊體300’的材料，或者可以透過控制參數(諸如，雷射波長、雷射脈衝能量、焦點(focal spot)尺寸、雷射強度剖面分佈或相位剖面分佈、雷射脈衝寬度(例如，持續時間)、雷射脈衝重複率或工作週期(duty cycle)、雷射直寫路徑速度、雷射直寫方向、雷射偏振或其他參數)來控制。

如第12圖所示，透過雷射直寫製程形成的波導304可以從波導結構300的第一側301A延伸至波導結構300的第二側301B。換句話說，各個波導304可以具有位於第一側301A處或其附近的對應的第一端部305A以及位於第二側301B處或其附近的對應的第二端部305B。第一及第二端部305A-B可以與對應的第一及第二側301A-B齊平(例如，鄰接)或者可以從對應的第一及第二側301A-B偏移。

在一些實施例中，各個波導304的第一端部305A位於下表面上方的高度與其第二端部305B不同。舉例來說，如第12圖所示，波導304的第一端部305A比對應的第二端部305B更靠近波導結構300的下表面。在此種方式中，使用雷射直寫製程形成波導304可以允許波導304的靈活配置或排置，以促進適當的光學性耦接。另外，如第12圖及其他圖式中所示，波導304可以形成為在波導結構300內具有高度、位置或排置的各種不同組合。

第13圖繪示出了根據一些實施例之波導結構300朝向第一側301A的示意圖，且第14圖繪示出波導結構300朝向第二側301B的示意圖。如第13-14圖所示，波導304的第一端部305A具有與第二端部305B不同的高度。第一端部305A及/或第二端部305B可以具有不同的排置。舉例來說，第13圖繪示出排置成單列的第一端部305A，而第14圖繪示出排置成不同高度的雙列第二端部305B。第15圖示出了類似於第12-14圖的波導結構300的三維示意圖，其中波導304在第一側301A附近為單一列，而在第二側301B附近則為多列。也可能是排置成列的波導304的其他組合。

請返回至第13-14圖，在一些實施例中，第一端部305A可以具有第一間距PA，且第二端部305B可以具有不同於第一間距PA的第二間距PB。舉例來說，在一些實施例中，第一間距PA可以約在10μm至125μm的範圍內，而第二間距PB可以約在250μm至500μm的範圍內，但也可能是其他間距。第一端部305A可以具有與第二端部305B相同的直徑或不同的直徑。換句話說，波導304的直徑可以沿其長度近似不變或者可以沿其長度變化。在一些實施例中，波導304的直徑可以約在3μm至10μm的範圍內，但也可能是其他直徑。在一些實施例中，第一端部305A的配置(例如，間距、高度、直徑等)可以對應於邊緣耦合器107的配置，且第二端部305B的配置可以對應於光纖部件，使得波導304可以光學性耦接至邊緣耦合器107及光纖部件。在此種方式中，波導結構300可以在緊密的佔用面積(footprint)內，在具有不同配置(例如，不同尺寸、間距、高度等)的光學特徵部件之間提供光學性耦接，此可以允許有更高效、更小尺寸的光子系統。在其他實施例中，波導結構300可以具有其他數量的波導304，並且第一及第二端部305A-B可以具有其他間距、其他高度、其他列數、其他直徑或任何其他合適的排置。在一些實施例中，第二側301B可以選擇性包括一或多個開口(未繪示)，其配置為容納光纖連接器或類似物的對位插銷。

第16圖繪示出根據一些實施例之波導結構300的剖面示意圖。第16圖的波導結構300類似於第12圖所示的波導結構，除了第一端部305A位於第一高度，而第二端部305B位於二高度之外。換句話說，第16圖的波導304的第一及第二端部305A-B在第一及第二側301A-B各側處排置成單列。在其他實施例中，第一及第二端部305A-B可以在第一及第二側301A-B各側處排置成兩列或者在第一及第二側301A-B各側處排置成其他列數。

第17圖繪示出根據一些實施例之波導結構300的剖面示意圖。第17圖的波導結構300類似於第12圖所示的波導結構，除了波導304為彎曲的而非線性的(例如，筆直的)。舉例來說，第17圖的波導304在第一端部305A與第二端部305B之間具有垂直曲率。波導304可以具有與第17圖所示不同的曲率。舉例來說，在其他實施例中，波導304可以是“S形”或其他形狀，使得第一及第二端部305A-B近似平行於下表面(例如，垂直於第一及第二側301A-B)。在其他實施例中，波導304可以依循不同於這些示例的其他彎曲路徑。在一些情況下，形成具有曲率的波導304可以允許改善第一及第二端部305A-B與其他光學特徵部件之間的耦接。在一些情況下，形成具有曲率的波導304可以允許波導304有更密集的排置，並且可以允許波導304有更多可能的排置。

第18及19圖繪示出根據一些實施例之波導結構300的平面示意圖。第18-19圖的波導結構300可以類似於第12圖所示的波導結構300。如第18-19圖所示，第一端部305A具有第一間距PA，第一間距PA小於第二端部305A的第二間距PB，並且波導304已形成為從第一側301A朝向第二側301B側向 (例如，水平或橫向)擴展。在此種方式中，波導結構300可以視為用於光學性耦接的“扇入”結構或“扇出”結構，並允許具有不同間距或不同排置的光學特徵部件之間的光學性耦接。波導304可為實質上筆直的(例如，線性的)，如第18圖的平面示意圖所示，或者可以是側向彎曲的，如第19圖的平面示意圖所示。在一些實施例中，波導結構300可以包括筆直及彎曲兩種波導304。

第20圖繪示出根據一些實施例之具有選擇性第一及第二輔助透鏡(lens attachment)320A及320B的波導結構300。 波導結構300可以類似於先前所述的波導結構300。具有一或多個透鏡322A的第一輔助透鏡320A可以貼附至波導結構300的第一側301A，而具有一或多個透鏡322B的第二輔助透鏡320B可以貼附至波導結構300的第二側301B。在其他實施例中，第一及第二輔助透鏡320A-B中僅有一者貼附至波導結構300。第一及第二輔助透鏡320A-B可以使用黏著劑(例如，光學膠)、介電材料對介電材料接合、扣件(fastener)或使用任何其他合適的技術來進行貼附。

第一及第二輔助透鏡320A-B的透鏡322A-B可以是折射透鏡，並且可以是凸形、圓形、球形、橢圓形、橢圓形、環形、矩形、圓柱形或具有另一合適的形狀。第一輔助透鏡320A的鏡頭322A可類似或不同於第二輔助透鏡320B的透鏡322B。在一些實施例中，每個透鏡322A-B位於對應的波導304附近。舉例來說，每個透鏡322A可以位於對應的第一端部305A附近，而每個透鏡322B可以位於對應的第二端部305B附近。透鏡322A-B可以允許改善波導304與其他光學特徵部件之間的光學性耦接。舉例來說，在一些實施例中，第一輔助透鏡320A的透鏡322A可以改善波導304與光學引擎100的對應邊緣耦合器107之間的光學性耦接，而第二輔助透鏡320B的透鏡322B可以改善波導304與光纖連接器522(請參照第25圖)之間的光學性耦接。在一些情況下，第一及第二輔助透鏡320A-B的使用可以改善波導結構300及與其光學性耦接的光學特徵部件於對準期間的誤對準容限。在一些情況下，第一及第二輔助透鏡320A-B的使用可以排除對波導結構300的主動對準的需要。

第21圖繪示出根據一些實施例之第一輔助透鏡320A的示意圖，而第22圖繪示出第二輔助透鏡320B的示意圖。在一些情況下，第21圖的示意圖可以類似於第13圖的示意圖，而第22圖的示意圖可以類似於第14圖的示意圖。如第21-22圖所示，第一輔助透鏡320A可包括一或多列透鏡322A，而第二輔助透鏡320B可包括一或多列透鏡322B。在一些實施例中，第二輔助透鏡320B可包括一或多個選擇性開口324，其配置為容納光纖連接器等的對準插銷。第23圖繪示出根據一些實施例之具有第一及第二輔助透鏡320A-B的波導結構300的三維示意圖。第23圖的波導結構300及三維示意圖類似於第15圖，其中波導304在第一側301A附近為單列，而在第二側301B附近為多列。也可能具有其他排置的透鏡322A-B或波導304。

第24圖繪示出根據一些實施例之具有選擇性雷射直寫透鏡332A-B的波導結構300。波導結構300可以類似於先前所述的波導結構300。透鏡332A-B可為，例如，使用雷射直寫製程形成於透明塊體300’內的繞射光學結構或類似物。在一些情況下，透鏡322A-B可視為“刻印透鏡”。在一些實施例中，可以使用相同於形成波導304的雷射直寫製程 (或類似)的雷射直寫製程來形成透鏡332A-B。透鏡332A可形成於波導304的第一端部305A處或附近，而透鏡透鏡332B可形成於波導304的第二端部305B處或附近。在其他實施例中，透鏡332A-B僅形成在波導304的一端部處。透鏡322A-B可以與波導304鄰接，或者可以與波導304分離，如第24圖所示。波導結構300的透鏡332A可以類似或不同於波導結構300的透鏡332B。在一些實施例中，可以利用第一及第二輔助透鏡320A-B及透鏡332A-B兩者。在上述實施例中，第一及第二輔助透鏡320A-B及透鏡332A-B可以存在於波導結構300的同一側或波導結構300的兩相對側。也可能是第一及第二輔助透鏡320A-B及透鏡332A-B的其他組合。透鏡332A-B可以提供波導304與其他光學特徵部件(例如，邊緣耦合器107或其他光學部件)的改進的光學性耦接，並可以允許更大的誤對準容限。

第25圖繪示出根據一些實施例之光子系統500。光子系統500包括光子封裝體200，光子封裝體200光學性耦接至波導結構300，而波導結構300可類似於上述波導結構300。波導結構300可以配置為將光纖部件522光學性耦接至光子封裝體200。舉例來說，在一些實施例中，光纖部件522可以透過波導結構300的波導304光學性耦接至光學引擎100的邊緣耦合器107。在一些實施例中，光子系統500包括選擇性罩蓋512。此處所述的光子系統、光學引擎、光子封裝體或波導結構的各種實施例的各種特徵部件可以採用除第25圖中所示的其他方式進行組合或重新配置。在其他實施例中，光子系統500包括多個光學引擎、光子封裝體或波導結構。所有這些變化都涵蓋於本揭露的範圍內。

在一些實施例中，光子封裝體200連接至封裝基底510。光子封裝體200可以類似於之前對於第10圖所述的光子封裝體200。舉例來說，光子封裝體200可以包括光學引擎100，光學引擎100包括一或多個邊緣耦合器107。在其他實施例中，多個光子封裝體200可以貼附至封裝基底510。在一些實施例中，封裝基底510包括導電接墊、導電佈線及/或其他導電部件，例如基底通孔電極(through substrate via, TSV)。在一些實施例中，封裝基底510可以包括中介層、半導體基底、重佈結構、核心基底、印刷電路板(printed circuit board, PCB)或與這些示例不同類型的結構。在一些實施例中，封裝基底510包括主動及/或被動裝置。在其他實施例中，封裝基底510並無主動及/或被動裝置。在一些實施例中，導電連接器512形成於封裝基底510上。導電連接器512可以類似於之前對於第10圖所述的導電連接器218，並且可以使用類似的材料或技術來形成。舉例來說，導電連接器512可以包括焊料凸塊或類似物。

在一些實施例中，光子封裝體200的導電連接器218放置於封裝基底510的對應導電接墊上，接著進行回流製程，以將光子封裝體200接合至封裝基底510。以這種方式，光子封裝體200可以電性連接到封裝基底510。在其他實施例中，光子封裝體200可以使用介電材料對介電材料接合及/或金屬對金屬接合(例如，直接接合、熔合接合、氧化物對氧化物接合、混合式接合或類似接合)接合至封裝基底510。

在一些實施例中，光子系統500包括支撐或固定波導結構300的夾具520 (或接合器(adapter))。舉例來說，夾具520可以包括開口，波導結構300放置在開口內。在一些實施例中，波導結構300可以使用黏著劑貼附至夾具520。舉例來說，可以使用黏著劑將夾具520貼附至封裝基底510。在一些實施例中，夾具520也可以配置成容納光纖連接器522。夾具520可以固定光纖連接器522並且有利於光纖連接器522與波導結構300的波導304的光學性對準。舉例來說，在一些實施例中，光纖連接器522可以光學性耦接至第二端部305B (請參照第12-19圖)。在一些情況下，透鏡322B可以改善波導304與光纖連接器522之間的光學性耦接及誤對準容限。第25圖中所示的夾具520為代表性示例，並且夾具520也可能具有其他形狀、尺寸或配置。

在一些實施例中，光纖連接器522可為光學部件，例如光纖、MT套管(ferrule)、光纖陣列(例如，光纖陣列單元)、MPO連接器、MTP連接器、光纜或類似物。也可能是其他類型的光纖連接器522。在一些實施例中，光纖連接器522包括插入波導結構300及/或夾具520中的對應開口或針孔(未繪示)的對位插銷(未繪示)。在一些實施例中，第二輔助透鏡320B可以也具有配置成容納對位插銷的開口，例如第22圖所示的開口324。

如上所述，波導結構300的波導304可以光學性耦接至光子封裝體200。舉例來說，在一些實施例中，光學引擎100的邊緣耦合器107可以光學性耦接至波導304的第一端部305A(請參照第12- 19圖)。在此種方式中，波導304可以將光學引擎100的波導104光學性耦接至光學部件(例如，光纖連接器522)，使得光學信號及/或光功率可以在光學引擎100與光學部件之間傳輸。此處所述的波導結構300可以允許光學引擎100與光學部件之間在相對小的距離上有效光學性耦接。

在一些實施例中，波導結構300可以主動對準於光學引擎100或者被動對準於光學引擎100。在主動對準中，對應於對準的電子信號由光學引擎100產生並且在對準期間進行監測，以促進波導304與邊緣耦合器107之間的有效對準。在被動對準中，波導結構300在未監測電子信號的情況下進行對準。在一些情況下，透鏡(例如，透鏡322或332)的使用可以允許改善被動對準。在一些實施例中，在對準之後，可以在光子封裝體200與波導結構300之間沉積光學黏著劑504，以保護表面、提供結構支撐並促進光子封裝體200與波導結構300之間的光學性耦接。舉例來說，光學黏著劑504可以沉積於光子封裝體200與波導結構300之間的間隙內。光學黏著劑504可以是任何合適的光學黏著劑、光學膠或類似物。

第26及27圖繪示出根據一些實施例之形成高分子波導604的中間步驟。第26及27圖繪示出光子封裝體200、波導結構300及其間的間隙的放大剖面部分。在一些實施例中，可以形成高分子波導604來取代沉積光學黏著劑504。在一些實施例中，可以形成高分子波導604將波導304光學性耦接至邊緣耦合器107，因而可以排除對於波導304對準邊緣耦合器107的需要。

在第26圖中，高分子材料602沉積於光子封裝體200與波導結構300之間。高分子材料602可以是適合於形成雷射直寫波導的任何光敏性樹脂，例如無機-有機混合材料、聚氨酯丙烯酸酯單體、丙烯酸類預聚物(prepolymer)、環氧丙烯酸酯樹脂或類似物或其組合。 波導604可以使用，例如，雷射直寫製程或類似方法形成，如第26圖所使用的雷射直寫裝置610來表示。雷射直寫製程可以將雷射聚焦於高分子材料602內的局部區域上，因而改變材料透過非線性吸收引發的聚合來改變上述局部區域的特性。舉例來說，雷射可以增加局部區域的折射率或者固化局部區域。透過沿著高分子材料602內的路徑進行雷射直寫製程，可以形成作為波導(例如，波導604)的高分子材料602的連續雷射直寫部分。雷射直寫製程可以進行多次，以在高分子材料602內形成多個波導604。在一些情況下，用於形成波導604的雷射直寫製程可以類似於先前所述的雷射直寫製程321。在一些實施例中，波導604的尺寸、形狀、位置、光學性質或其他性質可以取決於高分子材料602的材料，或者可以透過控制諸如雷射波長、雷射脈衝能量、焦點(focal spot)尺寸、雷射強度剖面分佈或相位剖面分佈、雷射脈衝寬度(例如，持續時間)、雷射脈衝重複率或工作週期(duty cycle)、雷射直寫路徑速度、雷射直寫方向、雷射偏振或其他參數)來控制。

如第26圖所示，透過雷射直寫製程形成的各個波導604可以從波導結構300中靠近對應的波導304的第一端部305A的側壁延伸至光學引擎100的靠近對應的邊緣耦合器107的側壁。波導604可以光學性耦接至波導304及邊緣耦合器107。在此種方式中，可以形成將波導304光學性耦接至對應的邊緣耦合器107的波導604。在一些實施例中，雷射直寫製程可以進行多次，以在各個邊緣耦合器107及對應的波導304之間形成波導604。

在第27圖中，進行清潔製程，其選擇性去除高分子材料602，並留下波導604。清潔製程可​​以包括濕化學清潔、濕式蝕刻製程、乾式蝕刻製程、灰化製程或類似製程。在此種方式中，波導604可以形成為獨立式(free-standing)結構，這可以改善波導604的光學限制並減少光學損耗。

本揭露的實施例具有一些有利的特徵。透過形成波導結構(其內具有雷射直寫波導)，光學部件(例如，光纖)可以整合光學引擎。波導結構允許在光學引擎(例如，邊緣耦合器)的光學特徵部件與光學部件之間傳輸光功率及/或光學信號，其中光學特徵部件及光學部件可以具有不同的尺寸、間距或高度。在此這種方式中，此處所述的波導結構可以做為光纖陣列單元(fiber array unit, FAU)。使用雷射直寫來形成波導可以允許對於各種應用或配置客製出波導結構。另外，使用此處所述的波導結構可以允許在更小的距離或更緊縮的體積上進行有效的光學性耦接，這可以減小封裝尺寸。

在本揭露的實施例中，一種封裝體，包括：一光學引擎，貼附至一封裝基底，其中光學引擎包括一第一波導；以及一波導結構，貼附至鄰近光學引擎的一封裝基底，其中波導結構包括位於一透明塊體內的一第二波導，其中第二波導的第一端部光學性耦接至第一波導，其中波導結構配置為連接至一光纖部件，使得第二波導的第二端部光學性耦接至光纖部件的一光纖。在一實施例中，光纖部件包括MT套管。在一實施例中，封裝體包括一光學黏著劑，從光學引擎的一側壁延伸至波導結構的一側壁。在一實施例中，透明塊體與第二波導為相同的材料。在一實施例中，透明塊體包括位於透明塊體內的多個透鏡，其中透鏡鄰近於第二波導的多個對應的端部。在一實施例中，第二波導為雷射直寫波導。在一實施例中，透明塊體具有在15mm至20mm的範圍的一長度。在一實施例中，第二波導透過位於光學引擎內的一邊緣耦合器光學性耦接至第一波導。在一實施例中，封裝體包括一夾具，其中透明塊體藉由夾具固定，其中夾具配置為貼附光纖部件，其中當光纖部件貼附至夾具時，第二波導光學性耦接至光纖。

在本揭露的實施例中，一種光學裝置，包括：一光子封裝體，包括多個邊緣耦合器；一玻璃塊體，鄰近光子封裝體，其中玻璃塊體包括多個波導，其中各個波導具有第一端部及第二端部，其中各個波導的第一端部光學性耦接至一對應的邊緣耦合器，其中各個波導的第一端部比波導的對應的第二端部更靠近玻璃塊體的一下表面；以及一夾具，圍繞玻璃塊體，其中夾具配置為連接至一光纖。在一實施例中，波導的第一端部排置成一水平列。在一實施例中，波導的第一端部具有一第一間距，而波導的第二端部具有大於第一間距的一第二間距。在一實施例中，第一間距在10μm至125μm的範圍，而第二間距在250μm至500μm的範圍。在一實施例中，光學裝置包括一輔助透鏡，位於玻璃塊體的一側壁上，其中輔助透鏡包括多個透鏡，其中各個透鏡光學性耦接至波導中一對應的波導。在一實施例中，波導的第一端部排置成一水平列。在一實施例中，波導的第二端部排置於第一水平列中及第二水平列中，第一水平列位於玻璃塊體的一下表面上方的一第一高度，而第二水平列位於玻璃塊體的下表面上方不同於第一高度的一第二高度。

在本揭露的實施例中，一種光學裝置之形成方法，包括：形成一透明塊體；進行一雷射直寫製程，以形成一波導於透明塊體內；將波導對準一光子封裝體的一邊緣耦合器；將一光纖貼附至透明塊體，其中貼附的光纖光學性耦接至波導。在一實施例中，上述方法包括：沉積一高分子材料於透明塊體與光子封裝體之間；以及對高分子材料進行一雷射直寫製程，以形成一高分子波導從透明塊體延伸至光子封裝體，其中高分子波導將波導光學性耦接至光子封裝體的邊緣耦合器。在一實施例中，波導的一第一端部具有一第一直徑，而波導的一第二端部具有不同於第一直徑的一第二直徑。在一實施例中，波導依循一彎曲路徑。

以上概略說明瞭本發明數個實施例的特徵部件，使所屬技術領域中具有通常知識者對於本揭露的型態可更為容易理解。任何所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解到可輕易利用本揭露作為其它製程或結構的變更或設計基礎，以進行相同於此處所述實施例的目的及/或獲得相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也可理解與上述等同的結構並未脫離本揭露之精神及保護範圍，且可於不脫離本揭露之精神及範圍，當可作更動、替代與潤飾。

100:光學引擎 102:埋入式氧化物(BOX)基底 102A:矽層 102B:氧化層 102C,214:基底 104,304,604:波導 106:光子部件 107:邊緣耦合器 108,115,117,121:介電層 110:光子路由結構 112,216:導通孔電極 113:接點 114:導電部件 116:導電接墊 120:重佈結構 122:電子晶粒 124:晶粒連接器 125:支撐體 126:介電材料 127:黏著層 200:光子封裝體 202:半導體晶粒 204:封膠層 210:內連接基底 212:內連接結構 218,512:導電連接器 300:波導結構 300’:透明塊體 301A:第一側 301B:第二側 305A:第一端部 305B:第二端部 320A:第一輔助透鏡 320B:第二輔助透鏡 321:雷射直寫製程 322A,322B,332A,332B:透鏡 324:開口 500:光子系統 504:光學黏著劑 510:封裝基底 520:夾具 522:光纖連接器 602:高分子材料 610:雷射直寫裝置 PA:第一間距 PB:第二間距

第1-9圖繪示出根據一些實施例之光學封裝體的製作。 第10圖繪示出根據一些實施例之光子封裝體。 第11及12圖繪示出根據一些實施例之波導結構的製作。 第13、14、15、16、17、18及19圖繪示出根據一些實施例之波導結構的各種示意圖。 第20、21、22及23圖繪示出根據一些實施例之具有貼附透鏡的波導結構的各種示意圖。 第24圖繪示出根據一些實施例之具有刻印透鏡(inscribed lens)的波導結構。 第25圖繪示出根據一些實施例之光子系統。 第26及27圖繪示出根據一些實施例之高分子波導的製作。

100:光學引擎

107:邊緣耦合器

200:光子封裝體

202:半導體晶粒

204:封膠層

210:內連接基底

212:內連接結構

214:基底

216:導通孔電極

218:導電連接器

Claims (10)

1. 一種封裝體，包括： 一光學引擎，貼附至一封裝基底，其中該光學引擎包括一第一波導； 一高分子波導；以及 一波導結構，貼附至鄰近該光學引擎的該封裝基底，其中該波導結構包括位於一透明塊體內的一第二波導，其中該第二波導的一第一端部透過該高分子波導而光學性耦接至該第一波導，其中該波導結構配置為連接至一光纖部件，使得該第二波導的一第二端部光學性耦接至該光纖部件的一光纖。
2. 如請求項1之封裝體，更包括一高分子材料，從該光學引擎的一側壁延伸至該波導結構的一側壁，其中該高分子波導位於該高分子材料內。
3. 如請求項1或2之封裝體，其中該透明塊體包括位於該透明塊體內的複數個透鏡，其中該等透鏡鄰近於該第二波導的複數個對應的端部。
4. 如請求項1或2之封裝體，其中該第二波導透過位於該光學引擎內的一邊緣耦合器光學性耦接至該第一波導。
5. 一種光學裝置，包括： 一光子封裝體，包括複數個邊緣耦合器； 一高分子波導； 一玻璃塊體，鄰近該光子封裝體及該高分子波導，其中該玻璃塊體包括複數個波導，其中該等波導各個具有一第一端部及一第二端部，其中該等波導各個的該第一端部透過該高分子波導而光學性耦接至一對應的邊緣耦合器，其中該等波導各個的該第一端部比對應的該第二端部更靠近該玻璃塊體的一下表面；以及 一夾具，圍繞該玻璃塊體，其中該夾具配置為連接至一光纖。
6. 如請求項5之光學裝置，更包括一輔助透鏡，位於該玻璃塊體的一側壁上，其中該輔助透鏡包括複數個透鏡，其中該等透鏡各個光學性耦接至該等波導中一對應的波導。
7. 如請求項5或6之光學裝置，其中該等波導的該等第一端部排置成一水平列。
8. 如請求項5或6之光學裝置，其中該等波導的該等第二端部排置於一第一水平列中及一第二水平列中，該第一水平列位於該玻璃塊體的一下表面上方的一第一高度，而該第二水平列位於該玻璃塊體的該下表面上方不同於該第一高度的一第二高度。
9. 一種光學裝置之形成方法，包括： 形成一透明塊體； 進行一雷射直寫製程，以形成一波導於該透明塊體內； 將該波導對準一光子封裝體的一邊緣耦合器； 形成一高分子波導於該透明塊體與該光子封裝體之間，其中該高分子波導將該波導光學性耦接至該光子封裝體的該邊緣耦合器；以及 將一光纖貼附至該透明塊體，其中貼附的該光纖光學性耦接至該波導。
10. 如請求項9之光學裝置之形成方法，其中形成該高分子波導包括： 沉積一高分子材料於該透明塊體與該光子封裝體之間；以及 對該高分子材料進行一雷射直寫製程，以形成該高分子波導從該透明塊體延伸至該光子封裝體。

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