TWI888945B - 封裝體及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一種封裝體包括佈線（routing）結構，所述佈線結構包括第一波導以及光子裝置；接合到佈線結構的電子晶粒，其中電子晶粒電性連接到光子裝置；以及光學耦合結構接合到鄰近電子晶粒的佈線結構，其中光學耦合結構包括位於基底的第一側的第一透鏡。

Description

封裝體及其形成方法

本發明實施例是關於封裝技術，特別是關於一種具有光學耦合結構之封裝體及其形成方法。

電子傳訊以及處理（electrical signaling and processing）為用於訊號傳輸及處理的一種技術。高頻寬網路以及高性能計算已變得越來越流行並廣泛應用於先進的封裝應用中，尤其是伺服器、人工智慧（artificial intelligence, AI）、超級電腦及相關產品。然而，許多使用銅互連線的現有解決方案無法在提供增加的頻寬以及數據速率時滿足低插损（insertion loss）要求、低延遲（latency）要求、以及低功耗要求。

一種封裝體，包括：佈線（routing）結構，包括第一波導以及光子裝置；電子晶粒，接合到佈線結構，其中電子晶粒電性連接到光子裝置；以及光學耦合結構，接合到鄰近電子晶粒的佈線結構，其中光學耦合結構包括第一透鏡位於基底的第一側。

一種封裝體，包括：中介層（interposer），包括複數個導線以及複數個第一波導；光學引擎，接合到中介層，其中光學引擎包括第一電子晶粒以及複數個第二波導，其中第二波導的至少一個光學耦合到各自的所述第一波導；以及光學耦合結構，接合到鄰近光學引擎的中介層，其中光學耦合結構包括第一邊緣耦合器，第一邊緣耦合器光學耦合到中介層的第一波導中的一個。

一種封裝體的製造方法，包括：形成波導、光子元件、以及光柵耦合器在基底上，其中光子元件以及光柵耦合器光學耦合到波導；形成重佈線（redistribution）結構在波導、光子元件、以及光柵耦合器上方，其中重佈線結構電性耦合到光子元件；接合電子晶粒到重佈線結構，其中電子晶粒電性耦合到重佈線結構；放置虛置晶粒在重佈線結構上，其中虛置晶粒包括透鏡，其中放置虛置晶粒包括將透鏡與光柵耦合器對準；以及接合虛置晶粒到重佈線結構。

以下揭露提供了許多的實施例或範例，用於實施所提供的標的物之不同元件。各元件和其配置的具體範例描述如下，以簡化本發明實施例之說明。當然，這些僅僅是範例，並非用以限定本發明實施例。舉例而言，敘述中若提及第一元件形成在第二元件之上，可能包含第一和第二元件直接接觸的實施例，也可能包含額外的元件形成在第一和第二元件之間，以使它們不直接接觸的實施例。此外，本發明實施例可能在各種範例中重複參考數字以及∕或字母。如此重複是為了簡明和清楚之目的，而非用以表示所討論的不同實施例及∕或配置之間的關係。

再者，其中可能用到與空間相對用詞，例如「在……之下」、「下方」、「較低的」、「上方」、「較高的」等類似用詞，是為了便於描述圖式中一個（些）部件或部件與另一個（些）部件或部件之間的關係。空間相對用詞用以包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時（旋轉90度或其他方位），其中所使用的空間相對形容詞也將依轉向後的方位來解釋。另外，圖示當中使用箭頭來表示光路徑（例如，光學訊號及/或光學功率）。應當理解，為了清楚起見，光的傳輸路徑被描述為沿著箭頭表示的一個方向，但是在一些情況下，光也可以在沿著所述路徑相反的方向上傳輸。

本揭露提供了一種包括用於集成光纖與光學引擎的光學耦合結構的光子封裝體及其形成方法。光學耦合結構是併入光學引擎或光子封裝體中的單獨結構，以促進光纖與光學引擎之間的光學訊號及/或光學功率的傳輸。藉由將光學耦合結構形成為單獨結構，可以改善對準且封裝設計可以更加靈活。本文討論的實施例將提供能夠實現或使用本揭露的標的物的例示，且本技術領域中具有通常知識者將容易理解，保持在不同實施例的預期範圍內可以進行的修改。在各個示意圖以及例示性實施例中，相同的元件符號用於代指相同的部件。儘管方法實施例可以被討論為以特定順序執行，但是其他方法實施例可以以任何邏輯順序執行。

第1圖至第9圖是根據一些實施例，繪示出形成光學引擎100（參見第9圖）的中間步驟之剖面圖。在一些實施例中，光學引擎100可以充當光學訊號及電子訊號之間的輸入/輸出（input/output, I/O）接口。一或更多個光學引擎可以用在光子封裝體、光子結構、光子系統等中。光學引擎100包括至少一個光學耦合結構200（參見第5圖），所述光學耦合結構200促進與外部光學元件（諸如光纖）的光學通訊。在一些實施例中，多個光學引擎100形成在同一個基底（例如，第1圖的基底102）上，接著隨後單粒化成單獨的光學引擎100。在其他實施例中，基底可以在附接電子晶粒122或光學耦合結構200（參見第5圖）之前被單粒化。

首先參見第1圖，根據一些實施例，提供埋藏氧化物（buried oxide, BOX）基底102。BOX基底102包括形成在基底102C上方的氧化物層102B及形成在氧化物層102B上方的矽層102A。舉例而言，基底102C可為諸如玻璃、陶瓷、介電質、半導體等、或前述之組合的材料。在一些實施例中，基底102C可為諸如塊材半導體等的半導體基底，其可為經摻雜的（例如，具有p型或n型摻質）或未經摻雜的。基底102C可為諸如矽晶圓的晶圓（例如，12吋矽晶圓）。也可以使用其他基底，諸如多層式基底或梯度基底。在一些實施例中，基底102C的半導體材料可包括矽；鍺；包括矽碳化物、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦及/或銻化銦的化合物半導體；包括矽鍺（SiGe）、磷砷化鎵（GaAsP）、砷化鋁銦（AlInAs）、砷化鋁鎵（AlGaAs）、砷化鎵銦（GaInAs）、磷化鎵銦（GaInP）以及∕或磷砷化鎵銦（GaInAsP）的合金半導體；或前述之組合。舉例而言，氧化物層102B可為氧化矽等。在一些實施例中，氧化物層102B可具有約0.5微米至約4微米之間的厚度。在一些實施例中，矽層102A可具有約0.1微米至約1.5微米之間的厚度。其他厚度或材料也是可能的。BOX基底102可被稱為具有前側或前表面（例如，第1圖中朝上的一側）及背側或背表面（例如，第1圖中朝下的一側）。

在第2圖中，根據一些實施例，矽層102A被圖案化以形成波導104、光子元件106及/或光柵耦合器107的矽區域。在一些情況下，矽層102A可以被稱為「主動層」。可使用合適的微影及蝕刻技術圖案化矽層102A。舉例而言，在一些實施例中，可在矽層102A上方形成硬遮罩層（例如，氮化物層或其他介電材料，第2圖中未繪示）並被圖案化。接著可使用一或更多個蝕刻技術（例如乾蝕刻及/或濕蝕刻技術）將硬遮罩層的圖案轉移到矽層102A。舉例而言，矽層102A可被蝕刻以形成界定波導104的凹陷，剩餘未凹陷的側壁界定波導104的側壁。在一些實施例中，可使用多於一個微影及蝕刻序列（sequence）來圖案化矽層102A。一個波導104或多個波導104可從矽層102A被圖案化。若形成多個波導104，則多個波導104可為單獨個別的波導104或連接為單一連續結構。在一些實施例中，波導104中的一或更多個形成連續環（loop）。波導104、光子元件106、或光柵耦合器107的其他配置或排列是可能的。在一些情況下，波導104、光子元件106、及光柵耦合器107可被統稱為「光子層」。儘管在所描述的實施例中使用矽層102A，但是在其他實施例中，主動層可以包括其他材料，諸如氮化矽、矽鍺、鍺、鈮酸鋰（lithium niobate）、聚合物等或前述之組合。

在一些實施例中，光子元件106可與波導104集成在一起，且可與波導104一起形成。光子元件106可以物理及/或光學耦合到波導104以與波導104內的光學訊號相互作用。舉例而言，光子元件106可包括光偵測器（photodetectors）及/或調製器（modulators）等。舉例而言，光偵測器可光學耦合到波導104以偵測波導104內的光學訊號並產生對應於光學訊號的電子訊號。調製器可以光學耦合到波導104以接收電子訊號，且藉由調製波導104內的光學功率以在波導104內產生對應的光學訊號。以這種方式，光子元件106可以促進光學訊號到波導104的輸入/輸出（I/O）。光子元件可包括其他主動元件或被動元件，諸如雷射二極體、發光二極體（light-emitting diode, LED）、光學訊號分離器（optical signal splitters）、相移器（phase shifters）、共振器（resonators）、放大器（amplifiers）、光學共振腔（optical cavities）、漸消耦合器（evanescent couplers）、邊緣耦合器（edge couplers）或其他類型的結構或裝置。舉例而言，可藉由耦合到外部光源的光纖向波導104提供光學功率，或者可藉由光學引擎100內的光子元件106提供光學功率。在一些實施例中，光學功率及/或光學訊號可以從鄰近的光學引擎、光子封裝體、光子結構、光子系統、光子元件等傳輸到波導104。

在一些實施例中，舉例而言，可藉由部分蝕刻波導104的區域且在被蝕刻區域的剩餘矽上生長磊晶材料以形成諸如光偵測器的光學元件106。可使用可接受的微影及蝕刻技術蝕刻波導104。舉例而言，磊晶材料可包括半導體材料，諸如矽鍺、鍺等，其可為經摻雜的或未經摻雜的。在一些實施例中，可執行植入製程以將摻質（例如，p型摻質、n型摻質或其組合）引入被蝕刻區域的矽內或磊晶材料內。在一些實施例中，舉例而言，可藉由部分蝕刻波導104的區域且接著在被蝕刻區域的剩餘矽內植入適當的摻質（例如，p型摻質、n型摻質或其組合）形成諸如調製器的光學元件106。可使用可接受的微影及蝕刻技術蝕刻波導104。在一些實施例中，用於光子元件106的被蝕刻區域可使用相同微影或蝕刻步驟中的一種或多種來形成。在一些實施例中，用於光子元件106的被蝕刻區域可使用相同的植入步驟中的一或更多個來植入。這是一個例示，在其他實施例中可以使用其他材料或技術來形成光子元件106。

光柵耦合器107允許光學訊號及/或光學功率在波導104與上方的光學元件（諸如光纖、反射鏡、其他光柵耦合器等）之間傳輸。光學引擎100可包括單個光柵耦合器107或多個光柵耦合器107。在一些實施例中，可以使用可接受的微影及蝕刻技術圖案化矽層102A來形成光柵耦合器107。在一些實施例中，可以使用與形成波導104及/或光子元件106相同的微影或蝕刻步驟來形成光柵耦合器107。在其他實施例中，在形成波導104及/或光子元件106之後形成光柵耦合器107。

在第3圖中，根據一些實施例，在BOX基底102的前側上形成介電層108以形成光子佈線結構110。介電層108形成在波導104、光子元件106、光柵耦合器107、以及氧化物層102B上方。可由氧化矽、氮化矽、前述之組合等的一或更多層形成介電層108，且可藉由化學氣相沉積（chemical vapor deposition, CVD）、物理氣相沉積製程（physical vapor deposition, PVD）、原子層沉積（atomic layer deposition, ALD）、旋轉塗佈介電質（spin-on-dielectric）製程等、或前述之組合形成。在一些實施例中，介電層108可藉由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 chemical vapor deposition, FCVD）等、或前述之組合形成。可使用藉由任何可接受的製程形成的其他介電材料。在一些實施例中，接著使用諸如化學機械研磨（chemical mechanical polish, CMP）製程、研磨製程等的平坦化製程來平坦化介電層108。在一些實施例中，平坦化製程可以暴露波導104、光子元件106、及/或光柵耦合器107的表面。

由於波導104與介電層108的材料的折射率不同，波導104具有高內反射，使得光實質上被侷限在波導104內，這取決於光的波長及相應材料的折射率。在一個實施例中，波導104的材料的折射率高於介電層108的材料的折射率。舉例而言，波導104可包括矽，且介電層108可包括氧化矽及/或矽氮化矽。在其他實施例中，波導104可以由氮化矽等形成。其他材料也是可能的。以這種方式，波導104可以包括平板（slab）波導、脊形（ridge）波導、肋形（rib）波導、埋藏通道（buried channel）波導、擴散（diffused）波導等。

在第4圖中，根據一些實施例，在介電層108上方形成重佈線結構120。重佈線結構120包括一或更多個絕緣層117，其中形成在絕緣層117中的導電部件114提供互連及電性佈線。舉例而言，導電部件114可以包括導線、導孔、接觸墊、接合墊、金屬化圖案、重佈線層等的一或更多層。在一些實施例中，導電部件114可包括與一或更多個光子元件106物理或電性接觸的接觸件。所述接觸件允許電子訊號及/或電力傳輸到適當的光子元件106或從適當的光子元件106輸出。以這種方式，重佈線結構120可以將光子元件106電性連接到上面的電子元件（例如，電子晶粒122，參見第5圖）。以這種方式，光子元件106可以將電子訊號（例如，來自電子元件）轉換成由波導104傳輸的光學訊號，或者光子元件106可以將波導104內的光學訊號轉換成可以由電子元件接收的電子訊號。

舉例而言，重佈線結構120的絕緣層117可為介電層或鈍化層，且可包括一或更多個類似於上述介電層108的材料，諸如氧化矽、氮化矽等或其他合適的材料。絕緣層117在合適的波長範圍內的光下可為透明的或幾乎透明的。可使用類似於上述介電層108的技術或使用不同的技術形成絕緣層117。在一些實施例中，最頂層的絕緣層117（圖示中未單獨標記）可以是適合用於介電對介電接合的材料，諸如氧化矽、氮氧化矽等。在這樣的實施例中，最頂層的絕緣層117可以被認為是「接合層」，且因此在本文中可以被稱為「接合層」。

舉例而言，可以藉由在絕緣層117中形成開口（未單獨繪示）來形成導電部件114。開口可以藉由可接受的微影及蝕刻技術來形成，諸如藉由形成及圖案化光阻，接著使用圖案化的光阻作為蝕刻遮罩來執行蝕刻製程。舉例而言，蝕刻製程可以包括乾蝕刻製程及/或濕蝕刻製程，接著將導電材料沉積在開口中，從而在開口中形成導電部件114。在一些實施例中，在沉積導電材料之前，可以在開口中沉積襯層（未繪示），諸如擴散阻擋層、附著層等。舉例而言，襯層可以包括氮化鉭、鉭（Ta）、氮化鈦、鈦（Ti）、鈷鎢等，且可以使用諸如CVD、PVD、ALD等合適的沉積製程來形成。在一些實施例中，導電部件114可以藉由在開口中沉積晶種層（未繪示）來形成，如果存在的話，晶種層可以沉積在襯層上。在一些實施例中，晶種層可以包括銅、銅合金等，接著可以使用例如電化學電鍍或化學鍍在開口中形成導電材料。舉例而言，導電材料可包括金屬或金屬合金，諸如銅、銀、金、鎢、鈷、釕、鋁或前述之合金。可以執行平坦化製程（例如，CMP製程或研磨製程）以去除多餘的導電材料，使得導電部件114及絕緣層117的頂表面齊平。這是例示，且可以使用鑲嵌製程（例如，單鑲嵌或雙鑲嵌）或另一合適的製程來形成導電部件114。

如第4圖所示，導電墊116形成在絕緣層117的最頂層（例如，接合層）中。在一些情況下，導電墊116可以被認為是「接合墊」。可在形成導電墊116之後執行平坦化製程（例如，CMP製程等），使得導電墊116的表面與最頂層的絕緣層117實質上共平面（例如，齊平）。重佈線結構120可包括比第4圖所示更多或更少的絕緣層117、導電部件114或導電墊116，且可以具有不同的佈置或配置。

在第5圖中，根據一些實施例，一或更多個電子晶粒122以及一或更多個光學耦合結構200被接合到重佈線結構120。舉例而言，電子晶粒122可以是半導體元件、晶粒、或使用電子訊號與光子元件106通訊的晶片。光學耦合結構200（本文也稱為「耦合結構200」）是包括一或更多個光學或光子元件（例如，波導、透鏡、反射鏡、邊緣耦合器等）的被動結構。耦合結構200允許外部光纖光學耦合到波導104，且因此允許光學訊號及/或光學功率在外部光纖與光學引擎100之間傳輸。第5圖中繪示一個電子晶粒122以及一個耦合結構200，但在其他實施例中，光學引擎100可包括多於一個的電子晶粒122或多於一個的耦合結構200。在一些情況下，可將多個電子晶粒122或耦合結構200併入單一光學引擎100以降低製程成本。

電子晶粒122可以通過重佈線結構120電性連接到光子元件106，且可以包括用於與光子元件106界接的積體電路，諸如用於控制光子元件106操作的電路。舉例而言，電子晶粒122可包括控制器、驅動器、跨阻抗放大器（transimpedance amplifier）等、或前述之組合。電子晶粒122可以包括晶片、晶粒、系統單晶片（system on chip, SoC）裝置、系統整合晶片（system on integrated circuit, SoIC）裝置、封裝體等或前述之組合。電子晶粒122可以包括一或更多個處理裝置，諸如中央處理器（central processing unit, CPU）、圖形處理器（graphics processing unit, GPU）、特定應用積體電路（application-specific integrated circuit,  ASIC）、高性能計算（high performance computing, HPC）晶粒等、或前述之組合。電子晶粒122可以包括一或更多個記憶體裝置，所述記憶體裝置可以是揮發性記憶體，諸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）、高頻寬記憶體（high-bandwidth memory, HBM）、另一種類型的記憶體等。在一些實施例中，電子晶粒122包括用於處理從光子元件106接收的電子訊號的電路，諸如用於處理從包括光偵測器的光子元件106接收的電子訊號的電路。在一些實施例中，電子晶粒122可根據從另一個裝置或晶粒接收的電子訊號（數字或模擬）來控制光子元件106的高頻訊號。在一些實施例中，電子晶粒122可為提供串聯器/解串器（Serializer/Deserializer, SerDes）功能的電子積體電路（electronic integrated circuit, EIC）等。以這種方式，電子晶粒122可以充當光學引擎100內的光學訊號及電子訊號之間的I/O接口的一部分，且本文描述的光學引擎100可以被認為是系統單晶片（system-on-chip, SoC）裝置或系統整合晶片（system-on-integrated-circuit, SoIC）裝置。

在一些實施例中，電子晶粒122藉由介電對介電接合及/或金屬對金屬接合（例如，直接接合、熔融接合、氧化物對氧化物接合、混合接合等）接合到重佈線結構120。在這樣的實施例中，共價鍵可在形成在接合層之間，諸如最頂層的絕緣層117與電子晶粒122的表面介電層（未示出）之間。接合層可以是氧化物層或其他介電材料層。在接合期間，電子晶粒122的晶粒連接件123與重佈線結構120的導電墊116之間也可發生金屬對金屬接合。舉例而言，晶粒連接件123可以是導電墊、導電柱等。在其他實施例中，可以使用焊料接合、焊料凸塊等將電子晶粒122接合到重佈線結構120。

第5圖所示的耦合結構200包括耦合基底210、形成在耦合基底210的頂表面中的透鏡212、以及形成在耦合基底210的底表面上的介電層202。耦合基底210在合適的波長範圍內的光下可為透明的或幾乎透明的。舉例而言，耦合基底210可以包括一或更多種材料，諸如矽（例如，矽晶圓、塊材矽等）、氧化矽、氮氧化矽、氮化矽、玻璃、或另一類型的材料。介電層202可以包括一或更多層介電材料，介電層202在合適的波長範圍內的光下可為透明的或幾乎透明的。在一些情況下，介電層202的材料可以與介電層108或絕緣層117的材料類似，且可以使用類似的技術來形成。舉例而言，介電層202可以包括一或更多層氧化矽等。在一些實施例中，最底層的介電層202（圖示中未單獨標記）可以是適合用於介電對介電接合的材料，諸如氧化矽、氮氧化矽等。在這樣的實施例中，最底層的介電層202可以被認為是「接合層」，且因此在本文中可以被稱為「接合層」。

根據一些實施例，透鏡212形成在耦合基底210的頂表面中以促進光纖與下面的光柵耦合器107之間的光學耦合。舉例而言，透鏡212可以接收來自光纖的光且將光重定向（redirect）、重塑（reshape）、或聚焦到相應的光柵耦合器107中。以這種方式，光柵耦合器107可以通過透鏡212從光纖接收光學訊號並將光學訊號耦合到波導104中。在一些實施例中，可以藉由使用合適的遮罩以及蝕刻製程對耦合基底210的材料進行成形以形成透鏡212。然而，可以利用任何合適的製程。在其他實施例中，類似於透鏡212的透鏡可以形成在耦合基底210的相對側（例如，在頂表面以及底表面），其中一些例示將在下文描述。在一些實施例中，可以在透鏡212上沉積保護材料（未繪示）以在隨後的製程步驟期間保護透鏡212。保護材料可以是隨後被去除的犧牲材料，或者可以是保留在透鏡212上的透明材料。

在一些實施例中，先形成耦合結構200，接著將其接合到重佈線結構120。舉例而言，透鏡212可以形成在耦合基底210中，且介電層202可以沉積在耦合基底210上，從而將耦合結構200形成為單獨的結構。接著可以使用介電對介電接合（例如，直接接合、熔融接合、氧化物對氧化物接合、混合接合等）將最底層的介電層202（例如，接合層）接合到最頂層的絕緣層117（例如，接合層）。

在一些實施例中，耦合結構200藉由介電對介電接合及/或金屬對金屬接合（例如，直接接合、熔融接合、氧化物對氧化物接合、混合接合等）接合到重佈線結構120。第6圖繪示出例示實施例，其中耦合結構200包括形成在最底層的介電層202（例如，接合層）中的接合墊201。可以使用金屬對金屬接合將接合墊201接合到重佈線結構120的導電墊116。舉例而言，接合墊201可以是導電墊、導電柱等。在其他實施例中，可以使用焊料接合、焊料凸塊等將耦合結構200接合到重佈線結構120。第6圖的耦合結構200被呈現為說明性例示，且本文描述的其他光學耦合結構可以包括接合墊201，且即使沒有明確描述或顯示，除了介電對介電接合之外或代替介電對介電接合，可以使用金屬對金屬接合來接合。第5圖以及第6圖所示的光學耦合結構200是非限制性例示，且具有其他配置的一些其他光學耦合結構200的非限制性例示將在下文描述。

在一些實施例中，耦合結構200被放置在重佈線結構120上且在接合之前對準。舉例而言，第5圖以及第6圖所示的耦合結構200可以被放置或對準，使得透鏡212與光柵耦合器107光學耦合。在一些實施例中，耦合結構200可以被對準，使得透鏡212在光柵耦合器107的垂直上方（例如，正上方），使得透鏡212在光柵耦合器107上方大致置中，或者使得透鏡212橫向偏離光柵耦合器107。在其他實施例中，其他耦合結構200可以被適當地放置或對準以光學耦合其他部件，其中一些將在下文描述。耦合結構200的對準可以包括被動對準製程及/或主動對準製程。在一些情況下，如本文所述的作為單獨結構的光學耦合結構的形成，可以允許諸如波導、光柵耦合器、邊緣耦合器、漸消耦合器、光纖等的部件之間更靈活、更容易以及改善的對準。將耦合結構形成為單獨的結構還可以允許更靈活的設計、更小的封裝尺寸、以及減少部件之間的光學耦合損失。在一些情況下，本文描述的光學耦合結構在一些情況下可被認為是「光學連接配接器（optical connection adapter）」、「光學晶粒」、或「虛置晶粒」。

在第7圖中，根據一些實施例，封裝劑128沉積在重佈線結構120上。舉例而言，封裝劑128可以是模塑材料、環氧樹脂、聚合物等。在一些實施例中，封裝劑128可以圍繞電子晶粒122及/或耦合結構200。在一些實施例中，執行平坦化製程（例如，CMP製程或研磨製程）以去除多餘的封裝劑128。平坦化製程可以暴露電子晶粒122及/或耦合結構200的頂表面。在執行平坦化製程之後，封裝劑128、電子晶粒122及/或耦合結構200的頂表面可以近似齊平。

在第8圖中，根據一些實施例，去除基底102C且在光子佈線結構110中形成導孔112。可以使用CMP製程、研磨製程、蝕刻製程等或前述之組合來去除基底102C。舉例而言，可以藉由形成穿過氧化物層102B以及介電層108的開口來形成導孔112，所述開口暴露重佈線結構120的導電部件。可以使用合適的微影以及蝕刻技術來形成開口。接著可以將可選的襯層以及導電材料沉積在開口中以形成電性連接到重佈線結構120的導孔112。可以執行平坦化製程（例如，CMP製程或研磨製程）以去除多餘的導電材料，且在執行平坦化製程之後，導孔112與氧化物層102B的表面可以是齊平的。這是例示，且可以使用其他技術來形成導孔112。舉例而言，在其他實施例中，在形成重佈線結構120之前及/或在附接電子晶粒122及耦合結構200之前形成導孔112。在其他實施例中，導孔112在去除基底102C之前形成。在其他實施例中，基底102C被減薄但未完全去除，且導孔112延伸穿過減薄的基底102C。

在第9圖中，根據一些實施例，在光子佈線結構110上形成重佈線結構121。重佈線結構121包括介電層以及形成在介電層中的導電部件。重佈線結構121提供互連及電性佈線，且可以電性連接到導孔112。舉例而言，介電層可以是絕緣層或鈍化層，且可包括與上述介電層108或絕緣層117類似的材料。可包括導線及導孔，且可使用與上述導電部件114類似的材料或技術或使用不同的材料或技術形成。舉例而言，可藉由鑲嵌製程（例如單鑲嵌、雙鑲嵌）等來形成重佈線結構121的導電部件。

在一些實施例中，導電連接件126形成在重佈線結構121上。導電連接件126電性連接到重佈線結構121。在一些實施例中，導電連接件126包括形成在重佈線結構121中或在重佈線結構121上的導電墊。舉例而言，導電墊可以是銅墊、鋁墊、鋁銅墊、凸塊下金屬層（under bump metallurgies, UBMs）等，但其他導電墊也是可能的。

在一些實施例中，導電連接件126可包括形成在導電墊上的焊球、焊料凸塊等。舉例而言，導電連接件126可包括球格陣列（ball grid array, BGA）連接件、焊球、金屬柱、可掌控熔塌焊接高度之覆晶互連技術（controlled collapse chip connection, C4）凸塊、微凸塊、化學鎳鈀金（electroless nickel-electroless palladium-immersion gold, ENEPIG）形成的凸塊等。導電連接件126可包括導電材料，諸如焊料、銅、鋁、金、鎳、銀、鈀、錫等或前述之組合。在一些實施例中，導電連接件126是藉由諸如蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉移、球放置等常用的方法初始地形成焊料層而形成的。一旦在結構上形成了一層焊料，就可執行回焊以將材料成形為所需的凸塊形狀。在另一個實施例中，導電連接件126是藉由濺鍍、印刷、電鍍、化學鍍、CVD等形成的金屬柱（諸如銅柱）。金屬柱可不含焊料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）形成在導電連接件126的頂部。金屬蓋層可包括鎳、錫、錫-鉛、金、銀、鈀、銦、鎳-鈀-金、鎳-金等或前述之組合，且可藉由電鍍製程形成。

第10圖是根據一些實施例，繪示出包括附接至封裝基底140的光學引擎100的光子封裝體300。在其他實施例中，複數個光學引擎100可以附接到封裝基底140。光學引擎100可以類似於第9圖所示的光學引擎100，或者可以類似於本文描述的其他光學引擎。在一些實施例中，封裝基底140包括導電墊、導電佈線及/或提供互連及電性佈線的其他導電部件。在一些實施例中，封裝基底140可以包括中介層、半導體基底、重佈線結構、互連基底、核心基底、印刷電路板（printed circuit board, PCB）等。在一些實施例中，封裝基底140包括主動及/或被動裝置。在其他實施例中，封裝基底140沒有主動及/或被動裝置。在一些實施例中，導電連接件142形成在封裝基底140上。導電連接件142可以類似於之前針對第9圖描述的導電連接件126，且可以使用類似的材料或技術來形成。舉例而言，導電連接件142可以包括焊料凸塊等。

在一些實施例中，光學引擎100的導電連接件126被放置在封裝基底140的相應導電墊上，接著執行回流製程以將光學引擎100接合到封裝基底140。以這種方式，光學引擎100可以電性連接到封裝基底140。在其他實施例中，光學引擎100可以使用介電對介電接合及/或金屬對金屬接合（例如，直接接合、熔融接合、氧化物對氧化物接合、混合接合等）來接合到封裝基底140。在一些實施例中，底部填充劑144可以沉積在光學引擎100與封裝基底140之間。

如第10圖所示，在一些實施例中，光纖154可以附接到耦合結構200。光纖154可以附接在透鏡212上方，且可以使用光學黏著劑152等來固定。如上所述，來自光纖154的光（由第10圖中箭頭表示）可從透鏡212引導穿過耦合基底210以及重佈線結構120並進入光柵耦合器107。以這種方式，光學訊訊號及/或光學功率可以從光纖154傳輸到光學引擎100的波導104。類似地，在一些情況下，來自波導104的光可以從光柵耦合器107通過耦合基底210引導到透鏡212，且從透鏡212引導到光纖154中。耦合結構200的使用可以允許用於改善光纖154與光子封裝體300之間的光學耦合。

第11圖是根據一些實施例，繪示出具有可選的散熱結構160的光子封裝體300。散熱結構160可以附接到光學引擎100的發熱部分，諸如電子晶粒122。在一些實施例中，熱材料164（例如，熱界面材料（thermal interface material, TIM）、散熱化合物等）可以存在於電子晶粒122與散熱結構160之間。舉例而言，散熱結構160可以包括散熱器、液體冷卻結構或由任何合適的材料形成的另一散熱結構，諸如半導體（例如，矽晶圓、塊材矽等）、介電質（例如，塊材氧化物等）、金屬等。本文描述的任一實施例中可包括附接至一或更多個電子晶粒122或其他部件的一或更多個可選的散熱結構160。

第12圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體310。光子封裝體310類似於第10圖的光子封裝體300，差別在於光學耦合結構200不僅包括形成在耦合基底210的頂側上的透鏡212A外，還包括形成在耦合基底210的底側上的透鏡212B。在一些情況下，額外的透鏡212B的使用可以允許用於改善光纖154與光柵耦合器107之間的光學耦合。舉例而言，透鏡212B可以接收從光纖154傳輸到透鏡212A並穿過耦合基底210的光（由第12圖中的箭頭表示），並將光聚焦到光柵耦合器107中。在其他實施例中，可以僅存在透鏡212B。

第13圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體320。光子封裝體320類似於第12圖的光子封裝體310，差別在於使用漸消耦合將光耦合到波導104中，而不是使用光柵耦合器。第13圖的光學引擎100類似於第9圖的光學引擎100，差別在於重佈線結構120包括絕緣層117內的一或更多個波導130且不存在光柵耦合器107。第13圖的耦合結構200類似於第12圖的耦合結構200，差別在於波導220、邊緣耦合器221、以及反射鏡214形成在介電層202中。

光學引擎100的重佈線結構120內的波導130可以在重佈線結構120的形成期間形成，且可以包括形成在一或更多層絕緣層117上的一或更多層波導130。舉例而言，波導130可以藉由在絕緣層117上沉積材料層，接著圖案化所述材料層來形成。可以使用合適的微影以及蝕刻技術來圖案化材料層。舉例而言，材料層可以是矽、氮化矽或另一材料，使用CVD、PVD、ALD或另一合適技術來沉積。舉例而言，在一些實施例中，波導130是形成在絕緣層117內的氮化矽波導，絕緣層117是氧化矽層，但是其他材料也是可能的。在一些實施例中，波導130可以與下面的波導130重疊且光學耦合到下面的波導130，使得光學訊號及/或光學功率可以在波導130與上面的波導130及/或下面的波導130之間傳輸。波導130可以漸消地耦合到其他波導130或其他波導104，且在一些實施例中可以使用類似於下面針對第16A圖至第16B圖描述的那些漸消耦合結構。

耦合結構200的介電層202內的波導220可以包括形成在一或更多層介電層202上的一或更多層波導220。舉例而言，波導220可以藉由在介電層202上沉積材料層，接著圖案化所述材料層來形成。可以使用合適的微影以及蝕刻技術來圖案化材料層。舉例而言，材料層可以是矽、氮化矽或另一材料，使用CVD、PVD、ALD或另一合適技術來沉積。舉例而言，在一些實施例中，波導220是形成在介電層202內的氮化矽波導，介電層202是氧化矽層，但是其他材料也是可能的。在一些實施例中，波導220可以與下面的波導220重疊且光學耦合到下面的波導220，使得光學訊號及/或光學功率可以在波導220與上面的波導220及/或下面的波導220之間傳輸。波導220可以漸消地耦合到其他波導220或其他波導130，且在一些實施例中可以使用類似於下面針對第16A圖至第16B圖描述的那些漸消耦合結構。

反射鏡214可以形成在介電層202中，以接收來自近似垂直方向（例如，來自光纖154）的光且在近似水平方向上重定向光。以這種方式，反射鏡214可以具有相對於水平面大約45°的有效角度。在一些實施例中，可以藉由使用合適的遮罩以及蝕刻製程蝕刻介電層202以形成合適形狀的凹陷，接著將反射層沉積到凹陷中來形成反射鏡214。舉例而言，反射層可以包括一或更多層高反射率金屬或者一或更多層合適的介電材料。然而，可以利用任何合適的材料或製程。

邊緣耦合器221可以形成在介電層202中，以接收水平傳輸的光（例如，來自反射鏡214的光）且將光耦合到波導220中。在一些情況下，邊緣耦合器221還可以接收來自波導220的光且將光從波導220沿水平方向向外傳輸，諸如朝向反射鏡214。在一些情況下，邊緣耦合器221可以被認為是波導220的一部分。在一些實施例中，邊緣耦合器221可以是「多核心」邊緣耦合器，類似於下面針對第15A圖至第15C圖描述的邊緣耦合器221，但是其他邊緣耦合器也是可能的。舉例而言，在其他實施例中，邊緣耦合器可以是單核心錐形邊緣耦合器等。

第14圖繪示出光學引擎100的放大部分，類似於第13圖所示的光子封裝體320。第14圖中省略了光學引擎100的一些部件，且光學引擎100在其他實施例中可以具有不同的配置。如第14圖中的箭頭所示，類似於第12圖的實施例，來自光纖154的光可以由透鏡212A接收、傳輸通過耦合基底210、且由透鏡212B接收。透鏡212B可以將光聚焦到反射鏡214，反射鏡214將光水平地反射或重定向到邊緣耦合器221。邊緣耦合器221接收光並將其耦合到波導220A中。下面針對第15A圖至第15C圖將更詳細地描述邊緣耦合器221的實施例。接著光從波導220A耦合到下面的波導220B中。在一些實施例中，光可以使用漸消耦合在波導220A與波導220B之間耦合。接著光從波導220B耦合到下面的波導130A中。以這種方式，邊緣耦合器221光學耦合到波導130A。在一些實施例中，光可以使用漸消耦合在波導220B與130A之間耦合。下面針對第16A圖至第16B圖更詳細地描述波導220B與波導130A之間的漸消耦合225的實施例。接著光從波導130A耦合到波導130B且接著耦合到波導130C。在一些實施例中，光可以使用漸消耦合在波導130A至130C之間耦合。接著光從波導130C耦合到下面的波導104中。在一些實施例中，光可以使用漸消耦合在波導130C與波導104之間耦合。以這種方式，光學訊號及/或光學功率可以在光學引擎100的光纖154與波導104之間傳輸。在其他實施例中，波導、邊緣耦合器、或漸逝耦合器的其他數量、佈置或配置是可能的，或者光可以遵循與所示不同的路徑。

第15A圖至第15C圖是根據一些實施例，繪示出「多核心」邊緣耦合器221的各種示意圖。邊緣耦合器221可類似於第13圖至第14圖中所示的邊緣耦合器221。第15A圖繪示出三維示意圖，第15B圖繪示出平面圖，而第15C圖繪示出端部示意圖（end view）。如第15A圖至第15B圖所示，在一些實施例中，邊緣耦合器221可包括圍繞錐形部224設置的複數個核心223。錐形部224可以與波導220連續且促進光耦合到波導220中。

在一個實施例中，使用類似於用於形成波導220的材料或技術來形成複數個核心223。舉例而言，可以沉積並圖案化諸如氮化矽的核心材料。在第15A圖至第15C圖所示的實施例中，邊緣耦合器221具有佈置成三階層（level）的八個核心223。下階層具有三個相互對齊的核心223，中階層具有兩個相互對齊的核心223，上階層具有三個相互對齊的核心223，呈「3-2-3」配置。另外，每個核心223與位於同一列的其他核心223對齊。在第15A圖至第15C圖所示的實施例中，各個核心223具有相同的尺寸，但在其他實施例中，各個核心223可以形成為具有不同的尺寸。第15A圖至第15C圖所示的邊緣耦合器221是說明性例示，且在其他實施例中可以利用任何合適數量、階層、佈置、配置、大小、間隔、或尺寸的核心223。

藉由利用如上所述的邊緣耦合器221內的複數個核心223，由核心223接收的光由核心223以促進光耦合到錐形部224以及波導220的方式進行重塑。這可以允許用於改善從外部接收的光到波導220的光學耦合。額外地，對於從波導220向外傳輸的光，由錐形部224接收的光被耦合到圍繞錐形部224的各個核心223中的每一個。複數個核心223以允許更長距離傳輸以及更有效地耦合到外部光學部件（例如，反射鏡、光纖、另一個邊緣耦合器等）的方式重塑光的波前（wavefront）。以這種方式，使用本文所述的多核心邊緣耦合器可以允許用於改善波導與外部光學部件之間的光傳輸。

第16A圖及第16B圖是根據一些實施例，分別繪示出漸消耦合225的三維示意圖以及漸消耦合225的平面圖。第16A圖至第16B圖所示的漸消耦合225是參考第14圖所示的漸消耦合225來描述的。舉例而言，漸消耦合225可以允許光學訊號及/或光學功率在波導220B與下面的波導130A之間傳輸。在其他波導對（例如，波導220、波導130、及/或波導104）之間的其他漸消耦合可以類似於第16A圖至第16B圖中所示的漸消耦合225。其他漸消耦合是可能的，且在其他實施例中可以具有其他尺寸、配置或佈置。

如第16A圖至第16B圖所示，漸消耦合225包括耦合至波導220B的錐形部226A，錐形部226A覆蓋在波導130B的錐形部226B之上。錐形部226A可以與波導220B是連續的，且錐形部226B可以與波導130B是連續的。錐形部226B位於錐形部226A的正下方且與錐形部226A重疊。錐形部226A及226B可以促進波導220B與130B之間的耦合效率。第16A圖至第16B圖所示的錐形部226A及226B是例示，且在其他實施例中，漸消耦合的錐形部可以具有其他角度、寬度、長度或輪廓。錐形部226B與錐形部226A之間的垂直間隔足夠小，使得在錐形部226A及226B處的波導220B與波導130B之間發生漸消耦合。舉例而言，錐形部226A及226B可以被一或更多層介電層（諸如絕緣層117、介電層202等）分隔開。

第17圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體330。光子封裝體330類似於第13圖的光子封裝體320，差別在於使用邊緣耦合器221A以及反射鏡214A將光耦合到耦合結構200中。第17圖的耦合結構200類似於第13圖的耦合結構200，差別在於除了在耦合基底210的底側上形成介電層202B，還在耦合基底210的頂側上形成介電層202A，且除了形成在介電層202B中的邊緣耦合器221B以及反射鏡214B，還在介電層202A中形成邊緣耦合器221A以及反射鏡214A。第17圖所示的耦合結構200包括形成在耦合基底210的底側上的一個透鏡212，但在其他實施例中，透鏡也可以形成在耦合基底210的頂側上。

如第17圖所示，光纖302可以附接到光子封裝體330。光纖302可以與邊緣耦合器221A對準，使得來自光纖302的光光學耦合到邊緣耦合器221A中。來自光纖302的光被邊緣耦合器221A引導至反射鏡214A，且反射鏡214A將光重定向到反射鏡214B。類似於第13圖的光子封裝體320，反射鏡214B將光重定向到邊緣耦合器221B中。在一些實施例中，光纖302可以包括一或多個光纖且可以附接到光學連接件306。舉例而言，光學連接件306可以是光學元件，諸如光纖、機械傳輸套管（mechanical transfer ferrule, MT ferrule）、光纖陣列（例如，光纖陣列單元）、多光纖推入式（multi-fiber pull on, MPO）連接件、多光纖端接推入式（multi-fiber termination push on, MTP）連接件、光纜等。其他類型的光學連接件306也是可能的。在一些實施例中，光纖302及/或光學連接件306可以藉由支撐件304及/或光學黏著劑303固定。

第18圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體340。光子封裝體340類似於第10圖的光子封裝體300，差別在於使用邊緣耦合器221以及反射鏡214A將光耦合到光柵耦合器107中。第18圖的耦合結構200類似於第17圖的耦合結構200，差別在於在介電層202B中沒有形成邊緣耦合器、波導或反射鏡。舉例而言，第18圖的耦合結構200包括形成在介電層202A中的邊緣耦合器221以及反射鏡214，且邊緣耦合器221可以光學耦合到光纖302。第18圖所示的耦合結構200包括形成在耦合基板210的底側上的一個透鏡212，但在其他實施例中，透鏡也可以形成在耦合基板210的頂側上。

如第18圖所示，光纖302可以附接到光子封裝體340。光纖302可以與邊緣耦合器221對準，使得來自光纖302的光光學耦合到邊緣耦合器221中。來自光纖302的光被邊緣耦合器221引導至反射鏡214，且反射鏡214將光重定向到光柵耦合器107。在一些實施例中，光纖302可以包括一或更多個光纖且可以附接到光學連接件306。在一些實施例中，光纖302及/或光學連接件306可以藉由支撐件304及/或光學黏著劑303固定。

第19圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體350。光子封裝體350類似於第13圖的光子封裝體320，差別在於使用形成在耦合基底210的底側上的邊緣耦合器221將來自光纖302的光耦合到波導130中。第19圖的耦合結構200類似於第13圖的耦合結構200，差別在於不存在反射鏡或透鏡，且邊緣耦合器221被配置為直接從鄰近的光纖302接收光。

如第19圖所示，光纖302可以附接到光子封裝體350。光纖302可以與邊緣耦合器221對準，使得來自光纖302的光光學耦合到邊緣耦合器221中。來自光纖302的光被邊緣耦合器221耦合到波導220中，且光從波導220耦合到波導130中（例如，通過漸消耦合）。在一些實施例中，光纖302可以包括一或更多個光纖且可以附接到光學連接件306。在一些實施例中，光纖302及/或光學連接件306可以藉由支撐件304及/或光學黏著劑303固定。

第20圖是根據一些實施例，繪示出中介層410。根據一些實施例，中介層410包括基底411、基底411上的互連結構413以及導通孔416。基底411可以是半導體基底（例如，矽晶圓）或其他類型的基底，諸如先前針對基底102C或封裝基底140描述的那些。其他基底也是可能的。導通孔416延伸穿過基底411且電性連接到互連結構413。

互連結構413包括形成在一或更多層介電層415中的一或更多層導電部件414。導電部件414可以包括導線、導孔、導電墊等，可以使用諸如鑲嵌、雙鑲嵌等任何合適的技術或者使用先前描述的技術來形成。額外地，互連結構包括一或更多個波導412。在一些實施例中，波導412可以形成在互連結構413的頂表面附近。波導412可以由矽、氮化矽或其他合適的材料形成，且可以使用諸如先前描述任何合適的技術來形成。

在第21圖中，根據一些實施例，光學引擎402、耦合結構200、以及電子晶粒404被接合到中介層410。光學引擎402、耦合結構200、以及電子晶粒404可以使用介電對介電接合、金屬對金屬接合或前述之組合（例如，混合接合等）接合到中介層410。舉例而言，光學引擎402、耦合結構200、以及電子晶粒404的接合表面可以使用介電對介電接合來接合到互連結構413的最頂層的介電層415，而光學引擎402、耦合結構200及/或電子晶粒404的導電墊可以使用金屬對金屬接合來接合到互連結構413的導電墊。電子晶粒404可以是半導體晶粒等，諸如之前針對電子晶粒122描述的那些。舉例而言，在一些實施例中，電子晶粒404可以是高頻寬記憶體（high-bandwidth memory, HBM）、特定應用積體電路（application-specific integrated circuit, ASIC）或另一類型的電子晶粒。在其他實施例中，不同數量、配置或佈置的光學引擎402、耦合結構200或電子晶粒404可以接合到中介層410。

光學引擎402可以類似於先前針對第13圖描述的光學引擎100，差別在於耦合結構200不是光學引擎402的一部分、導電連接件126沒有形成在光學引擎402上、以及波導130形成在光子佈線結構110中的波導104底下，而不是形成在重佈線結構120中。一或更多個波導130可以光學耦合到一或多更個波導412，例如藉由漸消耦合。如第21圖所示，在一些實施例中，電子晶粒122、光子佈線結構110、以及重佈線結構120具有相同的寬度。在一些實施例中，複數個光學引擎402形成在單一晶圓或基底上，接著單粒化成單獨的光學引擎402。

在一些實施例中，第21圖的耦合結構200可以類似於第13圖的耦合結構200。舉例而言，耦合結構200可以包括將光重定向到邊緣耦合器221中的反射鏡214，邊緣耦合器221將光耦合到波導220中。波導220可以光學耦合到波導412，例如通過漸消耦合。

在第22圖中，根據一些實施例，封裝劑406沉積在中介層410上方以形成光子封裝體400。類似於第13圖的光子封裝體320，光纖154可以在透鏡212A上方附接到耦合結構200。以這種方式，來自光纖154的光可以通過中介層410耦合到光學引擎402中。

封裝劑406可以圍繞或部分地圍繞光學引擎402、耦合結構200及/或電子晶粒404。在一些實施例中，可以執行平坦化製程（例如，CMP製程或研磨製程）以去除多餘的封裝劑406，所述平坦化製程可以暴露光學引擎402、耦合結構200及/或電子晶粒404的頂表面。在一些實施例中，封裝劑406、光學引擎402、耦合結構200及/或電子晶粒404的頂表面在執行平坦化製程之後可以是齊水的。在一些實施例中，導電連接件418可以形成在中介層410上。導電連接件418可以類似於先前描述的導電連接件126或導電連接件142。

在一些實施例中，如第23圖所示，光子封裝體400可以可選地附接到封裝基底140。封裝基底140可以類似於之前針對第10圖描述的封裝基底140。舉例而言，導電連接件418可以放置在封裝基底140的相應導電墊上，接著執行回流製程以將光子封裝體400接合到封裝基底140。底部填充劑419可以沉積在光子封裝體400與封裝基底140之間。在其他實施例中，本文描述的其他光子封裝體可以附接到封裝基底。

此外，在第23圖中，根據一些實施例，一或更多個可選的散熱結構160可以附接到光子封裝體400。散熱結構160可以附接到光子封裝體400的發熱部分，諸如電子晶粒122或電子晶粒404。在一些實施例中，熱材料164（例如，TIM、散熱化合物等）可以沉積在散熱結構160底下。在其他實施例中，本文描述的其他光子封裝體可以具有一或更多個散熱結構。

第24圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體420。光子封裝體420類似於第22圖的光子封裝體400，差別在於使用形成在耦合基底210頂側上的邊緣耦合器221A將來自光纖302的光耦合到波導130中。第24圖的耦合結構200類似於第17圖的耦合結構200。

第25圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體430。光子封裝體430類似於第22圖的光子封裝體400，差別在於使用形成在耦合基底210底側上的邊緣耦合器221將來自光纖302的光耦合到波導130中。第24圖的耦合結構200類似於第19圖的耦合結構200。

第26圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體500。光子封裝體500包括連接到光學引擎502的中介層510、耦合結構200、以及複數個電子晶粒404A及404B。中介層510可以類似於第20圖的中介層410，差別在於中介層510的互連結構513沒有波導。光學引擎502、耦合結構200、以及電子晶粒404A及404B可以使用導電連接件503接合到中介層器510，導電連接件503可以類似於先前描述的導電連接件126。在一些實施例中，一或更多個底部填充505可以沉積在導電連接件503周圍。

電子晶粒404A及404B可以類似於先前描述的其他電子晶粒。舉例而言，在一些實施例中，電子晶粒404A可以是HBM晶粒且電子晶粒404B可以是ASIC晶粒，但是電子晶粒的其他組合也是可能的。光學引擎502可以類似於之前針對第22圖描述的光學引擎402，差別在於光學引擎502包括耦合到波導130的邊緣耦合器131。在一些實施例中，邊緣耦合器131可以是類似於邊緣耦合器221的「多核心」邊緣耦合器。

耦合結構200類似於第17圖的耦合結構200，差別在於兩個邊緣耦合器221B及221C形成在介電層202B中。邊緣耦合器221B被配置為接收來自反射鏡214B的光且將其耦合到波導220中。邊緣耦合器221C被配置為接收來自波導220的光且將其傳輸到外部。舉例而言，光子封裝體500的邊緣耦合器221C被配置為將來自耦合結構200的光傳輸到光學引擎502的邊緣耦合器131中。在一些實施例中，光學黏著劑507等可以沉積在光學引擎502與耦合結構200之間，以促進光在邊緣耦合器221C與邊緣耦合器131之間的傳輸。以這種方式，光學訊號及/或光學功率可以從光纖302傳輸，通過耦合結構200並進入光學引擎502。

第27圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體500，類似於第26圖的光子封裝體500，差別在於一或更多個可選的散熱結構160附接到光子封裝體500。散熱結構160可以附接到光子封裝體500的發熱部分，諸如一或更多個電子晶粒404。在一些實施例中，熱材料164（例如，TIM、散熱化合物等）可以沉積在散熱結構160底下。在其他實施例中，本文描述的其他光子封裝體可以具有一或更多個散熱結構。

第28圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體520。光子封裝體520類似於第27圖的光子封裝體500，差別在於來自光纖302的光被耦合到形成在耦合基底210底側上的邊緣耦合器221B中，而不是使用形成在耦合基底頂側上的邊緣耦合器。以這種方式，第28圖的耦合結構200類似於第25圖的耦合結構200，差別在於第28圖的耦合結構200包括將光傳輸到光學引擎502的邊緣耦合器221C。

第29圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體530。光子封裝體530類似於第27圖的光子封裝體500，差別在於來自光纖154的光通過形成在耦合結構200頂側上的透鏡耦合到邊緣耦合器221B中。以這種方式，第29圖的耦合結構200類似於第22圖的耦合結構200，差別在於第29圖的耦合結構200包括將光傳輸到光學引擎502的邊緣耦合器221C。

第30圖、第31圖、以及第32圖是根據一些實施例，繪示出中介層610於中間形成步驟的剖面圖。中介層610類似於中介層510，差別在於中介層610包括連接件結構602。連接件結構602可以在中介層610內提供額外的電性互連。連接件結構602可以包括或可以不包括主動裝置或被動裝置。在一些情況下，連接件結構602可以被認為是「晶片」或「小晶片（chiplet）」。

在第30圖中，一或更多個連接件結構602連接至互連結構613。互連結構613可以包括形成在介電層中的導電部件（例如，導線、導孔、墊層等）。在一些實施例中，互連結構613可以類似於第26圖的互連結構513。連接件結構602可以包括導電連接件（例如，焊料凸塊等），且可以藉由導電連接件連接到互連結構613。導電連接件可以類似於先前描述的導電連接件126。

在第31圖中，根據一些實施例，導通孔607形成在互連結構613上。封裝劑605可以形成在互連結構613上，且可以圍繞連接結構602以及導通孔607。導通孔607可以形成在互連結構613上且可以電性連接到互連結構613。在第32圖中，中介層610被上下翻轉。

第33圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體600。光子封裝體600類似於第26圖的光子封裝體500，差別在於中介層610包括連接結構602。第34圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體620。光子封裝體620類似於第28圖的光子封裝體520，差別在於中介層610包括連接結構602。第35圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體630。光子封裝體630類似於第29圖的光子封裝體530，差別在於中介層610包括連接結構602。

本揭露的實施例具有一些有利的部件。藉由將光學耦合結構形成為併入光學引擎或光子封裝體中的單獨結構，光學耦合結構可以與光學引擎個別地對準，這可以允許更容易且更有效的對準。在一些情況下，將光學耦合結構形成為單獨的結構可以導致光學引擎或光子封裝體的製造成本降低。單獨形成光學耦合結構還可以允許更靈活的光子封裝體設計。舉例而言，可以在同一光子封裝體中使用複數個光學耦合結構，且可以針對特定應用來佈置或配置複數個光學耦合結構。不同類型的光學耦合結構可以合併在同一光子封裝體中。使用本文所述的光學耦合結構還可以同時允許光纖的垂直附接以及光纖的水平附接。

在本揭露的一個實施例中，一種封裝體，包括：佈線（routing）結構，包括第一波導以及光子裝置；電子晶粒，接合到佈線結構，其中電子晶粒電性連接到光子裝置；以及光學耦合結構，接合到鄰近電子晶粒的佈線結構，其中光學耦合結構包括第一透鏡位於基底的第一側。在一個實施例中，佈線結構包括光柵耦合器（grating coupler），光學耦合到第一波導，其中第一透鏡光學對準至光柵耦合器。在一個實施例中，電子晶粒的頂表面與光學耦合結構的頂表面是齊平的。在一個實施例中，光學耦合結構藉由封裝劑（encapsulant）與電子晶粒橫向分離。在一個實施例中，光學耦合結構包括邊緣耦合器以及反射鏡（mirror），其中反射鏡被配置為將光導引（direct）到邊緣耦合器中。在一個實施例中，光學耦合結構包括第二波導，第二波導光學耦合到第一波導。在一個實施例中，第二波導覆蓋第一波導且漸消地（evanescently）耦合到第一波導。在一個實施例中，光學耦合結構包括第二透鏡，位於與基底的第一側相對的第二側。

在本揭露的一個實施例中，一種封裝體，包括：中介層（interposer），包括複數個導線以及複數個第一波導；光學引擎，接合到中介層，其中光學引擎包括第一電子晶粒以及複數個第二波導，其中第二波導的至少一個光學耦合到各自的所述第一波導；以及光學耦合結構，接合到鄰近光學引擎的中介層，其中光學耦合結構包括第一邊緣耦合器，第一邊緣耦合器光學耦合到中介層的第一波導中的一個。在一個實施例中，第一邊緣耦合器被配置為接收來自光纖的光，光纖附接到光學耦合結構的側壁。在一個實施例中，光學耦合結構包括第一反射鏡，鄰近第一邊緣耦合器，其中第一反射鏡被配置為接收來自上方的光且將光重定向（redirect）到第一邊緣耦合器中。在一個實施例中，光學耦合結構包括第二反射鏡以及第二邊緣耦合器，其中第二反射鏡被配置為接收來自第二邊緣耦合器的光且將光重定向到第一反射鏡中。在一個實施例中，光學引擎以及光學耦合結構使用介電對介電接合（dielectric-to-dielectric bonding）接合到中介層。在一個實施例中，封裝體包括第二電子晶粒，接合到中介層。在一個實施例中，封裝體包括散熱（heat dissipation）結構，附接到光學引擎。

在本揭露的一個實施例中，一種封裝體的製造方法，包括：形成波導、光子元件、以及光柵耦合器在基底上，其中光子元件以及光柵耦合器光學耦合到波導；形成重佈線（redistribution）結構在波導、光子元件、以及光柵耦合器上方，其中重佈線結構電性耦合到光子元件；接合電子晶粒到重佈線結構，其中電子晶粒電性耦合到重佈線結構；放置虛置晶粒在重佈線結構上，其中虛置晶粒包括透鏡，其中放置虛置晶粒包括將透鏡與光柵耦合器對準；以及接合虛置晶粒到重佈線結構。在一個實施例中，所述製造方法包括附接光纖到虛置晶粒，其中光纖穿過透鏡光學耦合到光柵耦合器。在一個實施例中，光纖附接到虛置晶粒的頂表面且將光導引到頂表面中。在一個實施例中，光纖附接到虛置晶粒的側壁表面且將光導引到側壁表面中。在一個實施例中，所述製造方法包括附接重佈線結構到封裝基底。

以上概述數個實施例之部件，以便在本發明所屬技術領域中具有通常知識者可更易理解本發明實施例的觀點。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者應理解，他們能以本發明實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構，以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者也應理解到，此類等效的製程和結構並無悖離本發明的精神與範圍，且他們能在不違背本發明之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。

100:光學引擎 102:（埋藏氧化物）基底 102A:矽層 102B:氧化物層 102C:基底 104:波導 106:光子元件 107:光柵耦合器 108:介電層 110:光子佈線結構 112:導孔 114:導電部件 116:導電墊 117:絕緣層 120/121:重佈線結構 122:電子晶粒 123:晶粒連接件 126:導電連接件 128:封裝劑 130/130A/130B/130C:波導 131:邊緣耦合器 140:封裝基底 142:導電連接件 144:底部填充劑 152:光學黏著劑 154:光纖 160:散熱結構 164:熱材料 200:（光學）耦合結構 201:接合墊 202/202A/202B:介電層 210:耦合基底 212/212A/212B:透鏡 214/214A/214B:反射鏡 220/220A/220B:波導 221/221A/221B/221C:邊緣耦合器 223:核心 224:錐形部 225:漸消耦合 226A/226B:錐形部 300:光子封裝體 302:光纖 303:光學黏著劑 304:支撐件 306:光學連接件 310/320/330/340/350:光子封裝體 400:光子封裝體 402:光學引擎 404/404A/404B:電子晶粒 406:封裝劑 410:中介層 411:基底 412:波導 413:互連結構 414:導電部件 415:介電層 416:導通孔 418:導電連接件 419:底部填充劑 420/430:光子封裝體 500:光子封裝體 502:光學引擎 503:導電連接件 505:底部填充區 507:光學黏著劑 510:中介層器 513:互連結構 520/530:光子封裝體 600:光子封裝體 602:連接件結構 605:封裝劑 607:導通孔 610:中介層 613:互連結構 620/630:光子封裝體

以下將配合所附圖式詳述本揭露的各種態樣。應注意的是，依據在業界的標準做法，各種部件並未按照比例繪製且僅用以說明例示。事實上，可任意地放大或縮小元件的尺寸，以清楚地表現出本發明實施例的部件。 第1圖至第9圖是根據一些實施例，繪示出光學引擎的形成。 第10圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第11圖是根據一些實施例，繪示出具有散熱結構的光子封裝體。 第12圖以及第13圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第14圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體的放大示意圖。 第15A圖、第15B圖、以及第15C圖是根據一些實施例，繪示出邊緣耦合器的各種示意圖。 第16A圖以及第16B圖是根據一些實施例，繪示出漸消耦合器的各種示意圖。 第17圖、第18圖、以及第19圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第20圖是根據一些實施例，繪示出中介層。 第21圖、第22圖、以及第23圖是根據一些實施例，繪示出形成光子封裝體的中間步驟。 第24圖以及第25圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第26圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第27圖是根據一些實施例，繪示出具有散熱結構的光子封裝體。 第28圖以及第29圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。 第30圖、第31圖、以及第32圖是根據一些實施例，繪示出形成中介層的中間步驟。 第33圖、第34圖、以及第35圖是根據一些實施例，繪示出光子封裝體。

100:光學引擎

104:波導

106:光子元件

117:絕緣層

120/121:重佈線結構

122:電子晶粒

126:導電連接件

128:封裝劑

130:波導

140:封裝基底

142:導電連接件

144:底部填充劑

152:光學黏著劑

154:光纖

200:(光學)耦合結構

202:介電層

210:耦合基底

212A/212B:透鏡

214:反射鏡

220:波導

221:邊緣耦合器

320:光子封裝體

Claims (13)

1. 一種封裝體，包括： 一佈線（routing）結構，包括一第一波導以及一光子裝置； 一電子晶粒，接合到該佈線結構，其中該電子晶粒電性連接到該光子裝置；以及 一光學耦合結構，接合到鄰近該電子晶粒的該佈線結構，其中該光學耦合結構包括一第一透鏡位於一基底的一第一側，其中該光學耦合結構包括一第一邊緣耦合器，該第一邊緣耦合器光學耦合到該佈線結構的該第一波導。
2. 如請求項1之封裝體，其中該光學耦合結構藉由一封裝劑（encapsulant）與該電子晶粒橫向分離。
3. 如請求項1或2之封裝體，其中該光學耦合結構包括一第二波導，該第二波導光學耦合到該第一波導。
4. 如請求項3之封裝體，其中該第二波導覆蓋該第一波導且漸消地（evanescently）耦合到該第一波導。
5. 如請求項1之封裝體，其中該光學耦合結構更包括一第二透鏡，位於與該基底的該第一側相對的一第二側。
6. 一種封裝體，包括： 一中介層（interposer），包括複數個導線以及複數個第一波導； 一光學引擎，接合到該中介層，其中該光學引擎包括一第一電子晶粒以及複數個第二波導，其中該些第二波導的至少一個光學耦合到各自的所述第一波導；以及 一光學耦合結構，接合到鄰近該光學引擎的該中介層，其中該光學耦合結構包括一第一邊緣耦合器，該第一邊緣耦合器光學耦合到該中介層的該些第一波導中的一個。
7. 如請求項6之封裝體，其中該光學耦合結構包括一第一反射鏡，鄰近該第一邊緣耦合器，其中該第一反射鏡被配置為接收來自上方的光且將光重定向（redirect）到該第一邊緣耦合器中。
8. 如請求項7之封裝體，其中該光學耦合結構更包括一第二反射鏡以及一第二邊緣耦合器，其中該第二反射鏡被配置為接收來自該第二邊緣耦合器的光且將光重定向到該第一反射鏡中。
9. 如請求項6之封裝體，其中該光學引擎以及該光學耦合結構使用介電對介電接合（dielectric-to-dielectric bonding）接合到該中介層。
10. 一種封裝體的形成方法，包括： 形成一第一波導、一光子元件、以及一光柵耦合器在一基底上，其中該光子元件以及該光柵耦合器光學耦合到該第一波導； 形成一重佈線（redistribution）結構在該第一波導、該光子元件、以及該光柵耦合器上方，其中該重佈線結構電性耦合到該光子元件； 接合一電子晶粒到該重佈線結構，其中該電子晶粒電性耦合到該重佈線結構； 放置一虛置晶粒在該重佈線結構上，其中該虛置晶粒包括一透鏡，其中放置該虛置晶粒包括將該透鏡與該光柵耦合器對準；以及 接合該虛置晶粒到該重佈線結構，其中該虛置晶粒包括一第一邊緣耦合器，該第一邊緣耦合器光學耦合到該重佈線結構中的一第二波導。
11. 如請求項10之封裝體的形成方法，更包括附接一光纖到該虛置晶粒，其中該光纖穿過該透鏡光學耦合到該光柵耦合器。
12. 如請求項11之封裝體的形成方法，其中該光纖附接到該虛置晶粒的一頂表面且將光引導到該頂表面中。
13. 如請求項11之封裝體的形成方法，其中該光纖附接到該虛置晶粒的一側壁表面且將光引導到該側壁表面中。

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