TWI910560B - 光電裝置、光收發器以及光電裝置的操作方法 - Google Patents

Abstract

本發明實施例提供一種光電裝置、一種光收發器以及一種操作該光電裝置之方法。該光電裝置包含一第一晶粒及一第二晶粒。該第一晶粒具有一第一背側。該第二晶粒放置於該第一晶粒上方。該第二晶粒具有接合至該第一背側之一第二背側。該第二晶粒包含一光電路系統及一電氣電路系統。該光電路系統經組態以產生或處理一第一光信號。該電氣電路系統電耦合至該第一晶粒且經組態以藉由輸入至該第一晶粒之一第一電信號控制該光電路系統之一操作或回應於該第一光信號而將一第二電信號提供至該第一晶粒。

Description

光電裝置、光收發器以及光電裝置的操作方法

本發明實施例係有關光電裝置、光收發器以及光電裝置的操作方法。

光電模組可用於將電信號轉換為光信號且反之亦然。當前製造許多不同類型之光電模組。尤其在其中電信號由光纖攜載之資料通訊應用內，此等模組具有許多應用。

不同類型之光電模組可用於執行不同功能。接收模組及傳輸模組例如用於執行一光電轉換之部分。更特定言之，接收模組將光信號轉換為電信號作為一接收功能之部分。傳輸模組將電信號轉換為光信號作為一傳輸功能之部分。收發器模組可用於執行用於接收及傳輸製程兩者之光電轉換。

本發明的一實施例係關於一種光電裝置，其包括：一第一晶粒，其包含一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側；及一第二晶粒，其放置於該第一晶粒上方，且包含一第二前側及與該第二前側相對且接合至該第一背側之一第二背側，其中該第二晶粒包括：一光電路系統，其經組態以產生或處理一第一光信號；及一電氣電路系統，其電耦合至該第一晶粒，經組態以藉由輸入至該第一晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作或回應於該第一光信號而產生一第二電信號且將該第二電信號提供至該第一晶粒。

本發明的一實施例係關於一種光收發器，其包括：一光傳輸器，其包括：一第一電子晶粒，其包含一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側；及一第一光晶粒，其放置於該第一電子晶粒上方，且包含一第二前側及與該第二前側相對之一第二背側，其中該第一光晶粒包括：一光電路系統，其經組態以產生或處理一第一光信號；及一電氣電路系統，其電耦合至該第一電子晶粒，其中該電氣電路系統經組態以藉由輸入至該第一電子晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作;一光接收器；及一光纖，其經組態以將該第一光信號傳輸至該光接收器。

本發明的一實施例係關於一種操作一光電裝置之方法，該光電裝置包括複數個電子晶粒及放置於該複數個電子晶粒上方之一光晶粒，該方法包括：接收一起動請求；啟動該複數個電子晶粒之一者；判定該複數個電子晶粒之該經啟動者是否無回應；及撤銷啟動該複數個電子晶粒之該經啟動者或基於該判定啟動該複數個電子晶粒之另一者。

下列揭露內容提供用於實施所提供標的物之不同特徵之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不旨在限制。例如，在下文描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中第一及第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在第一與第二構件之間，使得第一及第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡單及清楚之目的，且本身不指示所論述之各項實施例及/或組態之間之一關係。

此外，為便於描述，可在本文中使用諸如「在…下面」、「在…下方」、「下」、「在…上方」、「上」及類似者之空間相對術語來描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中繪示。空間相對術語旨在涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且本文中使用之空間相對描述詞同樣可相應地解釋。

如本文中使用，諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語描述各種元件、組件、區、層及/或區段，但此等元件、組件、區、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語可僅用於將一個元件、組件、區、層或區段彼此區分。諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語在本文中使用時不暗示一序列、順序或重要性，除非由背景內容清楚指示。

儘管闡述本揭露之廣泛範圍之數值範圍及參數係近似值，但在特定實例中闡釋之數值儘可能精確地報告。然而，任何數值固有地含有必然源自在各自測試量測中找到之常態偏差之某些誤差。又，如本文中使用，術語「實質上」、「大約」或「約」大體上意謂在一般技術者可考慮之一值或範圍內(例如，在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內)。替代地，術語「實質上」、「大約」或「約」意謂在藉由一般技術者考量時在平均值之一可接受標準誤差內。一般技術者可理解，可接受標準誤差可根據不同技術變動。除在操作/工作實例中之外，或除非另外明確指定，否則數值範圍、量、值及百分比(諸如針對材料之數量、持續時間、溫度、操作條件、量之比率及本文中揭示之其等之類似者之數值範圍、量、值及百分比)之全部應被理解為在全部例項中由術語「實質上」、「近似」或「約」修飾。因此，除非相反指示，否則在本揭露及所附發明申請專利範圍中闡述之數值參數係可視需要變動之近似值。各數值參數至少應根據經報告有效數字之數目及藉由應用普通捨入技術解釋。範圍可在本文中被表達為自一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭示之全部範圍包含端點，除非另外指定。

圖1係根據本揭露之一些實施例之一光電裝置之一示意性剖面圖。參考圖1，光電裝置10包含複數個電子晶粒110A、110B及110C及一光晶粒130。電子晶粒110A、110B及110C可彼此橫向分離，且光晶粒130堆疊於電子晶粒110上方。電子晶粒110A、110B及110C可包含不同功能電路系統。例如，電子晶粒110A包含處理邏輯電路系統，電子晶粒110B包含一高速濾波器，且電子晶粒110C包含通訊驅動電路系統，諸如一傳輸驅動電路、一接收驅動電路或包含整合式傳輸及接收驅動電路之收發器電路系統。

電子晶粒110A可經配置以彼此起作用以控制光電裝置10之操作。在一些實施例中，高速濾波器經調適以最小化雜訊注入。高速濾波器可由例如一RC濾波器實施。RC濾波器可包含一溝槽電阻器以最小化電子晶粒110B之一佔用面積。

在一些實施例中，通訊驅動電路系統經組態以驅動光晶粒130中之傳輸或接收電路系統。在一些境況中，相較於光晶粒130之一服務壽命，電子晶粒110A至110C具有一相對短服務壽命，且通訊驅動電路系統比處理邏輯電路系統及高速濾波器更頻繁地使用，使得通訊驅動電路系統之服務壽命更早期滿。通訊驅動電路系統之此短服務壽命可對整體裝置之一服務壽命及可靠性提出挑戰。因此，光電裝置10可包含含有相同或類似通訊驅動電路系統之多個電子晶粒110C以便延長光電裝置10之一整體服務壽命。

在一些實施例中，處理邏輯電路系統經組態以在一特定時間點啟動電子晶粒110C之一者且撤銷啟動其他電子晶粒110C。處理邏輯電路系統可對經啟動電子晶粒110C執行一監測操作以監測經啟動電子晶粒110C之一狀態。例如，處理邏輯電路系統經組態以評估經啟動電子晶粒110C之狀態且判定經啟動電子晶粒110C是否具有一正常操作狀態或無回應。無回應狀態指示經啟動電子晶粒110C不再起作用。不再起作用之電子晶粒110C被視為一失效晶粒。經撤銷啟動電子晶粒110C用作可用於在正常操作期間替換失效晶粒之備用電子晶粒110C。回應於無回應狀態，處理邏輯電路系統可撤銷啟動經啟動電子晶粒110C，且啟動備用電子晶粒110C之一者。在一些實施例中，處理邏輯電路系統可包含用於儲存與電子晶粒110C相關之資訊之一記憶體。待啟動之電子晶粒110C是否係失效晶粒可包含於資訊中。處理邏輯電路系統根據儲存於記憶體中之資訊控制電子晶粒110C之操作。

仍參考圖1，電子晶粒110A至110C可具有實質上相同厚度。此外，相較於光晶粒130之一佔用面積，電子晶粒110A至110C具有一相對小佔用面積。為了改良光電裝置10之一底層(即，電子晶粒110A至110C下方之一層)中之均勻性及平坦化，光電裝置10可進一步包含一或多個虛設晶粒100。在一些實施例中，虛設晶粒100之一厚度經設計以等於電子晶粒110A至110C之厚度。虛設晶粒100在光電裝置10之操作中不執行任何電或光功能，且不被供應電力。虛設晶粒100可實質上無任何主動裝置、功能電路或類似者。例如，虛設晶粒100可包含一基板102 (例如，塊體矽基板)及放置於基板102之一表面中之一接合層104。例如，接合層104可用於使用一熔融接合製程將虛設晶粒100接合至光晶粒130。

在一些實施例中，如圖2中展示，一或多個光纖200附接至光晶粒130，因此使光電裝置10能夠具有與其他裝置EX之光通訊。歸因於經由光纖200之信號傳播之長距離，光信號被中斷，從而表明橫向電(TE)模式及橫向磁(TM)模式光信號兩者同時存在，其中TE模式光信號及TM模式光信號係彼此正交之線性偏振信號。更特定言之，TE模式或TM模式中之經偏振光信號可在光纖200中之傳播期間改變為一經組合TE及TM模式。來自光纖200之經組合TE及TM模式中之光信號可在光晶粒130中變換回至TE模式或TM模式。因此，光纖200可為能夠在傳播期間維持一TE對TM比率之一偏振維持光纖(PMF)。偏振維持光纖可確保在經組合TE及TM模式至TE模式或TM模式之轉換期間之一強度損耗低(即，約3 dB之強度損耗)，從而提供光纖200中之一可靠模式轉變。

光電裝置10可為一光傳輸器或一光接收器，且因此可將光信號傳輸至光纖200或接收來自光纖200之光信號。光電裝置10可使用連接器204 (諸如焊球、受控塌陷晶片連接(C4)凸塊或微型C4凸塊)或其他適合組態(諸如銅支柱)安裝至一電路板202。

圖3係圖1中繪示之光電裝置10之電子晶粒110C之一者及光晶粒130之一示意性剖面圖。參考圖3，電子晶粒110C提供用於將電信號路由至光晶粒130及/或路由來自光晶粒130之電信號之導電路徑。電子晶粒110C亦可與光晶粒130交換電信號。

在其中光電裝置10用作一光傳輸器之一些實施例中，電信號由電子晶粒110C外部之一電路系統提供。例如，電信號由電子晶粒110A提供。電子晶粒110C用於接收來自外部電路系統之電信號且與光晶粒130互動，其中電信號可用於產生及/或處理光信號。在其中光電裝置10用作一光接收器之一些實施例中，電信號由光晶粒130提供。電子晶粒110C用於接收來自光晶粒130之電信號且與外部電路系統互動，其中電信號可表示光晶粒130內之光信號之強度。

電子晶粒110C具有一前側112及與前側112相對之一背側114。電子晶粒110C經由電子晶粒110C之前側112接收來自外部電路系統之電信號或將電信號傳輸至外部電路系統。

光晶粒130可傳輸、接收、轉換、調變、解調變或以其他方式處理光信號。在其中光電裝置10用作光傳輸器之一些實施例中，光晶粒130經組態以將來自電子晶粒110C之電信號轉換為光信號，回應於來自電子晶粒110C之電信號而處理光信號或兩者。光晶粒130可進一步經組態以自光晶粒130傳輸光信號且可與電子晶粒110C電通訊。在其中光電裝置10用作光接收器之一些實施例中，光晶粒130將光信號轉換為電信號。經接收光信號之一強度/功率可由光接收器量測。表示此經量測強度/功率值之電信號接著經傳輸至電子晶粒110C。

光晶粒130具有一前側132及與前側132相對之一背側134。光信號可透過光晶粒130之前側132進入及/或離開光電裝置10。光晶粒130透過例如混合接合而接合至電子晶粒110C，且光晶粒130之背側134安裝於電子晶粒110C之背側114上，藉此形成一背對背配置。

電子晶粒110C可包含一半導體基板116、一鈍化層118、一導電支柱120及一互連結構122。電子晶粒110C之前側112可係指包含用於將電信號傳輸至外部電路系統或接收來自外部電路系統之電信號之導電支柱120之一側。

鈍化層118放置於半導體基板116之一第一表面1162上。鈍化層118可包含介電材料，諸如氧化物或聚合物(例如，聚醯亞胺)。導電支柱120可為電信號之一傳輸路徑之部分。另外，導電支柱120用作電子晶粒110C之一輸入/輸出埠。導電支柱120延伸穿過鈍化層118且進入半導體基板116中。在一些實施例中，導電支柱120穿透半導體基板116及鈍化層118。在一些實施例中，導電支柱120由包含銅、鋁、鎢、其等之組合或類似者之一導電材料形成。

互連結構122經調適以將電子晶粒110C連接至光晶粒130。互連結構122包含一介電堆疊1222及放置於介電堆疊1222中之複數個導電構件1224。在一些實施例中，介電堆疊1222放置於半導體基板116之一第二表面1164上且包含由一或多個介電材料形成之複數個介電膜。介電膜可包含低介電係數介電材料。導電構件1224可為線及通路，且可藉由一鑲嵌製程(例如，一雙鑲嵌製程、一單鑲嵌製程或類似者)形成。導電構件1224之一材料可與導電支柱120之一材料相同或不同。

一或多個電子組件124可形成於半導體基板116中及/或上。在一些實施例中，電子組件124包含經配置以彼此操作以提供所要功能性之被動及/或主動組件。例如，被動組件可包含電阻器、電容器、電感器或其等之一組合，且主動組件可包含電晶體、二極體或類似者。鈍化層118可覆蓋透過半導體基板116暴露或放置於半導體基板116上之電子組件124。導電支柱120可與電子組件124橫向分離且藉由互連結構122電連接至電子組件124。

互連結構122電連接至電子組件124以在電子晶粒110C內形成功能電路。功能電路控制光晶粒130之高頻率傳訊。在其中光電裝置10用作光傳輸器之實施例中，功能電路包含一傳輸電路。圖4係根據本揭露之一些實施例之一傳輸電路之一電路圖。參考圖4，傳輸電路210接收一輸入(電壓)信號Sin且接著產生一輸出(電壓)信號Sout。傳輸電路210可經調適至高頻率且經組態以驅動光晶粒130中之一或多個光構件(諸如微環調變器)。傳輸電路210包含一對緩衝器B1及B2以及一對電感器L1及L2。緩衝器B1及B2串聯連接。更特定言之，緩衝器B1之一輸出端子連接至緩衝器B2之一輸入端子。緩衝器B1之一輸入端子接收輸入(電壓)信號Sin，且緩衝器B2之一輸出端子提供輸出(電壓)信號Sout。電感器L1及L2在電力供應電壓位準VDD與參考位準VSS之間分別耦合至緩衝器B1及B2。

在其中光電裝置10用作光接收器之實施例中，功能電路可包含一接收電路。在一些實施例中，接收電路包含一光轉阻放大器(TIA)。光轉阻放大器係例如一電流至電壓轉換器。圖5係根據本揭露之一些實施例之光轉阻放大器之一電路圖。參考圖5，光轉阻放大器220接收一輸入電流信號Iin且產生一輸出電壓信號Vout。光轉阻放大器220可經調適至高頻率且可包含一操作放大器AMP、一電感器L及一電阻器R。操作放大器AMP之一非反相輸入端子接地。電感器L及電阻器R耦合於操作放大器AMP之一反相輸入端子與一輸出端子之間。更特定言之，電感器L之一第一端連接至操作放大器AMP之反相輸入端子，電感器L之一第二端連接至電阻器R之一第一端，且電阻器R之一第二端連接至操作放大器AMP之輸出端子。

返回參考圖3，光晶粒130可包含一半導體層136、一光電路系統138、一絕緣層140及一電氣電路系統142。光晶粒130之前側132可係指包含光電路系統138之一側。半導體層136可包含：一元素半導體，諸如一結晶結構中之矽(Si)或鍺(Ge)；一複合半導體，諸如矽鍺(SiGe)、碳化矽(SiC)、砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、砷化銦(InAs)或銻化銦(InSb)；或其等之一組合，

光電路系統138放置於半導體層136中。光電路系統138可包含經組態以與光纖200介接之輸入/輸出光耦合器(諸如光柵耦合器) 1382、波導1384及可執行與接收來自波導1384之光信號相關之一或多個功能之複數個光構件1386。一些輸入/輸出光耦合器1382用於在波導1384與光纖200之間傳輸光信號。歸因於波導1384與光纖200之尺寸之非常大差異，直接耦合將招致巨大光損耗。在一些實施例中，一些輸入/輸出光耦合器1382放置於半導體層136上方且用於在波導1384之間傳輸光信號。

光構件可回應於來自電子晶粒110C之電子信號而起作用。光構件可包含輻射產生器(例如，雷射或發光二極體)、分離器、調變器、處理器、放大器、多工器、光感測/偵測組件(例如，光電二極體)或類似者。

絕緣層140可包圍並覆蓋光電路系統138。絕緣層140可由玻璃或透射性介質(諸如光聚合物)、包含二氧化矽之介電材料、一超低介電係數介電材料、一低介電係數介電材料(例如，SiCO)或類似者製成。絕緣層140可具有小於半導體層136之折射率之一折射率，從而導致光電路系統138中之光限制。至少一些輸入/輸出光耦合器及波導可放置於絕緣層140中；輸入/輸出光耦合器及波導垂直堆疊於彼此之頂部上，且與相鄰輸入/輸出光耦合器或波導橫向重疊。

電氣電路系統142可包含一介電堆疊1422及複數個導電構件1424。介電堆疊1422放置於半導體層136之一背表面1364上，且導電構件1424由介電堆疊1422包圍。介電堆疊1422可與電子晶粒110C之介電堆疊1222實質上類似且以與該介電堆疊1222相同之一方式形成。導電構件1424可為任何類型之導電結構且可包含例如導電線、導電通路及導電接點。導電通路可沿著一Z方向連接鄰近導電線。

在一些實施例中，電子晶粒110C之最頂部導電構件1224T及光晶粒130之最底部導電構件1222B分別用作電子晶粒110C及光晶粒130之接合墊。另外，電子晶粒110C之介電堆疊1222之一最頂部介電膜1222T及光晶粒130之介電堆疊1422之一最底部介電膜1422B用作用於混合接合之接合劑。使用最頂部導電構件1224T、最頂部介電膜1222T、最底部導電構件1222B及最底部介電膜1422B將電子晶粒110C及光晶粒130背側至背側接合。更特定言之，藉由將最頂部導電構件1224T混合接合至最底部導電構件1222B且將最頂部介電膜1222T混合接合至最底部介電膜1422B而接合電子晶粒110C及光晶粒130。

在混合接合之後，電子晶粒110C之最頂部導電構件1224T可直接接觸並電連接至光晶粒130之最底部導電構件1222B。自一俯視圖視角，光構件1386可與一或多個電子組件124重疊。自一俯視圖視角，光構件1386可進一步與導電構件1224及1424重疊。如圖3中展示，光構件1386、電子組件124以及導電構件1224及1424經設計以沿著在Z方向上延伸之一線La配置。

背側至背側配置、容許透過電子晶粒110C之前側112輸入及/或輸出電信號之組態及容許透過光晶粒130之前側132輸入及/或輸出光信號之組態亦容許減小電信號在光構件與電子晶粒110之一I/O埠之間之一傳輸距離，藉此避免或緩解在高傳輸速度下之信號完整性之損耗。

仍參考圖3，光晶粒130可進一步包含放置於輸入/輸出光耦合器1382上方之一或多個耦合器凹槽150。耦合器凹槽150形成於絕緣層140中且經調適以將來自光纖200之光信號引導至光晶粒130中。具體言之，耦合器凹槽150自絕緣層140之一上表面1401向下延伸至絕緣層140之一內部中。圖6係圖3之一區域A之一放大視圖，且圖7係根據本揭露之一些實施例之光晶粒130之一部分之一示意性俯視圖。參考圖6及圖7，耦合器凹槽150自一俯視圖視角可具有一矩形形狀，且自一剖面圖視角可具有一梯形形狀。另外，耦合器凹槽150之一寬度W在距輸入/輸出光耦合器1382之距離減小時減小，使得耦合器凹槽150相對於Z方向具有一傾斜角α。傾斜角α可在5度至15度之一範圍中。在一個例示性實施例中，傾斜角α係約8度。

在一些實施例中，光晶粒130可進一步包含用於對準光纖200之位置之複數個對準標記160。對準標記160經調適以確保光纖200安置於一可期望位置處且光纖200不自其等預期位置及方向移位或旋轉。對準標記160放置於絕緣層140上或中且透過耦合器凹槽150暴露。在一個實例中，對準標記160係形成於絕緣層140中之具有所要圖案之溝渠或突部。溝渠可自絕緣層140之一頂表面向下延伸至絕緣層140之內部中。在另一實例中，藉由在絕緣層140上沉積具有所要圖案之一介電膜而形成對準標記160。在又一實例中，藉由在形成於絕緣層140中之複數個溝渠中沉積一介電材料而形成對準標記160。用於形成對準標記160之介電膜及介電材料可具有與絕緣層140及半導體層136之色彩不同之一色彩，因此促進在將光纖200附接至光晶粒130期間辨識對準標記160。

對準標記160配置於輸入/輸出光耦合器1382周圍。在一些實施例中，光晶粒130包含四個對準標記，其中各對準標記接近絕緣層140中之耦合器凹槽150之一各自隅角放置。在一些實施例中，對準標記160可為L形對準標記。替代地，對準標記160可為十字形、T形或任何適合形狀。

圖8係光晶粒130及光纖200之一部分之一示意性透視圖。參考圖8，在一些實施例中，光纖200由一基座230沿著一Y方向以一或多個預定間隔定位。基座230可具有一矩形形狀。基座230由例如一熱塑性樹脂製成。亦可利用其他材料，諸如玻璃、陶瓷材料、金屬等。基座230可包含用於接納光纖200之多個導引孔232。在一些實施例中，導引孔232之尺寸由光纖200之一大小指定。基座230成角地定位於耦合器凹槽150內且在由對準標記160界定之一區域中對準。當光纖200安置於導引孔232內時，光纖200之中心與輸入/輸出光耦合器1382光對準(如圖7中展示)。耦合器凹槽150具有傾斜角α使得放置於耦合器凹槽150中之基座230可相對於Z方向適當地定向。藉由將光纖200之一角度限於大約傾斜角α，可改良耦合器凹槽150之一效率。在一些實施例中，基座230之側壁自透過耦合器凹槽150暴露之絕緣層140之一表面偏移。替代地，基座230之一側壁可附接至透過耦合器凹槽150暴露之絕緣層140之一表面。

圖9及圖10係光電裝置10之光電路系統之示意圖，其中光電路系統用作根據本揭露之一些實施例之光傳輸器。圖9中之光電路系統138A經調適以處理一輸入光信號，而圖10中之光電路系統138B經調適以產生一光信號並處理一輸入光信號。參考圖9，光電路系統138A包含一第一I/O耦合器(I/O_1)、一分離器1392、複數個調變器1394及複數個第二I/O耦合器(I/O_2) 1396。圖10中之光電路系統138B類似於圖9中之光電路系統138A。因此，使用相同元件符號來指代相同或類似元件。光電路系統138A與138B之間之一差異係光電路系統138A之第一I/O耦合器(I/O_1)在光電路系統138B中由一輻射產生器1398替換。輻射產生器1398經組態以產生待處理且傳輸至光纖200_2之一光信號。

返回參考圖9，第一輸入/輸出光耦合器1390用於將來自光纖200_1之輸入光信號引導至分離器1392。輸入光信號通常處於一未知且任意偏振狀態，使得第一輸入/輸出光耦合器1390可為二維光柵耦合器以將處於TE及TM模式中之經偏振光信號自光纖200_1提供至各自分離器1392。

圖11係根據本揭露之一些實施例之二維光柵耦合器之一示意圖。參考圖11，二維光柵耦合器1400可包含一第一楔形結構1402、一第二楔形結構1404及一光柵結構1406。光柵結構1406可形成於一對正交整合式楔形結構(例如，第一楔形結構1402及第二楔形結構1404)之一交點處。光柵結構1406包含孔1408之一陣列(或替代地，柱之一陣列(未展示))。光柵結構1406可用於將TE模式光信號與TM模式光信號分離。光柵結構1406可進一步經組態以將TE模式光信號傳輸至第一楔形結構1402。另外，光柵結構1406可將TM模式光信號傳輸至第二楔形結構1404。接著，TE模式及TM模式光信號之至少一者經傳輸至圖9中展示之分離器1392。圖9僅展示用於處理TE模式或TM模式光信號之任一者(其中TE模式及TM模式光信號之一者未被使用，或被終止)之一個分離器，但應理解，在一些實施例中，用於處理TE模式及TM模式光信號兩者之一光電路系統可包含兩個分離器。

分離器1392包含一輸入埠及複數個輸出埠。輸入埠光耦合至第一輸入/輸出光耦合器1390以接收TM模式或TE模式光信號，且輸出埠光耦合至調變器1394。分離器1392經組態以分離在輸入埠處接收之輸入光信號且將經分離信號提供至輸出埠。例如，圖9中展示之分離器1392將輸入光信號分離成兩個輸出光信號。在一些實施例中，分離器1392用於以最小插入損耗將輸入光信號相等地分割成輸出光信號。輸出光信號可具有相同光譜特性，但各具有輸入光信號之約一半之信號功率。分離器1392可為一Y接面分離器、一定向耦合器(DC)分離器、一馬赫詹德(Mach Zehnder)干涉儀(MZI)或其他適合分離器。

輸入光信號可由級聯級分離成多於兩個(例如，4、8、16、32等個)輸出光信號以形成一分離器網路。圖12係根據本揭露之一些實施例之分離器網路1440之一示意圖。參考圖12，分離器網路1440可具有1:M之一分離率；即，分離器網路1440具有一個輸入埠IN及M個輸出埠OUT_1至OUT_M，其中M係大於1之一整數。在一些實施例中，藉由級聯具有1:2之一分離器比率之複數個分離器1442而實施分離器網路1440。分離器網路1440可使用遵循二進制形式2n之數目(2、4、8、16等)個輸出埠實施，其中n係等於或大於1之一整數。可藉由使用下一更大二進制維度且終止未使用埠而實施非二進制數目個埠。本揭露亦審慎考慮一非二進制形式之使用。例如，可藉由將具有1:2之一分離器比率之一分離器與各具有1:3之一分離器比率之兩個分離器級聯而實施具有1:6之一分離率之一分離器網路。

返回參考圖9，調變器1394經組態以操縱光信號之一性質。在一些實施例中，調變器1394基於電信號調變來自分離器1392之光信號之一強度及/或一相位。調變器1394係例如一微環調變器(MRM)或一馬赫詹德調變器(MZM)。

第二I/O耦合器1396經組態以在調變器1394與光纖200_2之間傳輸光信號。第二I/O耦合器1396可為一維光柵耦合器。圖13係根據本揭露之一些實施例之一維光柵耦合器之一示意圖。參考圖13，一維光柵耦合器1500包含一光柵結構1502及一整合式波導1504。包含一圖案之光柵結構1502用於散射自波導1504接收之一光信號。基於光柵結構1502之耦合光柵之一形狀、一幾何形狀及材料以及基於光信號之一所要操作波長範圍判定圖案。

圖14係根據本揭露之一些實施例之用作光接收器之光電裝置10之一光電路系統之一示意圖。參考圖14，光電路系統138C包含複數個輸入耦合器1600及複數個光電偵測器1602。輸入耦合器1600接收來自光纖200_3之光信號，且將光信號分別引導至各自光電偵測器1602。輸入耦合器1600可為圖11中展示之二維光柵耦合器1400。在一些實施例中，光電偵測器1602經組態以判定經接收光信號之強度及/或相位。

圖15係圖1中繪示之光電裝置10之一電子晶粒110C及一光晶粒130A之一示意性剖面圖。圖15中之光晶粒130A與圖3中之光晶粒130類似，惟在圖15之光晶粒130A中，光信號透過光晶粒130A之背側134進入及/或離開光電裝置10除外。如圖15中展示，輸入/輸出光耦合器1382因此放置於光晶粒130A之背側134附近。圖15中展示之光晶粒130A之電氣電路系統142及電子晶粒110C分別與圖3中展示之光晶粒130之電氣電路系統142及電子晶粒110C相同，且為了簡潔起見省略詳細描述。

圖16係圖1中繪示之光電裝置10之一電子晶粒110C及一光晶粒130B之一示意性剖面圖。圖16中之光晶粒130B在許多態樣中與圖3中之光晶粒130類似，且因此為了簡潔起見不重複類似特徵之描述。圖16中之光晶粒130B與圖3中之光晶粒130不同之處在於，在圖16中之光晶粒130B中，光信號透過光晶粒130B之側壁135進入及/或離開光電裝置10，且輸入/輸出光耦合器1382因此包含邊緣耦合器。圖16中展示之電子晶粒110C與圖3中展示之電子晶粒110C實質上相同，且為了簡潔起見省略詳細描述。

圖17係根據本揭露之一些實施例之一輸入/輸出光耦合器1700之一示意圖。參考圖17，輸入/輸出光耦合器1700包含一邊緣耦合器1702及一偏振光束分離器(PBS) 1704。邊緣耦合器1702用於在光晶粒130與一光纖200之間傳輸光信號。偏振光束分離器1704可操作以將處於TE及TM模式中之經偏振光信號與經接收光信號分離。在一些實施例中，邊緣耦合器1702具有一楔形形狀，該楔形形狀具有逐漸增加之一寬度，其中傳入光信號透過邊緣耦合器1702傳播至偏振光束分離器1704。偏振光束分離器1704包含連接至邊緣耦合器1702之一輸入部分1710、一第一輸出部分1720、一第二輸出部分1730及將輸入部分1710連接至第一及第二輸出部分1720及1730之一TE-TM模式分離部分1740。

TE-TM模式分離部分1740用於將在TE模式中偏振之光信號與經接收光信號分離，且將在TE模式中偏振之光信號提供至第一輸出部分1720。另外，TE-TM模式分離部分1740進一步用於將在TM模式中偏振之光信號與經接收光信號分離，且將在TM模式中偏振之光信號提供至第二輸出部分1730。

圖18係根據本揭露之一些實施例之一輸入/輸出光耦合器1700A之一示意圖。圖18中之輸入/輸出光耦合器1700A類似於圖17中之輸入/輸出光耦合器1700，惟輸入/輸出光耦合器1700A進一步包含一對波導1810及1820以及一偏振旋轉器1830除外。在一些實施例中，波導1810及1820分別連接至偏振光束分離器1704之第一及第二輸出埠1720及1730。偏振旋轉器1830光耦合至波導1820。偏振旋轉器1830經組態以將在TM模式中偏振之光信號旋轉成在TE模式中偏振之光信號，且因此，輸入/輸出光耦合器1700A輸出在TE模式中偏振之光信號之兩個分支。

圖19係根據本揭露之一些實施例之一輸入/輸出光耦合器1700B之一示意圖。圖19中之輸入/輸出光耦合器1700B類似於圖17中之輸入/輸出光耦合器1700，惟輸入/輸出光耦合器1700B進一步包含一波導1910及一偏振旋轉器1920除外。波導1910插置於邊緣耦合器1702與偏振光束分離器1704之間。偏振旋轉器1920光耦合至波導1910。偏振旋轉器1920經組態以將在TM模式中偏振之傳入光信號旋轉成在一階TE模式(TE1)中偏振之光信號。因此，輸入/輸出光耦合器1700B輸出光信號之兩個分支，其中分支之一者傳播在TE模式中偏振之光信號，且分支之另一者傳播在TE1模式中偏振之光信號。

圖20係光晶粒130之一部分之一示意性透視圖，且圖21係根據本揭露之一些實施例之光晶粒130之一部分之一示意性側視圖。參考圖16、圖20及圖21，光晶粒130可進一步包含放置於絕緣層140之邊緣處之一或多個耦合器溝槽152及放置於透過耦合器溝槽152暴露之絕緣層140之側壁上之複數個對準標記162。

圖22係根據本揭露之一些實施例之光晶粒130及光纖200之一部分之一示意性俯視圖。參考圖22，光纖200例如由一基座230沿著Y方向以預定間隔定位。基座230包含用於接納光纖200之多個導引孔232。基座230定位於耦合器溝槽152內且在由對準標記162界定之一區域中對準。在一些實施例中，基座230之側壁自透過耦合器溝槽152暴露之半導體層136之一頂表面1362偏移。替代地，基座230之一厚度經設計使得當基座230組裝至光晶粒130時，基座230之一側壁附接至透過耦合器溝槽152暴露之半導體層136之頂表面1362。

圖23係根據本揭露之一些實施例之一光收發器30之一示意圖，且圖24係根據本揭露之一些實施例之光收發器30之一部分之一示意性方塊圖。參考圖23及圖24，光收發器30包含一光傳輸器310、一光接收器350及複數個光纖370。光傳輸器310使用一些光纖370傳達至光接收器350。光傳輸器310可具有與圖3中展示之光模組100之組態實質上相同之一組態。光接收器350具有與圖3中展示之光模組100之組態類似之一組態，惟光接收器350僅包含一個輸入/輸出光耦合器除外。

光傳輸器310包含一第一電子晶粒312及放置於第一電子晶粒312上方之一第一光晶粒320。第一電子晶粒312具有一前側3122及與前側3122相對之一背側3124。第一電子晶粒312包含一導電支柱314、一互連結構316及至少一個電子組件318。導電支柱314放置於前側3122處。互連結構316將電子組件318連接至導電支柱314。

光晶粒320具有一前側3202及與前側3202相對之一背側3204。光晶粒320之背側3204附接至電子晶粒310之背側3124以形成一背對背配置。第一光晶粒320可包含一電氣電路系統322及一光電路系統324。電氣電路系統322用於將用於驅動第一光晶粒320之電信號自第一電子晶粒312傳導至光電路系統324。光電路系統324經組態以處理傳入光信號。

如圖24中展示，光電路系統324可包含複數個傳輸模組330。各傳輸模組330可包含一第一I/O耦合器(I/O_1) 332、一分離器334、複數個調變器336及複數個第二I/O耦合器(I/O_2) 338。第一I/O耦合器332用於接收輸入光信號。分離器334包含一輸入埠及複數個輸出埠。分離器334之輸入埠耦合至第一I/O耦合器332之一者，且分離器334之各輸出埠耦合至調變器336之一者。第二I/O耦合器338分別耦合至調變器336。在一些實施例中，分離器334可具有1:8之一分離器比率，使得各分離器334包含一輸入埠及八個輸出埠。因此，各傳輸模組330可包含八個調變器336及八個第二I/O耦合器338以支援資料串流之8個通道。如圖24中展示，包含四個傳輸模組330之光電路系統324可提供資料串流之32個通道。

返回參考圖23，光接收器350包含一第二電子晶粒352及放置於第二電子晶粒352上方之一第二光晶粒360。第二電子晶粒352具有一前側3522及與前側3522相對之一背側3524。第二電子晶粒352包含一導電支柱354、一互連結構356及至少一個電子組件358。互連結構356將電子組件358連接至導電支柱354。

光晶粒360具有一前側3602及與前側3602相對之一背側3604。光晶粒360之背側3604附接至電子晶粒350之背側3524以形成一背對背配置。第二光晶粒360可包含一電氣電路系統362及一光電路系統364。電氣電路系統362電連接至互連結構356，且光電路系統364經組態以接收傳入光信號。

如圖24中展示，光電路系統364可包含複數個接收模組370。各接收模組370可包含一I/O耦合器(2DGC) 372及複數個光電偵測器(PD) 374。I/O耦合器372例如係用於將TE及TM偏振光信號與經接收光信號分離之二維光柵耦合器。因此，各I/O耦合器372可耦合至分別用於偵測TE及TM偏振光信號之兩個光電偵測器374。在一些實施例中，來自各接收模組370之TE及TM偏振光信號在被傳輸至圖23中展示之第二電子晶粒352之前在一加法器電路380處彼此相加。加法器電路380可為電氣電路系統362之一部分。

圖25係根據本揭露之一些實施例之一光收發器40之一示意性方塊圖，且圖26係根據本揭露之一些實施例之光收發器40之一部分之一示意性方塊圖。參考圖25及圖26，光收發器40包含一光傳輸器410、一光接收器450及複數個光纖470。光纖470將光傳輸器410連接至光接收器450。光傳輸器410可具有與圖16中展示之光模組100B之一組態實質上相同之一組態。光接收器450具有與圖16中展示之光模組100B之組態類似之一組態，惟光接收器450僅包含一個輸入/輸出光耦合器除外。

更特定言之，光傳輸器410包含一第一電子晶粒412及放置於第一電子晶粒412上方之一第一光晶粒420。第一電子晶粒412具有一前側4122及與前側4122相對之一背側4124。第一電子晶粒412包含一導電支柱414、一第一互連結構416及至少一個電子組件418。第一互連結構416將電子組件418連接至導電支柱414。

光晶粒420具有一前側4202及與前側4202相對之一背側4204。光晶粒420之背側4204接合至電子晶粒410之背側4124以形成一背對背配置。第一光晶粒420可包含一電氣電路系統422及一光電路系統424。光電路系統424經組態以接收傳入光信號。電氣電路系統422用於將電信號自第一電子晶粒412傳導至光電路系統424。

如圖26中展示，光電路系統424可包含複數個第一I/O耦合器(I/O_1) 432、一多工器(MUX) 434、一分離器436、複數個調變單元438及複數個第二I/O耦合器(I/O_2) 440。第一I/O耦合器432用於接收具有不同波長λ1至λ4之輸入光信號。多工器434包含複數個輸入埠及一輸出埠；多工器434之輸入埠分別耦合至第一I/O耦合器432，且多工器434之輸出埠耦合至分離器436之一輸入埠。多工器434接收具有不同波長λ1至λ4之光信號且自輸出埠提供一經多工光信號。多工器434用於增加光通訊之一容量。

分離器436之輸出埠各耦合至調變單元438之一者。光電路系統424可包含串聯連接之四個調變單元438。各調變單元438可能夠調變輸入光信號之偏振、相位或強度。各調變單元438可包含具有一相同組態之八個調變器439，其中各調變器439耦合至分離器436之輸出埠之一者。透過調變單元438傳遞之光信號接著經傳輸至第二I/O耦合器440。

光接收器450包含一第二電子晶粒452及放置於第二電子晶粒452上方之一第二光晶粒460。第二電子晶粒452包含一導電支柱454、一互連結構456及至少一個電子組件458。互連結構456將電子組件458連接至導電支柱454。第二光晶粒460可包含一電氣電路系統462及一光電路系統464。電氣電路系統462電連接至互連結構456，且光電路系統464經組態以接收傳入光信號。

如圖26中展示，光電路系統464可包含複數個接收模組470。各接收模組470可包含一I/O耦合器(2DGC) 472、一對光解多工器(DeMUX) 474及複數個光電偵測器476。I/O耦合器472例如係用於將TE及TM偏振光信號與經接收光信號分離之二維光柵耦合器。光解多工器474之各者具有一輸入埠及複數個輸出埠。光解多工器474之各者經由其輸入埠接收TE或TM偏振光信號，且接著透過不同輸出埠輸出具有不同波長之複數個經解多工光信號。

圖27係繪示根據本揭露之一些實施例之一光電裝置之例示性操作之一流程圖。方法500可由處理邏輯電路系統執行，該處理邏輯電路系統可包括硬體(例如，電路系統、專用邏輯、可程式化邏輯、微程式碼等)、軟體(例如，在一處理裝置上執行之指令)或其等之一組合。例如，方法500中之各個步驟可使用在一或多個處理裝置上操作之一或多個應用程式設計介面執行。應瞭解，可能不需要全部步驟來執行本文中提供之揭示內容。此外，可同時或以與圖27中展示之順序不同之一順序執行一些步驟。應參考圖1描述方法500。然而，方法500不限於實例性實施例。

參考圖27，方法500包含：創建一查找表之一步驟S510；接收一起動請求之一步驟S512；選擇在查找表中列舉之候選電子晶粒之一者之一步驟S514；啟動選定電子晶粒之一步驟S516；判定經啟動電子晶粒是否無回應之一步驟S518；在經啟動電子晶粒無回應之情況下撤銷啟動(若干)經啟動電子晶粒且更新查找表之一步驟S520；判定是否全部電子晶粒已失效之一步驟S522；及在全部電子晶粒已失效之情況下發出一警報信號之一步驟S524。

下文使用上文提及之光電裝置10描述方法500。特定言之，光電裝置10包含一光晶粒130及包含一通訊驅動電路系統之複數個電子晶粒110C。通訊驅動電路系統經組態以驅動光晶粒130以產生、處理或接收光信號。

參考圖1及圖27，方法500可以步驟S510開始，其中創建一查找表。待隨後使用之查找表可包含光電裝置10中之全部電子晶粒110C之資訊。例如，查找表可包含反映各電子晶粒110C之一狀態(即，正常或異常)之資訊(其中具有一異常狀態之一電子晶粒110C被視為一失效晶粒)。資訊可進一步包含歷史製程效能、自週期性測試收集之歷史(參數)資料或與各電子晶粒110C相關聯之類似者。在一些實施例中，查找表包含一電子晶粒110C是否起作用之一指示。起作用之電子晶粒110C可容許光電裝置10正常操作；因此，提取此電子晶粒110C作為一候選電子晶粒。不起作用之電子晶粒110C被視為一失效晶粒。

方法500接著繼續進行至步驟512，其中接收一起動請求。起動請求可由一操作者發出以起動光電裝置10。回應於起動請求，選擇在查找表中列舉之候選電子晶粒110C之一者(步驟S514)。在一些實施例中，自候選電子晶粒110C隨機選擇電子晶粒110C。在替代實施例中，方法500可以某一經定義順序(例如，開始於已選定之電子晶粒110C且隨後繼續進行至尚未選定之電子晶粒110C)評估候選電子晶粒110C。

方法500以步驟S516繼續，其中啟動選定電子晶粒110C以執行用於驅動光晶粒130之操作。操作包含例如將一驅動信號提供至光晶粒130且監測光晶粒130之一操作狀態。在一些實施例中，撤銷啟動未選定候選電子晶粒110C以防止操作誤差或裝置故障。

隨後，方法500繼續進行至一判定步驟S518。在步驟S518中，判定經啟動電子晶粒110C是否無回應。若判定係否定的(即，若經啟動電子晶粒110C係回應的)，則方法500返回至步驟S516，且選定電子晶粒110C保持啟動。若另一方面，判定係肯定的(即，若經啟動電子晶粒110C無回應)，則將經啟動電子晶粒110C視為處於一異常狀態中，且方法500繼續進行至步驟S520。在步驟S520中，撤銷啟動經啟動電子晶粒110C，且更新查找表以反映經撤銷啟動電子晶粒110C之異常操作。

在更新查找表之後，方法500繼續進行至一判定步驟S522。在步驟S522中，判定是否全部電子晶粒110C已失效。如判定係否定的，則方法返回至步驟S514，其中自查找表選擇另一候選電子晶粒110C。若步驟S522中之判定係肯定的(即，若全部電子晶粒110C已失效)，則無候選電子晶粒130C係可用的，且方法500繼續進行至步驟S524，其中發出一警報信號以通知操作者光電裝置10已期滿。

根據本揭露之一些實施例，提供一種光電裝置。該光電裝置包含一第一晶粒及一第二晶粒。該第一晶粒具有一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側。該第二晶粒放置於該第一晶粒上方。該第二晶粒具有一第二背側及與該第二背側相對且接合至該第一前側之一第二前側。該第二晶粒包含一光電路系統及一電氣電路系統。該光電路系統經組態以產生或處理一第一光信號。該電氣電路系統電耦合至該第一晶粒且經組態以藉由輸入至該第一晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作或回應於該第一光信號而將一第二電信號提供至該第一晶粒。

根據本揭露之一些實施例，提供一種光收發器。該光收發器包含一光傳輸器、一光接收器及一光纖。該光傳輸器包含一第一電子晶粒及一第一光晶粒。該第一電子晶粒具有一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側。該第一光晶粒放置於該第一電子晶粒上方。該第一光晶粒具有一第二前側及與該第二前側相對之一第二背側。該第一光晶粒包含經組態以產生或處理一第一光信號之一光電路系統及電耦合至該第一電子晶粒之一電氣電路系統。該電氣電路系統經組態以藉由輸入至該第一電子晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作。該光纖經組態以將該第一光信號傳輸至該光接收器。

根據本揭露之一些實施例，提供一種操作一光電裝置之方法。該光電裝置包含具有一相同組態之複數個電子晶粒及放置於該等電子晶粒上方之一光晶粒。該方法包含以下步驟：接收一起動請求；啟動該等電子晶粒之一者；判定該經啟動電子晶粒是否無回應；回應於該經啟動電子晶粒無回應之一判定，撤銷啟動該啟動電子晶粒；及啟動另一電子晶粒。

上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可較佳理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成本文中介紹之實施例之相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應意識到此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇且其等可在本文中做出各種改變、替代及更改而不脫離本揭露之精神及範疇。

10:光電裝置 30:光收發器 40:光收發器 100:虛設晶粒 102:基板 104:接合層 110A:電子晶粒 110B:電子晶粒 110C:電子晶粒 112:前側 114:背側 116:半導體基板 118:鈍化層 120:導電支柱 122:互連結構 124:電子組件 130:光晶粒 130B:光晶粒 132:前側 134:背側 135:側壁 136:半導體層 138:光電路系統 138A:光電路系統 138B:光電路系統 138C:光電路系統 140:絕緣層 142:電氣電路系統 150:耦合器凹槽 152:耦合器溝槽 160:對準標記 162:對準標記 200:光纖 200_1:光纖 200_2:光纖 200_3:光纖 202:電路板 204:連接器 210:傳輸電路 220:光轉阻放大器 230:基座 232:導引孔 310:光傳輸器 312:第一電子晶粒 314:導電支柱 316:互連結構 318:電子組件 320:第一光晶粒 322:電氣電路系統 324:光電路系統 330:傳輸模組 332:第一I/O耦合器(I/O_1) 334:分離器 336:調變器 338:第二I/O耦合器(I/O_2) 350:光接收器 352:第二電子晶粒 354:導電支柱 356:互連結構 358:電子組件 360:光晶粒 362:電氣電路系統 364:光電路系統 370:光纖/接收模組 372:I/O耦合器(2DGC) 374:光電偵測器(PD) 380:加法器電路 410:光傳輸器 412:第一電子晶粒 414:導電支柱 416:第一互連結構 418:電子組件 420:第一光晶粒 422:電氣電路系統 424:光電路系統 432:第一I/O耦合器(I/O_1) 434:多工器(MUX) 436:分離器 438:調變單元 439:調變器 440:第二I/O耦合器(I/O_2) 450:光接收器 452:第二電子晶粒 454:導電支柱 456:互連結構 458:電子組件 460:第二光晶粒 462:電氣電路系統 464:光電路系統 470:光纖/光電路系統 472:I/O耦合器(2DGC) 474:光解多工器(DeMUX) 476:光電偵測器 500:方法 1162:第一表面 1164:第二表面 1222:介電堆疊 1222B:最底部導電構件 1222T:最頂部介電膜 1224:導電構件 1224T:最頂部導電構件 1362:頂表面 1364:背表面 1382:輸入/輸出光耦合器 1384:波導 1386:光構件 1390:第一輸入/輸出光耦合器 1392:分離器 1394:調變器 1396:第二I/O耦合器(I/O_2) 1398:輻射產生器 1400:二維光柵耦合器 1401:上表面 1402:第一楔形結構 1404:第二楔形結構 1406:光柵結構 1408:孔 1422:介電堆疊 1422B:最底部介電膜 1424:導電構件 1440:分離器網路 1442:分離器 1500:一維光柵耦合器 1502:光柵結構 1504:整合式波導 1600:輸入耦合器 1602:光電偵測器 1700:輸入/輸出光耦合器 1700A:輸入/輸出光耦合器 1700B:輸入/輸出光耦合器 1702:邊緣耦合器 1704:偏振光束分離器(PBS) 1710:輸入部分 1720:第一輸出部分 1730:第二輸出部分 1740:橫向電(TE)-橫向磁(TM)模式分離部分 1810:波導 1820:波導 1830:偏振旋轉器 1910:波導 1920:偏振旋轉器 3122:前側 3124:背側 3202:前側 3204:背側 3522:前側 3524:背側 3602:前側 3604:背側 4122:前側 4124:背側 4202:前側 4204:背側 A:區域 AMP:操作放大器 B1:緩衝器 B2:緩衝器 EX:其他裝置 Iin:輸入電流信號 IN:輸入埠 L:電感器 L1:電感器 L2:電感器 La:線 OUT_1至OUT_M:輸出埠 R:電阻器 S510:步驟 S512:步驟 S514:步驟 S516:步驟 S518:步驟 S520:步驟 S522:步驟 S524:步驟 Sin:輸入(電壓)信號 Sout:輸出(電壓)信號 VDD:電力供應電壓位準 Vout:輸出電壓信號 VSS:參考位準 W:寬度 α:傾斜角

當結合附圖閱讀時自以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據行業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了清楚論述起見，可任意增大或減小各種構件之尺寸。

圖1係根據本揭露之一些實施例之一光電裝置之一示意性剖面圖。

圖2係根據本揭露之一些實施例之將一光晶粒附接至其他裝置之一或多個光纖之一示意圖。

圖3係圖1中繪示之光電裝置之一電子晶粒及一光晶粒之一示意性剖面圖。

圖4係根據本揭露之一些實施例之一傳輸電路之一電路圖。

圖5係根據本揭露之一些實施例之一光轉阻放大器之一電路圖。

圖6係圖3之一區域A之一放大視圖。

圖7係根據本揭露之一些實施例之一電子晶粒之一部分之一示意性俯視圖。

圖8係一光晶粒及光纖之一部分之一示意性透視圖。

圖9係根據本揭露之一些實施例之用作一光傳輸器之一光電裝置之一光電路系統之一示意圖。

圖10係根據本揭露之一些實施例之用作一光傳輸器之一光電裝置之一光電路系統之一示意圖。

圖11係根據本揭露之一些實施例之二維光柵耦合器之一示意圖。

圖12係根據本揭露之一些實施例之一分離器網路之一示意圖。

圖13係根據本揭露之一些實施例之一維光柵耦合器之一示意圖。

圖14係根據本揭露之一些實施例之用作一光接收器之一光電裝置之一光電路系統之一示意圖。

圖15係圖1中繪示之光電裝置之一電子晶粒及一光晶粒之一示意性剖面圖。

圖16係圖1中繪示之光電裝置之一電子晶粒及一光晶粒之一示意性剖面圖。

圖17係根據本揭露之一些實施例之一邊緣耦合器之一示意圖。

圖18係根據本揭露之一些實施例之一邊緣耦合器之一示意圖。

圖19係根據本揭露之一些實施例之一邊緣耦合器之一示意圖。

圖20係根據本揭露之一些實施例之一光晶粒之一部分之一示意性透視圖。

圖21係根據本揭露之一些實施例之一光晶粒之一部分之一示意性側視圖。

圖22係根據本揭露之一些實施例之一光晶粒及光纖之一部分之一示意性俯視圖。

圖23係根據本揭露之一些實施例之一光收發器之一示意圖。

圖24係根據本揭露之一些實施例之一光收發器之一部分之一示意性方塊圖。

圖25係根據本揭露之一些實施例之一光收發器之一示意圖。

圖26係根據本揭露之一些實施例之一光收發器之一部分之一示意性方塊圖。

圖27係根據本揭露之一些實施例之操作一光電裝置之一方法之一流程圖。

110C:電子晶粒

112:前側

114:背側

116:半導體基板

118:鈍化層

120:導電支柱

122:互連結構

124:電子組件

130:光晶粒

132:前側

134:背側

136:半導體層

138:光電路系統

140:絕緣層

142:電氣電路系統

150:耦合器凹槽

200:光纖

1162:第一表面

1164:第二表面

1222:介電堆疊

1222B:最底部導電構件

1222T:最頂部介電膜

1224:導電構件

1224T:最頂部導電構件

1364:背表面

1382:輸入/輸出光耦合器

1384:波導

1386:光構件

1401:上表面

1422:介電堆疊

1422B:最底部介電膜

1424:導電構件

A:區域

La:線

Claims (10)

1. 一種光電裝置，其包括：一第一晶粒，其包含一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側；及一第二晶粒，其放置於該第一晶粒上方，且包含一第二前側及與該第二前側相對且接合至該第一背側之一第二背側，其中該第二晶粒包括：一光電路系統，其經組態以產生或處理一第一光信號；及一電氣電路系統，其電耦合至該第一晶粒，經組態以藉由輸入至該第一晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作或回應於該第一光信號而產生一第二電信號且將該第二電信號提供至該第一晶粒，其中該第一晶粒包括：一基板；一介電層，其放置於該基板上及該第一晶粒之該第一前側處；及一導電支柱，其延伸穿過該介電層且至該基板。
2. 如請求項1之光電裝置，其中該第一晶粒進一步包括：一電子組件，其放置於該基板中或上；及一第一互連結構，其放置於該基板上及該第一晶粒之該第一背側處，其中該第一互連結構將該導電支柱連接至該電子組件，其中該導電支柱用於接收來自一外部電路系統之該第一電信號或將該第二電信號傳輸至該外部電路系統。
3. 如請求項2之光電裝置，其中該第二晶粒進一步包括：一半導體層，其中該光電路系統放置於其中或其上；及一第二互連結構，其放置於該半導體層上及該第二晶粒之該第二背側處，其中該第二互連結構實體且電耦合至該第一互連結構。
4. 如請求項1之光電裝置，其中該第二晶粒經混合接合至該第一晶粒。
5. 如請求項1之光電裝置，其進一步包括與該第一晶粒橫向分離且接合至該第二晶粒之一虛設晶粒。
6. 一種光收發器，其包括：一光傳輸器，其包括：一第一電子晶粒，其包含一第一背側及與該第一背側相對之一第一前側；及一第一光晶粒，其放置於該第一電子晶粒上方，且包含一第二前側及與該第二前側相對之一第二背側，其中該第一光晶粒包括：一光電路系統，其經組態以產生或處理一第一光信號；及一電氣電路系統，其電耦合至該第一電子晶粒，其中該電氣電路系統經組態以藉由輸入至該第一電子晶粒中之一第一電信號控制該光電路系統之一操作；一光接收器；及一光纖，其經組態以將該第一光信號傳輸至該光接收器，其中該光纖附接至該第一光晶粒之該第二前側或該第二背側，其中該第一光晶粒進一步包括：一半導體層，其中該光電路系統放置於其中或其上；一絕緣層，其放置於該半導體層上及該第一光晶粒之該第二前側處，其中該絕緣層包圍且覆蓋該光電路系統；及一耦合器凹槽，其放置於該絕緣層中，其中自一俯視圖視角，該耦合器凹槽與光電路系統之一部分重疊，其中該光纖放置於該耦合器凹槽上或中。
7. 如請求項6之光收發器，其中該光電路系統包括一二維光柵耦合器，該二維光柵耦合器自該俯視圖視角與該耦合器凹槽重疊。
8. 如請求項6之光收發器，其中該第一光晶粒進一步包括一對準標記，該對準標記放置於該絕緣層上或中，且透過該耦合器凹槽暴露。
9. 一種操作一光電裝置之方法，該光電裝置包括複數個電子晶粒及放置於該複數個電子晶粒上方之一光晶粒，該方法包括：接收一起動請求；啟動該複數個電子晶粒之一者；判定該複數個電子晶粒之該經啟動者是否無回應；及撤銷啟動該複數個電子晶粒之該經啟動者或基於該判定啟動該複數個電子晶粒之另一者。
10. 如請求項9之方法，其進一步包括：若該複數個電子晶粒之全部無回應，則發出一警報信號。