[发明专利]衬底、半导体装置和半导体封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及衬底、半导体装置和半导体封装结构的领域，且更确切地涉及包含光波导的衬底和包含光学装置的半导体封装结构。

背景技术

在封装堆叠(POP)结构中，顶部衬底通过安置于其间的互连件(例如，焊料球)电连接到底部衬底。在顶部衬底与底部衬底之间发射的信号(包含输入/输出(I/O)信号、功率信号(PWR)和接地信号(GND))通过互连件发射。由于有限的互连件计数，可难以分配互连件而实现具有高速信号发射的POP结构。

发明内容

在一或多个实施例中，用于半导体装置的衬底包含填充延伸穿过衬底的至少一个穿透孔的聚会物材料和安置于所述穿透孔内并延伸穿过所述聚会物材料的至少一个光波导。光波导的折射率大于聚会物材料的折射率。

在一或多个实施例中，半导体装置包含第一衬底和第二衬底。第一衬底包含填充第一衬底中的穿透孔的聚会物材料和安置于所述穿透孔内并延伸穿过所述聚会物材料的光波导。半导体装置进一步包含安置于第一衬底上并且电连接到第一衬底的第一半导体裸片和电连接到第一衬底的第一光学装置，所述第一光学装置安置于所述光波导上方。第二衬底电连接到第一衬底。第二半导体裸片安置于第二衬底上并电连接到第二衬底。第二光学装置电连接到第二衬底，且第二光学装置安置于光波导之下。

在一或多个实施例中，半导体封装结构包含半导体裸片、电连接到所述半导体裸片的光学装置和包封物。光学装置包含用于发射并接收光的光学表面。包封物将半导体裸片和光学装置包封，并暴露光学表面的一部分。

附图说明

图1说明根据本发明的实施例的半导体装置的横截面图。

图2说明图1的半导体装置的区域的放大图。

图3说明根据本发明的实施例的半导体装置的实例的顶视图。

图4说明根据本发明的实施例的光学装置的实例的顶视图。

图5说明根据本发明的实施例的光学装置的实例的顶视图。

图6说明根据本发明的实施例的光学装置的框图。

图7说明根据本发明的实施例的第一半导体裸片和第二半导体裸片的框图。

图8说明根据本发明的实施例的半导体装置的顶视图。

图9说明根据本发明的实施例的半导体装置的横截面图。

图10、图11、图12、图13、图14、图15及图16说明根据本发明的实施例的制造过程。

具体实施方式

在电气装置的操作期间，半导体裸片中的电流通过包含半导体裸片的封装结构中的信号电路(例如，I/O、PWR、GND电路)，以及通过封装结构可与其附接的印刷电路板。由于电流中的变化与I/O电路中的逻辑电平的变化相关，通过I/O电路发射的信号的逻辑电平变化可引起PWR/GND电路中的电压波动。PWR/GND电路中的电压波动又可引起I/O电路中的偏移和尖峰，随着信号发射速度增加，所述偏移和尖峰可引起信号完整性的丢失和发射功率的减小。举例来说，发射路径中更高速的发射产生减少的发射时间dt，其与如方程式(1)中所展示的电压波动(ΔV)成反比关系，其中L为包含PWR/GND电路的发射路径的电感并且dI指代发射路径中的电流的变化(例如，当在信号发射期间信号路径中的信号改变逻辑电平时)。

可减小发射路径的电感(L)以减小电压波动(ΔV)，如方程式(1)可见。减小电感(L)的一个方式是增加用于PWR/GND信号的互连件计数。但是，可限制互连件的总计数并且因此还可限制可用于PWR/GND信号的互连件计数。举例来说，如果存在总共100个互连件，其中为I/O信号保留80个互连件，那么20个可用于PWR/GND信号，所述20个为不足以适当减小用于高速发射的电感(L)的数目。

为了解决上述问题，可在POP结构中添加两个光学引擎，其中顶部衬底为玻璃衬底且两个光学引擎通过用于发射所选I/O信号的玻璃衬底而与彼此光学耦合。但是，由于玻璃衬底的顶面与底面之间的热膨胀系数(CTE)不匹配，玻璃衬底可发生翘曲，所述翘曲可影响后续制造阶段的产量。