[发明专利]在光波导之间用于光信号传输的具有垂直对准光栅耦合器的多芯片模块

说明书

本发明涉及在光波导之间用于光信号传输的具有垂直对准光栅耦合器的多芯片模块，所揭示的是容许芯片间光信号传输的多芯片模块(MCM)。MCM可合并至少两个附接(例如通过互连件)的组件。举例而言，在本文中所揭示的一个MCM中，这两个组件可以是集成电路芯片以及附接至该集成电路芯片的中介层，并且一或多个附加集成电路芯片是通过互连件来附接。在本文中所揭示的另一MCM中，这两个组件可以是堆叠并通过互连件彼此附接的两个集成电路芯片。在任一例中，这两个组件各可具有波导以及耦合至该波导一端的光栅耦合器。不同组件上的光栅耦合器可大约垂直对准，从而容许在那些不同组件上的该等波导之间传送光信号。本文中还揭示形成此类MCM的方法。

技术领域

本发明关于光电器件，并且更具体地说，关于合并光学装置的多芯片模块。

背景技术

光电集成电路芯片典型为合并有各种光学装置。举例而言，光栅耦合器可自芯片外光纤接收光信号，或光源(例如：发光二极管(LED)或激光二极管)可从电子信号产生光信号。在任一例中，可将光信号传送至光波导，其进而传送光信号至光侦测器(本文中亦称为光感测器或光学接收器)。光侦测器可将光信号转换成电子信号以供进一步处理。此类晶载光学装置(例如：光栅耦合器、光源、光波导及光侦测器)及芯片外光学装置(例如：光纤)容许进行光信号传输(与电子信号截然不同)，从而以吸引人的价位实现高频宽通讯。不幸的是，多芯片模块(MCM)中诸集成电路芯片之间目前可用的电子连接无法支援一样的高频宽通讯。

发明内容

鉴于前述，本文中揭示容许芯片间光信号传输的多芯片模块(MCM)。具体而言，所揭示的MCM可合并至少两个附接(例如通过互连件)的组件。举例而言，在本文中所揭示的一个MCM中，这两个组件可以是集成电路芯片以及附接至该集成电路芯片的中介层，并且一或多个附加集成电路芯片是通过互连件来附接。在本文中所揭示的另一MCM中，这两个组件可以是堆叠并通过互连件彼此附接的两个集成电路芯片。在任一例中，这两个组件各可具有光波导以及耦合至该光波导一端的光栅耦合器。不同组件上的光栅耦合器可大约垂直对准，从而容许在那些不同组件上的该等光波导之间传送光信号。本文中还揭示形成此类MCM的方法。

大体上，本文中所揭示的是多芯片模块(MCM)的各项具体实施例。各MCM可合并包含第一光波导以及在一端耦合至该第一光波导的第一光栅耦合器的第一组件。各MCM亦可合并包含第二光波导以及在一端耦合至该第二光波导的第二光栅耦合器的第二组件。该第一组件可相对于该第二组件予以安置，并且通过互连件附接至该第二组件，使得该第一光栅耦合器与该第二光栅耦合器大约垂直对准。在这种组态中，第一组件的第一光栅耦合器与第二组件的第二光栅耦合器的垂直对准容许在第一光波导与第二光波导之间进行光信号传输。

更具体地说，本文中所揭示的是MCM的多个替代具体实施例，其中多个集成电路芯片是通过中介层彼此电连接，并且电连接至封装衬底。在这种情况下，第一组件可以是该等集成电路芯片其中一者。集成电路芯片可具有第一光波导以及在一端耦合至该第一光波导的第一光栅耦合器。第二组件可以是中介层，并且该中介层可具有第二光波导以及在一端耦合至该第二光波导的第二光栅耦合器。集成电路芯片可相对于中介层予以安置，并且通过互连件附接至该中介层，使得该第一光栅耦合器与该第二光栅耦合器大约垂直对准。在这种组态中，集成电路芯片的第一光栅耦合器与中介层的第二光栅耦合器的垂直对准容许在第一光波导与第二光波导之间进行光信号传输。

本文中还揭示MCM的各项具体实施例，其中多个集成电路芯片是彼此堆叠并且电连接。在这种情况下，第一组件可以是第一集成电路芯片，其具有第一光波导以及在一端耦合至该第一光波导的第一光栅耦合器。第二组件可以是第二集成电路芯片，其具有第二光波导以及在一端耦合至该第二光波导的第二光栅耦合器。第一集成电路芯片可相对于第二集成电路芯片予以安置，并且通过互连件附接至该第二集成电路芯片，使得该第一光栅耦合器与该第二光栅耦合器大约垂直对准。在这种组态中，第一集成电路芯片的第一光栅耦合器与第二集成电路芯片的第二光栅耦合器的垂直对准容许在第一光波导与第二光波导之间进行光信号传输。