光电装置的制作方法

本申请涉及半导体，更具体地，涉及一种光电装置。

背景技术：

1、目前由于专业云端与高效能运算的发展趋势，人们对光纤接取网络和信息传输的速度需求不断上升，传统电力的数据运送(例如，传统铜线传输)速率已达瓶颈，目前已运用光通讯大幅取代传统的铜线传输，使信息能够以高达800gbps的速度在各个专用集成电路(asic)间进行传输。也就是说，使用传输距离更远、没有实体线路干扰、且没有讯号衰减问题的光，作为最新技术硅光子(silicon photonics)的关键元件，整合于纳米等级的集成化晶片上，从而实现高速光电转换功能，并大幅降低模块功耗、体积和成本。

2、简而言之，硅光子就是将光通讯技术放入集成电路(ic)里面，利用晶圆厂先端互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)制程技术来实现高密度集成电路，以低成本的方式在单一微晶片中实现复杂的光电系统与功能，从而整合光纤通讯和硅基集成电路。硅光子技术中光耦合方案包括端面耦合(edge coupling)，如图1所示，端面耦合是指光讯号10从波导(waveguide，wg)11水平射出，因此需要从水平方向做光耦合的动作。通常需要将元件从晶圆(wafer)切成单元(unit)并露出波导11，才有办法从侧边做光纤耦合并接光量测，无法做晶圆级(wafer-level)的光学测试动作。并且为了要使光纤(optical fiber or optical fiber array/ribbon)20顺利与波导11耦合连接，通常会使用光纤阵列单元(fau，fiber array unit)作为光纤20。

3、而硅光子技术的优势在于整体光学系统体积非常庞大，基本元件包含透镜、反射镜、极化片、滤波器、阀门等，须由光学桌组合这些基本元件，从而将越来越复杂的光学系统微缩化。目前硅光子技术主要应用于信息中心、自动驾驶、5g、电信、高效能运算、医疗传感器、航空、国防等方面。

4、目前，采用柔性有机晶体波导作为硅基波导的替代品来构建有机光子集成电路(organic photonic integrated circuit，opic)。通常将使用有机晶体(下文中也将有机晶体也称为有机高分子材料)制造的光子集成电路(photonic integrated circuit，pic)称为有机光子集成电路。兼具柔性和导光特性的有机晶体是下一代技术应用(即光子器件和电路、光电器件、光学传感器等)光输出空间控制的有吸引力的候选材料。由于有机晶体存在不寻常的分子堆积和微弱的分子间相互作用，一些有机晶体具有异常的柔韧性。因此，可以根据所需特性(例如机械或光学特性)对有机晶体进行设计、合成和加工，以开发出柔性有机晶体波导。柔性有机晶体波导的最新发展证明了有机晶体作为有效光传感器的多功能性，并且其无可挑剔的机械灵活性(例如弯曲性)使其成为制造有机光子集成电路的最佳候选者。

5、尽管目前已有厂商在氧化铟锡(ito)基板上涂布有机高分子材料制造出有机光子集成电路，以减少信号损耗并提升传输效率。然而，由于大多数有机高分子材料在外部应力下容易破裂或者在高温下(例如大于150℃时)容易龟裂，从而限制了有机高分子材料在许多设备应用中的使用。因此，目前尚未有进一步提出有机光子集成电路与电子集成电路(eic)等其他元件的配置应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的以上问题，本申请的实施例提出了一种包括有机光子集成电路与电子集成电路的光电装置，该光电装置至少能够在有机光子集成电路的由有机高分子材料制成的波导层不破裂的情况下减少光电装置的信号损耗并提升传输效率。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种光电装置，该光电装置包括：有机光子集成电路，包括由有机高分子材料制成的波导层；电子集成电路，设置在有机光子集成电路的波导层的一侧；以及连接层，以非回焊方式电连接在有机光子集成电路与电子集成电路之间。

3、在一个或多个实施例中，连接层为非可回焊材料制成的层。

4、在一个或多个实施例中，非回焊方式为粘接或纳米线连接方式。

5、在一个或多个实施例中，非可回焊材料为各向异性导电胶、银胶、石墨烯或纳米线。

6、在一个或多个实施例中，有机光子集成电路还包括可透光的载体，波导层设置在可透光的载体朝向电子集成电路的一侧。

7、在一个或多个实施例中，波导层包括波导和调制器。

8、在一个或多个实施例中，光电装置还包括设置在电子集成电路的朝向有机光子集成电路的一侧的第一重分布层，第一重分布层电连接至电子集成电路。

9、在一个或多个实施例中，光电装置还包括包覆电子集成电路的模封层。

10、在一个或多个实施例中，光电装置还包括贯穿模封层的第一电连接件，其中，第一电连接件电连接至第一重分布层。

11、在一个或多个实施例中，光电装置还包括设置在模封层的与有机光子集成电路相反一侧的第二重分布层。

12、在一个或多个实施例中，第二重分布层的侧面、第一重分布层的侧面和模封层的侧面彼此对齐。

13、在一个或多个实施例中，第一电连接件电连接在第一重分布层和第二重分布层之间。

14、在一个或多个实施例中，电子集成电路包括有源面，有源面朝向有机光子集成电路。

15、在一个或多个实施例中，有机光子集成电路包括贯穿波导层的第二电连接件，第二电连接件将有机光子集成电路的电信号传递至连接层。

16、在一个或多个实施例中，可透光的载体为氧化铟锡玻璃。

17、在一个或多个实施例中，电子集成电路包括位于有源面上的第三电连接件，第三电连接件连接至第一重分布层。

18、在一个或多个实施例中，电子集成电路在有机光子集成电路上的投影位于有机光子集成电路外周面包围的区域中。

19、在一个或多个实施例中，光电装置还包括位于有机光子集成电路的侧面上的光纤阵列单元，光纤阵列单元与波导层的波导光耦合。

20、在一个或多个实施例中，光电装置还包括设置在第二重分布层的与模封层相反一侧的第一衬底，第一衬底通过第一焊球与第二重分布层电连接。

21、在一个或多个实施例中，在第一衬底的与第二重分布层相反一侧设置有第二焊球。

22、在一个或多个实施例中，连接层的材料的熔点低于有机高分子材料的熔点。

23、在一个或多个实施例中，波导层为有机高分子材料制成的柔性有机晶体波导层。

24、上述技术方案的有益效果包括：本申请通过以非回焊方式电连接在包括由有机高分子材料制成的波导层的有机光子集成电路与电子集成电路之间的连接层，至少可以避免在有机光子集成电路与电子集成电路之间通过焊料等需高温制程的回流焊方式进行接合，从而可以在有机光子集成电路的波导层不破裂的情况下减少光电装置信号损耗并提升传输效率。

技术特征：

1.一种光电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于，所述连接层为非可回焊材料制成的层。

3.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于，所述非回焊方式为粘接或纳米线连接方式。

4.根据权利要求2所述的光电装置，其特征在于，所述非可回焊材料为各向异性导电胶、银胶、石墨烯或纳米线。

5.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于，所述有机光子集成电路还包括可透光的载体，所述波导层设置在所述可透光的载体朝向所述电子集成电路的一侧。

6.根据权利要求5所述的光电装置，其特征在于，所述波导层包括波导和调制器。

7.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于，还包括设置在所述电子集成电路的朝向所述有机光子集成电路的一侧的第一重分布层，所述第一重分布层电连接至所述电子集成电路。

8.根据权利要求7所述的光电装置，其特征在于，还包括包覆所述电子集成电路的模封层。

9.根据权利要求8所述的光电装置，其特征在于，还包括贯穿所述模封层的第一电连接件，其中，所述第一电连接件电连接至所述第一重分布层。

10.根据权利要求8所述的光电装置，其特征在于，还包括设置在所述模封层的与所述有机光子集成电路相反一侧的第二重分布层。

技术总结本申请的实施例公开了一种光电装置，该光电装置包括：有机光子集成电路，包括由有机高分子材料制成的波导层；电子集成电路，设置在有机光子集成电路的波导层的一侧；以及连接层，以非回焊方式电连接在有机光子集成电路与电子集成电路之间。本技术提供的光电装置至少可以在有机光子集成电路的波导层不破裂的情况下减少信号损耗并提升传输效率。技术研发人员：林桎苇,吕美如,游长峯受保护的技术使用者：日月光半导体制造股份有限公司技术研发日：20231101技术公布日：2024/8/5