用于襯底材料的倒圓的對準(zhǔn)柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
【背景技術(shù)】
[0001]集成電路通常被形成在諸如晶片的硅襯底材料上。各種各樣的化學(xué)和光刻工藝可被應(yīng)用于晶片以形成用于相應(yīng)電路的電路元件和信號跡線。在電路和信號跡線被形成后，所述晶片可被切割成單獨(dú)的集成電路，其隨后可被封裝且被利用在給定的電氣設(shè)計(jì)中。信號跡線通常被連接至所封裝的集成電路的引腳，然后引腳在給定的應(yīng)用中連接到該封裝外偵_其它外圍電路。在純電氣設(shè)計(jì)中，除了各自的引腳，不需要將所封裝的集成電路內(nèi)的信號跡線聯(lián)接至任何其它外側(cè)的連接。在電子-機(jī)械設(shè)計(jì)中，可能需要機(jī)械聯(lián)接至襯底，除了在引腳處的聯(lián)接，可能額外地需要將集成電路的單個(gè)電路元件聯(lián)接至外部的部件。這種聯(lián)接需求可引起在襯底和該外部部件之間做出適當(dāng)?shù)男盘栠B接的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

【附圖說明】
[0002]圖1示出襯底材料的示例，該襯底材料具有形成在其上的對準(zhǔn)柱，以能夠與連接器對準(zhǔn)。
[0003]圖2示出形成在襯底材料上的對準(zhǔn)柱的示例，該對準(zhǔn)柱用于將連接器對準(zhǔn)至聯(lián)接到該襯底材料的玻璃襯底材料。
[0004]圖3示出襯底材料的示例，該襯底材料具有通過DRIE工藝形成在其上的對準(zhǔn)柱，以能夠與連接器對準(zhǔn)。
[0005]圖4示出襯底材料的示例，該襯底材料具有通過電鍍工藝形成在其上的對準(zhǔn)柱，以能夠與連接器對準(zhǔn)。
[0006]圖5示出襯底材料的示例，該襯底材料具有通過應(yīng)用第二材料和光刻工藝形成在其上的對準(zhǔn)柱，以能夠與連接器對準(zhǔn)。
[0007]圖6示出用于在襯底材料上形成對準(zhǔn)柱的示例方法。
【具體實(shí)施方式】
[0008]對準(zhǔn)柱可被形成在襯底材料上，以使該襯底材料能夠平滑和有效地對準(zhǔn)到其它結(jié)構(gòu)，舉例來說，比如連接器和/或其它襯底。在一個(gè)示例中，該襯底材料可以是硅襯底，且可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)對準(zhǔn)柱與來自連接器的外部信號精確地對準(zhǔn)。該對準(zhǔn)柱可通過各種各樣的工藝被形成至該襯底材料上。在一個(gè)示例中，刻蝕工藝可被應(yīng)用至襯底材料以形成對準(zhǔn)柱的圓柱部分，該圓柱部分在刻蝕后被剩下而附接(left attached)至該襯底材料。倒圓的頂部可被施加于該對準(zhǔn)柱的圓柱部分，以使其能夠平滑地導(dǎo)入而使對準(zhǔn)柱精確地適配(mate)到連接器上的適配腔。在一個(gè)示例中，多個(gè)對準(zhǔn)柱被形成在襯底材料上，且被用于將該襯底材料與另一襯底材料對準(zhǔn)，在對準(zhǔn)后信號能夠在各襯底和/或連接器之間交互。
[0009]圖1示出襯底材料100的示例，襯底材料100具有形成在其上的對準(zhǔn)柱110，以使其能夠與連接器120對準(zhǔn)。襯底材料100可包括集成電路130，該集成電路130可被形成在該襯底的頂表面132和/或底表面134上。其它分立的電子和/或光學(xué)部件也可被附接至襯底材料100的頂表面132和/或底表面134。襯底材料100通常為諸如硅的半導(dǎo)體材料，但是其它襯底材料也是可能的(例如鍺)。對準(zhǔn)柱110在一些應(yīng)用中可以是單個(gè)的對準(zhǔn)柱，或者在其它應(yīng)用中被提供為多個(gè)對準(zhǔn)柱。典型的光刻工藝產(chǎn)生諸如圓柱的具有平的頂表面的特征。進(jìn)一步考慮圓柱形特征，從圓柱的頂表面至垂直的圓柱壁的過渡突然發(fā)生，具有銳利的過渡邊緣。在柱和孔的特征均在其頂表面和側(cè)表面之間具有銳利過渡的情況下，難以將一個(gè)部件上的圓柱形柱插入第二部件上的圓柱形孔中。當(dāng)希望在兩個(gè)連接部件之間實(shí)現(xiàn)精確對準(zhǔn)時(shí)，在圓柱的直徑僅略微小于孔的直徑的情況下也是這樣。通過在過渡處包含倒圓或角度(倒角)而減小該過渡的銳度，使此適配過程更容易。如圖所示，倒圓的頂部140被提供在對準(zhǔn)柱110上以便于過渡。
[0010]對準(zhǔn)柱110包括形成在襯底材料100上的圓柱形部分，其中該對準(zhǔn)柱包括形成在該圓柱形部分上的倒圓的頂部140。對準(zhǔn)柱110的倒圓的頂部140有助于連接器120的適配腔150和對準(zhǔn)柱110的圓柱形部分之間的接合。倒圓的頂部140的加入，在適配部件120和襯底材料100之間產(chǎn)生了更大的“捕獲區(qū)”。對準(zhǔn)柱圓柱和適配腔150的中心軸線比沒有倒圓的頂部140的情況可彼此移位更大的距離。
[0011]如圖所示，連接器120至襯底材料100的適配可通過連接器上的適配腔150實(shí)現(xiàn)，而且適配腔150在對準(zhǔn)柱110和倒圓的頂部140的上方被引導(dǎo)。這種對準(zhǔn)柱110上的倒圓可被稱為用于將要適配到連接器120的適配腔150的對準(zhǔn)柱的引入端。連接器120也可包括用于路由光信號的光波導(dǎo)。
[0012]在一些示例中，連接器120和襯底100之間的對準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)連接器上的電觸頭的對準(zhǔn)，電觸頭則聯(lián)接到襯底上的信號跡線。在另一示例中，連接器120中的例如在光纖中傳輸?shù)墓庑盘枺軌虮贿m配到形成在襯底材料100上的光學(xué)部件，諸如激光二極管或者光電探測器。在即將示出并在下面關(guān)于圖2描述的又一示例中，諸如玻璃襯底的另一襯底材料可被聯(lián)接至襯底材料100。在襯底材料100中可形成腔，以允許光信號在連接器120和玻璃襯底之間流動(dòng)，其中襯底材料上的對準(zhǔn)柱110允許來自連接器的光信號與形成在玻璃襯底上的透鏡對準(zhǔn)。
[0013]幾種方法可被提供用于形成對準(zhǔn)柱110和倒圓的頂部140。這可包括生長包括集成電路130的襯底材料100。在生長襯底后，該方法可包括通過以下描述的各種工藝在襯底材料100上形成對準(zhǔn)柱110，并隨后在對準(zhǔn)柱上形成倒圓的頂部150以使連接器120能夠?qū)?zhǔn)襯底材料100。在一個(gè)示例中，方法可包括在對準(zhǔn)柱110上施加液體聚合物，以形成倒圓的頂部140。在另一示例中，這可包括在對準(zhǔn)柱110上施加液體焊料，以形成倒圓的頂部140。無論使用的是聚合物、焊料、或是其它倒圓材料，由于作用在材料和柱之間的表面張力和其它接觸力能使倒圓材料在柱的頂部形成期望的形狀，所以材料的流變能力受控使得該倒圓材料流至對準(zhǔn)柱110的邊緣而不會(huì)更遠(yuǎn)。
[0014]對準(zhǔn)柱110可根據(jù)各種方法形成。在一個(gè)示例中，該方法可包括刻蝕襯底材料100以形成對準(zhǔn)柱110。例如，這可包括利用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)以刻蝕襯底材料100，從而形成對準(zhǔn)柱110。在另一柱構(gòu)造工藝中，方法可包括諸如聚酰亞胺或者BCB聚合物的表面涂層的光刻掩膜和形成其圖案，隨后電鍍襯底材料以形成對準(zhǔn)柱。這可包括多個(gè)電鍍工藝以在襯底材料100的頂部生長圓柱形狀。在另一類型的柱構(gòu)造工藝中，方法可包括對襯底材料100施加環(huán)氧樹脂，以形成對準(zhǔn)柱。這可進(jìn)一步包括通過例如光刻工藝成形環(huán)氧樹脂。如以下將關(guān)于圖2所示的，方法可包括在襯底材料100中形成腔，以允許光通過連接器120穿過該腔。這可包括通過對準(zhǔn)柱110將襯底材料100對準(zhǔn)到另一襯底材料(例如玻璃襯底材料)，其中來自該玻璃襯底材料的光信號可與襯底材料100的集成電路130相交互。
[0015]圖2示出形成在襯底材料220上的對準(zhǔn)柱210的示例，而且對準(zhǔn)柱210被用于將連接器230對準(zhǔn)到聯(lián)接至該襯底材料的玻璃襯底材料240。連接器230可包括光纜250，用于將光信號路由穿過形成在襯底材料220中的腔260。透鏡可被形成在玻璃襯底240上，以將光信號路由至玻璃襯底240上的不同位置。在一個(gè)示例中，透鏡可路由光信號，使之耦聯(lián)到被集成或者被附接至襯底220的諸如光電探測器的光學(xué)部件。透鏡也可通過玻璃襯底240將光信號傳輸至位于玻璃襯底的遠(yuǎn)(無透鏡)側(cè)的光學(xué)部件。集成電路和跡線270可位于襯底材料的頂部，和/或襯底材料的底部及與玻璃襯底240之間。連接器230中的適配腔280可與對準(zhǔn)柱210對準(zhǔn)。適配腔280在一個(gè)示例中可以是矩形的或者在另一示例中為圓柱形腔。這樣，來自光纜250的光信號可借助于對準(zhǔn)柱210通過腔260并對準(zhǔn)至玻璃襯底240上的透鏡。
[0016]如上面所討論的，深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)工藝可被用于在硅中制造各種有用的幾何形狀，包括諸如孔、溝、凹陷的負(fù)形狀(negative shapes)，和諸如對準(zhǔn)柱210的正形狀(positive shapes)。在此示例中，柱和/或溝的組合可被制造在娃襯底220中，以便提供用于附接一個(gè)或多個(gè)光纖或連接器的精確對準(zhǔn)接口。硅襯底220可被結(jié)合至玻璃襯底240，玻璃襯底240上形成有例如用于附接和對準(zhǔn)諸如激光器或光電二極管的有源光學(xué)器件的透鏡和電跡線。硅腔260提供間隙，光信號可通過該間隙穿過硅襯底220。對準(zhǔn)柱210被事先形成并相對于玻璃透鏡定位。其被用于為攜帶光纖的光學(xué)連接器230提供對準(zhǔn)，此光纖與電連接至玻璃襯底240的有源器件連通。
[0017]DRIE工藝可形成精確一致的特征，諸如具有大約在幾微米或更小范圍變化的直徑的對準(zhǔn)柱210。由于前面提到的制造工藝，對準(zhǔn)柱210可自然地具有平的頂表面。因此，對準(zhǔn)柱210沒有被優(yōu)化以在對準(zhǔn)過程期間幫助將光學(xué)連接器230引導(dǎo)入位。為了提供對連接器230的引導(dǎo)，對準(zhǔn)柱210應(yīng)當(dāng)具有如上所示和所討論的倒圓的頂部。DRIE工藝可不被優(yōu)化以產(chǎn)生這些倒圓的幾何形狀