一种适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板

技术领域

本申请属于光电子器件技术领域，具体涉及一种适用于高速激光器芯片 封装的硅集成基板。

背景技术

在光纤通信技术中，主要采用半导体激光器作为信号源。随着激光器 芯片制备技术的不断完善，不但激光器芯片的成本大大降低，而且单个激 光器芯片的调制频率也已达到10GHZ甚至几十GHZ。目前制约信号源特 性和成本的关键因素主要在于封装技术。在COC(Chip-on-Chip)封装工 艺中，封装基板要给激光器提供高频信号。为了满足高频传输和信号的耦 合，去耦等功能，电路要匹配电容，电阻，电感等器件。随着速率的提高， 如800G光模块，需要多个激光器并列封装。从功耗等方面考虑，要减小 COC封装尺寸。目前封装基板一般表面贴装或者集成电阻，电容等高频匹 配元件。但是随着尺寸缩小，已经没有足够的空间供贴装或者占用表面积 的电容集成。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种 适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出了一种适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，包括： 衬底，所述衬底的上表面形成有微波波导结构，所述衬底的上表面还分布有 打线区，所述衬底的下表面分布有背面电极；所述衬底上还设有导电通孔， 通过所述导电通孔实现所述打线区与所述背面电极的电导通。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述背面电极还电连接有薄膜集成元件。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述薄膜集成元件的基底采用低阻硅片。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述薄膜集成元件与所述衬底采用焊料共晶的方式进行电连接。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，在 所述衬底的非薄膜集成元件的连接区域还镀有铜、金、铝、钛或铂等一种或 者多种金属组合。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述衬底采用硅、氮化铝、氧化铍或氧化铝材料制成。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述衬底的厚度为100～500um之间。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述导电通孔内填充有导电材料，所述导电材料包括但不限于：钛、金、铜、 铝、钨或铂。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，所 述微波波导结构采用钛、金、铝、铜、银或铂制成。

可选地，上述的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板，其中，在 所述衬底的下表面还刻蚀有用于安装分立器件的腔体。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

本申请避免了衬底的上表面的贴装或者集成元件，而是将占面积的电阻， 电容等元件转移到了下表面，这样可以重复利用下表面的面积实现电容电阻 等元件的设计，整体上可以将基板尺寸最小化。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申 请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请一实施例适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板的俯视 图；

图2：本申请一实施例适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板的剖 视图；

图3：本申请又一实施例适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板的 剖视图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1至图2所示，在本申请的其中一个实施例中，一种适用于高速 激光器芯片封装的硅集成基板，包括：衬底1，所述衬底1的上表面形成有 微波波导结构3，所述衬底1的上表面还分布有打线区，所述衬底1的下表 面分布有背面电极；所述衬底1上还设有导电通孔2，通过所述导电通孔2 实现所述打线区与所述背面电极的电导通。本实施例避免了衬底1的上表面 (正面)的贴装或者集成元件，而是将占面积的电阻，电容等元件转移到了 下表面(背面)，这样可以重复利用背面的面积实现电容电阻等元件的设计， 整体上可以将基板尺寸最小化。

在本实施例中，所述衬底1采用硅、氮化铝、氧化铍或氧化铝材料制成。

进一步优选地，所述衬底1的厚度为100～500um之间。进一步优选地， 所述衬底1的厚度为100～450um之间；进一步优选地，所述衬底1的厚度为 150～450um之间；进一步优选地，所述衬底1的厚度为150～400um之间；进 一步优选地，所述衬底1的厚度为200～400um之间；进一步优选地，所述衬 底1的厚度为200～350um之间；进一步优选地，所述衬底1的厚度为 250～350um之间；进一步优选地，所述衬底1的厚度为250～300um之间。

其中，在本实施例中，所述导电通孔2内填充有导电材料，所述导电材 料包括：钛、金、铜、铝、钨或铂的一种或几种组合。

进一步优选地，在所述导电通孔2的侧壁还设有一层二氧化硅，所述二 氧化硅的厚度范围0.1～1μm。进一步优选地，所述二氧化硅的厚度范围 0.2～0.8μm；进一步优选地，所述二氧化硅的厚度范围0.3～0.7μm；进一步 优选地，所述二氧化硅的厚度范围0.4～0.6μm；进一步优选地，所述二氧化 硅的厚度范围0.4～0.5μm。

在本实施例中，所述微波波导结构3采用钛、金、铝、铜、银或铂中的 一种或几种制成。

在本实施例中，所述背面电极还电连接有薄膜集成元件7。所述薄膜集 成元件7通过薄膜技术形成，其中，所述薄膜集成元件7包括但不限于电容， 电阻等元件。

所述薄膜集成元件7的基底采用低阻硅片6。其中，所述低阻硅 片6的阻值低于1Ω.cm。

还需要说明地是，优选地，所述薄膜集成元件7与所述衬底1采用焊料 共晶的方式进行电连接。具体地，所述薄膜集成元件7与所述衬底1采用焊 料共晶金属5进行电连接。

在其中一实施例中，在所述衬底1上的薄膜集成元件7的非连接区域还 镀有铜、金、铝、钛或铂等一种或者多种金属组合。

在另一实施例中，在所述衬底1的下表面还刻蚀有用于安装分立器件的 腔体。其中，可在所述衬底1的下表面根据贴装位置和需要贴装的元件的尺 寸刻蚀所述腔体，如图3所示。

本申请所涉及的适用于高速激光器芯片封装的硅集成基板的制作方法 见下文所述。

实施例一

采用一硅衬底1，厚度为200微米。首先刻蚀通孔2，通孔2内填充 铜。表面利用薄膜工艺形成微波波导结构3。同时为了激光器的贴装，预 制金锡焊料区4。在硅衬底1的背面蒸镀铜锡，同时图形化与通孔2连接 的电极区。

采用另外一片低阻硅片6。在所述低阻硅片6的表面预制好电容，电 阻等薄膜集成元件7。薄膜集成元件7的电极8与衬底1的背面电极对应。 其中，在所述衬底1上的薄膜集成元件7的非连接区域还镀有铜、金、铝、 钛或铂等一种或者多种金属组合。

将衬底1的下表面(背面)与低阻硅片6的上表面(正面)对准键合， 切割后即形成本实施例的结构。

实施例二

采用一氮化铝衬底1，厚度为200微米。首先激光钻孔形成通孔2， 通孔2内填充铜。表面利用薄膜工艺形成微波波导结构3。同时为了激光 器的贴装，预制金锡焊料区4。在所述衬底1的背面蒸镀铜锡，同时图形 化与通孔2连接的电极区。

采用另外一片低阻硅片6。在所述衬底1的表面预制好电容，电阻等 薄膜集成元件7。所述薄膜集成元件7的电极8与所述衬底1的背面电极对 应。其中，在所述衬底1上的薄膜集成元件7的非连接区域还镀有铜、金、 铝、钛或铂等一种或者多种金属组合。

将衬底1的背面与低阻硅片6的正面对准键合，切割后即形成本实施 例的结构。

实施例三：

采用一硅衬底1，厚度为400微米。首先刻蚀通孔2，通孔2内填充 铜。表面利用薄膜工艺形成微波波导结构3。同时为了激光器的贴装，预 制金锡焊料区4。所述衬底1的背面根据贴装位置和需要贴装的分立器件 的尺寸刻蚀腔体。

将分立器件的电极沾银胶，置于腔体，与导电通孔2实现电连接，从 而与正面电极连接。

以上实施例所涉及的制作方法进行举例说明，并不对本申请的保护范 围进行限定。

本申请避免了衬底1的上表面的贴装或者集成元件，而是将占面积的电 阻，电容等元件转移到了下表面，这样可以重复利用下表面的面积实现电容 电阻等元件的设计，整体上可以将基板尺寸最小化。因此，本申请具有良好 的市场应用前景。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、 “固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或 成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过 中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。 对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请 中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上” 或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征 不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二 特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、 “下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示 第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关 系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不 是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和 操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅 用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例 对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申 请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范 围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。