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1、10申请公布号CN104169768A43申请公布日20141126CN104169768A21申请号201380013259322申请日2013010761/585,21720120110US13/362,89820120131US13/454,71320120424USG02B6/42200601G02B6/36200601B81C1/00200601H01L21/30620060171申请人伊文萨斯公司地址美国加利福尼亚72发明人V科森科EL麦克拜恩CE乌佐P蒙纳德吉米S萨瓦斯蒂奥科74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人刘倜54发明名称利用单晶硅和/或其它材。
2、料形成的用于光学和其它应用的结构57摘要一种光学插入件，包括用于耦接到换能器120的波导104例如，光纤线缆的槽310。通过在衬底130中蚀刻腔410，以某些层520填充所述腔，然后蚀刻所述层来形成槽。所述槽可以形成在分立结构中，然后将该分立结构插入到具有用于换能器的电路的插入件中的腔中。所述腔具有向外或向内倾斜的侧壁，其可以作为反射镜144或者后来在其上形成反射镜。衬底可以将单晶硅，其中通过不同蚀刻的组合形成所述向内倾斜的退行侧壁，所述组合中的至少一个是相对于特定晶面选择性的。还提供了其它特征，包括非光学实施例。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014090986PCT国际申请。
3、的申请数据PCT/US2013/0205622013010787PCT国际申请的公布数据WO2013/106285EN2013071851INTCL权利要求书4页说明书22页附图31页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书22页附图31页10申请公布号CN104169768ACN104169768A1/4页21一种衬底，其包括单晶硅区域，所述区域包括第一表面，其是单晶硅的晶面；以及第二表面，其是单晶硅的晶面；其中所述第一表面和第二表面以135或1253的角度彼此相遇，所述角度是通过单晶硅所占据的空间测量的。2根据权利要求1所述的衬底，其中所述角度是135。3根据权。
4、利要求2所述的衬底，其中所述第一表面是单晶硅的100面，所述第二表面是单晶硅的110面。4根据权利要求1所述的衬底，其中所述第二表面是在电磁波的路径中的第一反射器，所述路径具有与所述第一表面平行的第一段以及通过所述第一表面的第二段，所述第一段和第二段在所述第一反射器处相遇。5根据权利要求4所述的衬底，结合有第一换能器，所述第一换能器与所述路径的所述第二段相遇，用于从所述路径接收电磁波或用于传送电磁波到所述路径中。6根据权利要求5所述的衬底，其中所述衬底还包括与所述第二表面相反的第三表面，其中所述第一表面和第三表面以135或1253的角度彼此相遇，所述角度是通过单晶硅所占据的空间测量的；其中所述。
5、第三表面是第二反射器，所述路径具有通过所述第一表面的第三段，所述第一段和第三段在所述第二反射器处相遇；其中所述第一换能器用于传送电磁波到所述路径中，所述结构还包括第二换能器，其与所述路径的所述第三段相遇，用于从所述路径接收光。7根据权利要求6所述的衬底，其中所述衬底包括隔膜，所述隔膜具有表面，所述表面至少包括所述第二表面的一部分，并且所述路径取决于所述隔膜是否变形，所述第二换能器响应于所述隔膜的形变和/或移动和/或振动产生信号。8根据权利要求5所述的衬底，其中所述换能器附接到所述衬底。9根据权利要求4所述的衬底，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。10一种结构，其包括根据权利要求。
6、1所述的衬底，其中所述衬底包括隔膜，所述隔膜具有表面，所述表面至少包括所述第二表面的一部分，所述结构还包括耦接到所述隔膜用于感测所述隔膜的状态的装置。11根据权利要求10所述的结构，其中所述隔膜的状态取决于一组参数中的一个或多个，每一个参数是至少与所述隔膜的一部分相关联的参数，该组参数包括温度、电导率、电阻、位置、振动、形变、位移、应变、压力、反射率和折射率。12一种结构，其包括根据权利要求1所述的衬底，其中所述衬底包括隔膜，所述隔膜具有表面，所述表面至少包括所述第二表面的一部分，所述结构还包括耦接到所述隔膜用于改变所述隔膜的状态的装置。13根据权利要求12所述的结构，其中所述装置用于改变所述。
7、隔膜的温度和/或位置。14一种结构，其包括根据权利要求1所述的衬底，其中所述衬底包括隔膜，所述隔膜具有表面，所述表面至少包括所述第二表面的一部分，所述结构还包括耦接到所述隔膜用于改变下列中的至少一个的装置与所述隔膜在所述第二表面处接触的物质的温度；权利要求书CN104169768A2/4页3所述衬底中的腔的体积，所述腔的表面至少包括所述第一表面的一部分并至少包括所述第二表面的一部分。15一种用于制造衬底的方法，所述方法包括获得单晶硅的区域，所述区域具有第一表面，所述第一表面是单晶硅的晶面；在所述第一表面中形成通孔，所述通孔具有侧壁，所述侧壁形成小于135或1253的预定的角度的一个或多个角度，。
8、所述角度是所述侧壁和通过所述通孔的底部并与所述第一表面平行的第一面之间的角度，所述角度是通过所述单晶硅区域测量的；以及相对于单晶硅的预定的晶面选择性地湿法蚀刻所述侧壁，以形成相对于所述第一面成所述角度的第二表面。16根据权利要求15所述的方法，其中第一表面是单晶硅的100面；所述角度是135；所述侧壁的湿法蚀刻是相对于所述单晶硅区域的110面选择性的。17根据权利要求15所述的方法，其中所述小于角度的角度包括90角度。18一种插入件，用于接口连接多个波导到用于耦接到一个或多个波导的一个或多个换能器，每一波导用于传送电磁波到所述换能器中的一个或多个和/或传送来自所述换能器中的一个或多个的电磁波，。
9、所述插入件包括A第一插入件结构，包括一个或多个第一间隔物，所述一个或多个第一间隔物限定用于支撑所述波导的多个第一通道；以及B第二插入件结构，包括第一腔，所述第一插入件结构附接到所述第一插入件结构并且至少部分地位于所述第一腔中；其中所述第一腔包括侧壁表面，所述侧壁表面包括一个或多个侧壁部分；其中每一个第一通道具有与所述一个或多个侧壁部分中的相关联的侧壁部分相邻的第一端，每一个侧壁部分用于提供和/或支撑用于指引进或出所述第一通道的相应波导的电磁波的重定向元件。19根据权利要求18所述的插入件，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。20根据权利要求19所述的插入件，其中所述波导是光纤线缆。
10、。21根据权利要求20所述的插入件，其中每一个所述重定向元件是相关联的侧壁部分所提供的或在相关联的侧壁部分上形成的反射表面，所述反射表面用于反射进入和/或来自所述第一通道中的相应光纤线缆的光，所述反射表面具有与所述第一腔的至少一个表面不同的反射率性质。22根据权利要求18所述的插入件，其中所述第一插入件结构被利用粘合剂附接到所述第一腔的底表面。23根据权利要求18所述的插入件，还包括在所述第一通道中的波导。24一种用于制造插入件的方法，所述插入件用于接口连接多个波导到用于耦接到一个或多个波导的一个或多个换能器，每一波导用于传送电磁波到所述换能器中的一个或多个和/或传送来自所述换能器中的一个或多。
11、个的电磁波，所述方法包括A获得第一插入件结构，所述第一插入件结构包括一个或多个第一间隔物，所述一个权利要求书CN104169768A3/4页4或多个第一间隔物限定用于支撑所述波导的多个第一通道；B获得第二插入件结构，所述第二插入件结构包括第一腔；以及C将所述第一插入件结构附接到所述第二插入件结构，所述第一插入件结构至少部分地位于所述第一腔中；其中所述第一腔包括侧壁表面，所述侧壁表面包括一个或多个侧壁部分；其中每一个第一通道具有第一端，所述第一插入件结构附接到所述第二插入件结构以将每一个第一端放置得与所述一个或多个侧壁部分中的相关联的侧壁部分相邻，每一个侧壁部分用于提供和/或支撑用于指引进或出所。
12、述第一通道的相应波导的电磁波的重定向元件。25根据权利要求24所述的插入件，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。26根据权利要求25所述的插入件，其中所述波导是光纤线缆。27一种用于制造插入件的方法，所述插入件用于将多个波导接口连接到一个或多个换能器，所述方法包括在衬底中形成第一腔；在所述第一腔的底表面上形成第一层，在所述第一层的顶表面中有一个或多个缝隙；在所述一个或多个缝隙中形成第二层；以及移除所述第一层的至少一部分以形成多个通道，所述多个通道通过所述第二层的位于所述一个或多个缝隙中的部分彼此分开，所述第二层在所述一个或多个缝隙中的部分提供在所述第一腔中的一个或多个间隔物，其中。
13、所述多个通道用于支撑用于传送电磁波的波导，其中所述波导要耦接到一个或多个换能器。28根据权利要求27所述的插入件，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。29根据权利要求28所述的插入件，其中所述波导是光纤线缆。30根据权利要求29所述的方法，其中形成所述第二层包括将所述第二层形成为与所述第一层交迭；以及其中移除所述第一层的至少一部分包括从所述第二层之下移除所述第一层的至少一部分。31根据权利要求29所述的方法，其中形成所述第二层包括在所述一个或多个缝隙中电镀所述第二层。32根据权利要求31所述的方法，还包括形成用于所述第二层的电镀的种籽层，所述种籽层在所述第一层之前形成；其中形成具。
14、有所述一个或多个缝隙的所述第一层包括形成没有所述一个或多个缝隙的第一层；以及移除在所述一个或多个缝隙的位置处的所述第一层，以形成所述一个或多个缝隙并在所述一个或多个缝隙中露出所述种籽层。33一种插入件，用于接口连接多个波导到用于耦接到所述波导的一个或多个换能器，每一波导用于传送电磁波到所述换能器中的一个或多个和/或传送来自所述换能器中的一个或多个的电磁波，所述插入件包括其中具有第一腔的顶表面；权利要求书CN104169768A4/4页5其中所述光学插入件还包括在所述第一腔的表面上的上一个或多个第一间隔物，其中所述一个或多个第一间隔物限定用于支撑所述波导的多个第一通道；其中至少一个第一间隔物与至。
15、少一个第一通道交迭。34根据权利要求33所述的插入件，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。35根据权利要求34所述的插入件，其中所述波导是光纤线缆。36根据权利要求35所述的插入件，其中至少两个相邻的第一间隔物在第一通道之上相遇。37根据权利要求35所述的插入件，还包括在所述第一腔外的、用于连接到所述一个或多个换能器的电路。38一种用于制造插入件的方法，所述方法包括获得衬底，所述衬底包括半导体材料的第一层以及在所述半导体材料的第一层下面的绝缘层；在所述半导体材料的第一层之上形成掩模，以在所述第二层中限定多个通道，所述通道用于支撑要耦接到一个或多个换能器的波导，每一个波导用于传送电。
16、磁波；相对于所述掩模以及相对于所述绝缘层选择性地蚀刻所述第一层，以形成所述通道。39根据权利要求38所述的插入件，其中所述电磁波在10NM到300微米的波长范围内。40根据权利要求39所述的插入件，其中所述波导是光纤线缆。41根据权利要求40所述的方法，还包括在所述第一层中形成一个或多个槽，其中每一个槽具有一个或多个侧壁部分，其中每一个通道具有与所述侧壁部分中的相关联的侧壁部分相邻的第一端，每一个侧壁部分用于提供和/或支撑光学元件，所述光学元件用于指引进和/或出所述第一通道的相应光纤线缆的光。42根据权利要求41所述的方法，其中每一个侧壁部分是通过锯切所述第一层形成的。权利要求书CN10416。
17、9768A1/22页6利用单晶硅和/或其它材料形成的用于光学和其它应用的结构0001相关申请的交叉引用0002本申请要求如下专利申请的优先权0003VKOSENKO等人于2012年1月10日提交的美国临时专利申请NO61/585,217，通过引用并入在此；0004于2012年1月31日提交的美国专利申请NO13/362,898，通过引用将其并入在此；以及0005于2012年4月24日提交的美国专利申请NO13/454,713，通过引用将其并入在此。0006对于美国指定，本申请是前述专利申请NO13/454,713的继续申请，而专利申请NO13/454,713是前述美国专利申请NO13/362,。
18、898的部分继续申请，专利申请NO13/362,898要求前述美国临时申请NO61/585,217的优先权。对于美国指定，本申请还是前述申请NO13/362,898的部分继续申请，前述申请NO13/362,898要求前述美国临时申请NO61/585,217的优先权。技术领域0007本发明涉及可以用于处理光学信号的电路以及其他电路的结构。如在此所使用的，术语“光学的”和“光”表示任意谱的电磁辐射，不限于可见光；术语“光纤”表示光纤线缆。本发明还涉及蚀刻单晶硅衬底以提供可以用于光学或非光学目的的适当角度。背景技术0008光纤光学件逐渐用于传输信息来往于电路。通过光电换能器执行光纤和电路之间的能量转。
19、换。已经创建了小型封装件，其组合换能器、光纤和电路以实现高速和低功率损耗。在HSULIANGHSIAO等人的“COMPACTANDPASSIVEALIGNMENT4CHANNELX25GBPSOPTICALINTERCONNECTMODULESBASEDONSILICONOPTICALBENCHESWITH45MICROREFLECTORS”OPTICSEXPRESS,2009年12月21日VOL17,NO26,页2425024260中描述了一个示例,在图13中示出。0009图1示出了光纤1041041和1042，用于互连安装在相应印刷电路板PCB1141、1142上的集成电路芯片1101、1。
20、102。芯片1101、光纤1041和PCB1141是信号发送模块1161的一部分。芯片11012、纤维1042和PCB1142是信号接收模块1162的一部分。来自芯片1101的电信号被提供到光电子换能器1201以转换为光。换能器1201是一种包含半导体激光器垂直腔表面发射激光器,“VCSEL”的集成电路IC或“芯片”。换能器1201安装在利用硅衬底1301制成的硅插入件硅光学座或SIOB1241上。导电线1341传送来自芯片1101的电信号到换能器1201。作为响应，换能器以垂直光束1401产生光学信号。光束1401被由沉积在硅插入件上的相对于水平成45倾斜的表面上的金层形成的反射镜1441反。
21、射。从反射镜1441反射的束进入说明书CN104169768A2/22页7光纤1041。0010光纤1041通过连接器150连接到模块1162的光纤1042。模块1162与模块1161类似。从光纤1042以水平束1402发射光学信号，其被45反射镜1402反射以垂直行进到换能器1202。该反射镜是利用硅衬底1302制成的硅插入件1242的一部分。换能器1202安装在插入件1242上。换能器1202是一种光检测器集成电路，其将光学信号转换成电信号经由导电线1342提供到芯片1102。插入件1242和芯片1102安装在PCB1142上。0011图2和3示出了模块116，其可以是1161或1162。。
22、图2是顶视图，图3通过横贯光纤104的平面示出了截面图。每一个模块1161、1162具有四个光纤104即，1041或1042；换能器1201具有四个激光器，其发射四个相应束1401进入四个相应光纤1041；换能器1202具有四个光检测器，其接收通过四个相应光纤1142的四个相应的束1142。如图2中所示，在每一个模块中，具有100取向的单晶硅衬底130支撑全部四个光纤104。光纤安装在通过衬底130的湿法蚀刻形成的V形槽310中。该蚀刻还形成反射镜144下面的硅表面。该V形槽具有45倾斜的侧壁。该45角是通过作为100取向的单晶硅晶片的硅衬底130的各向异性湿法蚀刻而产生的。倾斜的侧壁是110。
23、晶面。蚀刻剂是KOH氢氧化钾和异丙醇IPA的溶液，其被选择来将110面的蚀刻速率抑制到低于111面的蚀刻速率之下的水平。如此产生的角是高度精确的，这有助于光纤104的精确定位，这是因为光纤不到达槽底部，并且因此通过槽的侧壁的角度45和槽的顶部处的宽度决定光纤位置。0012概述0013这节概要说明本发明某些特征。在随后的节中可能描述其它特征。本发明由所附权利要求限定，通过引用将权利要求并入到这节中。0014本发明的某些实施例提供了光学插入件及其制造方法，允许将光纤精确定位在不同形状的槽中。例如，可以使用矩形槽具有垂直侧壁。垂直侧壁可能是合乎期望的，以降低相邻光纤之间的节距测量为相邻光纤或相邻槽的。
24、中心之间的距离。例如，在图3中，每一个槽顶部处的宽度大于每一个光纤的直径。如果侧壁是垂直的，则每一个槽的宽度可以等于光纤的直径。因此，对于给定的光纤直径，可以提供更密集更紧凑的结构即，直径对节距比可以增加。另外，如果侧壁是垂直的，则槽宽度以及槽之间的间距独立于槽的深度对于V形槽，槽顶部处的宽度随着深度而增加，并且槽之间的间距相应地降低。如果槽宽度以及槽之间的间距独立于槽的深度，则光纤的垂直定位由深度限定独立于槽之间的间距。这是有利的，因为槽之间的区域可以用于多种目的例如，用于电路或用于悬臂式换能器的机械支撑，可以与光纤的垂直定位无关地优化槽之间的间距。0015然而，本发明也包括V形槽实施例，并。
25、权利要求所限定的之外，并不限于在此描述的垂直侧壁或其它特征。此外，在V形槽实施例中，侧壁角度可以不同于45。该角度可以是任意值。在某些实施例中，该角度超过85相对于水平测量的，但不大于90。在其它实施例中，该角度超过90，即，槽的侧壁悬突于槽。圆形侧壁以及其它槽形状也是可能的。见，例如2001年12月25日颁布给NISHIKAWA等人的美国专利NO6,332,719，以及2011年10月4日颁布给BOWEN的美国专利NO8,031,993，通过引用将两者并入在此。0016插入件可以基于由硅或某些其它半导体材料和/或玻璃、金属和/或其它材料制说明书CN104169768A3/22页8成的衬底。例。
26、如，反射镜144可以就是硅表面或其它非金属表面。反射镜144可以处于任何角度，包括退行角度RETROGRADEANGLE，即，大于90的角度。换而言之，反射镜表面可以悬突于槽310，例如，如图4中所示。在该示例中，反射镜144相对于水平处于135的角度。光纤140发射的水平光束140被反射镜144反射垂直向下传播通过衬底130到形成在衬底130中或者在其他集成电路可以在衬底下面中的换能器未示出。反射镜表面是衬底130的单晶硅表面。该表面通过新颖的包括蚀刻技术组合的工艺形成。该组合中的至少一个蚀刻是相对于单晶硅的特定晶面选择性的湿法蚀刻。例如，在某些实施例中，衬底130是100晶片，该湿法蚀刻可。
27、以是与上面结合图13所述的相同的相对于110面选择性的蚀刻。然而，有其它工艺先于该湿法蚀刻，例如，形成垂直侧壁的干法蚀刻，从而使得该湿法蚀刻导致图4中示出的135的角度。0017该135角可以用于广泛的多种MEMS微机电系统，包括非光学系统。在图5中，衬底130具有腔410，腔410具有相对于水平面成135的侧壁。这样的衬底可以用于光学或非光学目的。例如，腔410的底部平坦表面可以作为传感器的隔膜。形成腔410的制造工艺可以取代“THEMEMSHANDBOOK”MOHAMEDGADELHAK编辑，CRCPRESS，2001年章16“MEMSFABRICATION”，通过引用将其并入在此节168。
28、23中描述的使用两个熔融接合的晶片的传感器制造工艺。0018在某些实施例中，该插入件由两个插入件形成。其中的一个插入件包含槽310，并被插入到形成在另一插入件中的腔中。0019除了如所附权利要求所限定的之外，本发明并不限于上面所描述的特征和优点。附图说明0020图1示出了根据现有技术的光电系统的垂直截面图。0021图2是图1的系统的一部分的顶视图。0022图3示出了图1的系统的一部分的垂直截面图。0023图4示出了根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的垂直截面图。0024图5示出了根据本发明某些实施例的由单晶硅衬底形成的结构的垂直截面图。0025图6A、6B、6C示出了根据本发明某些实施。
29、例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0026图7示出了根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的垂直截面图。0027图8是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0028图9A示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0029图9B是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0030图10、11、12、13、14、15、16示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0031图17A是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0032图17B示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0033图18、1。
30、9是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0034图20是根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的顶视图。0035图21是根据本发明某些实施例的具有光学插入件的模块的顶视图。说明书CN104169768A4/22页90036图22A、22B、23A、23B、23C、23D、23E示出了根据本发明某些实施例的具有光学插入件的模块的垂直截面图。0037图24是根据本发明某些实施例的光学插入件的顶视图。0038图25是根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的顶视图。0039图26是根据本发明某些实施例的具有光学插入件的模块的顶视图。0040图27A、27B、27C是示出了根据本。
31、发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的某些特征的顶视图。0041图27D示出了对于根据本发明某些实施例的光学插入件的在顶视图中可能的间隔物形状。0042图28是根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的某些特征的顶视图。0043图29、30示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0044图31是根据本发明某些实施例的光学插入件的顶视图。0045图32、33、34、35A、35B、35C、35D、35E、35F、36、37、38、39A、39B、39C示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0046图32A、32B、32C、33A、33B、33C、3。
32、3D、33E、34A示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0047图34B是示出了根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的某些特征的顶视图。0048图34C、34D、34E、35A、35B、35C、35D、35E示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0049图35F示出了根据本发明某些实施例的具有带有光纤的光学插入件的模块的垂直截面图。0050图36、37示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0051图38示出了根据本发明某些实施例的具有光学插入件的模块的垂直截面图。0052图39A、39B、39C示出了根据本发明某些。
33、实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0053图40是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0054图41、42示出了根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的垂直截面图。0055图43、44A是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0056图44B示出了根据本发明某些实施例的光学插入件的侧视图。0057图45示出了根据本发明某些实施例的光学插入件的垂直截面图。0058图46示出了根据本发明某些实施例的带有光纤的光学插入件的垂直截面图。0059图47、48A、48B、48C、48D示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0060图48E是。
34、根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0061图49示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0062图50、51示出了根据本发明某些实施例的具有光学插入件和光纤的模块的垂直截面图。0063图52A示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。说明书CN104169768A5/22页100064图52B是根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0065图53、54示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0066图55A、55B示出了根据本发明某些实施例的具有光学插入件和光纤的模块的垂直截面图。0067图56是根。
35、据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的顶视图。0068图57、58示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。0069图59示出了根据本发明某些实施例的具有光学插入件和光纤的模块的垂直截面图。0070图60、61示出了根据本发明某些实施例的具有垂直插入件的传感器的垂直截面图。0071图62示出了根据本发明某些实施例的用于光学芯片间通信的具有插入件的多芯片模块的垂直截面图。0072图63A、63B、63C、63D、63E示出了根据本发明某些实施例的制造期间的光学插入件的垂直截面图。具体实施方式0073在该部分中描述的实施例示出了本发明，但并不限制本发明。除了如所附权利要求所。
36、限定的之外，本发明并不限于特定的材料、尺寸、工艺步骤或其它特征。0074图6A6C以与图3中那样的横截面图横贯光纤示出了本发明的一个实施例。在该实施例中，如下通过两次蚀刻形成槽光纤通道3100075首先，在衬底130中蚀刻腔410。该腔将最终容纳全部光纤104。在期望的情况下，腔侧壁可以以45或某一其它角度“”倾斜，以提供反射镜由硅130或单独的层提供，在图6A中未示出或其它元件。0076然后用某些材料520填充该腔图6B。然后将层520图案化并蚀刻，以形成槽310图6C。该蚀刻相对于衬底130是选择性的。由于该蚀刻选择性，即使在蚀刻期间早期侧壁暴露，提供或支撑反射镜的45侧壁也将不被蚀刻损伤。
37、。0077在某些实施例中，该处理过程耐受腔掩模用于形成图6A中的腔的蚀刻掩模，未示出和槽掩模未示出之间的不对准，因为在图6的视图中，腔掩模可以相对于槽掩模右或左偏移。0078在某些实施例中，出于下列原因在槽的形成中实现高深一致性。腔410图6A具有低的高宽比ASPECTRATIO高度对深度比，因此，腔410的蚀刻可以容易地控制以在整个腔中提供精确均匀一致的深度。在某些实施例中，高宽比至多为12。层520的蚀刻也可以容易地控制，因为该蚀刻是对于作为蚀刻停止层的衬底130是选择性的。例如，衬底130可以是硅，而层520可以是二氧化硅。根据所涉及的材料，可以通过在沉积层520之前，在腔410上形成另。
38、外的蚀刻停止层，来改善蚀刻选择性。在某些实施例中，该蚀刻选择性是至少21。0079另外，在某些实施例中，图6A6C的处理过程易于与形成在衬底130中或之上形成导电线或其它电路的其它步骤集成。这样的电路可以在图6B和6C的阶段之间形成，即，在层520的沉积之后在槽蚀刻之前。在该阶段，晶片是平的，许多常规的电路制造处理过程在说明书CN104169768A106/22页11平的晶片上工作更好。有时将衬底130与和该衬底集成的其它元件一起称作“晶片”；在某些实施例中，在同一晶片中同时制造多个插入件。尤其是，晶片处理和光刻与平的晶片工作更好。可以与形成其它电路的处理过程一致地选择材料520。例如，如果这。
39、些处理过程需要高温，则材料520可以选择为耐受高温。如果反射镜144图6A6C中未示出或其它元件需要由非难熔金属诸如，金形成，则金属沉积可以推迟直至高温步骤之后。0080图7是插入件124与反射镜144和一个或多个光纤104的在沿光纤104截取的截面图中的图示。光纤被插入到槽310中使得它们在插入件的左侧突出超出腔。腔410在该侧上并不具有侧壁。腔最初形成有在所有侧上的侧壁图6A，但是然后在晶片130的切片期间一侧被去除。更具体地，腔410的一个侧壁位于晶片的划片线上。该侧壁被切片处理过程去除。0081现在将说明其他实施例。图8顶视图和图9A横截面图示出了在根据本发明某些实施例的光学插入件的制。
40、造的开始阶段在衬底130中形成腔410。图8示出了在形成腔之前的结构，而图9A和9B示出了具有该腔的结构。衬底130可以是硅、绝缘体上硅SOI、玻璃、金属或其它材料。在某些实施例中，衬底130是其中同时制造多个插入件的晶片的一部分。在紧接下面讨论的示例性实施例中，衬底130是具有750M厚度的单晶硅。0082衬底130最初在顶部和底部上是平的。通过掩模的定时蚀刻形成腔410。更具体地，清洗衬底130，并在整个顶表面上沉积掩模层810以提供硬掩模。在某些实施例中，层810是热生长至示例性的10M厚度的二氧化硅，但是也可以使用其他材料例如，碳化硅、氮化硅金属以及其它和其他制造工艺。也可以在晶片的顶。
41、部表面和侧壁表面上形成层810，尽管这并未被示出。层810是可选的，并且可以省略；根据用于形成腔的蚀刻的类型、腔深度、衬底130的材料以及可能的其它因素，硬掩模可能是期望的或者可能是不期望的。0083将掩模层810图案化，以限定腔410。见，图8。去除光致抗蚀剂，并通过掩模开口蚀刻衬底130以形成腔。腔具有水平底表面与衬底的底表面平行，以及倾斜的侧壁9101至9104，其相对于衬底的底表面以示例性的45的角度倾斜。将在这些侧壁中的一个或多个上形成反射镜，例如，在侧壁9102上。本发明并不限于具有四个侧壁的腔；腔在顶视图中可以是非矩形的，并且可以具有圆形和其它形状。0084腔410的一种示例性的。
42、蚀刻是各向异性湿法蚀刻，如果晶片130是100硅晶片并且如图8中所示，掩模层810中的开口暴露衬底130的顶表面的矩形区域，其侧面取向在硅晶体的方向，则该各向异性湿法蚀刻提供45侧壁。一种适当的湿法蚀刻是与如上面结合图3所述的相同的蚀刻，即，具有异丙醇IPA作为添加剂的KOH。倾斜的侧壁91019104是110面，并且如上所述的,该蚀刻相对于这样的面是选择性的。该蚀刻是定时的以提供期望的腔深度。在某些实施例中，腔深度为100M，并且蚀刻定时为大约100分钟。也可以使用其它蚀刻工艺。例如，在某些实施例中，蚀刻剂是TMAH四甲基氢氧化铵的溶液或EDP乙二胺邻苯二酚的溶液。0085可以基于许多因素选。
43、择蚀刻技术，所述因素诸如，期望的表面形态涉及反射镜的粗糙度、掩模810的材料和厚度、相对于掩模材料的蚀刻选择性、寄生面尺寸即，在蚀刻期间可能在基板110中形成的不期望的面的尺寸、蚀刻速率、缺陷密度、材料成本、工艺成本、对蚀刻副产物的使用和处置的限制、以及其它因素。示例的蚀刻技术包括说明书CN104169768A117/22页120086无机蚀刻剂与有机非离子性表面活性剂添加剂的混合物0087KOH1040加上IPA异丙醇到50浓度；0088KOH1040加上NC系列表面活性剂，其是在001到01范围的聚氧化亚乙基烷基苯基醚NC100、NC200以及NC300；0089KOH1040加上在000。
44、1到01范围的NC1002。0090无机蚀刻剂与有机非离子性表面活性剂添加剂的混合物0091EDP乙二胺和邻苯二酚的水性溶液520加上IPA到50；0092EDP520加上在001到01范围的NC系列表面活性剂NC100、NC200以及NC300；0093EDP520加上在0001到01范围的NC1002。0094此外0095TMAH四甲基氢氧化铵5到25加上IPA异丙醇到50浓度0096TMAH525例如，如CHEMICALSTRATEGIES,INCANTHEM,ARIZONA提供的25水溶液加上TRITONX10051000PPM，例如，100PPM；0097TMAH525加上在001到。
45、01范围的NC系列表面活性剂NC100、NC200以及NC3000098TMAH525加上在0001到01范围的NC1002。0099这些示例不是限制性的。0100腔深度可以是任何适当的值，例如，100至500M或者更小或更大。在某些实施例中，腔是矩形的，腔的顶表面的尺寸是沿侧壁9101为21MM，沿侧壁9102为20MM。如此，腔的高宽比ASPECTRATIO大约为121。低的高宽比对于提供均匀一致的高可控性的腔深度是期望的。也可以使用其它形状、尺寸以及纵横比。掩模810中的矩形开口的不同侧可以具有不同取向；在某些实施例中，将在侧面9102上形成反射镜144，并且在形成掩模810时该侧面具有。
46、取向，但其它侧面可以具有其它取向，并且也可以使用非矩形腔。0101然后，在衬底之上沉积可选的蚀刻停止层1010图10，以在后续的层520图6B、6C的蚀刻中提供蚀刻停止。在某些实施例中，层520将是多晶硅，而层1010是在硅衬底130上热生长至20M厚度的或通过CVD化学气相沉积，例如，由TEOS沉积的二氧化硅。在该步骤中层810的厚度增加。0102选择层520的材料，以与将在衬底130中形成电路的其它制造工艺兼容。多晶硅是期望的，因为其耐受高温，诸如，硅的热氧化中存在的高温。多晶硅也易于沉积且廉价。在某些实施例中，层520将用于为悬臂式换能器120提供机械支撑，如下面描述的，但将不用于提供半。
47、导体电路元件，诸如晶体管区域。因此，可以使用低质量多晶硅和廉价沉积方法。尤其是，层520可以是通过LTCVD低温化学汽相沉积形成的冶金多晶硅。另一种可能是通过高温1200CVD沉积的多晶硅。也可以使用其它工艺。层520可以是具有非常小的精细尺寸纳米晶粒的非晶硅或多晶硅，或者，可以是外延生长的硅，或其它种类。其它适当的材料包括聚酰亚胺和光致抗蚀剂特别是，如果将不使用高温的话。其它材料也是可能的。0103在与下面立即将讨论的不同的实施例中，在层520的沉积之前或期间执行在衬底说明书CN104169768A128/22页13130中形成电路的一个或多个可能所有工艺步骤，并基于其它考虑选择用于层520。
48、的材料。在某些实施例中，所述材料是聚合物，可以是微粒聚合物，例如具有玻璃珠微粒以用于机械强化。也可以使用金属或其它材料。0104层520最初覆盖整个晶片，但然后通过停止在氧化物810上的化学机械抛光CMP将其抛光。见图11。腔410保持被层520填充，但腔外部的层520被去除。在其它实施例中，CMP或其它工艺留下覆盖整个晶片的层520，具有平的顶表面。非平面的顶表面也是可能的。0105在蚀刻层520以形成槽310之前，对晶片进行处理以形成电路，所述电路用于连接至换能器或多个换能器120，并可能用于其它目的。在图11的阶段，晶片是平的，如对于许多的IC制造工艺所期望的。如果期望的话，可以在晶片之。
49、上沉积另外的平的层例如，氮化硅作为保护层520的保护层。0106可以处理该晶片以创建电路134图1或任何其它期望的电路，包括例如，在衬底130的顶部和底部两者处的电路元件，具有在这些电路元件之间的穿晶片互连。见例如，下列美国专利通过引用将其并入在此01072011年6月21日颁布给SAVASTIOUK等人的NO7,964,508“DIELECTRICTRENCHES,NICKEL/TANTALUMOXIDESTRUCTURES,ANDCHEMICALMECHANICALPOLISHINGTECHNIQUES”；01082009年4月21日颁布给HALAHAN等人的NO7,521,360“ELECTROPLATINGANDELECTROLESSPLATINGOFCONDUCTIVEMATERIALSINTOOPENINGS,ANDSTRUCTURESOBTAINEDTHEREBY”；0109NO7,241,675“ATTACHMENTOFINTEGRATEDCIRCUITSTRUCTURESANDOTHERSUBSTRATESTOSUBSTRATESWITHVIAS“；0110NO7,186,586“INTEGRAT。