。保持具有恒定直径的相对长的圆柱形柱形状，以便在柱和适配光学连接器230中的圆柱形腔280之间实现精确对准也是可取的。通过将柱的一些长度用于倒圆(通常称为引入端)，对准的有效性可被降低。对准柱可被延长，以便提供用于对准和导入的更多材料。但是这增加了柱的制造工艺所需的时间及其成本。
[0018]在此描述的系统和方法能以有效的方式形成几乎完美的导入表面，是通过在对准柱210的顶表面上滴涂精确量的液体聚合物或液体焊料(或施加可在加热过程中被液化的固体材料)，使该材料将固化成对准柱的弧形或倒圆的导入表面。例如，该聚合物可以是熔化的热塑性塑料或未固化的热固塑料。该焊料可被作为糊剂施加、被预先成形、喷溅或电镀到对准柱280的顶部上。通过控制聚合物或者焊料材料的成分和量，引入端可自然地流出至对准柱的边界。能量考虑可导致该材料呈现有利的弧形表面形状。在聚合物材料的情况下，合适的化学性质可使聚合物和对准柱280的顶表面之间在某种程度上形成坚固结合，以适于在多个连接周期期间经受导引光学连接器230的过程。图3、图4和图5，以及相关的讨论将例示用于将对准柱280构造至硅衬底220上的替代示例。
[0019]图3示出衬底材料300的示例，衬底材料300具有通过深反应离子刻蚀(DRIE)工艺形成在其上的对准柱，以能够与连接器对准。形成对准柱的第一步骤涉及向衬底施加抗蚀材料，如在310处由抗蚀剂箭头所示。这种抗蚀剂可以以圆形图案施加，使得随后在衬底上刻蚀之后，圆柱形柱在刻蚀后保留。在320处，DRIE刻蚀工艺被应用于衬底，其中箭头表示刻蚀图案的方向。在刻蚀后，圆柱形柱被形成在衬底材料300上事先施加了抗蚀剂的区域中。在330处，圆柱形柱具有用以在圆柱形对准柱的顶部形成倒圆的材料。如之前所述，例如，这种倒圆的材料可由液体聚合物或液体焊料施加。
[0020]图4示出衬底材料400的示例，衬底材料400具有通过电镀工艺形成在其上的对准柱，以能够与连接器对准。在410处，衬底材料400被示为具有形成在其上的电镀柱。例如，该电镀可以以连续工艺形成，以在衬底材料400的顶部生长圆柱形柱。通常，该工艺采用由抗蚀剂或其它聚合物制成的其中形成有柱的负形状的光刻成型模具。镀层可在形成于聚合物中的负形状内侧建立以产生柱。此工艺常被称为电铸。在420处，由电镀衬底产生的圆柱形柱具有用以在圆柱形对准柱的顶部形成倒圆的材料。与图3的示例类似，例如，这种倒圆的材料可由液体聚合物或液体焊料施加。
[0021]图5示出衬底材料500的示例，衬底材料500具有通过应用环氧树脂和光刻工艺形成在其上的对准柱，以能够与连接器对准。在此示例中，第二材料504可被形成在衬底材料504的顶部上。该第二材料504可包括例如环氧树脂的黏合剂，或者在另一示例中的聚酰亚胺环氧树脂。在520处，光抗蚀剂可被施加至第二材料504，其中所述光抗蚀剂形成用于圆柱形结构的刻蚀图案。在530处，圆柱形柱通过对第二材料504应用刻蚀工艺以形成柱而被形成。在540处，在530处产生的圆柱形柱具有用以在圆柱形对准柱的顶部形成倒圆的材料，而且圆柱形对准柱由环氧树脂和随后的刻蚀形成。与图3和图4的示例类似，例如，这种倒圆的材料可由液体聚合物或液体焊料施加。
[0022]鉴于以上描述的前述结构性和功能性特征，参照图6将更好地领会示例的方法。然而，为了说明的简单性，图6的示例方法被示出和描述为连续执行，应当理解和领会的是，本示例并不限于例示的顺序，因为一些动作在其它示例中可以以不同于在此示出和描述的顺序发生和/或同时发生。另外，为完成方法并非必须执行所有描述的动作。
[0023]图6示出用于在衬底材料上形成对准柱的示例方法600。在610处，方法600包括生长包括集成电路的衬底材料(例如，图1的衬底材料100和集成电路)。在620处，方法600包括在衬底材料上形成对准柱(例如图1的对准柱110)。方法600包括在对准柱上形成倒圆的顶部，以能够将连接器对准到衬底材料(例如图1的倒圆的顶部140)。方法600也可包括在对准柱上施加液体聚合物以形成倒圆的顶部。在另一示例中，该方法可包括在对准柱上施加液体或固体的焊料，以形成倒圆的顶部。
[0024]方法600也可包括刻蚀衬底材料，以形成对准柱。这可包括利用深反应离子刻蚀(DRIE)以刻蚀衬底材料，从而形成对准柱。在另一示例中，方法600可包括电镀衬底材料以形成对准柱。在另一示例中，方法600可包括向衬底材料施加环氧树脂以形成对准柱。这可包括通过光刻工艺成形环氧树脂。方法600也可包括在衬底材料中形成腔以允许光穿过该腔。这可包括通过对准柱将衬底材料与玻璃衬底材料对准，其中来自玻璃衬底材料的光信号可与衬底材料的集成电路交互。
[0025]以上已经描述的为示例。当然，不可能描述部件或方法学的每一个可想到的组合，但是本领域普通技术人员将会意识到，可能有许多进一步的组合和排列。因此，本公开意在包含落入包括所附权利要求的本申请范围内的所有这些替代、修改和变更。如在此使用的，术语“包括”意味着包括但不限于，术语“包含”意味着包括但不限于。术语“基于”意味着至少部分地基于。相应地，在本公开或权利要求列举“一”、“一个”、“第一”或“另一”元件，或者其等同物的情况下，其应当被解释为包括一个或多于一个这种元件，既不需要也不排除两个或更多个这种元件。
【主权项】
1.一种方法，包括: 生长包括集成电路的衬底材料； 在所述衬底材料上形成对准柱；和 在所述对准柱上形成倒圆的顶部，以使连接器能够对准所述衬底材料。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述对准柱上施加液体聚合物以形成所述倒圆的顶部。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述对准柱上施加如同液体或固体的焊料以形成所述倒圆的顶部。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括刻蚀所述衬底材料以形成所述对准柱。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括利用深反应离子刻蚀(DRIE)以刻蚀所述衬底材料，从而形成所述对准柱。
6.如权利要求4所述的方法，进一步包括电镀所述衬底材料以形成所述对准柱。
7.如权利要求4所述的方法，进一步包括对所述衬底材料施加环氧树脂以形成所述对准柱。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括通过光刻工艺成形所述环氧树脂。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述衬底材料中形成腔，以允许光穿过所述腔。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括将所述衬底材料通过所述对准柱对准光学透明的衬底材料，其中光信号能够通过所述光学透明的衬底材料被传输至在所述衬底材料的任意一侧上的部件。
11.一种装置，包括: 第一衬底材料，该第一衬底材料包括分立形式或集成形式的电子和光学部件；和 对准柱，包括形成在所述衬底材料上的圆柱形部分，所述对准柱包括形成在所述圆柱形部分上的倒圆的顶部，其中所述对准柱的所述倒圆的顶部提供用于将连接器适配至所述衬底材料的对准引导。
12.如权利要求11所述的装置，进一步包括结合至所述第一衬底材料的光学透明的衬底，其中在所述第一衬底材料中形成腔，以允许光穿过所述第一衬底材料。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述对准柱将所述光学透明的衬底上的透镜与所述连接器中的光波导对准。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述对准柱通过刻蚀工艺、电镀工艺或者聚合物扩展光刻工艺形成。
15.一种装置，包括: 第一硅衬底材料，该第一硅衬底材料包括集成的或分立的电子部件和电路，所述硅衬底材料具有形成在其中的腔，以允许光从光学连接器穿过所述衬底材料； 结合至所述第一硅衬底材料的光学透明的衬底材料，其中所述光学透明的衬底材料提供透镜，以接收从所述光学连接器穿过所述第一衬底材料的光；和 多个对准柱，每个对准柱包括形成在所述第一硅衬底材料上的圆柱形部分，每个对准柱包括形成在各自圆柱形部分上的倒圆的顶部，其中所述对准柱的所述倒圆的顶部提供用于将所述连接器适配至所述第一硅衬底材料和所述光学透明的衬底材料的对准。
【专利摘要】本发明提供一种方法，包括生长包括集成电路的衬底材料。该方法包括在所述衬底材料上形成对准柱，并在所述对准柱上形成倒圆的顶部，以使连接器能够对准所述衬底材料。
【IPC分类】H01L21-027, H01L21-02
【公开号】CN104769703
【申请号】CN201380057209
【发明人】保罗·凯斯勒·罗森伯格, 迈克尔·瑞恩·泰·谭, 沙吉·马塔伊
【申请人】惠普发展公司，有限责任合伙企业
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年1月28日
【公告号】WO2014116253A1