光子封装件及其形成方法与流程

本发明实施例涉及一种光子封装件及其形成方法。

背景技术：

电信号和处理已经成为信号传输和处理的主流技术。近年来，光信号和处理已用于越来越多的应用中，特别是由于使用与光纤有关的用于传输信号的应用。

光信号和处理几乎总是与电信号和处理结合，以提供全面的应用。例如，光纤可以用于远程信号传输，而电信号可以用于短程信号传输以及处理和控制。因此，形成集成了光学组件和电子组件的器件以用于光信号和电信号之间的转换以及光信号和电信号的处理。因此，封装件可以包括光学(光子)管芯(包括光学器件)和电子管芯(包括电子器件)。

技术实现要素：

根据本发明的一些实施例，提供了一种形成封装件的方法，包括：将电子管芯接合至光子管芯，其中，所述光子管芯包括第一开口；将适配器附接至所述光子管芯，其中，所述适配器的部分与所述电子管芯的部分处于相同的水平；形成穿透所述适配器的通孔，其中，所述通孔与所述第一开口对准；以及将光学器件附接至所述适配器，其中，所述光学器件被配置为将光发射至所述光子管芯内或接收来自所述光子管芯的光。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种形成封装件的方法，包括：形成适配器，包括：在盲板中形成第一开口；以及形成保护层，所述保护层的部分延伸至所述第一开口内；将所述适配器附接至光子管芯，其中，所述光子管芯位于晶圆中；将所述电子管芯接合至所述光子管芯；将所述电子管芯和所述适配器密封在密封材料中；对所述密封材料实施平坦化以暴露所述适配器、所述适配器中的第一开口和所述电子管芯；以及锯切所述密封材料和所述晶圆以形成多个封装件，其中，所述封装件的一个包括所述适配器、所述光子管芯和所述电子管芯。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种封装件，包括：光子管芯，包括第一开口；电子管芯，位于所述光子管芯上方并且接合至所述光子管芯；适配器，位于所述光子管芯上方并且附接至所述光子管芯，其中，所述适配器包括穿透所述适配器的通孔，并且所述通孔与所述第一开口对准；以及光连接器，其中，所述光连接器的部分覆盖所述适配器中的所述通孔。

附图说明

当接合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1a至图1g示出了根据一些实施例的包括光学器件和电子器件的晶圆上芯片封装件的形成的中间阶段的截面图。

图2和图3示出了根据一些实施例的包括光学器件和电子器件的封装件。

图4a至图4d示出了根据一些实施例的包括光学器件和电子器件的片上芯片封装件的形成的中间阶段的截面图。

图5a至图5d示出根据一些实施例的包括光学器件和电子器件的晶圆上芯片封装件的形成的中间阶段的截面图。

图6a至图6c示出了根据一些实施例的适配器的形成的中间阶段的截面图。

图7a示出了根据一些实施例的适配器的形成的截面图。

图7b至图7g示出了根据一些实施例的适配器的形成的中间阶段的俯视图和截面图。

图8和图9示出了根据一些实施例的一些适配器和对应的光栅耦合器(gc)孔的顶视图。

图10示出了根据一些实施例的用于形成晶圆上芯片封装件的工艺流程。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实施例中重复参照标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)原件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。

根据各个示例性实施例，提供了包括光学器件和电子器件的三维(3d)封装件及其形成方法。根据一些实施例，示出了形成封装件的中间阶段。讨论了一些实施例的一些变化。贯穿各个视图和示例性实施例，相同的参照标号用于指定相同的元件。

图1a至图1g示出了根据本发明的一些实施例的封装件的形成的中间阶段的截面图。图1a至图1g中所示的步骤也示意性地反映在图10所示的工艺流程200中。

图1a示出了通过粘合剂4安装在载体2上的光子管芯10的截面图。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤202。根据本发明的一些实施例，光子管芯10是晶圆6的一部分，其中，晶圆6包括布置为阵列的多个相同的光子管芯10，但是详细地示出了一个光子管芯10。光子管芯10具有接收光信号、在光子管芯10内部传输光信号、将光信号从光子管芯10传输出去以及与电子管芯54电子通讯的功能。因此，光子管芯10也负责光信号的输入-输出(io)。

光子管芯10包括衬底12。衬底12可以是半导体衬底，其可以是硅衬底、硅锗衬底或由其他半导体材料形成的衬底。根据本发明的可选实施例，衬底12是由例如氧化硅形成的介电衬底。根据本发明的一些实施例，光子管芯10用作中介层，并且包括穿透衬底12的通孔(tv，也称为衬底通孔或硅通孔)14。tv14由导电材料形成，其也可以是诸如钨、铜、钛等的金属材料。隔离层16环绕tv14，并将tv14与衬底12电隔离。

图1a至图1g所示的工艺称为先焊料工艺，其中，如图1a所示，首先形成光子管芯10的背侧结构(包括焊料区域26)。在图1a所示的结构中，介电层18位于衬底12下面，并且可以由氧化硅、氮化硅、碳化硅或其他介电材料形成。tv14可以穿透介电层18。再分布线(rdl)22形成在tv14下面并连接至tv14，并且用于重新路由电信号、电力、电接地等。在介电层20中形成再分布线22。在rdl22下面形成电连接至rdl22的凸块下金属(ubm)24，并且在ubm24上形成焊料区域26。

根据本发明的一些实施例，可以在衬底12的顶面处形成集成电路器件28。根据本发明的一些实施例，集成电路器件28包括有源器件，诸如晶体管和/或二极管(其可包括光电二极管)。集成电路器件28也可以包括诸如电容器、电阻器等的无源器件。根据本发明的可选实施例，没有形成有源器件，而可以在光子管芯10中形成无源器件。

在衬底12上方存在介电层30(其也可以表示多个介电层)。根据本发明的一些实施例，介电层30由氧化硅、氮化硅等形成。硅层32形成在介电层30上方并且可以接触介电层30。硅层32可以被图案化，并且用于形成用于光信号的内部传输的波导。因此，硅层32在下文中也称为波导。光栅耦合器34形成在硅层32上，光栅耦合器34的顶部具有光栅，从而光栅耦合器34具有接收光或透射光的功能。用于接收光的光栅耦合器34接收来自上面的光源或光信号源(诸如图1g所示的光纤84)的光，并且将该光传输至波导32。用于传输光的光栅耦合器34接收来自波导32的光并且将该光传输至光纤84(图1g)。调制器36也形成在硅层32上，并且用于调制光信号。应该理解，光子管芯10可以包括可以用于处理和传输光信号和电信号的各种其他器件和电路，其根据本发明的一些实施例也是可以预期的。

图1a也示出了形成在光栅耦合器34上方的互连结构38。互连结构38包括多个介电层40和42以及其中的金属线和通孔(组合在一起称为44)。介电层40由诸如氧化硅的透光材料形成。介电层42也称为金属间电介质(imd)，并且可以由氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等或k值低于约3.0的低k介电材料形成。低k介电材料可以包括blackdiamond(应用材料公司的注册商标)、含碳低k介电材料、氢倍半硅氧烷(hsq)、甲基倍半硅氧烷(msq)等。蚀刻停止层可以形成为将相邻的imd分隔开，并且由相对于介电层具有高蚀刻选择性的材料形成。蚀刻停止层可以由碳化硅、碳氮化硅等形成。金属线和通孔44可以使用镶嵌工艺形成，并且可以包括例如位于扩散阻挡层上的铜。扩散阻挡层可以由钛、氮化钛、钽、氮化钽等形成。根据一些实施例，tv14延伸至介电层42中的底部介电层中的金属线44。

金属焊盘48形成在金属线/通孔44上方并且连接至金属线/通孔44。可以形成钝化层46，钝化层46的至少一些部分覆盖金属焊盘48的边缘部分。金属焊盘48可以由铝铜形成，并因此称为铝焊盘，因为金属焊盘48中的大多数元素是铝。金属焊盘48通过金属线和通孔44电连接至电器件(诸如器件28)和/或通孔14，该电器件可以是光电转换器件和/或电光转换器件。光电转换器件和/或电光转换器件可以构建在光子管芯10内部或外部并附接至光子管芯10。光电转换器件可以包括光电二极管。电光转换器件可以包括发光二极管、灯等。

钝化层46可以由非低k介电材料形成。例如，钝化层46可以包括氧化硅层和位于氧化硅层上方的氮化硅层。诸如pbo、聚酰亚胺等的聚合物层可以或不可以用于形成顶部介电层，诸如位于介电层46上面的层49。在光子管芯10的顶面处形成电连接件50。根据本发明的一些实施例，电连接件50由铜、镍、钛或它们的多层形成，并且可以形成为金属柱。电连接件50也可以包括焊帽(未示出)。

孔52a和孔52b形成在光子管芯10中，并且穿透包括层49、46和42的多个介电层。孔52a和孔52b也共同地并且单独地称为孔(或开口)52。孔52的形成包括使用光刻工艺的蚀刻工艺。孔52延伸至介电层40的顶面，其中，介电层40的至少部分直接位于每个孔52的下面。根据本发明的一些实施例，孔52覆盖下面的光栅耦合器34。孔52的俯视图形状可以包括但不限于矩形、圆形、六边形等。应该理解，虽然示出了一个孔52a和一个孔52b，但是可以有多个孔52a和/或多个孔52b。根据介电层42包括低k介电材料的一些实施例，可以通过用共形非低k介电层(未示出)覆盖孔52的侧壁来钝化孔52，使得低k介电材料没有暴露。

参照图1b，将电子管芯54接合至光子管芯10。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤204。该接合可以通过例如使用焊料区域56的焊料接合来实现。也可以使用诸如直接金属至金属接合或混合接合的其他接合方法。可以将底部填充物58分配至电子管芯54和光子管芯10之间的间隙中，之后固化。

根据本发明的一些实施例，电子管芯54用作中央处理单元，其包括用于控制光子管芯10中的器件的操作的控制电路。电子管芯54也通过接合区域(例如焊料区域56)与光子管芯10交换电信号。此外，电子管芯54包括用于处理从光子管芯10中的光信号转换的电信号的电路。

在随后的步骤中，如图1c所示，将适配器60附接至光子管芯10。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤206。根据本发明的一些实施例，适配器60通过粘合剂62附接至光子管芯10。根据本发明的可选实施例，适配器60通过例如熔融接合(电介质至电介质)的接合附接至光子管芯10。该接合可以通过例如硅至氧化物接合或氧化物至氧化物接合来实现，其中，氧化物可以包括氧原子。在该接合中，适配器60中的对准标记73用于将适配器60与光子管芯10对准，使得适配器60中的孔66a和66b(共同地或单独地称为孔或开口66)分别与相应的下面的孔52a和52b对准。根据本发明的一些实施例，孔66的横向尺寸大于对应的下面的孔52的横向尺寸。孔66可以横向地延伸超过对应的下面的孔52的边缘。孔66a和下面的孔52a可以一一对应，其中，每个孔66a覆盖一个孔52a。孔66a和下面的孔52a可以一对多对应，其中，每个孔66a覆盖多个(两个或更多个)孔52a。孔66b和下面的孔52b可以一一对应，其中，每个孔66b覆盖一个孔52b。孔66b和下面的孔52b也可以有一对多对应，其中，每个孔66b覆盖多个(两个或更多个)孔52b。

图6a至图6c示出了根据本发明的一些实施例的适配器60的形成中的中间阶段的截面图。参照图6a，提供了盲板68。根据本发明的一些实施例，盲板68由均质材料72形成。此外，在盲板68上没有形成有源器件和无源器件。盲板68可以由半导体材料、介电材料或金属材料形成。盲板68也可以由热膨胀系数(cte)小于密封材料74(图1d)的cte的材料形成。盲板68的cte也可以等于或接近于硅的cte(约2.6ppm/℃)，或介于硅的cte和密封材料74的cte之间。根据本发明的一些实施例，盲板68由诸如硅的半导体材料形成，并且可以是空白硅晶圆的形式。根据可选实施例，盲板68由诸如氧化硅或氮化硅(具有等于约3.2ppm/℃的cte)的介电材料形成。根据又一可选实施例，盲板68由诸如铜(具有等于约8.4ppm/℃的cte)、铝、不锈钢等的金属材料形成。

参照图6b，孔52a和52b形成为从盲板68的顶面延伸至盲板68的中间水平。可以通过蚀刻形成孔52a和52b。该蚀刻是各向异性的，使得孔52a和52b的侧壁是直的和垂直的。

下一步，参照图6c，在基底材料72上形成衬垫70。当板68是硅板或硅晶圆时，可以通过板68的热氧化形成衬垫70，并且因此衬垫70是氧化硅层。根据这些实施例，衬垫70也可以形成在板68的侧壁和底面上，未示出衬垫70的这些部分。根据本发明的一些实施例，衬垫70通过沉积形成，并且衬垫70可以包括氧化硅、氮化硅等。衬垫70可以是由诸如氧化硅的均质材料形成的单层，或者可以是包括由不同材料形成的多个子层的复合层。例如，衬垫70可以包括氧化硅层和位于氧化硅层上方的氮化钛层。可以使用诸如原子层沉积(ald)、化学汽相沉积(cvd)等的共形沉积方法来实施该形成。

根据一些实施例，可以衬垫70的顶面上形成粘合膜62以用于随后的附接。根据可选实施例，没有形成粘合膜62。此外，形成对准标记73。应该注意，对准标记可以是延伸至板68中的凹口。下一步，将板68锯切成多个相同的适配器60，并且将适配器60中的一个附接至光子管芯10，如图1c所示。当适配器60通过熔融接合附接至光子管芯10时，在板68上不设置粘合剂。因此，图1c中的粘合剂62以虚线示出，以表明它可以存在或可以不存在。

图7a根据可选实施例示出了适配器60的形成。初始结构、材料和工艺步骤也与图6a和图6b所示的相同。下一步，如图7a所示，形成衬垫70和透明填充材料71，并且可以例如在化学机械抛光(cmp)或机械研磨中平坦化衬垫70和透明填充材料71的顶面。透明填充材料71具有大于衬垫70的第二折射率(n2)的第一折射率(n1)。因此，透明填充材料71可以用于传输光，并且当透明填充材料71中传输的光到达衬垫70时，可在透明填充材料71中发生全反射。根据本发明的一些实施例，透明填充材料71由氧化硅、氮化硅、硅、玻璃等形成，并且形成方法可以包括沉积或旋涂。在衬垫70和透明填充材料71的平坦化之后，将板68锯切成适配器60。取决于衬垫70的材料和用于将适配器60附接至光子管芯10的预期方法，可以或可以不在板68上设置粘合剂。

图7b至图7g示出了根据可选实施例的适配器60的形成中的俯视图和截面图。参照截面图图7b，提供了半导体板68。半导体板68可以是硅衬底，或者可以由其他透明半导体材料形成。例如通过蚀刻在半导体板68中形成开口69a和69b。图7c示出了半导体板68的俯视图。每个开口69a和69b均形成围绕半导体板68的部分68’的环。

下一步，如图7d和图7e所示，实施热氧化以形成氧化物区域77，氧化物区域77可以是氧化硅区域。由于在热氧化中体积增加，开口69a和69b被形成氧化物环的氧化物区域填充，并分别称为氧化物环77a和77b。氧化物区域77也包括位于半导体板68顶部上的部分。

下一步，如图7f和图7g所示，去除氧化物区域77的至少一些水平部分。根据本发明的一些实施例，在cmp或机械抛光步骤中去除氧化物区域77的水平部分。因此，暴露半导体部分68’。可选地，实施蚀刻以去除覆盖部分68’的氧化物区域77的部分，而留下氧化物区域77的未被蚀刻的其他部分。之后，将半导体板68锯切成适配器60，其用于图2的结构。根据这些实施例，氧化物环77a和77b形成用于传导光的波导，并且半导体部分68’是如图2所示的透明材料71(在开口66a和66b中)。相应的适配器60至下面的光子管芯10(图2)的接合可以是熔融接合。

在如图6c或图7a所示的适配器60附接至光子管芯10之后，实施密封工艺以将适配器60和电子管芯54密封在密封材料74中，如图1d所示。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤208。密封材料74可以是模塑料，其可以包括基底材料(聚合物或树脂)和基底材料中的填料。填料可以是球形颗粒。

图1e示出了密封材料74的平坦化，其可以通过cmp或机械研磨来实施。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤210。在平坦化期间，减薄密封材料74、适配器60以及可能的电子管芯54。因此，暴露开口52a、52b、66a和66b。开口66a和66b穿透适配器60，并且因此成为通孔。在产生的结构中，密封材料74、适配器60和电子管芯54的顶面与平坦表面共面。这为随后的工艺步骤提供了有利的部件，其中，可以将平坦表面放置在另一载体(未示出)上以实施一些处理步骤(例如，图5c和图5d中所示的步骤)。此外，由于电子管芯54附接至光子管芯10的一部分，因此光子管芯可能在应力下发生翘曲，导致电子管芯54和光子管芯10之间的虚焊。光子管芯10也可能在应力下破裂。适配器60的采用也减小了应力(特别是当适配器60的cte接近于光子管芯10和电子管芯54的cte时)。

图1a至图1e所示的工艺步骤处于晶圆级。因此，在图1b和图1c所示的步骤中，将多个相同的电子管芯54和多个相同的适配器60附接至晶圆6中的多个光子管芯10。因此，图1e所示的结构是也处于晶圆级，并且在粘合剂4上方产生的结构称为复合晶圆76。

之后，如图1f所示，将复合晶圆76从载体2卸下，并且将其附接至切割带75。下一步，分割复合晶圆76以产生多个彼此相同的封装件78。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤212。

图1g示出封装件78与封装组件80的接合，封装组件80可以是封装衬底、印刷电路板等。回流焊料区域26以连接封装组件80中的接合焊盘81。

同样，连接器82和灯86附接至封装件78。相应的步骤示出为图10所示的工艺流程中的步骤214。连接器82与孔66a和52a对齐。连接器82用于光子管芯10的光信号的输入/输出。连接器82包括表示一根或多根光纤的光纤84。光纤84可以穿透开口66a并且延伸至开口52a内，并且光纤84光连接至下面的光栅耦合器34。将光纤84中传输的光投射至光栅耦合器34上，或者由光纤84接收光栅耦合器34发射出的光。

此外，将可以是灯的辐射源86(并且因此可选地称为灯86)附接至光子管芯10，并且与孔66b和52b对准。灯86被配置为将光88(其可以是激光束)投射至开口66b和52b中，其中，将光88投射至一个或多个下面的光栅耦合器34上。

根据本发明的一些实施例，使用透明(并且因此是透明的)粘合剂的光学粘合剂90用于将连接器82和灯86固定在光子管芯10上。光学粘合剂90也可以填充至开口66a、66b、52a和52b。可选地，光学粘合剂90可以设置在连接器82和灯86上方并且围绕连接器82和灯86，同时留下开口66a、66b、52a和52b作为最终产品中的气隙。因此形成封装件100。

图2、图3、图4a至图4d和图5a至图5d示出了根据本发明的一些实施例的封装件的形成中的中间阶段的截面图。除非另有说明，否则这些实施例中的组件的材料和形成方法与相同组件基本上相同，在图1a至图1g所示的实施例中，相同组件由相同的参考标号表示。因此可以在图1a至图1g所示的实施例的讨论中找到关于封装件的形成工艺和材料的细节。

图2示出了根据本发明的一些实施例的封装件100。根据这些实施例的适配器60使用图7a所示的工艺或图7b至图7g所示的工艺形成。因此，如图2所示的适配器60包括透明填充材料71。透明填充材料71与也是气隙的开口52a和52b重叠。在密封和平坦化之后，暴露适配器60中的填充材料71。因此，根据这些实施例，用透明填充材料71填充通孔66a和66b。之后，附接连接器82和灯86。根据这些实施例，光纤84具有与适配器60的顶面齐平或者高于适配器60的顶面的底端。从一个光纤84投射的光穿透透明填充材料71，并由一个光栅耦合器34接收。从一个光栅耦合器34投射的光也可以穿透透明填充材料71，并且由相应的一个光纤84接收。实现双向光通信。根据这些实施例，光学粘合剂90也用于固定连接器82和灯86。由于适配器60中没有开口。因此开口52a和52b可以没有用光学粘合剂90填充，并且可以保留作为最终产品的气隙。

图3示出了根据本发明的一些实施例的封装件100。一些作为离散组件的灯足够小且足够薄，并且因此可以固定在最终产品的开口66b内部，而不具有比适配器60的顶面突出更高的任何部分。根据本发明的一些实施例，灯86通过接合焊盘接合至光子管芯10。之后，附接适配器60，随后是密封和平面化。在适配器60的附接期间，灯86插入开口至66b内。灯86从下面的光子管芯10接收功率，并且不需要外部线路为灯86提供功率。因此，封装件78的共面性不会受到灯86的不利影响。之后，附接连接器82，并且也分配了光学粘合剂90以固定连接器82。可以将光学粘合剂90分配至开口66a和52a中，并且可以或不可以分配至开口52b中。因此，开口52b可以留下作为气隙，或用光学粘合剂90填充。

在晶圆级实施图1a至图1g所示的实施例。因此，在图1a至图1e所示的工艺中，光子管芯10是包括多个光子管芯10的未锯切晶圆6的一部分。在图1f所示的步骤中锯切晶圆。图4a至图4d示出了根据本发明的一些实施例的封装件100的管芯级形成。

在图4a中，将已经从相应晶圆上锯切的离散光子管芯10放置在载体2上，载体2是比图1a所示的载体2小得多的载体。根据一些实施例，在光子管芯中形成孔52a和52b，并且可以在晶圆的锯切之前形成孔52a和52b。根据可选实施例，在晶圆的锯切之后形成孔52a和52b。将电子管芯54接合至光子管芯10，并且分配和固化底部填充物58。

下一步，参照图4b，例如通过使用粘合剂的粘合或者通过电介质至电介质接合将适配器60附接至光子管芯10。根据一些实施例，可以首先通过实施图6a至图6c所示的步骤，并且之后实施cmp或研磨以去除板68的过量部分来形成适配器60，使得开口52a和52b变成穿透板68的开口。之后，将板68锯切成多个适配器60，其中一个适配器60具有图4b所示的结构。在板68的cmp期间选择适配器60的高度，使得适配器60的顶面尽可能地与管芯54的顶面齐平。

参照图4c，将粘合剂94分配在适配器60和电子管芯54之间，使得适配器60和电子管芯54在结构上连接。也可以将粘合剂94分配为环绕(当从俯视图中观察时)适配器60和电子管芯54的每个。粘合剂94的顶面略低于适配器60和电子管芯54的顶面。因此形成封装件78。

在图4d中，将连接器82和灯86附接至封装件78，并且分配光学粘合剂90。此外，将封装件78接合至封装组件80。因此形成封装件100。

图1a至图1g所示的实施例称为先焊料工艺(或由于焊料区域26有时称为c4凸块，而称为先c4工艺)，其中，在电子管芯54和适配器60的接合/附接之前，形成焊料区域26。图5a至图5d示出了后焊料工艺的中间步骤，其中，在将电子管芯54和适配器60接合/附接至光子管芯10之后，形成焊料区域。参照图5a，包括多个光子管芯10的未锯切晶圆6通过粘合剂4安装在载体2上。在光子管芯10中，tv14延伸至衬底12的中间水平，并且此时没有穿透衬底12。

下一步，实施图1b至图1e所示的工艺步骤，产生图5b所示的结构。工艺步骤和材料可以在图1b至图1e所示的实施例的讨论中找到，并且因此此处不再重复。因此形成复合晶圆76。

然后实施载体交换，其中，首先例如通过粘合剂98将载体96(图5c)附接至复合晶圆76，随后从载体2(图5b)卸下复合晶圆76。图5c示出了产生的结构。下一步，实施背侧研磨以去除衬底12的一些背侧部分，并且因此暴露tv14。之后，可以略微蚀刻衬底12，使得tv14突出于衬底12的背面之外。在随后的步骤中，形成介电层18和20、rdl22、ubm24和焊料区域26。图5d示出了产生的复合晶圆76。

在随后的步骤中，将复合晶圆76从载体96卸下。随后的步骤基本与图1f和图1g所示的相同，并且因此此处不再重复。产生的封装件基本与图1g所示的相同。

应该注意，根据上述各个实施例，封装件100中的一些组件具有不同的变化。例如，适配器60可以在其开口中包括或者可以不包括透明填充材料，封装件100可以在晶圆级或管芯级形成，并且可以使用先焊料或后焊料工艺形成。灯86可以放置在适配器60上方或者插入至适配器60内。根据实施例的变型，这些工艺步骤和结构可以在任何适用的情况下以任何组合进行混合。例如，在图4a至图4d和图5a至5d所示的实施例中，可以采用透明填充材料(图2)，或可以将灯86插入至适配器60内，与图3中的实施例类似。

图8示出了根据一些示例性实施例的封装件100中的适配器60的部分的俯视图。根据本发明的一些实施例，一个开口66a(标记为66a1)与多个开口52a重叠，并且每个开口52a可以用于将一根光纤插入其中。根据本发明的其他实施例，形成多个开口66a2，并且每个开口66a2以一一对应的方式与一个开口52a重叠，其中，每个开口52a/66a2均用于将一根光纤插入其中。根据一些实施例，开口66b对应于一个开口52b。

图9示出了根据可选实施例的适配器60的俯视图。除了开口66b对应于多个开口52b之外，该结构与图8所示的结构类似。

根据本发明的一些实施例，根据一些实施例讨论了一些示例性工艺和部件。也可以包括其他部件和工艺。例如，可以包括测试结构以辅助3d封装件或3dic器件的验证测试。测试结构可以包括例如形成在再分布层中或衬底上的允许测试3d封装件或3dic的测试焊盘、使用的探针和/或探针卡等。可以对中间结构以及最终结构实施验证测试。此外，本文公开的结构和方法可以与结合已知良好管芯的中间验证的测试方法结合使用，以增加良率并降低成本。

本发明的实施例具有一些有利特征。适配器的采用可能产生平坦的顶面，其可以在某些工艺步骤中(诸如在后焊料工艺中的焊料区域的形成中)粘合至载体。此外，适配器可以减小和平衡产生的结构中的应力，特别是当适配器的cte与中介层管芯和电子管芯的cte类似时。因此避免了由于压力产生的问题。

根据本发明的一些实施例，方法包括将电子管芯接合至光子管芯，其中，该光子管芯包括第一开口；将适配器附接至光子管芯，其中，该适配器的部分与电子管芯的部分处于相同的水平；形成穿透适配器的通孔，其中，该通孔与第一开口对准；以及将光学器件附接至适配器，其中，该光学器件被配置为将光发射至光子管芯内或接收来自光子管芯的光。在实施例中，方法还包括：在适配器附接至光子管芯之后，将电子管芯和适配器密封在密封材料中；以及实施平坦化以去除适配器和电子管芯的顶部，其中，在平坦化之后暴露通孔。在实施例中，光学器件包括连接器，并且在附接光学器件中，连接器的光纤延伸至通孔和第一开口内。在实施例中，光子管芯还包括第二开口，并且适配器还包括与第二开口对准的附加通孔，并且该方法还包括附接与第二开口对准的灯。在实施例中，光子管芯是已经从晶圆锯切的离散管芯，并且该方法还包括：在将适配器附接至光子管芯之后，在适配器和电子管芯之间分配粘合剂。在实施例中，将光学器件附接至适配器包括设置与适配器重叠的光学器件的至少部分。在实施例中，光子管芯还包括第二开口，并且该方法还包括：将灯接合至光子管芯，其中，在附接适配器之后，该灯位于适配器的第二开口中。在实施例中，该方法还包括形成适配器，包括：在盲板中形成开口；形成延伸至开口内的保护层；以及锯切具有开口的盲板以形成多个适配器，其中，适配器是多个适配器中的一个。

根据本发明的一些实施例，方法包括形成适配器，包括在盲板中形成第一开口；以及形成具有延伸至第一开口内的部分的保护层；将适配器附接至光子管芯，其中，光子管芯位于晶圆中；将电子管芯接合至光子管芯；将电子管芯和适配器密封在密封材料中；对密封材料实施平坦化以暴露适配器、适配器中的第一开口以及电子管芯；以及锯切密封材料和晶圆以形成多个封装件，其中，封装件的一个包括适配器、光子管芯和电子管芯。在实施例中，该方法还包括在光子管芯中形成第二开口，其中，在适配器附接至光子管芯之后，第一开口与第二开口连接以形成连续的开口。在实施例中，该方法还包括将连接器附接至适配器，其中，连接器的光纤延伸至第一开口内。在实施例中，连接器的光纤进一步延伸至光子管芯的附加开口内。在实施例中，方法还包括在光子管芯中形成通孔，其中，该通孔穿透光子管芯中的半导体衬底；以及形成焊料区域以电连接至通孔。在实施例中，形成适配器包括在适配器中形成第二开口，并且该方法还包括：将灯附接在适配器的顶部上，其中，该灯直接位于第二开口上方。在实施例中，形成适配器包括在适配器中形成第二开口，并且将灯设置在适配器的第二开口内部。

根据本发明的一些实施例，封装件包括：光子管芯，包括第一开口；位于光子管芯上方并且接合至光子管芯的电子管芯；位于光子管芯上方并且附接至光子管芯的适配器，其中，该适配器包括穿透适配器的通孔，并且通孔与第一开口对准；以及光连接器，其中，光连接器的部分与适配器中的通孔重叠。在实施例中，适配器的部分与电子管芯的部分处于相同的水平。在实施例中，光子管芯还包括第二开口，并且封装件还包括与第二开口重叠的灯。在实施例中，光连接器包括延伸至通孔和第一开口内的光纤。在实施例中，适配器包括硅层，没有在硅层上形成有源器件和无源器件。

根据本发明的一些实施例，方法包括：在光子管芯中形成第一开口和第二开口；将电子管芯接合在光子管芯上方；将硅适配器附接至光子管芯，其中，硅适配器中没有有源器件和无源器件，并且硅适配器的第三开口直接位于第一开口上方；以及平坦化硅适配器和电子管芯的顶面，其中，去除硅适配器的部分以暴露第一开口和第二开口，并且第三开口变成穿透硅适配器的通孔。在实施例中，该方法还包括将硅适配器和电子管芯密封在密封材料中，其中，在平坦化中，减薄密封材料、硅适配器和电子管芯。在实施例中，该方法还包括在硅适配器上形成保护层，其中，保护层延伸至第三开口内。在实施例中，该方法还包括将光连接器附接至硅适配器，其中，光连接器与第一开口和第三开口对准。在实施例中，该方法还包括将灯附接至硅适配器，其中，灯与第二开口对准。

根据本发明的一些实施例，封装件包括：光子管芯，包括第一孔和第二孔；位于光子管芯上方并且附接至光子管芯的硅适配器，其中，硅适配器包括第三孔和第四孔，该第三孔和第四孔分别与第一孔和第二孔对准并且与第一孔和第二孔连接；与第一孔和第三孔重叠的光连接器；以及与第二孔和第四孔重叠的灯。在实施例中，硅适配器中没有有源器件和无源器件。在实施例中，光连接器包括延伸至第一孔和第三孔内的光纤。

根据本发明的一些实施例，封装件包括：光子管芯，包括第一孔；位于光子管芯上方并且附接至光子管芯的硅适配器，其中，适配器包括与第一孔对准并且连接至第一孔的第二孔，并且适配器包括第一顶面；围绕适配器的模塑料，其中，模塑料包括第二顶面；位于第一顶面和第二顶面上方并且接触第一顶面和第二顶面的光粘合剂；以及与第一孔重叠的光连接器，其中，光连接器的至少部分位于光学粘合剂中。在实施例中，光子管芯还包括第三孔，并且适配器还包括与第三孔对准并且与第三孔连接的第四孔，并且封装件还包括与第三孔重叠的灯。

根据本发明的一些实施例，提供了一种形成封装件的方法，包括：将电子管芯接合至光子管芯，其中，所述光子管芯包括第一开口；将适配器附接至所述光子管芯，其中，所述适配器的部分与所述电子管芯的部分处于相同的水平；形成穿透所述适配器的通孔，其中，所述通孔与所述第一开口对准；以及将光学器件附接至所述适配器，其中，所述光学器件被配置为将光发射至所述光子管芯内或接收来自所述光子管芯的光。

在上述方法中，还包括：在将所述适配器附接至所述光子管芯之后，将所述电子管芯和所述适配器密封在密封材料中；以及实施平坦化以去除所述适配器和所述电子管芯的顶部，其中，在所述平坦化之后，暴露所述通孔。

在上述方法中，所述光学器件包括连接器，并且在附接所述光学器件中，所述连接器的光纤延伸至所述通孔和所述第一开口内。

在上述方法中，所述光子管芯还包括第二开口，并且所述适配器还包括与所述第二开口对准的附加通孔，并且所述方法还包括附接与所述第二开口对准的灯。

在上述方法中，所述光子管芯是已经从晶圆锯切的离散管芯，并且所述方法还包括：在将所述适配器附接至所述光子管芯之后，在所述适配器和所述电子管芯之间分配粘合剂。

在上述方法中，将所述光学器件附接至所述适配器包括：将所述光学器件的至少部分设置为覆盖所述适配器。

在上述方法中，所述光子管芯还包括第二开口，并且所述方法还包括：将灯接合至所述光子管芯，其中，在附接所述适配器之后，所述灯位于所述适配器的所述第二开口中。

在上述方法中，还包括形成所述适配器，包括：在盲板中形成开口；形成延伸至所述开口内的保护层；以及锯切具有开口的所述盲板以形成多个适配器，其中，所述适配器是所述多个适配器中的一个。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种形成封装件的方法，包括：形成适配器，包括：在盲板中形成第一开口；以及形成保护层，所述保护层的部分延伸至所述第一开口内；将所述适配器附接至光子管芯，其中，所述光子管芯位于晶圆中；将所述电子管芯接合至所述光子管芯；将所述电子管芯和所述适配器密封在密封材料中；对所述密封材料实施平坦化以暴露所述适配器、所述适配器中的第一开口和所述电子管芯；以及锯切所述密封材料和所述晶圆以形成多个封装件，其中，所述封装件的一个包括所述适配器、所述光子管芯和所述电子管芯。

在上述方法中，还包括：在所述光子管芯中形成第二开口，其中，在所述适配器附接至所述光子管芯之后，所述第一开口与所述第二开口连接以形成连续的开口。

在上述方法中，还包括将连接器附接至所述适配器，其中，所述连接器的光纤延伸至所述第一开口内。

在上述方法中，所述连接器的光纤进一步延伸至所述光子管芯的附加开口内。

在上述方法中，还包括：在所述光子管芯中形成通孔，其中，所述通孔穿透所述光子管芯中的半导体衬底；以及形成焊料区域以电连接至所述通孔。

在上述方法中，形成所述适配器包括在所述适配器中形成第二开口，并且所述方法还包括：将灯附接在所述适配器的顶部上，其中，所述灯直接位于所述第二开口上方。

在上述方法中，形成所述适配器包括在所述适配器中形成第二开口，并且将灯设置在所述适配器的所述第二开口内部。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种封装件，包括：光子管芯，包括第一开口；电子管芯，位于所述光子管芯上方并且接合至所述光子管芯；适配器，位于所述光子管芯上方并且附接至所述光子管芯，其中，所述适配器包括穿透所述适配器的通孔，并且所述通孔与所述第一开口对准；以及光连接器，其中，所述光连接器的部分覆盖所述适配器中的所述通孔。

在上述封装件中，所述适配器的部分与所述电子管芯的部分处于相同的水平。

在上述封装件中，所述光子管芯还包括第二开口，并且所述封装件还包括覆盖所述第二开口的灯。

在上述封装件中，所述光连接器包括延伸至所述通孔和所述第一开口内的光纤。

在上述封装件中，所述适配器包括硅层，在所述硅层上没有形成有源器件和无源器件。

上面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本发明的方面。本领域人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本人所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文中他们可以做出多种变化、替换以及改变。