(57)【要約】    【課題】  光電デバイスの小型化を図るとともに製造コストを低減させる。    【解決手段】  第１ウェハに形成される複数のサブマウント１２０のそれぞれにダイ１１０がウェハレベルで電気的に接続される。ダイ１１０の表の面に光電領域が形成され、裏の面に集光レンズが形成され、ダイ１１０の表の面がサブマウント１２０と隣接するように載置される。次いで、ダイ１１０を包囲するキャビティ１４０を形成するキャップ１３０が複数形成された第２ウェハが第１ウェハ上に載置され、シールされる。第２ウェハは、サブマウント１２０の表面に形成される外部端子１２４が露出するように切断され、キャップ１３０は１つひとつに分離される。その後、第１ウェハはダイシングされて個々のチップが切り出され、ダイ１１０に入射する光信号に対して透光性を有する位置決めポスト１６０が取り付けられ、光サブアセンブリパッケージ１００が完成する。    【選択図】    図１
2005094009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウントと、
前記サブマウントに電気的に接続されるセンサを備えるダイと、
前記サブマウントに取り付けられ、前記ダイを包囲するキャビティを形成するキャップと、
光信号を前記センサの光電領域上に集光するレンズと
を備えることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体光電子デバイス、たとえば光送信機用のレーザダイオード、および光受信機用のフォトセンサは、ウェハ処理技術を用いて効率的に製造することができる。
【０００２】
一般に、ウェハ処理技術は、多数の（たとえば、何千個）のデバイスをウェハ上に同時に形成する。次に、ウェハを切断して個々のチップを分離する。多数のチップを同時に製造することにより、チップ当たりのコストは低くなるが、個々のチップ各々をパッケージし、および／またはチップを保護して、デバイスをチップ上で使用するための電気および光インターフェースを提供するシステム状に組み立てなければならない。
【０００３】
半導体光電子デバイスを含むパッケージまたは光サブアセンブリ（ＯＳＡ）の組み立ては、多数の光学素子を半導体デバイスと整列させる必要があるため、多くの場合はコストが高く付く。たとえば、光トランシーバチップの受信機側は、光信号を光ファイバから受信して、この光信号を電気信号に変換するセンサを備える。光信号をセンサの光感応部（光電領域）に集光させるために、追加の光学素子が光ファイバとセンサとの間に必要である。センサと、光ファイバと、介在する光学系とを位置合わせすることは時間がかかり、高く付くプロセスである。さらに、位置合わせおよび組立プロセスは、パッケージごとに別個に行わなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウェハレベルパッケージングは、集積回路のパッケージングのサイズおよびコストを減少させる点で有望な技術である。ウェハレベルパッケージングでは、従来別個に形成されているか、または別個のパッケージに取り付けられていた構成部品は、代わりに、多数のパッケージに相当するウェハ上に製造されるか、またはウェハに付加される。このようにして得られる構造は、別個の個々のパッケージに切断することができる。パッケージされる光電デバイスのサイズおよび／またはコストを減少させることができるパッケージング技術および構造が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によると、光電子デバイス用のパッケージは、サブマウントとキャップとの間に形成されたキャビティ内にセンサを包囲する。サブマウントは、センサに接続する受動または能動電気部品を備えることができる。特に、サブマウントは、電源をセンサに供給するトレースと、センサから出力される電気データ信号用の増幅器とを備えることができる。キャップは、チップを包囲するキャビティを形成する凹部を備え、キャビティは、チップを環境から保護するために気密封止（ハーメチックシール）することができる。パッケージは、センサの感光領域（光電領域）上のキャップ上にあるポストをさらに備え、ポストは、位置決め機構として機能する。
【０００６】
ポストは、光ファイバコネクタも収容するスリーブ内に嵌合するサイズに作ることができる。ポストをスリーブの一方の端部に挿入し、光ファイバコネクタをスリーブの他方の端部に挿入すると、位置決めされた光接続部を提供する。光ファイバがポストに当接する場合、ポストの長さは、光ファイバとセンサとの分離（距離）を制御し、スリーブ内におけるポストとコネクタとの緊密な嵌合は位置決めを制御する。したがって、受信機光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）は複雑な位置決めプロセスを必要としない。
【０００７】
本発明のもう１つの態様によると、光をセンサの光電領域上に集光するレンズは、センサを含むチップ上に集積することができる。特定の一実施態様では、フリップチップボンディング法は、チップの裏面が光信号源に向くようにチップをサブマウントに取り付ける。次に、レンズをチップの裏面上に形成して、入力光信号をセンサの光電領域上に集光させることができる。
【０００８】
本発明の特定の一実施態様は、サブマウントと、ダイと、キャップと、位置決めポストとを備えるデバイスである。ダイは、サブマウントに電気的に接続されたフォトセンサを備える。キャップは、ダイを包囲するキャビティ、好ましくは気密封止キャビティを形成するようにサブマウントに取り付けられ、位置決めポストはキャップに取り付けられ、フォトセンサのセンサ領域と重なり合っている。位置決めポストをボアの一方の端部に緊密に収容するサイズに作られたボアを有するスリーブは、ボアの他方の端部に光ファイバも収容することができ、その結果、受信した光信号を提供する光ファイバにフォトセンサを位置決めさせる。
【０００９】
ダイは、ダイの表の面がサブマウントに隣接するようにサブマウント上のボンディングパッドに取り付けることができる。次に、ダイの裏の面上に形成されたレンズは、ダイを通る（透過する）受信信号をフォトセンサの光電領域上に集光させる。別法によると、レンズは、位置決めポストとフォトセンサの光電領域との間においてキャップ内に集積（一体的に形成）することができる。
【００１０】
サブマウントは、ウェハ処理技術を用いて製造することができ、一般に、キャビティ内にあってダイに電気的に接続される内部端子と、キャビティの外部に接触可能で、内部端子に電気的に接続される外部端子とを備える。サブマウントの外部端子は、可撓性またはリジッドの回路基板に直接接続することができる。サブマウントは、フォトセンサの電気出力信号に対して作用する能動回路を備える。特に、サブマウント内の能動回路は増幅器を備えることができる。
【００１１】
本発明のもう１つの特定の実施態様は、サブマウントと、キャップと、ダイとを備えるデバイスである。ダイの表の面は、フォトセンサ用の感光領域を有し、レンズがダイの裏の面に形成される。レンズは、ダイを通る光を光電領域上に集光する屈折光学素子で良い。ダイは、ダイの表の面および感光領域がサブマウントに隣接するように、サブマウントに電気的に取り付けられる。キャップは、ダイを包囲するキャビティを形成するようにサブマウントに取り付けられるが、キャップは、光信号をキャビティ内のレンズに導く。別法によると、ポストは、フォトセンサの光経路に沿ってキャップに取り付けることができる。
【００１２】
本発明のさらにもう１つの特定の実施態様は、半導体サブマウントと、フォトセンサを備えるダイとを備えるデバイスである。半導体サブマウントは、集積回路処理を用いて半導体サブマウント内に集積することができる増幅器などの能動回路を備える。ダイ上のフォトセンサは能動回路に電気的に接続され、能動回路が、フォトセンサからの出力信号を増幅するか、さもなければ処理することを可能にする。キャップをサブマウントに取り付けると、キャビティ内のダイを包囲する。
【００１３】
本発明のもう１つの特定の実施態様は、フォトセンサを含むパッケージを製造する方法である。この方法は、多数のサブマウント領域を備える第１ウェハを製造して、ダイを個々にサブマウント領域に電気的に接続することを含む。複数のキャップは、第１ウェハに結合され、それによって第１ウェハと個々のキャップとの間において個々のキャビティ内のダイを包囲するように結合される。各々のダイは、キャップを透過して受信された光信号を受信するように配置されたフォトセンサを含む。上記の処理によって得られた構造は次に、ダイを含む別個のパッケージに分割される。
【００１４】
第１ウェハは、増幅器などの能動回路をサブマウント領域の各々に備えるように製造することができる。ダイは、基板の表の面に光電領域を有するセンサを形成して、基板の裏の面にレンズを形成するように基板を処理することにより形成することができる。レンズは、光を光電領域上にそれぞれ集光する。キャップは、第２ウェハの領域として形成することができるため、キャップを第１ウェハにボンドすることは、第２ウェハを第１ウェハにボンドすることを含む。構造を分割して別個のパッケージを形成した後、パッケージ内のダイに至る光信号の経路に沿うように、位置決めポストをパッケージに取り付けることができる。
【００１５】
本発明のもう１つの実施態様は、デバイスを製造する方法である。この方法は、感光領域を有するセンサを基板の表の面に形成するように基板を処理し、光信号を光電領域上に集光させるレンズを基板の裏の面に形成することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
異なる図面で同じ参照符号を使用する場合、類似または同一の部品であることを示す。
【００１７】
本発明の一態様によると、光トランシーバの受信機部分は、センサがキャビティ内に包囲されるパッケージを備える。キャビティはキャップとサブマウントとの間に形成され、キャップは、受信光信号に使用される光の周波数に対して透過性の部分を備える。フリップチップ技術では、センサの感光（光電）領域がサブマウント付近に、レンズがセンサの裏面になるようにして、センサを基板に取り付けることができる。位置決めポストは、感光領域上のキャップに取り付けることができるため、ポストと位置決めした光ファイバは受信信号をセンサに伝達する。
【００１８】
パッケージは、ウェハレベルパッケージング法を用いて形成することができ、このウェハレベルパッケージング法によれば、サブマウントはサブマウントウェハ内に形成され、キャップはキャップウェハ内に形成される。複数のダイが、キャップウェハをサブマウントウェハにボンドする前に、サブマウントウェハに取り付けられる。次に、ボンドされた構造は、個々のパッケージに切断することができる。
【００１９】
図１は、本発明の例示的な一実施態様による光サブアセンブリまたはパッケージ１００を示す。パッケージ１００は、サブマウント１２０に電気的に接続されたセンサ１１０を備える。センサ１１０は、光信号を受信して、その光信号を電気信号に変換することが可能な光電子（光電）センサである。この種の光電子センサは、先行技術で十分に公知であり、一般に光トランシーバに使用される。
【００２０】
パッケージ１００では、センサ１１０は、フリップチップパッケージング技術を用いてサブマウント１２０に取り付けられる。特に、サブマウント１２０は、センサ１１０上のボンドパッド１１２と同じパターンである導電ピラーまたはバンプ１２２を備える。バンプ１２２およびボンドパッド１１２は互いに接触し、はんだリフロー法を用いて取り付けることができる。アンダーフロー樹脂（図示しない）を塗布すると、サブマウント１２０に対するセンサ１１０の取り付けの機械的完全性を改善することができる。フリップチップ技術では、センサ１１０の前面はサブマウント１２０の上面に隣接する。
【００２１】
サブマウント１２０は、従来の集積回路製造法を用いて製造することができる。特に、サブマウント１２０は、センサ１１０に対するフリップチップボンディングのための導電ピラー１２２と、外部電気接続のための外部端子１２４と、導電トレース（図示しない）とを備える。以下に詳細に開示するとおり、サブマウント１２０は、能動回路素子、たとえばセンサ１１０の動作に有用な増幅器をさらに備えることができる。
【００２２】
サブマウント１２０に取り付けられるキャップ１３０は、センサ１１０を含むキャビティ１４０を形成する。本発明の例示的な実施態様では、キャップ１３０とサブマウント１２０との間のはんだ層は、キャップ１３０とサブマウント１２０とをボンドして、キャビティ１４０を気密封止し、その結果、センサ１１０を外部環境から保護する。別法によると、キャップ１３０とサブマウント１２０とは、接着剤、熱圧縮ボンディング、またはキャビティ１４０に対して所望の封止を提供するその他の何らかの技術を用いてボンドすることができる。
【００２３】
キャップ１３０は、センサ１１０上のセンサが電気データ信号に変換する受信光データ信号の光路を提供する。したがって、キャップ１３０の少なくとも一部分は、光信号に使用される光の波長に対して透過性である。キャップ１３０は、比較的長波長（たとえば、約１１００ｎｍ以上）の場合はシリコンから製造することができ、つまり、シリコンは、比較的長波長の光に対して透過性であるためである。シリコンを使用する場合、従来の半導体デバイス製造法は、シリコンウェハをエッチングすることにより比較的多数のキャップ１３０を同時に形成して、キャビティ１４０に対応する凹部を形成することができる。
【００２４】
パッケージ１００は、受信光信号をセンサ１１０の感光領域上に集束するレンズ１５０も備える。パッケージ１００の構成の場合、ボンディングパッド１１２および感光領域（図示しない）が上に形成されるセンサ１１０の表の面は、サブマウント１２０に隣接し、レンズ１５０はセンサ１１０の裏の面に存在する。したがって、レンズ１５０は、センサ１１０を含むダイを通る光信号を感光領域上に集束し、レンズ１５０の焦点長は、ダイの厚さに応じて選択する。
【００２５】
本発明の一態様によると、レンズ１５０は、センサ１１０が切断される（切り出される）ウェハの裏の面に製造することができる。レンズ１５０は、半導体デバイス製造方法を用いて製造することが好ましい。本発明の一実施態様では、レンズ１５０を形成するプロセスは、レンズ１５０の領域にフォトレジスト領域を形成することで開始する。次に、加熱により、フォトレジスト領域を融解させて、所望の形状のレンズを有するビードを形成する。次に、フォトレジストを硬化させて、フォトレジストからレンズ１５０を形成する。別法によると、反応イオンエッチング（ＲＩＥ）、または下にあるウェハの材料とほぼ同じ速度でフォトレジストを除去するもう１つの異方性エッチング法は、フォトレジスト領域を除去して、フォトレジスト領域のレンズ形状をウェハの表面に転写する。レンズの形状を下にあるウェハに転写する１つの利点は、結果として得られるレンズ１５０が、フォトレジストよりもはるかに高い屈折率を有するウェハ材料（たとえば、シリコン）から製造されることである。
【００２６】
ポスト１６０は、レンズ１５０の上にあるキャップ１３０に取り付けられる（たとえば、エポキシ樹脂または接着剤で接着する）。ポスト１６０の配置および取り付けプロセスでは、一般に視覚的な手がかりを用いると、ポスト１６０をレンズ１５０上に十分な精度で配置することができる。しかし、別法によるプロセスでは、パッケージ１００の試験時にポスト１６０を通して光信号を伝送し、適切な電気信号が出力されるように、必要に応じてポスト１６０を移動させる。
【００２７】
ポスト１６０は、パッケージ１００を備える光アセンブリの製造を単純化するための位置決め機構として機能する。本発明の一実施態様では、ポスト１６０は、受信する光信号として想定されるビームプロファイルの径よりも大きい内径を有する中空シリンダである。したがって、ポスト１６０は、金属またはシリコンなど、任意の適切な材料から製造することができる。別法によると、ポスト１６０は、光路を提供する光学的に透過性の円筒または球などの中実構造で良い。光デバイスを含むパッケージ用の整列ポストについて、同時に出願された出願番号未定の米国特許出願「円筒状ロッド、管、球または類似の機構から製造した光サブアセンブリ用の位置決めポスト」（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｐｏｓｔ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ  Ｍａｄｅ  Ｗｉｔｈ  Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  Ｒｏｄｓ，  Ｔｕｂｅｓ，  Ｓｐｈｅｒｅｓ，ｏｒ  Ｓｉｍｉｌａｒ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ）、代理人登録番号１００３０４４２−１に詳細に記載されている。
【００２８】
図２は、ワイヤボンディングを用いてセンサ２１０をサブマウント２２０に電気的に接続する本発明の一実施態様によるパッケージ２００を示す。センサ１１０と同様、センサ２１０は、光信号を電気信号に変換することができる光電子デバイスであるが、センサ２１０は、ワイヤボンディング用に設計されたボンディングパッド２１２を有するダイ上に存在する。したがって、ボンドワイヤ２１５は、センサ２１０上のボンディングパッド２１２をサブマウント２２０上のボンディングパッド２２２に接続する。導電トレースおよび／または能動回路素子は、ボンディングパッド２２２を外部端子２２４に接続する。
【００２９】
ワイヤボンディングを用いる場合、センサ２１０の裏の面はサブマウント２２０に隣接し、レンズ２５０はキャップ２３０内に集積（一体化）されて、受信光信号を感光領域上に集束する。短波長の光にとって好ましいこの構成は、センサ２１０を透過して光信号が（サブマウント２２０まで）伝送されるのを防止する。特に、シリコンは、比較的短波長に対して非透過性である。比較的短波長を伝送するため、キャップ２３０は、ガラス、または光信号の波長に対して透過性である別の材料のプレート２３４を備える。スタンドオフリング２３２は、標準のウェハ処理技術を用いてシリコンから形成され、キャビティ２４０を画定する。
【００３０】
スタンドオフリング２３２およびプレート２３４を別個に処理することも、光信号が、シリコンが透過性である波長を使用する場合に有益である。特に、長波長の場合、プレート２３４は、従来のウェハ処理技術を用いて処理されて、回折レンズなどの光学素子２５０を形成するシリコン基板で良い。次に、スタンドオフリング２３２は、金属、シリコン、または化学的および機械的に適したその他の任意の材料から製造することができる。
【００３１】
パッケージ１００に類似するパッケージ２００は、光アセンブリ内におけるパッケージの整列のためのポスト１６０を備える。図３Ａは、パッケージ１００を含む光アセンブリ３００の一部分を示す。光アセンブリ３００は、光ファイバ３２０をフェルール３１０内に備える光ファイバコネクタを備える。光ファイバコネクタは、様々な調達先から市販されている従来のコネクタで良い。したがって、フェルール３１０は、一般に、約１．２５ｍｍまたは２．５ｍｍの直径を有する。スリーブ３３０は、金属、プラスチック、または適切に耐久性のあるその他の材料から製造された基本的に中空シリンダであり、パッケージ１００のポスト１６０、および光ファイバ３２０の両方を収容する。
【００３２】
ポスト１６０の上面は、ファイバストップとして機能し、センサ１１０上の光電領域に対する光ファイバ３２０の「ｚ」方向（図の上下方向）の位置を制御する。スリーブ３３０内にぴったり適合するポスト１６０およびフェルール３１０の外径は、ポスト１６０および光ファイバ３２０のｘ−ｙ平面（センサ１１０の光電領域に平行な平面）における位置を決定する。こうして、光ファイバ３２０はポスト１６０の中心に位置決めされ、その結果、光ファイバ３２０から受信する光信号をレンズ１５０上に中心に配置（センタリング）する。したがって、所望の長さを有するポスト１６０をパッケージ１００の製造時に適切に配置することにより、光ファイバ３２０の位置決めを単純化して、光ファイバ３２０からの光信号をセンサ１１０に効果的に結合することができる。
【００３３】
アセンブリ３００の外部端子１２４は、一般に、光受信機または光トランシーバのその他の構成部品を含む回路基板に接続される。図３Ｂは、端子１２４が可撓性回路（基板）３４０に接続する本発明の一実施態様を示す。可撓性回路３４０は、一般に、従来の方法で外部端子１２４にはんだ付けすることができる導電トレースを含む可撓性テープまたは基板である。孔は、キャップ１３０および／またはポスト１６０を収容するために、可撓性回路３４０を貫通して形成される。光受信機またはトランシーバのその他の構成部品３５２が上に実装されるリジッド回路基板３５０は、可撓性回路３４０およびサブマウント１２０を介してセンサに電気的に接続する。本発明の別法による実施態様では、ＯＳＡ３００の外部端子１２４は、スリーブ３３０により結果として得られる位置決めが光ファイバコネクタの接続に好都合であるならば、リジッド回路基板に直接接続することができる。
【００３４】
上記のパッケージ内のサブマウントは、受動または能動回路構成を内蔵することができる。図４は、プリアンプ回路４２０が上に形成された基板４１０を備えるサブマウント４００の配置図を示す。プリアンプ回路４２０は、サブマウント４００に取り付けられたダイ上のセンサからの出力データ信号に対して動作することができる。基板４１０は、標準のＩＣ処理技術で上にプリアンプ回路４２０を製造することができる半導体基板である。プリアンプ回路４２０を配置した後、外界との接続に用いられるボンドパッド４３０と、光電子デバイスダイを取り付けるためのフリップチップパッド４４０とがプリアンプ回路４２０に形成されて取り付けられる。
【００３５】
図４に示す実施態様では、外部パッド（ボンドパッド）４３０は、Ｉ／Ｏ信号、たとえば電源信号Ｖｃｃ、負または接地電圧Ｖｅｅ、内部パッド（フリップチップパッド）４４０に接続されるＰＩＮフォトダイオードの調整電圧Ｖｐｉｎ、および相補的な出力データ信号
【００３６】
【数１】
2005094009.tif 000003
などを含む。プリアンプ４２０は、ＰＩＮフォトダイオードからのアナログ出力を、通常のＣＭＯＳレベルか、またはＣＭＯＳレベル未満の相補的なディジタルデータ信号
【００３７】
【数２】
2005094009.tif 000004
に変換するように動作することができる。
【００３８】
キャップを取り付けるためのはんだリング４５０は、プリアンプ回路４２０と外部ボンドパッド４３０との間に形成される。外部ボンドパッド４３０にアクセスすることを可能とするサイズを有する個々のキャップを、はんだリング４５０に取り付けることができる。別法によると、複数のキャップをキャップウェハ内に形成するウェハレベルパッケージング法では、キャップウェハはサブマウントウェハに取り付けられる。キャップウェハの部分的なエッチングを行い、キャップウェハのサブマウントウェハに結合される側に鋸溝（溝）を形成しておき、このキャップウェハを（サブマウントウェハに結合した後、）上記の側とは反対の側から鋸引きすることにより、下にある構造の損傷防止を可能にする。図１および図２のキャップ１３０および２３０は、ウェハ処理技術を用いて同様に製造することができる。特に、比較的長波長の光を用いるものである場合、シリコンウェハにエッチングでキャビティおよび鋸溝を形成してキャップウェハを形成することができる。
【００３９】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、スタンドオフリング５１０およびバッキングプレート５２０を備えるキャップ５００を形成するプロセスを示す。上記のとおり、キャップ５００などの多層キャップの利点は、層５１０および５２０を異なる方法で加工するか、および／または異なる材料から製造することができる点である。特に、スタンドオフリング５１０は、標準のシリコンウェハ処理を用いて製造することができ、プレート５２０は、所望の光波長に対して透過性であるガラスなどの材料から製造することができる。これは、現在のＶＣＳＥＬが、一般に、シリコンが吸収する波長（たとえば、８５０ｎｍ）を有する光を生成し、ガラスなどの材料から製造されたウェハ（たとえば、ナトリウムを含有する）は、多くのシリコンウェハ製造設備に適さない場合があるといった背景を有する点で重要である。
【００４０】
図５Ａは、スタンドオフリング５１０の製造時に形成される構造を示す。製造プロセスは、薄いシリコン基板５１２（たとえば、２７５μｍ厚のシリコンウェハ）で開始する。二酸化シリコン（ＳｉＯ２）またはシリコンのエッチング停止層として機能することが可能なその他の材料の層５１４は、基板５１２上に約０．５μｍの厚さで形成される。
【００４１】
次に、薄い（たとえば、約１μｍ以下）ポリシリコン層５１６をエッチング停止層５１４上に蒸着する。ポリシリコン層５１６は、光学素子５３０を形成する基礎として機能するが、受信光信号に使用される光波長に対して透過性であるように十分に薄い。図示の実施例では、レンズ５３０は、たとえば交互にポリシリコン層と酸化物層とを構成して、所望の形状または特性を有する回折もしくは屈折レンズが層５１６上に形成される。
【００４２】
ＴＥＯＳなどの材料の平坦化された透明層５１８は、レンズ５３０上に堆積されて、バッキングプレート５２０にボンドするための平坦な表面を提供する。バッキングプレート５２０は、ガラスまたはその他の透明な材料から製造され、たとえば、バッキングプレート５２０がナトリウムガラスから製造される時の陽極ボンディングにより、層５１８に結合される。最後に、基板５１２の裏側の一部分は、エッチング停止層５１２までエッチングされて、図５Ｃに示すキャビティ５４０を形成する。キャビティ５４０上に残るシリコンの厚さは薄く、所望の波長の光は、光学素子５３０を横断（透過）することができる。
【００４３】
プレート５２０のボンディング、並びに基板５１０および５２０のエッチングは、一般にウェハレベルで完了し、多数のキャップ５００が同時に形成される。次に、個々のキャップ５００が、サブマウントにボンドされる前または後に、ボンドされたウェハから切断される。
【００４４】
図６は、本発明の一実施態様によるウェハレベルパッケージングプロセスで製造される構造６００を示す。構造６００は、光信号に対する複数のセンサ１１０を備える。各センサ１１０は、サブマウントウェハ６２０とキャップウェハ６３０との間に形成されたキャビティ１４０の１個の内部にある。センサ１１０は、従来のフリップチップパッケージング機器を使用して、サブマウントウェハ６２０の所望の位置に取り付けられて接続される。レンズまたはプリズムなどの光学素子１５０は、各センサ１１０の裏面に取り付けるか、または集積することが可能である。
【００４５】
サブマウントウェハ６２０は、複数のサブマウントのための回路素子を備える。各々のサブマウントごとに、ボンディングパッド１２２および電気トレースまたはバイア（図示しない）は、対応するセンサ１１０を個々の外部端子１２４に接続する。図６では、外部端子１２４がサブマウントウェハ１２０の上面に存在する状態が示されているが、別法では、外部端子は、サブマウントウェハの底面に形成しても良い。さらに、図４を参照して説明した増幅器などの能動デバイス（図示しない）をサブマウントウェハ６２０内に組み込むことができる。
【００４６】
キャップウェハ６３０は、サブマウントウェハ６２０上のセンサ１１０に対応する領域に凹部すなわちキャビティ１４０を備えるように製造される。キャップウェハ６３０は、シリコン、石英、ガラス、または光信号に対して透過性を有する、キャビティ１４０の形成に適する何らかの材料を含む。キャビティ１４０は、成形、圧印加工、超音波機械加工、および等方性、異方性またはプラズマエッチングを含む様々な方法で形成することができるが、これらだけに限らない。別法によると、キャップウェハ６３０は、図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃに関して記載した類の多層構造で良く、キャップウェハ６３０は、レンズ（図示しない）などの一体化光学素子をさらに備えることができる。
【００４７】
サブマウントウェハ６２０およびキャップウェハ６３０は、互いに整列してボンドされる。熱ボンディング、はんだ、及び接着を含む様々なウェハボンディング技術は公知であり、ウェハ６２０および６３０を取り付けるために使用される。本発明の例示的な実施態様では、金／スズ共融はんだを使用するはんだ付けは、ウェハ６２０および６３０を互いに付着させて、キャビティ１４０を気密封止（ハーメチックシール）する。キャビティ１４０上の気密封止は、包囲されたダイ１１０を環境上の損傷から防止する。
【００４８】
ウェハ６２０および６３０をボンドした後、構造１００は、各々が、キャビティ１４０内に気密封止されたセンサ１１０を備える個々のパッケージを製造するように切断することができる。図６に示すように、鋸溝６４０はキャップウェハ６３０内に（予め）形成されており、外部端子１２４を損傷せずに、ウェハ６３０を外部端子１２４上で鋸引きすることを可能にする。線６３２は、キャップウェハ６３０内における切断の位置を示す。次に、サブマウントウェハ６２０は線６２２において切断され、個々のパッケージを分離することができる。
【００４９】
本発明について、特定の実施態様に関して説明してきたが、この説明は、本発明の用途の単なる一例であり、制約であると考えるべきではない。開示された実施態様の特徴の様々な適応および組合せは、以下の請求の範囲により定義される本発明の範囲内に含まれる。
なお、本発明は例として次の態様を含む。（  ）内の数字は添付図面の参照符号に対応する。
［１］  サブマウント（１２０）と、
前記サブマウント（１２０）に電気的に接続されるセンサを備えるダイ（１１０）と、
前記サブマウント（１２０）に取り付けられ、前記ダイ（１１０）を包囲するキャビティ（１４０）を形成するキャップ（１３０）と、
光信号を前記センサの光電領域上に集光するレンズ（１５０、２５０）と
を備えることを特徴とするデバイス。
［２］  前記レンズ（１５０）が前記ダイ（１１０）の裏の面上に存在することを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［３］  前記ダイ（１１０）が前記サブマウント（１２０）に取り付けられ、前記ダイの表の面が前記サブマウント（１２０）に隣接することを特徴とする、上記［１］または［２］に記載のデバイス。
［４］  前記レンズ（２５０）が前記キャップ（２３０）内に集積されることを特徴とする、上記［１］に記載のデバイス。
［５］  前記センサまでの光学経路に沿って、前記キャップ（１３０）に取り付けられた位置決めポスト（１６０）をさらに備えることを特徴とする、上記［１］から［５］の何れかに記載のデバイス。
［６］  ボアを有するスリーブ（３３０）であって、前記ボアが、前記ボアの第１端部に前記位置決めポスト（１６０）を、前記ボアの第２端部に光ファイバコネクタ（３１０）を収容可能なボアサイズに形成されたスリーブ（３３０）をさらに備えることを特徴とする、上記［５］に記載のデバイス。
［７］  前記サブマウント（４００）が、前記センサ（１１０）の電気出力信号に対して作用する能動回路（４２０）を有することを特徴とする、上記［１］から［６］の何れかに記載のデバイス。
［８］  前記ダイ（１１０）を包囲する前記キャビティ（１４０）が気密封止されることを特徴とする、上記［１］から［７］の何れかに記載のデバイス。
［９］  フォトセンサを有するパッケージを製造する方法であって、
複数のサブマウント領域を含む第１ウェハ（６２０）を製造する処理と、
各々のダイ（１１０）がフォトセンサを有する複数のダイ（１１０）を前記複数のサブマウント領域のそれぞれに取り付けて、電気的に接続する処理と、
複数のキャップを前記第１ウェハ（６２０）にボンドする処理であって、前記複数のダイが、前記第１ウェハ（６２０）と前記複数のキャップのそれぞれとの間の個々のキャビティ（１４０）内において包囲され、前記複数のダイ（１１０）のそれぞれでは、前記ダイ（１１０）上のフォトセンサが光信号を受信するように配置される処理と、
前記の各処理によって得られる構造を分割して、前記ダイ（１１０）を含む複数のパッケージ（１００）に分離する処理と
を有することを特徴とする方法。
［１０］  前記第１ウェハ（６２０）を製造する処理が、前記複数のサブマウント領域の各々に能動回路（４２０）を形成することを有することを特徴とする、上記［９］に記載の方法。
［１１］  基板を加工する処理であって、光電領域を有するフォトセンサを前記基板の表の面に形成するように基板を加工する処理と、
レンズ（１５０）を前記基板の裏の面に形成して、光を前記光電領域上に集光するようにする処理と
をさらに有することを特徴とする、上記［９］または［１０］に記載の方法。
［１２］  複数のポスト（１６０）を前記パッケージ（１００）に取り付ける処理であって、前記複数のポスト（１６０）のそれぞれが、前記パッケージ（１００）内のダイ（１１０）までの光信号の経路に沿うように取り付けられる、前記取り付ける処理をさらに有することを特徴とする、上記［９］、［１０］または［１１］に記載の方法。
［１３］  前記複数のキャップが、第２ウェハ（６３０）に形成された個々の領域を有し、
前記複数のキャップを前記第１ウェハ（６２０）にボンドする処理が、前記第１ウェハ（６２０）に前記第２ウェハ（６３０）をボンドする処理を含むことを特徴とする、上記［９］、［１０］、［１１］または［１２］に記載の方法。
［１４］  前記キャップが前記第１ウェハにボンドされた時に、前記光信号の経路に配置されるレンズを有するように前記キャップを製造することを特徴とする、上記［９］、［１０］、［１１］、［１２］または［１３］に記載の方法。
［１５］  デバイスを製造するための方法であって、
光電領域を前記基板の表の面に有するセンサ（１１０）を形成するように基板を処理することと、
光信号を前記光電領域上に集光するレンズ（１５０）を、前記基板の裏の面に形成することとを有することを特徴とする方法。
［１６］  前記レンズが屈折光学素子であることを特徴とする、上記［１５］に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】センサに対するフリップチップ電気接続を使用する本発明の一実施態様による受信機光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）の断面図である。
【図２】センサに対するワイヤボンド電気接続を使用する本発明の一実施態様によるＲＯＳＡの断面図である。
【図３Ａ】図１のＲＯＳＡを備える光アセンブリを示す図である。
【図３Ｂ】可撓性回路を介した剛性回路との接続部を有する図３Ａの光アセンブリを示す図である。
【図４】サブマウント内に集積能動回路構成を備える本発明の一実施態様によるサブマウントの配置図を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施態様によるパッケージのキャップを製造する方法を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施態様によるパッケージのキャップを製造する方法を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施態様によるパッケージのキャップを製造する方法を示す図である。
【図６】電気接続のためのフリップチップ構造を使用する本発明の一実施態様によるウェハレベルパッケージング法で形成される構造の一部の断面図を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００、２００  光サブアセンブリ
１１０  ダイ
１１２  ボンドパッド
１２０  サブマウント
１２２  導電ピラー
１２４  外部端子
１３０  キャップ
１４０  キャビティ
１５０  レンズ
１６０  位置決めポスト
２３０  キャップ
２３２  スタンドオフリング
２５０  レンズ
３００  光アセンブリ
３１０  光ファイバコネクタ（フェルール）
３２０  光ファイバ
３３０  スリーブ
３４０  可撓性回路
４００  サブマウント
４２０  能動回路（プリアンプ回路）
４３０  ボンドパッド
５００  キャップ
５１０  スタンドオフリング
５２０  バッキングプレート
５４０  キャビティ
６２０  第１ウェハ（サブマウントウェハ）
６３０  第２ウェハ（キャップウェハ）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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