二極管模組和其制作方法及光互連裝置制造方法
【專利摘要】一種二極管模組，包括半導(dǎo)體基底層、二極管外延層及光波導(dǎo)。該半導(dǎo)體基底層具有一表面，該表面包括依次相鄰設(shè)置的外延層生長(zhǎng)區(qū)、光波導(dǎo)固定區(qū)及光纖接入?yún)^(qū)，該光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有光纖收容溝槽，該光纖收容溝槽的延伸方向指向該光波導(dǎo)固定區(qū)。該二極管外延層形成于該外延層生長(zhǎng)區(qū)，該二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該表面依次排列的半導(dǎo)體緩沖層和PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)之間形成有多重量子井結(jié)構(gòu)層。該光波導(dǎo)形成于該光波導(dǎo)固定區(qū)，該光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該多重量子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)。本發(fā)明還涉及該二極管模組的制作方法及光互連裝置。
【專利說(shuō)明】二極管模組和其制作方法及光互連裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光電半導(dǎo)體磊晶及光互連裝置，特別涉及一種二極管磊晶模組和其制 作方法，以及利用該二極管磊晶模組的光互連裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在光通訊裝置中，通常包括激光二極管、光電二極管及設(shè)置于激光二極管與光電 二極管之間用于將激光二極管發(fā)出的光線傳輸至光電極體的光波導(dǎo)和光纖。一般地，激光 二極管和光電二極管為分離的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，將已經(jīng)封裝的激光二極管和光電二極管與光 波導(dǎo)作進(jìn)一步封裝形成模組化的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成光互連裝置。然而，此種光互連裝置經(jīng)過(guò)了 多次的模組化封裝，體積較大，不利于光電產(chǎn)品小型化需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，提供一種體積較小的二極管模組和其制作方法及光互連裝置實(shí)為必 要。
[0004] 一種二極管模組，包括半導(dǎo)體基底層、二極管外延層及光波導(dǎo)。該半導(dǎo)體基底層具 有一表面，該表面包括依次相鄰設(shè)置的外延層生長(zhǎng)區(qū)、光波導(dǎo)固定區(qū)及光纖接入?yún)^(qū)，該光纖 接入?yún)^(qū)開設(shè)有光纖收容溝槽，該光纖收容溝槽的延伸方向指向該光波導(dǎo)固定區(qū)。該二極管 外延層形成于該外延層生長(zhǎng)區(qū)，該二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該表面依次排列的半導(dǎo)體緩沖 層和PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)之間形成有多重量子井結(jié)構(gòu)層。該光波導(dǎo)形成于該光波導(dǎo)固定區(qū)，該光 波導(dǎo)其中一側(cè)面與該多重量子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)。
[0005] -種二極管模組的制作方法，包括步驟：提供半導(dǎo)體基底層，該半導(dǎo)體基底層具有 一表面，該表面包括依次相鄰設(shè)置的外延層生長(zhǎng)區(qū)、光波導(dǎo)固定區(qū)及光纖接入?yún)^(qū)；在半導(dǎo)體 基底層的表面的光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)光纖收容溝槽，該光纖收容溝槽的延伸方向指向光波導(dǎo)固 定區(qū)；采用外延生長(zhǎng)法在該半導(dǎo)體基底層的表面的外延層生長(zhǎng)區(qū)生長(zhǎng)二極管外延層，該二 極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該表面依次排列的半導(dǎo)體緩沖層和PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)之間形成有多重 量子井結(jié)構(gòu)層；及將光波導(dǎo)形成于該光波導(dǎo)固定區(qū)，且使該光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該多重量 子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)，形成激光二極管磊晶模組。
[0006] -種光互連裝置，包括激光二極管磊晶模組、光電二極管磊晶模組及光纖。該激光 二極管磊晶模組第一半導(dǎo)體基底層、激光二極管外延層及第一光波導(dǎo)。該第一半導(dǎo)體基底 層具有一第一表面，該第一表面包括依次相鄰設(shè)置的第一外延層生長(zhǎng)區(qū)、第一光波導(dǎo)固定 區(qū)及第一光纖接入?yún)^(qū)，該第一光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有第一光纖收容溝槽，該第一光纖收容溝槽 的延伸方向指向該第一光波導(dǎo)固定區(qū)。該激光二極管外延層形成于該第一外延層生長(zhǎng)區(qū)， 該激光二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該第一表面依次排列的N型緩沖層、第一 N型半導(dǎo)體層、第 一多重量子井結(jié)構(gòu)層及第一P型半導(dǎo)體層。該第一光波導(dǎo)形成于該第一光波導(dǎo)固定區(qū)，該 第一光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該第一多重量子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)。該光電二極管磊晶模組 包括第二半導(dǎo)體基底層、光電二極管外延層及第二光波導(dǎo)。該第二半導(dǎo)體基底層具有一第 二表面，該第二表面包括依次相鄰設(shè)置的第二外延層生長(zhǎng)區(qū)、第二光波導(dǎo)固定區(qū)及第二光 纖接入?yún)^(qū)，該第二光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有第二光纖收容溝槽，該第二光纖收容溝槽的延伸方向 指向該第二光波導(dǎo)固定區(qū)。該光電二極管外延層形成于該第二外延層生長(zhǎng)區(qū)，該光電二極 管外延層包括沿遠(yuǎn)離該第二表面依次排列的P型緩沖層、第二P型半導(dǎo)體層、第二多重量子 井結(jié)構(gòu)層及第二P型半導(dǎo)體層。該第二光波導(dǎo)形成于該第二光波導(dǎo)固定區(qū)，該第二光波導(dǎo) 其中一側(cè)面與該第二多重量子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)。該光纖的一端收容于該第一光纖收容 槽且端面與該第一光波導(dǎo)正對(duì)，另一端收容于該第二光纖收容槽且端面與該第二光波導(dǎo)正 對(duì)。
[0007] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的光互連裝置中的激光二極管磊晶模組和光電二 極管磊晶模組均結(jié)合了光波導(dǎo)，并在基底層開設(shè)了光纖收容溝槽，在使用時(shí)，只需將激光二 極管磊晶模組和光電二極管磊晶模組固定連接于電路基板并連接光纖即可，無(wú)需進(jìn)行多次 的模組化封裝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且體積更小，有利于光電產(chǎn)品的小型化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體基底層立體示意圖。
[0009] 圖2是在圖1中的半導(dǎo)體基底層形成光纖收容溝槽后的立體示意圖。
[0010] 圖3是圖2的半導(dǎo)體基底層上生長(zhǎng)激光二極管外延層后的剖視圖。
[0011] 圖4是在圖3的半導(dǎo)體基底層形成光波導(dǎo)后形成的激光二極管磊晶模組的剖視 圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的光電二極管磊晶模組的剖視圖。
[0013] 圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的光互連裝置剖視圖。
[0014] 圖7是圖6光互連裝置的俯視圖。
[0015] 主要元件符號(hào)說(shuō)明_

【權(quán)利要求】
1. 一種二極管模組，包括： 半導(dǎo)體基底層，具有一表面，該表面包括依次相鄰設(shè)置的外延層生長(zhǎng)區(qū)、光波導(dǎo)固定區(qū) 及光纖接入?yún)^(qū)，該光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有光纖收容溝槽，該光纖收容溝槽的延伸方向指向該光 波導(dǎo)固定區(qū)； 二極管外延層，形成于該外延層生長(zhǎng)區(qū)，該二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該表面依次排列 的半導(dǎo)體緩沖層和PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)之間形成有多重量子井結(jié)構(gòu)層；及 光波導(dǎo)，形成于該光波導(dǎo)固定區(qū)，該光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該多重量子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面 相對(duì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的二極管模組，其特征在于，該半導(dǎo)體緩沖層為N型緩沖層，該P(yáng)N 結(jié)包括P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層，其中該N型半導(dǎo)體層相鄰于該N型緩沖層。
3. 如權(quán)利要求1所述的二極管模組，其特征在于，該半導(dǎo)體緩沖層為P型緩沖層，該P(yáng)N 結(jié)包括P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層，其中該P(yáng)型半導(dǎo)體層相鄰于該P(yáng)型緩沖層。
4. 如權(quán)利要求1所述的二極管模組，其特征在于，該光纖收容溝槽為V型溝槽、或橫截 面為長(zhǎng)方形或多邊形的溝槽。
5. 如權(quán)利要求1所述的二極管模組，其特征在于，該光波導(dǎo)為薄膜波導(dǎo)。
6. -種二極管模組的制作方法，包括步驟： 提供半導(dǎo)體基底層，該半導(dǎo)體基底層具有一表面，該表面包括依次相鄰設(shè)置的外延層 生長(zhǎng)區(qū)、光波導(dǎo)固定區(qū)及光纖接入?yún)^(qū)； 在半導(dǎo)體基底層的表面的光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)光纖收容溝槽，該光纖收容溝槽的延伸方向 指向光波導(dǎo)固定區(qū)； 采用外延生長(zhǎng)法在該半導(dǎo)體基底層的表面的外延層生長(zhǎng)區(qū)生長(zhǎng)二極管外延層，該二極 管外延層包括沿遠(yuǎn)離該表面依次排列的半導(dǎo)體緩沖層和PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)之間形成有多重量 子井結(jié)構(gòu)層；及 將光波導(dǎo)形成于該光波導(dǎo)固定區(qū)，且使該光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該多重量子井結(jié)構(gòu)層一 側(cè)面相對(duì)，形成激光二極管磊晶模組。
7. 如權(quán)利要求6所述的二極管模組的制作方法，其特征在于，該將光波導(dǎo)形成于該光 波導(dǎo)固定區(qū)的方法為外延生長(zhǎng)法。
8. -種光互連裝置，包括： 激光二極管磊晶模組，包括： 第一半導(dǎo)體基底層，具有一第一表面，該第一表面包括依次相鄰設(shè)置的第一外延層生 長(zhǎng)區(qū)、第一光波導(dǎo)固定區(qū)及第一光纖接入?yún)^(qū)，該第一光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有第一光纖收容溝槽， 該第一光纖收容溝槽的延伸方向指向該第一光波導(dǎo)固定區(qū)； 激光二極管外延層，形成于該第一外延層生長(zhǎng)區(qū)，該激光二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該 第一表面依次排列的N型緩沖層、第一 N型半導(dǎo)體層、第一多重量子井結(jié)構(gòu)層及第一 P型半 導(dǎo)體層；及 第一光波導(dǎo)，形成于該第一光波導(dǎo)固定區(qū)，該第一光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該第一多重量 子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)； 光電二極管磊晶模組，包括： 第二半導(dǎo)體基底層，具有一第二表面，該第二表面包括依次相鄰設(shè)置的第二外延層生 長(zhǎng)區(qū)、第二光波導(dǎo)固定區(qū)及第二光纖接入?yún)^(qū)，該第二光纖接入?yún)^(qū)開設(shè)有第二光纖收容溝槽， 該第二光纖收容溝槽的延伸方向指向該第二光波導(dǎo)固定區(qū)； 光電二極管外延層，形成于該第二外延層生長(zhǎng)區(qū)，該光電二極管外延層包括沿遠(yuǎn)離該 第二表面依次排列的P型緩沖層、第二P型半導(dǎo)體層、第二多重量子井結(jié)構(gòu)層及第二P型半 導(dǎo)體層；及 第二光波導(dǎo)，形成于該第二光波導(dǎo)固定區(qū)，該第二光波導(dǎo)其中一側(cè)面與該第二多重量 子井結(jié)構(gòu)層一側(cè)面相對(duì)；及 光纖，該光纖的一端收容于該第一光纖收容槽且端面與該第一光波導(dǎo)正對(duì)，另一端收 容于該第二光纖收容槽且端面與該第二光波導(dǎo)正對(duì)。
9. 如權(quán)利要求8所述的光互連裝置，其特征在于，該光互連裝置進(jìn)一步包括第一電路 基板和第二電路基板，分別具有導(dǎo)電線路，該激光二極管磊晶模組固定并電連接于該第一 電路基板，該光電二極管磊晶模組固定并電連接于該第二電路基板。
10. 如權(quán)利要求8所述的光互連裝置，其特征在于，該光纖收容溝槽為V型溝槽。
【文檔編號(hào)】H01L33/12GK104103725SQ201310126774
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日
【發(fā)明者】許義忠 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司