專利名稱：含有波導(dǎo)和光電接收器件的集成光學(xué)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上是涉及光學(xué)半導(dǎo)體器件，更具體地是涉及一種含有相互集成在一起的光電接收器件和光波導(dǎo)的集成光學(xué)模塊。
半導(dǎo)體光電探測器件在稱為多媒體的應(yīng)用領(lǐng)域中的光學(xué)信息處理系統(tǒng)中是不可缺少的，在多媒體中圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)是作為系統(tǒng)所處理的信息信號的一部分而被處理的。在這樣的光學(xué)信息處理系統(tǒng)中，要求傳輸光信號的光波導(dǎo)和光學(xué)模塊中探測通過光波導(dǎo)傳輸?shù)墓庑盘柕墓怆娊邮掌骷g達(dá)到有效的光耦合。
另一方面，為了使多媒體被人類社會廣泛接受，有必要提供不僅成本低同時又要使光波導(dǎo)和對應(yīng)的光電接收器件之間達(dá)到有效光耦合的光學(xué)處理系統(tǒng)。


圖1所示的是由本發(fā)明的發(fā)明者以前提出的一種傳統(tǒng)光電探測模塊的結(jié)構(gòu)圖。
參考圖1，光電探測模塊在其上帶有導(dǎo)線圖形1a和1b的支承襯底1上構(gòu)成，導(dǎo)線圖形1a和1b連接在用倒裝工藝安裝在支承襯底1上的半導(dǎo)體光電接收器件10上。
光電接收器件10含有一個n型磷化銦(InP)襯底2，襯底2提供了一個n型InP的緩沖層3，緩沖層3上帶有一個InGaAs無摻雜層4和形成在InGaAs層4上的n-型InP層5。進(jìn)一步，p型擴散區(qū)5a和5b是形成在上述的InP層5中。最后，應(yīng)該注意到，針形二極管D1和D2是對應(yīng)于擴散區(qū)5a和5b而形成的。
圖2表示的是二極管D1和D2的等效電路圖。
參考圖2，應(yīng)指出的是，二極管D1和D2是以相反的極性通過n型InP層3相互串聯(lián)在一起，其中二極管D1構(gòu)成驅(qū)動二極管D2的一個驅(qū)動電路。更明確地說，二極管D1本身正向偏置時，二極管D1使二極管D2反向偏置，而反向偏置的二極管D2本身又產(chǎn)生對入射光束的導(dǎo)通響應(yīng)。換句話說，二極管D2的作用就是一個光電二極管。應(yīng)該注意到，對應(yīng)驅(qū)動二極管D1的p型區(qū)域5a要比形成光電二極管D2的p型區(qū)域5b明顯大。因此，驅(qū)動二極管D1能夠給光電二極管D2提供大驅(qū)動電流。與這樣的大面積的p型區(qū)域5a相伴隨的是，驅(qū)動二極管D1有一個大的結(jié)電容Cp，而由于相應(yīng)的p型區(qū)域5b面積小，光電二極管D2有一個非常小的結(jié)電容。于是，光電二極管D2對入射光束能作出非?？斓捻憫?yīng)。
在圖1的光電接收器件10中，應(yīng)指出的是，襯底2在后部帶有一個與上述的光電二極管D2對應(yīng)的微透鏡2a，因此，從光纖11發(fā)出的入射到襯底2后部的光束被聚焦到位于p型區(qū)域5b上方的InGaAs層4的一個局部區(qū)域上。進(jìn)一步說，光電接收器件10含有一個覆蓋n型InP層5的表面的絕緣膜6，這里絕緣膜6形成時留有分別與擴散區(qū)5a和5b相對應(yīng)的接觸孔6a和6b。此外，分別對應(yīng)接觸孔6a和6b，在擴散區(qū)5a和5b上形成有金屬凸點7a和7b。因此，光電接收器件10是用倒裝工藝方法以顛倒即反轉(zhuǎn)的狀態(tài)安裝在支承襯底1上以形成光電探測模塊，并且金屬凸點7a和7b是以電氣的和機械的方式連接到上述支承襯底1上的導(dǎo)線圖形1a和1b上。
在圖示的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)注意到，在支承襯底的后部有另一導(dǎo)線圖形1c，該圖形1c通過一個通孔1d與導(dǎo)線圖形1a或1b電氣連接，其中將導(dǎo)線圖形1c連接到供給正電壓的直流電流源12上。此外，輸出端和負(fù)載電阻RL接到導(dǎo)線圖形1b上。結(jié)果，圖2所示的電路就形成了，其中二極管D1是正向偏置，光電二極管D2是反向偏置。在圖1中，還應(yīng)該注意到，InP襯底2的后部帶有消反射膜8。
在圖1的結(jié)構(gòu)中，光電接收器件10是通過使用倒裝工藝以低成本可靠安裝在支承襯底1上。因此，光電探測模塊的加工成本明顯降低了。此外，通過縮小構(gòu)成光電二極管D2的必要部分的擴散區(qū)5b，光電二極管D2的響應(yīng)性能有了明顯的改善。圖1的結(jié)構(gòu)有利于消除施加到該光電二極管D2的有源區(qū)上的機械應(yīng)力，該D2的有源區(qū)對探測入射光束是必不可少的。在圖1的結(jié)構(gòu)中，加到模塊上的大部分外部機械應(yīng)力被驅(qū)動二極管D1的擴散區(qū)5a吸收掉，因為D1的區(qū)域比光電二極管D2的區(qū)域大得多。
另一方面，圖1的光電探測模塊有一個缺陷，就是，必須提供一個分離的支承機構(gòu)來支承光纖11使之與襯底2上的微透鏡2a對準(zhǔn)，而這樣的支承機構(gòu)對每一個光電接收器件10都必須作調(diào)節(jié)以使光纖11的芯和微透鏡2a之間達(dá)到最佳光耦合。由于光纖芯的直徑充其量在6μm左右，這樣的光纖11的支承機構(gòu)的調(diào)節(jié)要用不少時間。應(yīng)該注意，光纖支承機構(gòu)的調(diào)節(jié)是通過監(jiān)視光電二極管D2的輸出搜尋最佳位置，使光電二極管D2的輸出達(dá)到極大值處就是最佳光纖位置。所以，調(diào)節(jié)需要很長時間，在圖1的光學(xué)模塊中器件的加工成本不可避免地要增加。
另一方面，也有一些光學(xué)模塊方案不需要這樣的光纖支承機構(gòu)，如圖3所示，其中那些與前面描述過的部件相對應(yīng)的部件被標(biāo)以與前面相同的參考標(biāo)號，這里將略去其描述。
參考圖3，支承襯底1的上主表面上有一光波導(dǎo)13，其中光波導(dǎo)13是整體地形成在襯底1上，并且含有一個由一對覆蓋層13a和13b以縱向夾心方式形成的波導(dǎo)層13c。在從上述波導(dǎo)層13c的側(cè)面13A發(fā)出的光束的光路中有一反射器件14，它有一反射面14a。應(yīng)該注意，反射器件14有一個與支承襯底1的上主表面相接觸的下主表面和一個與上述下主表面平行的上主表面，并且光電接收器件10是裝在反射器件14的上主表面上。
在這個結(jié)構(gòu)中，由光波導(dǎo)13傳導(dǎo)的、從側(cè)面13A發(fā)出的光束被反射面14a反射到光電接收器件10的襯底2的表面上，其中射進(jìn)襯底2的光束到達(dá)對應(yīng)擴散區(qū)5b的光電二極管D2的有源區(qū)上。于是，通過使反射器件14位于支承襯底1的一個預(yù)定位置上并且使光電接收器件10在襯底1的上主表面的一個預(yù)定位置上，僅僅通過調(diào)整光電接收器件10、反射器件14及光波導(dǎo)13在襯底1上的相互位置就很容易使光波導(dǎo)13和光電接收器件10的光電二極管D2之間進(jìn)行光耦合。應(yīng)注意到，這種位置調(diào)整很容易通過在襯底1或反射器件14上形成對準(zhǔn)標(biāo)記來實現(xiàn)。
圖3的結(jié)構(gòu)也有一個缺陷，它要求反射器件14作為一個另外的組件。隨之而來，也就要求另外的加工工序。此外，反射器件14的使用將導(dǎo)致光學(xué)集成回路中光路的改變。為了使光電二極管D2和光波導(dǎo)13之間達(dá)到最佳光耦合，有必要相對于光波導(dǎo)13來調(diào)整反射器件14和光電探測器件10，而這種調(diào)整是非常困難的，尤其當(dāng)反射器件14的精密度不夠時。
此外，在光路中使用這樣的反射器件14將增加從光波導(dǎo)13的側(cè)面13A發(fā)出的光束的光程長度。當(dāng)光束的光程長增加后，它到達(dá)光電二極管D2的有源區(qū)時就要經(jīng)受一個相當(dāng)大的光束發(fā)散。在這種情況下，對應(yīng)增加后的光束直徑，就要增大光電二極管ID2的有源區(qū)大小，而光電二極管D2有源區(qū)尺寸的增大就帶來了構(gòu)成光電二極管有源區(qū)的擴散區(qū)5b的結(jié)電容的增大。因此，光電二極管D2的響應(yīng)性能就必然要下降。另一方面，當(dāng)減小光電二極管D2的有源區(qū)5b以保持高響應(yīng)速度時，光電二極管D2的光耦合效率就要明顯下降，這是因為大部分來自光波導(dǎo)13的光束不能進(jìn)入光電二極管D2的有源區(qū)5b。
圖4是另一種傳統(tǒng)型光電探測器件的結(jié)構(gòu)，其中那些前面已描述過的部件被標(biāo)以與前面相同的參考標(biāo)號，這里略去其描述。
參考圖4，光電接收器件10現(xiàn)在是以倒裝方式直接安裝在支承襯底1的上表面上，襯底1上還裝有光波導(dǎo)13，它們是一個集成整體。在這一結(jié)構(gòu)中，形成在InP襯底2上的有源層4的側(cè)面對著光波導(dǎo)層13c的外露側(cè)面13A，并且從側(cè)面13A發(fā)出的光束直接進(jìn)入到有源層4中。因此，光束的光程長增加的問題就成功地消除了。
另一方面，這一結(jié)構(gòu)也有一缺陷，從其厚度一般為約6μm的光波導(dǎo)層13c發(fā)出的光束的大部分進(jìn)不到其厚度度只有2-3μm的有源層4中。還應(yīng)注意到，從光波導(dǎo)層13c發(fā)出的光束在縱向上的尺寸是與在縱方向上層13c的厚度相對應(yīng)的。換句話說，圖4的結(jié)構(gòu)有很大的固有光學(xué)損耗，因而不能提供一種滿意的光耦合。
此外，圖4的結(jié)構(gòu)要求在襯底1上在光電探測器件和外部的光波導(dǎo)層13之間進(jìn)行調(diào)節(jié)以使光波導(dǎo)13和光電接收器件10的有源層之間達(dá)到最大光耦合，而這樣的調(diào)節(jié)是很復(fù)雜的，要增加光學(xué)模塊的成本。
因而，本發(fā)明的總目的是提供一種新穎的、有用的光學(xué)模塊及加工工藝，而前述的問題得以消除。
本發(fā)明的另一個更具體的目的是提供一個能使光電接收器件和光波導(dǎo)之間有最佳光耦合而不需像尋找光電探測器件的最大輸出那樣完成復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種光學(xué)模塊，它包括一個支承襯底；一個在上述支承襯底上提供的用于傳導(dǎo)光束的波導(dǎo)；一個在上述支承襯底上提供的光電接收器件，上述光電接收器件含有一個響應(yīng)入射光束的光電探測區(qū)；光路變換部件，用于把由上述光波導(dǎo)傳導(dǎo)的并從中發(fā)出的上述光束的光路從第一個光路變到通向上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)的第二光路；上述光波導(dǎo)有一個用于發(fā)射由上述光波導(dǎo)引導(dǎo)的、沿上述第一光路傳播的上述光束的側(cè)表面；上述光電接收器件是提供在上述支承襯底上，所以會被由上述光波導(dǎo)的上述側(cè)面發(fā)射出的上述光束遇到；上述光路變換部件是作為一個部件被形成在上述光電探測器件上，以致于從上述光波導(dǎo)的上述側(cè)面發(fā)射出的上述光束射到了上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)上。
依據(jù)本發(fā)明，光路變換部件是形成在光電接收器件上，它本身是在支承襯底上，與光波導(dǎo)一樣。因此，從光波導(dǎo)中發(fā)出的光束能可靠地射到光路變換部件上，入射到光路變換部件上的光束也能可靠地射到光電接收器的光電探測區(qū)上，即使是當(dāng)從光波導(dǎo)的側(cè)面發(fā)出的光束有一些發(fā)散時也是如此。所以，能保證光波導(dǎo)和光電接收器件之間有充分的光耦合。由于光波導(dǎo)和光電接收器件是分離的單元，本發(fā)明只是通過把光電接收器件安裝在已經(jīng)帶有光波導(dǎo)的支承襯底上，與之成為一體，就能達(dá)到期望的強的光耦合。因此，光電接收器件和光波導(dǎo)之間的對準(zhǔn)通過利用一個標(biāo)記很容易實現(xiàn)，像尋找光電接收器件的最大輸出那樣的復(fù)雜調(diào)節(jié)過程可以避免。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個制造光電探測模塊的方法，包括的步驟有在襯底上形成一個分層體，使上述分層體含有一個有源層；在上述分層體上形成多個光電接收區(qū)；用刻蝕工藝在上述分層體上形成一個V形槽，使V形槽把一個光電接收區(qū)與另一個光電接收區(qū)分開；把上述分層體沿著上述的槽分割以形成多個光電接收單元，使上述每一個光電接收單元有一個與上述V形槽對應(yīng)的斜面；及把上述光電接收器件配置在一個其上帶有光波導(dǎo)的支承襯底上，使上述斜面對著上述光波導(dǎo)的一個側(cè)面。
依據(jù)本發(fā)明，每一個光電接收器件都有一個與V形槽相對應(yīng)的斜側(cè)面，斜側(cè)面充當(dāng)改變從光波導(dǎo)射出的、進(jìn)入到光電接收器件的光束的光路的棱鏡面，即反射面，以使光束射到形成在光電接收器件中的光電二極管上。由于該斜面是作為一個部件整體形成在光電接收器件中，故不需調(diào)整在光電接收器件中的斜面和光電二極管的位置。此外，由于光電接收器件是直接安裝在帶有光波導(dǎo)的支承襯底上，光電接收器件和光波導(dǎo)之間的調(diào)整實際上被簡化了。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個制造半導(dǎo)體光探測器件的方法，包括下列步驟在其上帶有一個有源層的襯底上淀積一個抗蝕劑圖形，露出上述有源層的光電接收區(qū)；在上述抗蝕劑圖形上淀積一個導(dǎo)體層使上述導(dǎo)體層覆蓋上述露出的光電接收區(qū)；以上述導(dǎo)體層作為一個電極，用電鍍工藝在上述導(dǎo)體層上淀積一個電極層；和通過除去上述電極層下面的上述抗蝕劑圖形來形成一個電極引線。
按照本發(fā)明，通過在抗蝕劑圖形上做電鍍，然后把抗蝕劑圖形除去，能夠形成一個引線電極，使之平行于形成光電接收器件的分層體伸展而保持與分層體分離。具有這樣的引線電極的光電接收器件可以以這樣的狀態(tài)安裝在支承襯底上，就是光電接收器件裝在支承襯底的側(cè)壁上，使光電接收器件的主表面的延伸方向垂直于支承襯底。前述的引線電極可以被彎曲并且連接到形成在支承襯底上的導(dǎo)線圖形上。在這種情況下，從支承襯底上的光波導(dǎo)的側(cè)面發(fā)出的光束通常是沿垂直于前述的主表面的方向入射到光電接收器件上，并由形成在部分光電接收器件的主表面上的棱鏡面反射偏轉(zhuǎn)使之射向形成于光電接收器件中的光電二極管上。因此，由光波導(dǎo)射出的入射到光電二極管上的光束的光程長被明顯縮短了，在光電二極管處光束的發(fā)散問題變得最小。
本發(fā)明的其它目的和進(jìn)一步的特性，根據(jù)下面的詳細(xì)描述和附圖會變得更清楚。
圖1是一個傳統(tǒng)的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的光學(xué)模塊的等效電路圖；圖3表示另一種傳統(tǒng)型光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)；圖4也是另一種傳統(tǒng)光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)；圖7是圖6的光學(xué)模塊的平面視圖；圖8表示圖6的光學(xué)模塊的加工步驟；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第七個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的第八個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第九個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖16A-16H表示圖15的光學(xué)模塊的加工過程；圖17A和圖17B是本發(fā)明的光學(xué)模塊中使用的棱鏡表面的各種實施例；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第十個實施例的光學(xué)模塊結(jié)構(gòu)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的光學(xué)模塊200的結(jié)構(gòu)圖。
請參考圖5，光學(xué)模塊200是形成在硅支承襯底21上的，包括一個形成于襯底21上的光波導(dǎo)22和同樣也形成于襯底21上的光電接收器件20，這樣，光電接收器件20的側(cè)壁對著光波導(dǎo)22的側(cè)面22A。光波導(dǎo)22是由玻璃或用CVD工藝淀積在硅襯底21上的半導(dǎo)體層構(gòu)成的，它包括下部的覆蓋層22a和形成在它上面的芯層22b及形成于芯層上面的上部覆蓋層22c。光波導(dǎo)22可以與支承襯底上的另一個光波導(dǎo)(未畫出)或光發(fā)射器件(未畫出)耦合，其中光波導(dǎo)22引導(dǎo)入射于其上的光束并從前述的側(cè)面22A射出。
另一方面，光電接收器件20是形成在一個n型磷化銦器件襯底23上，它包括一個對應(yīng)圖1的層3的n型磷化銦的緩沖層24，對應(yīng)圖1的層4的形成于層24上的無摻雜銦鎵砷吸收層25，和對應(yīng)圖1的層5的n-型磷化銦有源層26，其中層26含有分別對應(yīng)圖2的驅(qū)動二極管D1和光電二極管D2的具有第一面積的p型區(qū)域26a的和另一具有較小的第二面積的p型區(qū)域26b。此外，電極27a和27b是分別位于區(qū)域26a和26b上。
應(yīng)該指出，器件襯底23是由側(cè)壁23a界定，并位于支承襯底21上，使側(cè)壁23a對著前述光波導(dǎo)22的側(cè)面22A。另外，側(cè)壁23a上帶有消反射膜(未畫出)，側(cè)壁23a和光波導(dǎo)的側(cè)面22A通過消反射膜相互結(jié)合在一起。
在圖5的光學(xué)模塊200中，器件襯底23還包括一個由位于器件襯底23的下主表面上的斜面22A界定的凹槽。于是在支承襯底21和器件襯底23之間對應(yīng)凹槽形成有一個空腔即空間23B，其中界定凹槽的斜面23A與支承襯底21的主表面形成一個角度θ1。因此，這個斜面充當(dāng)一個反射面，它把從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A來的入射光束反射到p型區(qū)域26b。
為了使被反射面23A反射的光束準(zhǔn)確射到p型區(qū)域26b上，對包括層23-26的分層的半導(dǎo)體本體的總厚度T相對于角度θ1作了調(diào)整。當(dāng)斜面23A是通過器件襯底23的濕法刻蝕過程形成的時，應(yīng)該指出，濕法刻蝕的結(jié)果是，出現(xiàn)了一個磷化銦(111)表面。在這種情況下，角度θ1理論上取值54.7°，它與磷化銦(111)表面有關(guān)。一般情況下，角度θ1會依賴刻蝕過程中用的掩模圖形或刻蝕類型有所變化。使用氯化氫、溴或溴化氫水溶液，我們可以在反射面23A處露出上述的(111)表面，角度θ1取值為55°。在這樣的濕法刻蝕工藝中，可以使用HCl、H3PO4或含溴酒精溶液。
在器件襯底23的下主表面上，有一個助熔層23c用于包裹著斜面23A，其中助熔層23c最典型的是含有鈦、金、錫和金的層，厚度分別為0.1μm，0.1μm，2μm和0.1μm。在器件襯底23配置在支承襯底21上的情況下，使助熔層23c中產(chǎn)生熔化，光電接收器件20就牢固地粘在了支承襯底21上。因此，覆蓋反射面23A的助熔層23c就充當(dāng)反射從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A發(fā)出的入射到器件襯底23上的光束的反射膜。
在所示的例子中，由光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出的光束被反射面23A反射到了后上方。于是，與被反射光束的光路相對應(yīng)，形成光電二極管D2的擴散區(qū)26b形成在比形成光電二極管D1的擴散區(qū)26a離側(cè)壁23a要近的地方。
在圖5的光學(xué)模塊200中，光電接收器件20安裝在帶有光波導(dǎo)22的支承襯底21上，使光電接收器件20的下主表面和支承襯底21的上主表面貼在一起，并且使器件襯底23的側(cè)壁23a與光波導(dǎo)22的側(cè)面22A貼在一起，而兩者中間有一消反射膜，這就能夠通過簡單地把光電接收器件20安裝在支承襯底21上使光電接收器件20和光波導(dǎo)22之間達(dá)到所期望的高效光耦合。光電接收器件和光波導(dǎo)之間的對準(zhǔn)通過使用如圖5中所示的位置標(biāo)志M就很容易實現(xiàn)。
在圖5的結(jié)構(gòu)中，還應(yīng)當(dāng)指出，從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出的光束是從下方入射到構(gòu)成圖2的光電二極管的擴散區(qū)26b及相關(guān)的耗盡區(qū)。因而，整個光斑都照在擴散區(qū)26b上，像部分光束進(jìn)不到擴散區(qū)26b這樣的問題不再出現(xiàn)。換句話說，圖5的光學(xué)模塊有減少光損耗的優(yōu)良性能。
在圖5的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)指出，支承襯底21不只是限于硅材料，任何其它合適的半導(dǎo)體材料，像磷化銦或者甚至是玻璃都可以用于支承襯底21。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的光學(xué)模塊300的結(jié)構(gòu)。
請參考圖6，光學(xué)模塊300包括帶有與圖5的實施例相類似的光波導(dǎo)22的支承襯底21，其中支承襯底21現(xiàn)在帶有一個光電接收器件30，它包括一個n型磷化銦器件襯底33。應(yīng)當(dāng)指出，器件襯底33是由側(cè)壁33a界定的，包括一個在前述的側(cè)壁33a與襯底33的下主表面33b相交的邊緣處形成的斜面33A，其中斜面33A與器件襯底33的下主表面33b形成一個θ2角度。
與前面類似，對應(yīng)前述的磷化銦層3或24，器件襯底33在上主表面上帶有一個n型磷化銦緩沖層34，對應(yīng)前述的光吸收層4或25，緩沖層34上有一個無摻雜InGaAs光吸收層35。此外，對應(yīng)前面已經(jīng)描述過的層5或26，層35上有一個n-型磷化銦有源層36，其中層36包括一個對應(yīng)光電二極管D2的p型區(qū)域36a和一個對應(yīng)驅(qū)動二極管D1的p型區(qū)域36b。
在所示例中，器件襯底33的下主表面裝在支承襯底21的上主表面之上，與第一實施例類似，并且器件襯底33的配置使側(cè)壁33a對著光波導(dǎo)22的側(cè)面22A，使從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A發(fā)出的光束入射到器件襯底33的斜面33A上。
在圖6中，所示出的是，光波導(dǎo)22的側(cè)面22A和器件襯底33的側(cè)壁33a是位于同一平面內(nèi)，但本實施例并不限于這一個具體方案，我們可以安裝器件襯底33，使光波導(dǎo)22的側(cè)面22A位于超過側(cè)壁33a的位置，斜面33A懸在其上方。在這種結(jié)構(gòu)中也很容易通過支承襯底21上的定位標(biāo)志M確定襯底33和光波導(dǎo)22之間的位置關(guān)系。
在圖6的光 學(xué)模塊300中，應(yīng)該指出，前述斜面33A帶有消反射膜(未畫出)，從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出的光束在前述斜面33A處沿前上方被折射向器件襯底33的上主表面。因此，這樣被折射的光束入射到構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)36a上。
為了接收由現(xiàn)在充當(dāng)棱鏡面的斜面33A折射的光束，圖6的光電接收器件30含有一個在相對于構(gòu)成驅(qū)動二極管D1的擴散區(qū)36b來說是遠(yuǎn)離側(cè)壁33a的一側(cè)的構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)36a。
在這個結(jié)構(gòu)中，由光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出光束也是從下方射到擴散區(qū)36a，故由于光束到不了擴散區(qū)36a而引起的光損耗變得最小。
與前面類似，斜面33A相對器件襯底33的下主表面33b的夾角θ2的取值范圍在45°-60°。在斜面33A是由磷化銦的(111)表面構(gòu)成的特殊情況下，角度θ2取值54.7°。
圖7是圖6所示的光學(xué)模塊300的光電接收器件30的平面圖。
參考圖7，請注意構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)36a的面積明顯要小于構(gòu)成驅(qū)動二極管D1的擴散區(qū)36b的面積。由于構(gòu)成光電二極管D2的必要部分的擴散區(qū)36a的面積減小，光電二極管D2能高速響應(yīng)。此外，還應(yīng)注意到，與使用圖3所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的分離的反射器件相比，從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出的光束以縮短了的光程在器件襯底33中傳播到達(dá)光電二極管D2。因此，光束發(fā)散保持最小，相應(yīng)地就可以減小擴散區(qū)36a的尺寸。相同的敘述也適用于參考圖5描述的第一種實施例。實際上，擴散區(qū)26b或36a可以做成小于其十分之一。
在圖6所示的光學(xué)模塊200中，要指出的是，器件襯底33有另一個斜面33A’，該斜面33A’是沿著器件襯底33的下主表面33b與另一個與側(cè)壁33a相對的側(cè)壁33a’相交的邊緣形成的。具有這樣結(jié)構(gòu)的光電接收器件30有另外一個優(yōu)點，就是通過先在一個帶有層34-36的襯底或晶片上制做一些在圖8中所示的對應(yīng)前述斜面33A和33A’的V型槽G1-G4，然后在每一個槽G1-G4處劈開器件襯底33，這樣就很容易加工制造這種結(jié)構(gòu)。
請參考圖8，要指出的是，所示的分層的半導(dǎo)體本體包括器件區(qū)DEVICE1，DEVICE2和DEVICE3，每一個自身又包含n-型磷化銦層36中的p型擴散區(qū)36a和36b。此外，消反射膜38形成在含有槽G1-G4的器件襯底33的下主表面上，其中每一個光電接收器件30都通過如圖6中所示的位于器件襯底33的下主表面上的助熔層被安裝在支承襯底21上。
在圖5和圖6的任一個實施例中，應(yīng)該指出，從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A射出的光束正確入射到構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)26b或36a主要取決于光束在斜面22A或33A上的正確入射位置，因此也就取決于波導(dǎo)層22b相對半導(dǎo)體層25和26的相對高度。換句話說，波導(dǎo)側(cè)面22A與器件襯底23之間的距離D(圖6)對光波導(dǎo)22和光電二極管之間的光耦合影響不大。
在這點上，圖5或圖6的結(jié)構(gòu)特別有利，因為器件襯底33是直接安裝在支承襯底21上，并且半導(dǎo)體層34-36及形成光波導(dǎo)的層22a-22c的厚度能夠以高精度加以控制。因為不必精密調(diào)節(jié)距離D，故使用標(biāo)志M作粗調(diào)對達(dá)到期望的光耦合就足夠了。
下面，將參考圖9描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學(xué)模塊400，其中那些前面描述過的部件被標(biāo)以與前面相同的參考標(biāo)號，那些部件的描述被忽略。
請參考圖9，光學(xué)模塊400有一個與圖5的模塊200非常等同的結(jié)構(gòu)，其不同點在于光學(xué)模塊400有一個彎曲反射面23A’代替了圖5的平面反射面23A。使用了該彎曲反射面23A’，就能把被反射的光束聚焦到構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)26b上。因此，我們可以縮小擴散區(qū)26b的面積，進(jìn)而減小光電二極管D2的結(jié)電容，光電二極管D2的響應(yīng)特性得到改善。
應(yīng)該指出，這樣的彎曲反射面23A’可以由美國專利5,309,468描述的工藝來制成，這個專利文獻(xiàn)作為了此處所附的參考文獻(xiàn)。簡單說，這個工藝是使用抗蝕劑圖形的熱誘導(dǎo)回流引起抗蝕劑圖形的邊緣變鈍，再使用這樣一個鈍化了的抗蝕劑圖形作刻蝕掩模進(jìn)行干法蝕刻。
由于本實施例的其它方面與圖5的那些等同，本實施例的進(jìn)一步描述省略。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的一個光學(xué)模塊500的結(jié)構(gòu)，其中用相同的參考標(biāo)號表示前面已描述過的那些部件，其描述將省略。
請參考圖10，光學(xué)模塊500有一個與圖6的模塊300非常等同的結(jié)構(gòu)，所不同的是光學(xué)模塊500有一個彎曲棱鏡面33B和33B’代替圖6的平面棱鏡面33A和33A’。作為使用彎曲棱鏡面33B和33B’的結(jié)果，能夠把折射光束聚焦到構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)36a上。因此，可以縮小擴散區(qū)36a的面積，進(jìn)而減小光電二極管D2的結(jié)電容，D2的響應(yīng)特性得到改善。應(yīng)該指出，這樣的彎曲棱鏡面33B和33B’可以用美國專利5,309,468中描述的工藝形成，類似于彎曲反射面23A’的情況。
由于本實施例的其它方面與圖6中的那些等同，其描述將略去。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的光學(xué)模塊600的結(jié)構(gòu)，其中那些與前述部件相對應(yīng)的部件被標(biāo)以與前面相同的參考標(biāo)號，其描述忽略。
在圖11的結(jié)構(gòu)中，要指出的是，圖6的光電接收器件20是用倒裝工藝以翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)安裝在支承襯底21上，這樣，電極27a和27b被連接到形成于支承被底21上的導(dǎo)線圖形21a和21b上。為了這一目的，光電接收器件20帶有對應(yīng)電極27a和27b的焊料凸點。
在圖11的結(jié)構(gòu)中，要指出的是，現(xiàn)在反射面23A形成在器件襯底23的頂部。于是，圖11的光學(xué)模塊600在支承襯底21上有一個厚的聚酰亞胺間隔層22B，在它上面有光波導(dǎo)22’，以便從光波導(dǎo)22’的側(cè)面22A’射出的光束正確入射到反射面23A上。應(yīng)該指出，光波導(dǎo)22’包括一個直接形成于間隔層22B上面的下覆蓋層22a’，一個形成于覆蓋層22a’之上的光波導(dǎo)層22b’和再形成于光波導(dǎo)層22b’之上的上覆蓋層22c’。被反射面23A反射的光束入射到光電二極管D2的擴散區(qū)26b。為了增加光束的反射，在器件襯底23的上主表面上形成有一個反射膜23c’，它覆蓋了反射面23A。
由于圖11的光學(xué)模塊600中的光電接收器件20是用倒裝工藝安裝在支承襯底21上，不再需要引線鍵合光電接收器件20的電極27a和27b。因此，由與引線鍵合過程有關(guān)的機械應(yīng)力損壞組成光電二極管D2的必要部分的擴散區(qū)26b的風(fēng)險明顯減小。此外，倒裝工藝的使用改善了成品率。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的光學(xué)模塊700的結(jié)構(gòu)圖，其中用相同的參考標(biāo)號表示前面已描述過的那些部件，下面略去其描述。
在圖12的結(jié)構(gòu)中，圖6的光電接收器件30是用倒裝工藝以翻轉(zhuǎn)狀態(tài)安裝在支承襯底21上，這樣能使電極37a和37b與形成于支承襯底21上的導(dǎo)線圖形21a和21b在電氣及機械兩方面都連接在一起。此外，光波導(dǎo)22’位于支承襯底上，其狀態(tài)是間隔層22B插在支承襯底21和光波導(dǎo)22’之間。于是，從光波導(dǎo)22’的側(cè)面22A’射出的光束在現(xiàn)在形成于支承襯底33的頂部的棱鏡面33A上折射向前下方，并且入射到現(xiàn)在位于器件襯底33的底部的擴散區(qū)36a，如圖12所示。
在圖12的結(jié)構(gòu)中，也能消除倒裝過程引起的光電二極管D2的任何機械應(yīng)力。另外，光學(xué)模塊加工的成品率得到改善。
下面以圖13作參考描述根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的光學(xué)模塊800。
請參考圖13，光學(xué)模塊800含有一個其結(jié)構(gòu)與光電接收器件30相類似的光接收器件301，其中光接收器件301是用倒裝法安裝在支承襯底21上，類似于圖12的光學(xué)模塊700。另一方面，光電接收器件301含有位于器件襯底33的底部的半導(dǎo)體層34-36。此外，器件襯底33在其側(cè)壁33a與半導(dǎo)體層36的表面相交的邊緣處有一個斜面33C。于是，從支承襯底21上的光波導(dǎo)22的側(cè)面22A發(fā)出的光束直射到前述的充當(dāng)棱鏡面的斜面33C上，并且光束在棱鏡面33C處向前上方折射。
應(yīng)當(dāng)指出，所示的器件襯底33在其頂部有一個衍射光柵33X，光電接收器件301是倒著的，所以，被棱鏡面33C折射的光束發(fā)生衍射。作為衍射的結(jié)果，光束被分解成很多光束單元，每一個都對應(yīng)一個光學(xué)成分，這些光學(xué)成分在光束中是以波長的形式復(fù)合在一起。
這些光束單元被衍射光柵33X依據(jù)波長按各自的衍射角進(jìn)行衍射，并到達(dá)器件襯底33的底部，此處形成有半導(dǎo)體層34-36。
在圖13的光學(xué)模塊800中，層36是由n-型磷化銦構(gòu)成的，它包括許多p型擴散區(qū)(36a)1、(36a)2、(36a)3、……，與要入射的衍射光束單元相對應(yīng)。此外，有與擴散區(qū)(36a)1、(36a)2、(36a)3、……，相對應(yīng)的凸點電極(37a)1、(37a)2、(37a)3、……，其中每一個擴散區(qū)(36a)1、(36a)2、(36a)3、……都構(gòu)成一個光電二極管D2。光電接收器件301是用倒裝法安裝在支承襯底21上，所以凸點電極(37a)1、(37a)2、(37a)3、……，在電氣和機械兩方面都與支承襯底21上對應(yīng)的導(dǎo)線圖形(21a)1、(21a)2、(21a)3、……，連接在一起。
于是，圖13的光學(xué)模塊800不僅能以很低的成本使光波導(dǎo)22和光電二極管D2之間達(dá)到所期望的有效光耦合，而且也能充當(dāng)分解來自光波導(dǎo)22的波長復(fù)合光信號的光分波器。
下面將用圖14作參考描述根據(jù)本發(fā)明的第八個實施例的光學(xué)模塊900，其中那些與前面描述過的部件相對應(yīng)的部件被標(biāo)以與前面相同的參考標(biāo)號，其描述將省略。
請參考圖14，光學(xué)模塊900是圖6的光學(xué)模塊300的一個改進(jìn)型，它含有一個光電接收器件302，其中光電接收器件30中的半導(dǎo)體層34現(xiàn)在用多層(光學(xué))濾波器34’取代。多層(光學(xué))濾波器34’含有一個銦鎵砷磷(InGaAsP)膜和磷化銦(InP)膜交替疊加的疊層，每一個膜的厚度是入射光束波長的四分之一，對光電二極管D2以預(yù)定波長選通由棱鏡面33A折射的光束。因此，光學(xué)模塊900是作為一個波長選擇光探測器進(jìn)行工作。
下面以圖15為參考描述根據(jù)本發(fā)明的第九個實施例的光學(xué)模塊1000，其中用相同的參考標(biāo)號表示前面已描述過的那些部件，其描述將略去。
請參考圖15，光學(xué)模塊1000包括一個以側(cè)壁33a與支承襯底21的上表面重合的直立狀態(tài)位于支承底21上的光電接收器件303。更具體地說，光電接收器件303是形成在器件襯底21上以使器件襯底33的主表面33b對著光波導(dǎo)22。
于是，從光波導(dǎo)22射出的光束入射到了充當(dāng)棱鏡面的斜面33A上，并向前上方折射，其中這樣被折射的光束到達(dá)器件襯底33另一側(cè)的構(gòu)成光電二極管D2的p型擴散區(qū)36a。
圖15的光電接收器件303還包括一個連接到對應(yīng)擴散區(qū)36a的電極37a上的L形引線電極39，并且引線電極39連接到形成在支承襯底21之上的導(dǎo)線圖形21a上。應(yīng)提到的是，像這樣的一種引線電極39到導(dǎo)線圖形21a的連接通過表面安裝工藝是很容易實現(xiàn)的。
在圖15的光學(xué)模塊1000中，應(yīng)該指出，從光波導(dǎo)22的側(cè)面22A發(fā)出的光束是以最小的光程長穿過器件襯底33傳到擴散區(qū)36a。因此，在擴散區(qū)36a處光束的發(fā)散保持最小。
在加工圖15的光學(xué)模塊1000時，希望用導(dǎo)體層淀積法而不是用引線鍵合工藝在光電接收器件303上形成引線電極39，以便消除擴散區(qū)36a的應(yīng)力。
圖16A-16H表示形成引線電極39的工藝過程，其中圖16B是圖16A的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖16D是圖16C的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖16F是圖16E的結(jié)構(gòu)的平面圖，及圖16H是圖16G的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖16A和16B所示是光電接收器件303的初始狀態(tài)，此時，擴散區(qū)36a在n+型磷化銦層36中形成，其中圖16A表示圖16B的結(jié)構(gòu)沿I-I’線的截面圖。
在下一步圖16C和圖16D的步驟中，一個聚酰亞胺層361被淀積在磷化銦層36上，接著使用一個抗蝕劑掩模362的圖形形成工藝以露出擴散區(qū)36a。此外，通過順序淀積鈦、鉑和金層在抗蝕劑掩模362上淀積一個電極層37使之覆蓋擴散區(qū)36a的已露出的表面。因此，金層充當(dāng)一個低阻層，而鈦和鉑層充當(dāng)一個阻擋金屬層。
下面，在圖16E和16F的步驟中，形成一個抗蝕劑圖形39a，以便露出要形成引線電極39的區(qū)域，引線電極39是用金電鍍工藝在電極層37的露出的那部分之上形成。
引線電極39這樣形成后，引線電極39外的電極層37用離子研磨工藝除掉。此外，通過把抗蝕劑圖形的樹脂溶解到一種溶劑中，來去除抗蝕劑圖形39a和362，就得到了圖16G和16H所示的結(jié)構(gòu)。在圖16G和16H的結(jié)構(gòu)中，請注意引線電極39是沿半導(dǎo)體層36的表面延伸，但兩者是分離的。此外，在器件襯底33的后側(cè)有劃線332以便有助于把這個結(jié)構(gòu)劈開以分成單獨的光電接收器件。
圖17A和17B是形成于器件襯底33上的棱鏡表面的一個改進(jìn)型。
在圖17A的例子中，應(yīng)該注意到，棱鏡面33A只是形成在側(cè)壁33a與支承襯底33的下主表面相交形成的脊的一部分上，而圖17B的棱鏡面占據(jù)了前述脊的整個長度。
圖17A和圖17B的結(jié)構(gòu)的任何一個都可以在器件的功能方面以同樣的效果用在光電二極管上，當(dāng)在同一襯底或晶片上形成大量這樣的二極管時，考慮到襯底的剛性，圖17A的結(jié)構(gòu)更好一些。在圖17B的結(jié)構(gòu)中，由于在晶片上形成了許多溝槽，晶片的機械強度要下降。
圖18所示的是根據(jù)本發(fā)明的第十個實施例的光學(xué)模塊1100的結(jié)構(gòu)圖。
請參考圖18，光學(xué)模塊1100包括帶有光電接收器件30的支承襯底21，這類似于圖6的光學(xué)模塊300，所不同的是支承被底21在主表面上有V形槽21V與含有光纖芯體221的光纖220嚙合在一起。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，芯體221中的光束入射到器件襯底33的棱鏡面33A上，發(fā)生與圖6的光學(xué)模塊300情況類似的折射，其中這樣折射后的光束入射到構(gòu)成光電二極管D2的擴散區(qū)36a。應(yīng)該指出的是，這樣的V形槽通過使用KOH作腐蝕液用一種眾所周知的刻蝕工藝很容易做在硅襯底上。在這種情況下，V形槽由一對硅晶體表面來界定。
此外，本發(fā)明不只是限于這里已描述的實施例，可以做許多變更和修改，而不會超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一個光學(xué)模塊，包括一個支承襯底(21)；一個在上述支承襯底上提供的用于引導(dǎo)光束通過的光波導(dǎo)(22)；一個在上述支承襯底上提供的光電接收器件(20，30)，上述光電接收器件包含一個光電探測區(qū)(D2)，它對入射光束產(chǎn)生響應(yīng)；一個光路變換部件(23A，33A)，用于把由上述光波導(dǎo)引導(dǎo)的并從其射出的上述光束的光路從第一光路變換到通向上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)的第二光路；上述光波導(dǎo)(22)有一個用于發(fā)射由上述光波導(dǎo)引導(dǎo)的、沿上述第一光路傳播的上述光束的側(cè)面(22A)；上述光電接收器件(20，30)是提供在上述支承襯底(21)上，所以由上述光波導(dǎo)的上述側(cè)面射出的上述光束能入射于其上；其特征在于上述光路變換部件(23A，33A)是作為其中的一個部分被形成在上述光電探測器件上，所以從上述光波導(dǎo)的上述側(cè)面射出的上述光束能入射到上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)(D2)上。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光波導(dǎo)(22)被這樣形成以致于使上述第一光路平行于上述支承襯底(21)的一個主表面，并且其中上述光路變換部件包含有一個以傾斜于上述支承襯底的上述主表面的方式形成在上述光電接收器件上的一個斜面(23A，33A)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其中上述斜面(33A)與上述襯底的上述主表面形成一個(θ2)角，使沿上述第一光路從上述光波導(dǎo)(22)的上述側(cè)面(22A)發(fā)出的一個光束從上述第一光路折射到上述第二光路。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其中上述斜面(23A)與上述襯底(21)的上述主表面形成一個角度(θ1)，使沿上述第一光路從上述光波導(dǎo)的上述側(cè)面(22A)射出的一個光束被從上述第一光路反射到上述第二光路。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光電接收器件包含一個由相互對著的第一和第二主表面及一個側(cè)壁(33a)界定的一個器件襯底(23，33)，并且在上述第一主表面上提供了一個有源層(36)，上述有源層中含有上述光電探測區(qū)(D2)，上述光電接收器件被安裝在上述支承襯底(21)的一個主表面上，其狀態(tài)是使上述器件襯底(23，33)的上述第二主表面與上述支承襯底(21)的上述主表面相接觸，并且使上述器件襯底(23，33)的上述側(cè)壁(23a，33a)對著上述光波導(dǎo)(22)的上述側(cè)面(22A)。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)模塊，其中上述光路變換部件包含一個形成在上述器件襯底的上述側(cè)壁(33a)上的一個斜面(33A)，它與上述器件襯底(33)的上述第二主表面形成一個斜角(θ2)，使得沿上述第一光路從上述光波導(dǎo)(22)射出的光束被折射向上述器件襯底(33)的上述第一主表面。
7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)模塊，其中上述光路變換部件包括一個形成在上述器件襯底(23)的上述第二主表面上的一個斜面(23A)，它與上述器件襯底的上述側(cè)壁(23a)有一個間隔，上述斜面與上述器件襯底的上述第二主表面形成一個斜角(θ1)，使得從上述光波導(dǎo)(22)沿上述第一光路射出的一個光束被反射向上述器件襯底(23)的上述第一主表面。
8.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)模塊，其中上述斜面(33B)有一個曲率，使上述被折射的光束聚焦到上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)(D2)上。
9.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)模塊，其中上述斜面(23A’)有一個曲率使上述被反射的光束聚焦到上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)(D2)上。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光電接收器件包括一個由彼此相對的第一、第二主表面及一個側(cè)壁(23a，33a)界定的一個器件襯底(23，33)，一個有源層(26，36)被形成在上述器件襯底的上述第一主表面上，上述有源層中包含一個光電探測區(qū)(D2)，并在上述有源層上提供有與上述光電探測區(qū)相對應(yīng)的凸點電極(27b，37b)，上述光電接收器件被配置在上述支承襯底(21)的一個主表面上，使上述器件襯底的上述第一主表面對著上述支承襯底(21)的上述主表面，使上述凸點電極(27b，37b)被連接到形成在上述支承襯底(21)的上述主表面上的一個導(dǎo)線圖形(21b)上，并且使上述器件襯底的上述側(cè)壁(23a，33a)對著上述光波導(dǎo)(22)的上述側(cè)面(22A’)。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)模塊，其中上述光路變換部件包括一個形成在上述器件襯底(33)的上述側(cè)壁(33a)之上的一個斜面(33A)，上述斜面與上述器件襯底(33)的上述第二主表面形成一個斜角度，使從上述光波導(dǎo)(22)沿上述第一光路射出的一個光束折射向上述器件襯底(33)的上述第一主表面。
12.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)模塊，其中上述光路變換部件包含一個形成在上述器件襯底(23)的上述第二主表面之上的一個斜面(23A)，它與上述器件襯底(23)的上述側(cè)壁(23a)有一個間隔，上述斜面(23A)與上述器件襯底(23)的上述第二主表面形成一個夾角，使從上述光波導(dǎo)(22)沿上述第一光路射出的一個光束被反射向上述器件襯底(23)的上述第一主表面。
13.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)模塊，其中上述光路變換部件包括一個形成在上述器件襯底(33)的上述側(cè)壁(33a)之上的一個斜面(33C)，它與上述器件襯底(33)的上述第一主表面形成一個斜角度，使從上述光波導(dǎo)(22)沿上述第一光路射出的一個光束被折射向上述器件襯底(33)的上述第二主表面，并且其中上述器件襯底帶有一個位于上述第二主表面上的一個衍射光柵(33X)。
14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)模塊，其中上述光電接收器件的上述光電探測區(qū)包含多個光電探測區(qū)((26a)1，(26a)2，(26a)3)，上述多個光電探測區(qū)中的每一個對應(yīng)由上述衍射光柵衍射的上述光束的一個波長。
15.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光電接收器件包括一個器件襯底(33)，一個提供在上述器件襯底上的有源層(36)，上述有源層中包含上述光電探測區(qū)(D2)，及在上述器件襯底(33)和上述有源層(36)之間提供的一個多層光學(xué)濾波器(34’)。
16.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光電接收器件包括一個由側(cè)壁(33a)和彼此相對著的第一和第二主表面界定的器件襯底(33)，在上述器件襯底的上述第一主表面上提供的有源層(36)，上述有源層中含有上述光電探測區(qū)(36a)，及在上述有源層(36)上提供的與上述光電探測區(qū)(36a)相對應(yīng)的一個引線電極(39)，上述光電接收器件被安裝在上述支承襯底(21)上，其狀態(tài)是使上述側(cè)壁(33a)與上述支承襯底(21)的一個主表面結(jié)合在一起，其中上述光路變換部件包括一個從上述器件襯底(33)的上述側(cè)壁(33a)延伸到上述第二主表面的一個斜面(33A)，該斜面的配置方式是截住從上述光波導(dǎo)(22)的上述側(cè)面(22A)沿上述第一光路射出的光束，及其中上述斜面與上述器件襯底的上述側(cè)壁(33a)形成一個夾角，以使從上述光波導(dǎo)(22)的上述側(cè)面(22A)沿上述第一光路射出的光束被折射向離開上述支承襯底(21)的上述主表面的方向。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)模塊，其中上述引線電極(39)包括一個沿上述有源層(36)但與其隔開一定的間距而延伸并朝向上述支承襯底(21)的第一部分和一個接著上述第一部分繼續(xù)沿上述支承襯底(21)的上述主表面延伸的第二部分，并且其中上述第二部分被連接到在上述支承襯底(21)的上述主表面上提供的導(dǎo)線圖形(21a)上。
18.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光波導(dǎo)(22)構(gòu)成上述支承襯底(21)的一個整片部件。
19.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其中上述光波導(dǎo)(22)是一根嵌在形成于上述支承襯底(21)的一個主表面上的一個槽(21V)中的光纖(220)。
20.一種制造光電探測模塊的方法，其特征在于下列步驟在一個襯底(33)上形成分層體(34-36)，使上述分層體包含一個有源層(36)；在上述分層體上形成多個光電接收區(qū)(DEVICE1-DE-VICE3)；用一種刻蝕過程在上述分層體上形成V形槽(G1-G3)，以便上述V形槽把一個光電接收區(qū)與另一個光電接收區(qū)分開；把上述分層體沿上述V形槽分割開以形成多個光電接收單元，使得上述光電接收單元中的每一個有與上述V形槽(G1-G3)的側(cè)壁對應(yīng)的一個斜面(33A，33A’)；和把上述光電接收器件配置到其上帶有一個光波導(dǎo)(22)的一個支承襯底(21)上，使上述斜面(33A)對著上述光波導(dǎo)(22)的一個側(cè)面(22A)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中上述的刻蝕過程是通過一個濕法刻蝕工藝進(jìn)行的，以使上述V形槽(G1-G3)由一對晶體表面所界定。
22.一種制造一種半導(dǎo)體光探測器件的方法，其特征在于下列步驟在其上帶有一個有源層(36)的一個襯底(33)上淀積一個抗蝕劑圖形(362)，露出上述有源層的一個光電接收區(qū)；在上述抗蝕劑圖形上淀積一個導(dǎo)體層(37)，使上述導(dǎo)體層覆蓋上述露出的光電接收區(qū)；使用上述導(dǎo)體層作為一個電極用電鍍工藝在上述導(dǎo)體層(37)上淀積一個電極層(39)；和通過除去上述電極層下面的上述抗蝕劑圖形(362)來形成一個電極引線(39)。
全文摘要
一個光學(xué)模塊包括支承襯底(21)、一個在該支承襯底上的光波導(dǎo)(22)、一個在該支承襯底上的光電接收器件(20，30)、一個用于把由該光波導(dǎo)引導(dǎo)的一個光束的光路從第一光路變換到通向上述光電接收器件的一個光電探測區(qū)的第二光路的光路變換部件(23a，33a)，其中該光路變換部件是作為該光電探測器件的一個部分在該器件上提供的，以使從該光波導(dǎo)射出的光束入射到該光電接收器件的光電探測區(qū)上。
文檔編號H01L31/02GK1141511SQ9610621
公開日1997年1月29日 申請日期1996年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月12日
發(fā)明者牧內(nèi)正男 申請人:富士通株式會社