專利名稱：平面型發(fā)受光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對光纖發(fā)射及接收光信號的平面型發(fā)受光元件。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，各種光電產(chǎn)品日益普及運(yùn)用，例如光纖。由于，光纖供傳輸光信號的芯線的半徑很小，所以光源雖與光纖對應(yīng)耦接，但由光源所發(fā)射出來的光線仍需要進(jìn)一步經(jīng)過聚光后才能進(jìn)入光纖的芯線區(qū)域，因此，目前用于光耦合，即光纖與發(fā)受光元件的組合上，往往都設(shè)有聚光裝置。
如圖1所示，其為一種現(xiàn)有發(fā)受光元件31與光纖41的耦合對應(yīng)示意圖。其中，發(fā)受光元件31在約幾個(gè)微米(μm)的外延層32中制設(shè)一個(gè)用以發(fā)光的主動(dòng)區(qū)33，而與外延層32相連接的襯底34上，遠(yuǎn)離外延層32的方向凸設(shè)有一個(gè)聚光面35?？稍谝r底34上直接裝設(shè)聚光面35，這種結(jié)構(gòu)便于成批大量制造，并且在元件特性及整個(gè)晶片均勻性的控制上更加容易，可有效降低成本。
上述結(jié)構(gòu)中，由于襯底34的厚度約有幾百個(gè)μm，與只有約幾個(gè)μm厚的外延層32相比較，襯底34的厚度遠(yuǎn)大于外延層32的厚度，而聚光面35又凸出襯底34，更使得聚光面35與主動(dòng)區(qū)33形成遠(yuǎn)距離狀態(tài)。
在使用時(shí)，主動(dòng)區(qū)33的光線(如箭頭所示)雖能透過聚光面35折射聚焦而進(jìn)入光纖41的線芯42，但聚光面35與主動(dòng)區(qū)32相距較遠(yuǎn)的狀態(tài)，將造成許多光線被散射，使聚光效果不佳。
如圖2所示，其是另一種現(xiàn)有發(fā)受光元件51與光纖41的耦合對應(yīng)示意圖。其中，發(fā)受光元件51的外延層52具有一個(gè)用以發(fā)光的主動(dòng)區(qū)53，而與外延層52接合的襯底54的表面，在遠(yuǎn)離外延層52的方向蝕刻出一個(gè)凸面形狀的聚光面55。
聚光面55的作用與前述相同，故不贅述。而將圖1與圖2所示的結(jié)構(gòu)作比較，可知，圖2所示的聚光面55已比圖1所示的聚光面35接近主動(dòng)區(qū)，但即使如此，聚光面55的頂緣位置仍與襯底54的表面位置相當(dāng)，換言之，聚光面55與主動(dòng)區(qū)53仍然相距一段很長的距離，聚光效果雖優(yōu)于圖1所示的結(jié)構(gòu)，但不夠理想。
將襯底34或54制成薄片狀，可以使聚光面35或55更接近主動(dòng)區(qū)33或53，但是整個(gè)發(fā)光元件31或51在晶片制成后，還需要切割成晶粒，因此，若將襯底34或54制成薄片狀，使得晶片在后段處理中容易破碎，且在切割時(shí)，會因?yàn)閼?yīng)力作用，而易造成晶粒破裂現(xiàn)象，使生產(chǎn)合格率下降，因此，減少襯底34或54的厚度雖可提高元件性能，但并不符合生產(chǎn)工藝全過程的需要。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種聚光性高的平面型發(fā)受光元件。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施本實(shí)用新型主要是在發(fā)光元件上制設(shè)一個(gè)凹洞，且在凹洞內(nèi)形成一個(gè)凸面狀的聚光面，并使該聚光面靠近主動(dòng)區(qū)；這樣，主動(dòng)區(qū)所發(fā)射出的光線可立即由聚光面聚焦，達(dá)到高聚光效能，而且在本結(jié)構(gòu)中不需改變襯底的厚度，對于切割加工而言，能更確保晶粒的完整性，提高產(chǎn)品的合格率。
本實(shí)用新型采取如下具體結(jié)構(gòu)本實(shí)用新型的平面型發(fā)受光元件，在一個(gè)襯底上制設(shè)一個(gè)外延層，襯底上開設(shè)有一個(gè)凹洞，凹洞內(nèi)形成一個(gè)透鏡面，該透鏡面接近外延層中用以產(chǎn)生光線的主動(dòng)區(qū)。
其中，所述透鏡面可為一個(gè)凸面形狀的聚光面。
其中，所述透鏡面可為一個(gè)凹面形狀的發(fā)散光面。
其中，所述透鏡面可設(shè)在所述凹洞的底部。
其中，所述透鏡面是在襯底上蝕刻所述凹洞時(shí)一體形成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下效果由于，本實(shí)用新型在襯底上開設(shè)有一個(gè)凹洞，這樣，主動(dòng)區(qū)更接近聚光面，主動(dòng)區(qū)所發(fā)射出的光線可立即由聚光面聚焦，達(dá)到高聚光效能，且在本結(jié)構(gòu)中不需改變襯底的厚度，對于切割加工而言，能更確保晶粒的完整性，可提高產(chǎn)品的合格率。


圖1現(xiàn)有發(fā)受光元件與光纖的對應(yīng)示意圖；圖2另一種現(xiàn)有發(fā)受光元件與光纖的對應(yīng)示意圖；圖3本實(shí)用新型的發(fā)受光元件的俯視圖；圖4沿圖3剖面線4-4的剖面示意圖；圖5本實(shí)用新型與光纖的對應(yīng)示意圖；具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下如圖3及圖4所示，其分別為本實(shí)用新型的發(fā)受光元件的俯視圖及沿剖面線4-4的剖面示意圖；其中，本實(shí)用新型的平面型發(fā)受光元件10是在一個(gè)襯底11的表面制設(shè)有由半導(dǎo)體所制成的外延層12，并且在外延層12中制設(shè)有一個(gè)能夠發(fā)出光線的主動(dòng)區(qū)13，主動(dòng)區(qū)13所發(fā)出的光線能穿過襯底11。
襯底11上蝕刻有一個(gè)凹洞14，凹洞14的面積遠(yuǎn)小于襯底11的面積(如圖3)，且在凹洞14的底部15處，利用蝕刻方法一體成形出一個(gè)透鏡面，透鏡面可為具有凸面形狀的聚光面16，而且聚光面16可以非常貼近外延層12，這樣可使得聚光面16與主動(dòng)區(qū)13之間的距離較小。
請參閱圖4所示，由于凹洞14內(nèi)的聚光面16靠近外延層12，所以當(dāng)發(fā)受光元件10與光纖41對應(yīng)耦合時(shí)，在主動(dòng)區(qū)13發(fā)出光線后，光線經(jīng)很短的光程到達(dá)聚光面16；這樣，主動(dòng)區(qū)13的光線在還沒有大幅發(fā)散前，便由聚光面16進(jìn)行聚焦，而使光線呈高聚光性，且透射出的光線能精確地進(jìn)入光纖41的線芯42區(qū)域。
由上述中已知，襯底11的厚度可能厚達(dá)350μm以上，若以傳統(tǒng)的2～3μm/MIN的蝕刻速度，要在襯底11上蝕刻出一個(gè)深達(dá)300μm凹洞14，所需時(shí)間很長，(此時(shí)可以讓聚光面外延層相距50μm)，也許不為人們所接受，但由于目前已有更快速的蝕刻技術(shù)，可以提供大于10μm/MIN的蝕刻速率，所以即使蝕刻一個(gè)深達(dá)300μm的凹洞14，最多只需30分鐘的時(shí)間，這樣，蝕刻時(shí)間可明顯縮短，可以符合制造工藝上的實(shí)際需求。
當(dāng)然，在能承受切割作用力的情況下，可以將襯底11的厚度制成較薄狀，同樣蝕刻出聚光面16與外延層12相距50μm的結(jié)構(gòu)，所需蝕刻時(shí)間更短，因而更能符合制造工藝上的實(shí)際需求。
比較圖1、圖2及圖5所示的狀態(tài)，可以明顯發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型中的聚光面16比其他現(xiàn)有發(fā)受光元件所公開的結(jié)構(gòu)更接近主動(dòng)區(qū)13，因此，對主動(dòng)區(qū)13而言，本實(shí)用新型無疑可提供較短的光程，顯然，可使得聚光效果更為良好。
此外，本實(shí)用新型的凹洞14可配合目前已發(fā)展出來的快速蝕刻方式制得，因此，在面對較大厚度的襯底11時(shí)，仍然能在較短的蝕刻時(shí)間下完成，故在蝕刻工藝上能滿足需求。而在進(jìn)行晶粒切割時(shí)，也因?yàn)榘级?4(即主動(dòng)區(qū)域)的面積小不影響襯底11的強(qiáng)度，因此，切割晶粒的合格率可提高。
另外，本實(shí)用新型的聚光面16可直接利用蝕刻技術(shù)制成，在蝕刻凹洞14時(shí)，在凹洞14的底部15可一體成型出聚光面16，因此不需額外加工。
光纖41的使用，需在光纖41的一端設(shè)置一個(gè)發(fā)光元件，在光纖41的另一端設(shè)置一個(gè)受光元件，這樣，發(fā)光元件所傳出的光信號經(jīng)光纖41傳出后，由受光元件接收。上述實(shí)施例中的發(fā)受光元件10將光線射向光纖41的一端，故此時(shí)發(fā)受光元件10是作為發(fā)光元件。將同樣結(jié)構(gòu)的發(fā)受光元件10設(shè)置在光纖41的另一端時(shí)，光纖41所傳出的光信號便能由發(fā)受光元件10接收，此時(shí)，發(fā)受光元件10即作為受光元件用，且因配合聚光面16的作用，能提高接收光信號的效率。
上述實(shí)施例中的透鏡面是一個(gè)具有凸透鏡作用的聚光面16，且由于聚光面16接近主動(dòng)區(qū)13，所以主動(dòng)區(qū)13的光線具有更高的聚焦效果。運(yùn)用此種結(jié)構(gòu)，也可以在發(fā)受光元件上制成一個(gè)凹洞，在凹洞內(nèi)制設(shè)一個(gè)具有發(fā)散光線作用的透鏡面，例如凹透鏡面(未顯示)。這樣，對于具高發(fā)光效率的主動(dòng)區(qū)而言，即可透過該凹透鏡面衰減光線的能量，再使光信號傳向光纖。
上述內(nèi)容是利用實(shí)施例說明本實(shí)用新型的技術(shù)特征，并非用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，即使有人在本實(shí)用新型構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動(dòng)，仍應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種平面型發(fā)受光元件，在一個(gè)襯底上制設(shè)一個(gè)外延層，其特征在于，襯底上開設(shè)有一個(gè)凹洞，凹洞內(nèi)形成一個(gè)透鏡面，該透鏡面接近外延層中用以產(chǎn)生光線的主動(dòng)區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面型發(fā)受光元件，其特征在于，所述透鏡面為一個(gè)凸面形狀的聚光面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面型發(fā)受光元件，其特征在于，所述透鏡面為一個(gè)凹面形狀的發(fā)散光面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的平面型發(fā)受光元件，其特征在于，所述透鏡面設(shè)在所述凹洞的底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的平面型發(fā)受光元件，其特征在于，所述透鏡面是在襯底上蝕刻所述凹洞時(shí)一體形成。
專利摘要本實(shí)用新型的平面型發(fā)受光元件,在一個(gè)襯底上制設(shè)一個(gè)外延層,襯底上開設(shè)有一個(gè)凹洞,凹洞內(nèi)形成一個(gè)透鏡面,該透鏡面接近外延層中用以產(chǎn)生光線的主動(dòng)區(qū)。其中,所述透鏡面可為一個(gè)凸面形狀的聚光面。其中,所述透鏡面可為一個(gè)凹面形狀的發(fā)散光面。其中,所述透鏡面可設(shè)在所述凹洞的底部。其中,所述透鏡面是在襯底上蝕刻所述凹洞時(shí)一體形成。本實(shí)用新型的平面型發(fā)受光元件中,主動(dòng)區(qū)離透鏡面較近,所以主動(dòng)區(qū)所發(fā)射出的光線可立即由聚光面聚焦,達(dá)到高聚光效能,且在本結(jié)構(gòu)中不需改變襯底的厚度,對于切割加工而言,能更確保晶粒的完整性,可提高產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G02B6/32GK2496039SQ01259959
公開日2002年6月19日 申請日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者王成斌 申請人:前源科技股份有限公司