[發(fā)明專利]具有波導(dǎo)的集成光電子器件以及其制造工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380032245.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104380159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·帕加尼;A·莫塔;S·洛伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/12
• 分類號(hào): G02B6/12;G02B6/43
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于具有波導(dǎo)的集成光電子器件以及其制造工藝。

背景技術(shù)

眾所周知，如今有許多設(shè)計(jì)為借助于電磁輻射與其它器件通信的可用器件，這種器件在本文中總體上稱為“光電子器件”。

例如，第US7352066號(hào)專利描述了包括光電子發(fā)射器、無(wú)電子電路的層(被稱為“中介層”)以及水平波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。具體而言，中介層被布置在光電子發(fā)射器和水平波導(dǎo)之間；此外在中介層內(nèi)形成穿通孔洞(through?hole)，還稱為過(guò)孔，其起豎直波導(dǎo)的作用。在使用中，由光電子發(fā)射器發(fā)射的電磁輻射首先耦合到豎直波導(dǎo)并且隨后耦合到水平波導(dǎo)。來(lái)自水平波導(dǎo)的輸出處的電磁輻射接著可以例如由設(shè)置有光電探測(cè)器的其它器件接收，從而獲得了光學(xué)電路，通過(guò)該光學(xué)電路可以光學(xué)地傳輸數(shù)據(jù)。由此，在US7352066中所描述的結(jié)構(gòu)使光電子發(fā)射器能夠耦合到在與光電子發(fā)射器的發(fā)射方向垂直的方向上定向的波導(dǎo)。然而，該結(jié)構(gòu)不能獲得三維(3D)系統(tǒng)，在該三維系統(tǒng)中，兩個(gè)或者更多集成電子器件被布置在彼此的頂部上并且光學(xué)通信。

而第US6090636號(hào)專利描述了包括半導(dǎo)體材料的第一基板的器件，在該基板內(nèi)形成兩個(gè)功能電子電路；此外在第一基板內(nèi)形成光學(xué)過(guò)孔，該光學(xué)過(guò)孔完全穿過(guò)第一基板。形成在第二基板中的光學(xué)發(fā)送器鍵合在第一基板的頂部上，該第二基板由與形成第一基板的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料制成。形成在第三基板中的光學(xué)接收器鍵合在第一基板下方，該第三基板由與形成第一基板的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料制成。因此，光學(xué)發(fā)送器和光學(xué)接收器都未與兩個(gè)功能電子電路集成。

由此，在US6090636中描述的器件形成了由不多于兩個(gè)光電子器件和不多于三個(gè)基板形成的三維系統(tǒng)；因此，在US6090636中描述的器件不能形成基于光學(xué)通信并且包括更多器件的三維系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供將至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的光電子器件。

根據(jù)本發(fā)明，獲得了如分別在權(quán)利要求1和權(quán)利要求24中定義的光電子器件和制造工藝。

附圖說(shuō)明

為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅通過(guò)非限制性示例的方式、參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中：

——圖1、圖2、圖4、圖6至圖10、圖13至圖16、圖18以及圖21至圖24是本光電子器件的實(shí)施例的截面圖的示意性圖示；

——圖3示出沿著圖2中所示的截面線III-III所取的圖2所示的實(shí)施例的截面圖；

——圖5是圖4中圖示的實(shí)施例的部分的截面圖的示意性圖示；

——圖11是本光電子器件的另一實(shí)施例的部分的頂視圖的示意性圖示；

——圖12是本光電子器件的一個(gè)實(shí)施例的部分的截面圖的示意性圖示；

——圖17示出本光電子器件的另一實(shí)施例的部分的透視圖；

——圖19a至圖19c是本光電子器件的實(shí)施例的部分的截面圖的示意性圖示；

——圖20示出沿圖19a中所示的截面線XX-XX所取的圖19a圖示的部分的頂視圖；

——圖25在原理層面上示出包括兩個(gè)光電子器件的光電子系統(tǒng)的框圖；

——圖26a至圖26h示出同一實(shí)施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖；

——圖27a至圖27l示出同一實(shí)施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖；并且

——圖28a至圖28h示出同一實(shí)施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了第一光電子器件1，該第一光電子器件在頂部和底部分別由頂表面S₁和底表面S₂界定。

第一光電子器件1包括形成底表面S₂的半導(dǎo)體材料本體2，以及布置在半導(dǎo)體本體2的頂部上并且形成頂表面S₁的頂部區(qū)域4。在本身已知的程度上，半導(dǎo)體本體2包括半導(dǎo)體材料的基板40(圖2)，并且可能包括一個(gè)或者多個(gè)外延層(未圖示)；此外，頂部區(qū)域4包括可能被布置在多個(gè)層面(level)上并且通過(guò)過(guò)孔連接的一個(gè)或者多個(gè)金屬化(metallization)(未圖示)，以及一個(gè)或者多個(gè)電介質(zhì)層(未圖示)。

更具體地，半導(dǎo)體本體2在頂部處由中間表面S₃界定；而且，半導(dǎo)體本體2在底部處由底表面S₂界定。