专利名称：平面型发受光元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对光纤发射及接收光信号的平面型发受光元件。
背景技术：
随着现代科技水平的不断提高，各种光电产品日益普及运用，例如光纤。由于，光纤供传输光信号的芯线的半径很小，所以光源虽与光纤对应耦接，但由光源所发射出来的光线仍需要进一步经过聚光后才能进入光纤的芯线区域，因此，目前用于光耦合，即光纤与发受光元件的组合上，往往都设有聚光装置。
如图1所示，其为一种现有发受光元件31与光纤41的耦合对应示意图。其中，发受光元件31在约几个微米(μm)的外延层32中制设一个用以发光的主动区33，而与外延层32相连接的衬底34上，远离外延层32的方向凸设有一个聚光面35。可在衬底34上直接装设聚光面35，这种结构便于成批大量制造，并且在元件特性及整个晶片均匀性的控制上更加容易，可有效降低成本。
上述结构中，由于衬底34的厚度约有几百个μm，与只有约几个μm厚的外延层32相比较，衬底34的厚度远大于外延层32的厚度，而聚光面35又凸出衬底34，更使得聚光面35与主动区33形成远距离状态。
在使用时，主动区33的光线(如箭头所示)虽能透过聚光面35折射聚焦而进入光纤41的线芯42，但聚光面35与主动区32相距较远的状态，将造成许多光线被散射，使聚光效果不佳。
如图2所示，其是另一种现有发受光元件51与光纤41的耦合对应示意图。其中，发受光元件51的外延层52具有一个用以发光的主动区53，而与外延层52接合的衬底54的表面，在远离外延层52的方向蚀刻出一个凸面形状的聚光面55。
聚光面55的作用与前述相同，故不赘述。而将图1与图2所示的结构作比较，可知，图2所示的聚光面55已比图1所示的聚光面35接近主动区，但即使如此，聚光面55的顶缘位置仍与衬底54的表面位置相当，换言之，聚光面55与主动区53仍然相距一段很长的距离，聚光效果虽优于图1所示的结构，但不够理想。
将衬底34或54制成薄片状，可以使聚光面35或55更接近主动区33或53，但是整个发光元件31或51在晶片制成后，还需要切割成晶粒，因此，若将衬底34或54制成薄片状，使得晶片在后段处理中容易破碎，且在切割时，会因为应力作用，而易造成晶粒破裂现象，使生产合格率下降，因此，减少衬底34或54的厚度虽可提高元件性能，但并不符合生产工艺全过程的需要。
发明内容本实用新型的主要目的在于提供一种聚光性高的平面型发受光元件。
为达到上述目的，本实用新型采取如下技术措施本实用新型主要是在发光元件上制设一个凹洞，且在凹洞内形成一个凸面状的聚光面，并使该聚光面靠近主动区；这样，主动区所发射出的光线可立即由聚光面聚焦，达到高聚光效能，而且在本结构中不需改变衬底的厚度，对于切割加工而言，能更确保晶粒的完整性，提高产品的合格率。
本实用新型采取如下具体结构本实用新型的平面型发受光元件，在一个衬底上制设一个外延层，衬底上开设有一个凹洞，凹洞内形成一个透镜面，该透镜面接近外延层中用以产生光线的主动区。
其中，所述透镜面可为一个凸面形状的聚光面。
其中，所述透镜面可为一个凹面形状的发散光面。
其中，所述透镜面可设在所述凹洞的底部。
其中，所述透镜面是在衬底上蚀刻所述凹洞时一体形成。
与现有技术相比，本实用新型具有如下效果由于，本实用新型在衬底上开设有一个凹洞，这样，主动区更接近聚光面，主动区所发射出的光线可立即由聚光面聚焦，达到高聚光效能，且在本结构中不需改变衬底的厚度，对于切割加工而言，能更确保晶粒的完整性，可提高产品的合格率。
图1现有发受光元件与光纤的对应示意图；图2另一种现有发受光元件与光纤的对应示意图；图3本实用新型的发受光元件的俯视图；图4沿图3剖面线4-4的剖面示意图；图5本实用新型与光纤的对应示意图；具体实施方式
结合附图及实施例对本实用新型的结构特征详细说明如下如图3及图4所示，其分别为本实用新型的发受光元件的俯视图及沿剖面线4-4的剖面示意图；其中，本实用新型的平面型发受光元件10是在一个衬底11的表面制设有由半导体所制成的外延层12，并且在外延层12中制设有一个能够发出光线的主动区13，主动区13所发出的光线能穿过衬底11。
衬底11上蚀刻有一个凹洞14，凹洞14的面积远小于衬底11的面积(如图3)，且在凹洞14的底部15处，利用蚀刻方法一体成形出一个透镜面，透镜面可为具有凸面形状的聚光面16，而且聚光面16可以非常贴近外延层12，这样可使得聚光面16与主动区13之间的距离较小。
请参阅图4所示，由于凹洞14内的聚光面16靠近外延层12，所以当发受光元件10与光纤41对应耦合时，在主动区13发出光线后，光线经很短的光程到达聚光面16；这样，主动区13的光线在还没有大幅发散前，便由聚光面16进行聚焦，而使光线呈高聚光性，且透射出的光线能精确地进入光纤41的线芯42区域。
由上述中已知，衬底11的厚度可能厚达350μm以上，若以传统的2～3μm/MIN的蚀刻速度，要在衬底11上蚀刻出一个深达300μm凹洞14，所需时间很长，(此时可以让聚光面外延层相距50μm)，也许不为人们所接受，但由于目前已有更快速的蚀刻技术，可以提供大于10μm/MIN的蚀刻速率，所以即使蚀刻一个深达300μm的凹洞14，最多只需30分钟的时间，这样，蚀刻时间可明显缩短，可以符合制造工艺上的实际需求。
当然，在能承受切割作用力的情况下，可以将衬底11的厚度制成较薄状，同样蚀刻出聚光面16与外延层12相距50μm的结构，所需蚀刻时间更短，因而更能符合制造工艺上的实际需求。
比较图1、图2及图5所示的状态，可以明显发现本实用新型中的聚光面16比其他现有发受光元件所公开的结构更接近主动区13，因此，对主动区13而言，本实用新型无疑可提供较短的光程，显然，可使得聚光效果更为良好。
此外，本实用新型的凹洞14可配合目前已发展出来的快速蚀刻方式制得，因此，在面对较大厚度的衬底11时，仍然能在较短的蚀刻时间下完成，故在蚀刻工艺上能满足需求。而在进行晶粒切割时，也因为凹洞14(即主动区域)的面积小不影响衬底11的强度，因此，切割晶粒的合格率可提高。
另外，本实用新型的聚光面16可直接利用蚀刻技术制成，在蚀刻凹洞14时，在凹洞14的底部15可一体成型出聚光面16，因此不需额外加工。
光纤41的使用，需在光纤41的一端设置一个发光元件，在光纤41的另一端设置一个受光元件，这样，发光元件所传出的光信号经光纤41传出后，由受光元件接收。上述实施例中的发受光元件10将光线射向光纤41的一端，故此时发受光元件10是作为发光元件。将同样结构的发受光元件10设置在光纤41的另一端时，光纤41所传出的光信号便能由发受光元件10接收，此时，发受光元件10即作为受光元件用，且因配合聚光面16的作用，能提高接收光信号的效率。
上述实施例中的透镜面是一个具有凸透镜作用的聚光面16，且由于聚光面16接近主动区13，所以主动区13的光线具有更高的聚焦效果。运用此种结构，也可以在发受光元件上制成一个凹洞，在凹洞内制设一个具有发散光线作用的透镜面，例如凹透镜面(未显示)。这样，对于具高发光效率的主动区而言，即可透过该凹透镜面衰减光线的能量，再使光信号传向光纤。
上述内容是利用实施例说明本实用新型的技术特征，并非用于限制本实用新型的保护范围，即使有人在本实用新型构思的基础上稍作变动，仍应属于本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种平面型发受光元件，在一个衬底上制设一个外延层，其特征在于，衬底上开设有一个凹洞，凹洞内形成一个透镜面，该透镜面接近外延层中用以产生光线的主动区。
2.根据权利要求1所述的平面型发受光元件，其特征在于，所述透镜面为一个凸面形状的聚光面。
3.根据权利要求1所述的平面型发受光元件，其特征在于，所述透镜面为一个凹面形状的发散光面。
4.根据权利要求1或2或3所述的平面型发受光元件，其特征在于，所述透镜面设在所述凹洞的底部。
5.根据权利要求1或2或3所述的平面型发受光元件，其特征在于，所述透镜面是在衬底上蚀刻所述凹洞时一体形成。
专利摘要本实用新型的平面型发受光元件,在一个衬底上制设一个外延层,衬底上开设有一个凹洞,凹洞内形成一个透镜面,该透镜面接近外延层中用以产生光线的主动区。其中,所述透镜面可为一个凸面形状的聚光面。其中,所述透镜面可为一个凹面形状的发散光面。其中,所述透镜面可设在所述凹洞的底部。其中,所述透镜面是在衬底上蚀刻所述凹洞时一体形成。本实用新型的平面型发受光元件中,主动区离透镜面较近,所以主动区所发射出的光线可立即由聚光面聚焦,达到高聚光效能,且在本结构中不需改变衬底的厚度,对于切割加工而言,能更确保晶粒的完整性,可提高产品的合格率。
文档编号G02B6/32GK2496039SQ01259959
公开日2002年6月19日 申请日期2001年8月21日 优先权日2001年8月21日
发明者王成斌 申请人:前源科技股份有限公司