具有光电二极管的光电转换器件和光信号接收单元的制作方法
【技术领域】
[0001]实施方式涉及具有光电二极管(PD)的光电转换器件和光信号接收单元。
【背景技术】
[0002]随着电子产业的快速发展以及使用者的需求，已经需要越来越多地提高电子设备的速度。因而，也越来越需要加快电子设备的内部通信或电子设备与外部装置的通信。结果，已经引入了利用光的高度通信。
【发明内容】
[0003]实施方式针对一种光电转换器件，该光电转换器件包括:基板，具有第一表面和第二表面，第二表面是第一表面的相反面，其中第一和第二表面的其中之一是光入射面；光电二极管(ro)，形成在基板的第一表面中；反射层，形成在基板的第一和第二表面的另一个上，第一和第二表面的所述另一个是光入射面的相反面；以及微透镜，形成在基板的光入射面上。
[0004]PD可以包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及插置在第一和第二导电类型半导体层之间的光吸收半导体层。
[0005]第一导电类型半导体层、光吸收半导体层和第二导电类型半导体层可以自基板的第一表面在垂直方向上布置。
[0006]第一导电类型半导体的水平面积可以小于第二导电类型半导体层的水平面积。
[0007]光吸收半导体层的水平面积可以小于第二导电类型半导体层的水平面积。
[0008]微透镜的水平面积可以大于光吸收半导体层的水平面积。
[0009]微透镜的中心可以偏离光吸收半导体层的中心。
[0010]光电转换器件还可以包括覆盖ro的一部分的反射金属层。
[0011 ] 第一导电类型半导体层、光吸收半导体层和第二导电类型半导体层可以在平行于基板的第一表面的方向上布置。
[0012]光电转换器件还可以包括形成在基板的第一表面上的栅格耦合器(latticecoupler)和插置在栅格耦合器与之间的波导，微透镜可以形成在栅格耦合器上。
[0013]光入射面可以是基板的第一表面。
[0014]光入射面可以是基板的第二表面，反射层可以形成在ro上。
[0015]光电转换器件还可以包括基板和微透镜之间的抗反射层。
[0016]光电转换器件还可以包括插置在基板和微透镜之间的光学隔离器层。
[0017]反射层可以具有朝向ro的凹入形状。
[0018]实施方式还针对一种光电转换器件，该光电转换器件包括:基板，具有第一表面和第二表面，第二表面是第一表面的相反面；光电二极管(ro)，形成在基板的第一表面中；微透镜，形成在基板的第一表面上并且光入射在其上；以及反射层，形成在基板的第二表面上并且配置为朝向ro反射透过微透镜入射的光。
[0019]PD可以包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及插置在第一和第二导电类型半导体层之间的光吸收半导体层。第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及插置在第一和第二导电类型半导体层之间的光吸收半导体层可以自基板的第一表面在垂直方向上设置。第二导电类型半导体层的水平面积可以大于第一导电类型半导体层的水平面积。
[0020]微透镜的水平面积可以大于第二导电类型半导体层的水平面积。
[0021 ] 微透镜的中心可以偏离光吸收半导体层的中心。
[0022]光吸收半导体层的至少一部分可以在基板的第一表面的垂直方向上不交叠微透镜。
[0023]实施方式还针对一种光信号接收单元，该光信号接收单元包括光电转换器件，该光电转换器件包括:基板，具有第一表面和第二表面，第二表面是第一表面的相反面；光电二极管(ro)，形成在基板的第一表面中；微透镜，形成在基板的第一表面上并且光信号入射到其上；以及反射层，形成在基板的第二表面上以朝向ro反射透过微透镜入射的光信号；以及光缆，包括具有比ro的水平面积大的截面积的纤芯。光缆的与微透镜相应的中心轴相对于基板的第一表面的法线具有一角度。
[0024]PD可以包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及插置在第一和第二导电类型半导体层之间的光吸收半导体层。微透镜的中心可以偏离光吸收半导体层的中心。
[0025]微透镜的中心可以偏离光吸收半导体层的中心一距离2XtXtan Θ，其中t是基板的厚度，Θ是由光缆与基板的第一表面的法线形成的角度。
[0026]基板的厚度可以是FLXcos Θ/2，其中FL可以是微透镜的焦距，Θ是由光缆与基板的第一表面的法线形成的角度。
[0027]光信号接收单元还可以包括形成在ro上的反射金属层。
[0028]反射金属层的水平面积可以小于光吸收半导体层的水平面积。
[0029]实施方式还针对一种光信号接收单元，该光信号接收单元包括:半导体芯片，包括具有第一表面和第二表面(第二表面是第一表面的相反面)的基板，形成在基板的第一表面上的光电二极管(PD)和信号处理半导体器件，形成在基板的第一表面上的微透镜，以及形成在基板的第二表面上以朝向ro反射透过微透镜入射的光信号的反射层；光缆，配置为允许光信号朝向微透镜入射以相对于基板的第一表面的法线具有一角度；以及信号端子单元，电连接到信号处理半导体器件并且被配置为接收光信号通过ro被转换成的光电流，输出由信号处理半导体器件处理的电信号。
[0030]PD可以包括第一导电类型半导体层、第二导电类型半导体层以及插置在第一和第二导电类型半导体层之间的光吸收半导体层。光缆可以包括具有比光吸收半导体层的水平面积大的截面积的纤芯。
[0031]第一导电类型半导体层、光吸收半导体层和第二导电类型半导体层的各中心可以在基板的第一表面的垂直方向上对齐。微透镜的中心可以在关于基板的第一表面的水平方向上偏离光吸收半导体层的中心。
[0032]基板的厚度可以大于等于(FL/2) X0.95，并且小于等于(FL/2) X 1.05，其中FL是微透镜的焦距。
[0033]实施方式还针对一种装置，该装置包括:光学输入，该光学输入接收在第一方向上行进的光；反射器，在光学输入被接收的所述光被引向反射器；透镜，设置在光学输入与反射器之间的光的路径中使得来自光学输入的光透过透镜，透镜将所述光引导到反射器，入射在透镜上的所述光中的至少一些在不同于第一方向的方向上被引导；以及光电元件，设置在所述光的路径中，该光电元件响应于入射在光电元件上的光的变化而表现出可变化的电状态。
[0034]经由光学输入而输入且入射在反射器上的所有光可以透过透镜。
[0035]透镜可以是折射元件并且具有曲面，在透镜的中心的切线的法线可以交叉透镜、光电元件和反射器。
[0036]透镜可以是折射元件并且具有曲面，在透镜的中心的切线的法线可以交叉透镜和反射器，光电元件可以横向地偏离透镜的中心。
[0037]经由光学输入输入的光可以在光电元件的两个相反面入射在光电元件上。
【附图说明】
[0038]对于本领域的技术人员来说，通过参考附图详细描述示例实施方式，特征将变得明显，在图中:
[0039]图1示出了根据示例实施方式的光信号接收单元的部分的图示；
[0040]图2A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0041]图2B示出了显示根据示例实施方式的光电转换器件的部分的布局的平面图，具体地，示出了显示图2A所示的光电转换器件中的光电二极管(PD)和微透镜的布局的平面图；
[0042]图3示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0043]图4示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0044]图5A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0045]图5B示出了显示根据示例实施方式的光电转换器件的部分的布局的平面图，具体地，示出了显示图5A所示的光电转换器件中的ro、微透镜和反射金属层的布局的平面图；
[0046]图6示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0047]图7A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0048]图7B示出了显示根据示例实施方式的光电转换器件的部分的布局的平面图，具体地，示出了显示图7A所示的光电转换器件中的ro和微透镜的布局的平面图；
[0049]图8示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0050]图9示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0051]图10A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0052]图10B示出了显示图10A所示的光电转换器件中的HX微透镜和反射金属层的布局的平面图；
[0053]图11示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0054]图12示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0055]图13示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0056]图14A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0057]图14B示出了显示在图14A所示的光电转换器件中的和微透镜的布局的平面图；
[0058]图15A示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0059]图15B示出了显示图15A所示的光电转换器件中的HX微透镜和反射金属层的布局的平面图；
[0060]图16示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0061]图17示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0062]图18示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0063]图19示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0064]图20示出了根据示例实施方式的光电转换器件的部分的截面图；
[0065]图21示出了包括根据示例实施方式的光信号接收单元的系统的示意图；以及
[0066]图22示出了通过根据示例实施方式的光信号接收单元连接的系统和外部装置的示意图。
【具体实施方式】
[0067]现在将参考附图在以下文中更全面地描述示例实施方式；然而，它们可以以不同形式实施且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并且将向本领域的技术人员全面传达示例实施例。
[0068]在图中，为了图示清晰，可以夸大层和区域的尺寸。相同的附图标记始终指代相同的元件。
[0069]虽然一些截面图的相应平面图和/或透视图可以不被示出，但是此处示出的装置结构的截面图为沿着如可以在平面图中示出的那样的两个不同方向和/或如可以在透视图中示出的那样的三个不同方向延伸的多个装置结构提供支持。所述两个不同方向可以或可以不是彼此垂直。所述三个不同方向可以包括可以垂直于所述两个不同方向的第三方向。所述多个装置结构可以被集成到同一电子设备中。例如，当在截面图中示出装置结构(例如存储单元结构或晶体管结构)时，电子设备可以包括多个装置结构(例如存储单元结构或晶体管结构)，如将由电子设备的平面图示出的。所述多个装置结构可以布置成阵列和/或二维图案。
[0070]在此使用时，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任意和所有组合。在一列元件之前的表述诸如“至少一个”修饰整列元件而不修饰该列中的个别元件。
[0071]将理解，当元件或层被称