高对比度光栅光电子器件的制作方法_4

文档序号:9925514阅读:来源:国知局
晶片键合支撑基板250的一表面上,该表面与晶片键合支撑基板250在基板第二表面处被晶片键合到透明基板210上的表面相对。如所示,晶片键合支撑基板250使HCG层230与透明基板第二表面间隔开。在一些示例中(未示出),增透膜可设置在透明基板210与晶片键合支撑基板250之间。在另一些示例中(未示出),可在透明基板210和/或晶片键合支撑基板250中(例如,通过刻蚀)提供孔、腔或凹陷,并且HCG层230可悬浮在该孔、腔或凹陷上方。
[0053]在一些示例中,透明基板210可相对于透明基板210的原始厚度而被薄化。可采用薄化来提供光电子层220与HCG层230之间的距离,例如,该距离与HCG透镜232关于光束202的适当操作相符。具体地,根据一些示例,可采用薄化来建立HCG透镜232与光电子层220之间的预定距离,该预定距离与HCG透镜232的焦距相符。
[0054]在符合在此描述的原理的一些示例中,提供了一种基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法。在一些示例中,制造方法可用于实现上述高对比度光栅光电子设备100。在另一些示例中,可根据该制造方法制造上述关于图4或图5描述的光电子设备200。
[0055]图6例示了根据符合在此描述的原理的示例的、基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法300的流程图。方法300包括提供(310)光电子基板。所提供(310)的光电子基板被配置为在第一或“前”表面上支撑光电子装置。而且所提供(310)的光电子基板被配置为在光电子基板的前表面和第二或“背”面之间透射光。在一些示例中,所提供(310)的光电子基板基本类似于上文关于HCG光电子设备100描述的基板106。而且,在一些示例中,所提供
(310)的光电子基板包括光电子装置。
[0056]具体地,在一些不例中,光电子基板包括发光光电子装置,例如但不限于背射式垂直腔表面发射激光器(BE-VCSEL)和发光二极管(LED)。BE-VCSEL或LED被配置为朝向光电子基板的后表面发射光。在一些示例中,作为发光光电子装置的替换方案或额外方案,光电子基板包括光电检测器。光电检测器可包括但不限于例如光电二极管。光电检测器被配置为检测照射光电子基板的后表面的光。例如,发光光电子装置和光电检测器可预先形成在所提供(310)的光电子基板中。
[0057]在另一些不例中,提供(310)光电子基板可包括:在光电子基板的前表面中形成或制造光电子装置。形成光电子装置可包括:在前表面上沉积或者通过其他方式建立一个或多个材料层,以形成光电子装置。根据各种不同示例,可使用半导体制造方法来形成光电子装置的材料层。例如,材料层可为形成光电子装置的部分的、外延生长的或沉积的半导体层,例如但不限于分布式布拉格反射器(DBR)、半导体结(例如,p-n结或p-1-n结)以及量子阱。例如,形成光电子装置还可包括但不限于:使用掺杂物选择性地掺杂光电子基板的部分(以例如在光电子基板的材料内建立半导体结)。
[0058]基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法300还包括:形成(320)高对比度光栅(HCG)透镜。例如,在HCG层中形成(320)该HCG透镜。在各种不同示例中,临近于光电子基板后表面形成(320)该HCG透镜并使HCG透镜与基板后表面间隔开。而且,HCG透镜被配置为聚焦在光电子基板的前表面和后表面之间传输的光。根据一些不例,所形成(320)的HCG透镜基本类似于上文中关于HCG光电子设备100描述的HCG透镜120和HCG层122。
[0059]具体地,在一些示例中,所形成(320)的HCG透镜临近于所提供(310)的光电子基板的后表面,并且通过间隔层或间隔物与该后表面间隔开。根据各种不同示例,间隔物包括腔和/或晶片键合基板。例如,腔可为间隔物材料中的充气腔。当间隔物包括晶片键合基板时,HCG透镜可形成(320)在晶片键合支撑基板上。然后,可在形成(320)该HCG透镜之后,将晶片键合支撑基板晶片键合到所提供(310)的光电子基板的后表面上。在其它示例中,可在晶片键合支撑基板晶片键合到所提供(310)的光电子基板的后表面之后,形成(320)该HCG透镜。
[0060]图7例示了根据符合在此描述的原理的示例的、图6中高对比度光栅(HCG)的形成方法(320)的流程图。如图7所示,形成(320)该HCG透镜包括:将HCG层沉积(322)到光电子基板的后表面上。例如,HCG层可包括半导体材料,比如但不限于非晶硅(Si)。在一些示例中,HCG层被沉积在牺牲间隔层之上。牺牲间隔层可包括但不限于例如二氧化硅(S12)。形成(320)该HCG透镜还包括:图案化(324)该HCG层。可通过各种各样的方法来提供该图案化(324),包括但不限于光刻和压印光刻。形成(320)该HCG透镜还包括:刻蚀(326)该图案化的HCG层,以限定HCG透镜。根据各种不同示例,刻蚀(326)可通过使用干法刻蚀或者湿法刻蚀而完成。例如,在刻蚀(326)该HCG层时可采用干法刻蚀,比如但不限于等离子刻蚀和反应离子刻蚀(RIE)。例如,可在刻蚀(326)该HCG层的过程中、使用氢氧化钾(Κ0Η)溶剂对包括Si的HCG层进行湿法刻蚀。
[0061 ] 而且,形成(320)该HCG透镜包括:释放(328)该HCG透镜。在一些示例中,释放(328)该HCG透镜被配置为在光电子基板后表面与HCG透镜之间形成腔。释放(328)该HCG透镜可包括:在HCG透镜与光电子基板后表面之间的区域中选择性地刻蚀该牺牲间隔层的一部分。例如,包括S12的该牺牲间隔层的选择性刻蚀可通过使用包括氢氟(HF)酸的刻蚀溶剂来完成。在另一些示例中,释放(328)该HCG透镜的另一方法包括但不限于:可采用蒸镀HF刻蚀。根据各种不同示例,在释放(328)该HCG透镜时,通过选择性刻蚀、仅移除该牺牲间隔层的位于HCG透镜后方或下方的部分。
[0062]图8A例示了根据符合在此描述的原理的示例、在释放(328)该HCG透镜之前、基于高对比度光栅(HCG)的光电子器件400的剖视图。具体地,图8A例示了光电子基板410,其在HCG层422中具有HCG透镜420 ACG透镜420通过牺牲间隔层430与光电子基板410的后表面间隔开。例如,图8A可能例示了在刻蚀(326)该HCG层之前但在释放(328)该HCG透镜之后的基于HCG的光电子器件400。如所不,牺牲间隔层430的材料位于HCG透镜420与光电子基板后表面之间。垂直箭头表示选择性地移除该牺牲间隔层430的刻蚀剂的作用。
[0063]图SB例示了根据符合在此描述的原理的示例、在释放(328)该HCG透镜之后、基于HCG的光电子器件400的剖视图。如图SB所示,已在释放(328)该HCG透镜的过程中通过刻蚀移除了在HCG透镜420与光电子基板的后表面之间的牺牲间隔层430的材料。如所示,在释放
(328)该HCG透镜的过程中移除该牺牲间隔层430的材料形成了腔432,该腔432例如可为充气腔或者可随后由低折射率材料或流体填充。
[0064]在一些示例中(如所示),可向所提供(310)的光电子基板的后表面涂覆增透膜。例如,可使用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)或原子层沉积(ALD)、通过HCG层中由HCG透镜提供的开口来沉积该增透膜。在一些示例中,通过封装材料来封装所形成的HCG透镜。例如,可通过PECVD、ALD、溅射、电子束蒸发等方法中的一种或多种来涂覆该封装材料。封装HCG透镜可用于保护该HCG透镜免受随后的制造工艺和环境的伤害。根据各种不同示例,HCG透镜可为完全封装的或者部分封装的。具体地,在一些示例中,封装材料可部分地填充HCG透镜与光电子基板后表面之间的腔。在另一些示例中,可通过封装材料基本填充该腔。
[0065]图9例示了根据符合在此描述的原理的另一示例、图6中高对比度光栅(HCG)透镜的形成(320)方法的流程图。如图9中所示,形成(320)该HCG透镜包括:在支撑基板上沉积(322a)HCG层。支撑基板可包括但不限于半导体和玻璃。在一些示例中,支撑基板可基本类似于上文参照图4和光电子设备200描述的晶片键合支撑基板250。形成(320)该HCG透镜还包括:图案化(324)该HCG层,并且刻蚀(326)图案化的HCG层,以限定HCG透镜。图案化(324)该HCG层可包括但不限于:使用光刻法在光刻胶中限定图案以及使用压印光刻法在光刻胶中限定图案。例如,刻蚀(326)该图案化
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