的HCG层可通过使用干法刻蚀或湿法刻蚀来完成。
[0066]如图9所示，形成(320)该HCG透镜还包括:将具有所限定的HCG透镜的支撑基板晶片键合(329)到所提供(310)的光电子基板的后表面。在一些示例中，支撑基板是以使HCG层面朝光电子基板的后表面而被晶片键合(329)的(例如，如图4所示)。在一些示例中，在光电子基板后表面与支撑基板上的HCG透镜之间提供支架。具体地，支架可沉积在或者以其他方式设置在光电子基板后表面上，然后将该支撑基板以使HCG透镜面朝光电子基板而被晶片键合(329)到光电子基板后表面上(例如，晶片键合到支架的暴露表面上)。在一些示例中，在晶片键合(329)之后，支架在光电子基板后表面与晶片键合支撑基板上的HCG透镜之间提供腔(例如，充气腔)。可向光电子基板后表面涂覆增透膜(例如，在沉积或者提供该支架之前)。
[0067]在另一些示例中，支撑基板是以使HCG层背朝光电子基板而被晶片键合(329)的(例如，如图5所示)。具体地，晶片键合(329)可在支撑基板的、与沉积有HCG层的表面相对的表面上、将支撑基板连接至所提供(310)的光电子基板的后表面。可在将支撑基板晶片键合(329)到光电子基板之前或之后，将HCG层图案化为HCG透镜。根据一些示例，在晶片键合
(329)之前，可向光电子基板的后表面涂覆增透膜。
[0068]在另一些示例中(未示出)，HCG透镜可通过沉积S12或者其他适当的掩模材料而形成为掩模层(例如，在支撑基板的表面上)。然后，根据待形成的HCG透镜的反向图案，图案化或刻蚀(例如，使用干法刻蚀)所沉积的该掩模层。沉积该HCG透镜的材料(例如，非晶Si)，以填充掩模层中的刻蚀区域并且还可覆盖掩模层的顶面或其部分。例如，可使用化学机械抛光来移除掩模层顶面上的任意多余HCG透镜材料，从而留下所形成的HCG透镜(S卩，作为刻蚀区域内的HCG透镜材料)。在一些示例中，随后可通过选择性刻蚀，从所形成的HCG透镜移除该掩模层的材料。例如，当HCG透镜材料是非晶Si并且掩模层是S12时，可使用HF刻蚀剂移除掩模层S12,从而留下非晶Si的HCG透镜。在另一些示例中，掩模层材料(例如，S12)可保留在HCG透镜的元件之间(例如，作为低折射率材料)。
[0069]在又一些示例中(未示出)，HCG透镜可形成在另一基板的层中，例如但不限于绝缘体上娃(SOI)基板。该另一基板可用作操作晶片(handle wafer)，并且HCG透镜可形成在该操作晶片的一部分中或上。例如，HCG透镜可形成在SOI基板的硅装置层中。然后，将操作晶片晶片键合到支撑基板上(使HCG透镜夹在其间)，并且在晶片键合之后移除该操作晶片(除了 HCG透镜之外)，从而在HCG透镜上留下二氧化硅操作层。在另一些示例中，可以选择性地亥IJ蚀(例如，使用包括HF酸的刻蚀剂)SOI基板的二氧化硅操作层，以在晶片键合到支撑基板之后移除二氧化硅操作层而留下HCG透镜。例如，可在将HCG透镜晶片键合到支撑基板之前或之后，将支撑基板晶片键合到光电子基板后表面，这取决于是制造图4中的装置还是图5中的装置。
[0070]由此，已描述了采用高对比度光栅作为透镜的光电子设备以及光电子器件的制造方法的示例。应理解的是，上述示例仅例示了呈现在此描述的原理的许多具体示例中的一些。显而易见的是，在不脱离随附权利要求书限定的范围的前提下，本领域普通技术人员可容易地构想出许多其他设置方式。
【主权项】
1.一种高对比度光栅光电子设备，包括: 位于基板的前表面处的光电子装置，所述光电子装置通过所述基板的与所述前表面相对的后表面来发射光和/或检测光；以及 高对比度光栅(HCG)透镜，临近于所述基板的所述后表面并且通过间隔物与所述后表面间隔开，所述HCG透镜用于聚焦所述光， 其中所述间隔物包括晶片键合基板和/或位于所述HCG透镜与所述基板的后表面之间的腔。2.如权利要求1所述的高对比度光栅光电子设备，其中所述光电子装置包括背射式垂直腔表面发射激光器(BE-VCSEL)，由所述HCG透镜聚焦的所述光是BE-VCSEL的激光辐射。3.如权利要求1所述的高对比度光栅光电子设备，其中所述光电子装置包括光电二极管，所述HCG透镜将所述光聚焦到所述光电二极管的有源区上。4.如权利要求1所述的高对比度光栅光电子设备，进一步包括在所述基板上的、位于所述HCG透镜与所述基板的后表面之间的增透膜。5.如权利要求1所述的高对比度光栅光电子设备，其中所述HCG透镜被封装在封装材料中。6.—种采用高对比度光栅的光电子设备，包括: 透明基板，具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述透明基板传输所述光电子设备的可操作波长的光； 光电子层，位于所述透明基板的所述第一表面处，所述光电子层发射所述光和/或检测所述光；以及 高对比度光栅(HCG)层，临近于所述透明基板的所述第二表面并且通过间隔层与所述第二表面间隔开，所述HCG层提供HCG透镜以聚焦所述光， 其中所述间隔层包括晶片键合支撑基板和/或腔，以将所述HCG透镜悬浮在所述透明基板的第二表面上方。7.如权利要求6所述的采用高对比度光栅的光电子设备，其中所述光电子层包括垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和/或光电二极管，所述VCSEL在朝向所述第二表面的方向上发射光，所发射的光由所述HCG透镜聚焦，所述光电二极管由来自所述第二表面的光照射并且检测所述光，所述光由所述HCG透镜聚焦到所述光电二极管上。8.如权利要求6所述的采用高对比度光栅的光电子设备，其中所述HCG透镜将所述光聚焦到光纤内和/或将来自光纤的光聚焦到所述光电子层上以照射所述光电子层。9.如权利要求6所述的采用高对比度光栅的光电子设备，其中所述间隔层包括位于所述HCG层与所述透明基板的第二表面之间的腔，所述光电子设备进一步包括晶片键合基板以将所述HCG层支撑在所述晶片键合的基板的表面上，所述HCG层在所述晶片键合基板与所述透明基板的第二表面之间。10.如权利要求6所述的采用高对比度光栅的光电子设备，其中所述间隔层包括晶片键合支撑基板，所述HCG层位于所述晶片键合基板的、与所述晶片键合支撑基板的临近于所述透明基板的第二表面的表面相对的表面上。11.一种基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法，所述方法包括: 提供光电子基板，所述光电子基板将光电子装置支撑在前表面上并且在所述光电子基板的所述前表面与后表面之间传输光；以及 形成高对比度光栅(HCG)透镜，所形成的HCG透镜临近于所述光电子基板的后表面并且通过间隔物与所述后表面间隔开以聚焦所传输的光， 其中所述间隔物位于所述光电子基板与所述HCG透镜之间，并且包括腔和/或晶片键合基板。12.如权利要求11所述的基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法，其中形成所述HCG透镜包括: 将HCG层沉积到所述光电子基板的所述后表面上的间隔层上； 图案化所述HCG层； 刻蚀图案化的HCG层，以限定所述HCG透镜；以及 释放所述HCG透镜，以在所述光电子基板的后表面与所述HCG透镜之间的所述间隔层中形成所述腔。13.如权利要求11所述的基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法，其中形成所述HCG透镜包括: 在支撑基板上沉积HCG层； 图案化所述HCG层； 刻蚀图案化的HCG层，以在所述支撑基板上限定所述HCG透镜；以及 将具有所限定的HCG透镜的所述支撑基板晶片键合到所述光电子基板的所述后表面。14.如权利要求11所述的基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法，其中提供光电子基板包括:在所述光电子基板的所述前表面中形成所述光电子装置。15.如权利要求11所述的基于高对比度光栅的光电子器件的制造方法，其中所述光电子装置包括背射式垂直腔表面发射激光器(BE-VCSEL)。
【专利摘要】一种高对比度光栅光电子设备，包括：位于基板前表面处的光电子装置。该光电子装置通过该基板的与前表面相对的后表面来发射光和/或检测光。高对比度光栅(HCG)透镜临近于该基板的后表面并且通过间隔物与后表面间隔开。该间隔物包括晶片键合基板和/或腔。所述HCG透镜聚焦所述光。
【IPC分类】H01S5/183
【公开号】CN105706316
【申请号】
【发明人】S·V·马塔伊, 迈克尔·瑞恩·泰·谭, 戴维·A·法塔勒, 韦恩·V·瑟林
【申请人】慧与发展有限责任合伙企业
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2013年10月29日