[实用新型]集成光电子器件和光电子系统

说明书

技术领域

本公开涉及具有波导的集成光电子器件以及其制造方法。

背景技术

众所周知，如今有许多设计为借助于电磁辐射与其它器件通信的可用器件，这种器件在本文中总体上称为“光电子器件”。

例如，通过引用方式将其整体并入于此的第7,352,066号美国专利描述了包括光电子发射器、无电子电路的层(被称为“中介层”)以及水平波导的结构。具体而言，中介层被布置在光电子发射器和水平波导之间。此外在中介层内形成穿通孔洞(through hole)，还称为过孔，其起竖直波导的作用。在使用中，由光电子发射器发射的电磁辐射首先耦合到竖直波导并且随后耦合到水平波导。从水平波导输出的电磁辐射接着可以例如由设置有光电探测器的其它器件接收，从而获得了光学电路，通过该光学电路可以光学地传输数据。由此，在第7,352,066号美国专利中所描述的结构使光电子发射器能够耦合到在与光电子发射器的发射方向垂直的方向上定向的波导。然而，该结构不能获得三维(3D)系统，在该三维系统中，两个或者更多集成电子器件被布置在彼此的顶部上并且光学通信。

而通过引用方式将其整体并入于此的第6,090,636号美国专利描述了包括半导体材料的第一基板的器件，在该基板内形成两个功能电子电路。此外在第一基板内形成光学过孔，该光学过孔完全穿过第一基板。形成在第二基板中的光学发送器键合在第一基板的顶部上，该第二基板由与形成第一基板的半导体材料不同的半导体材料制成。形成在第三基板中的光学接收器键合在第一基板下方，该第三基板由与形成第一基板的半导体材料不同的半导体材料制成。因 此，光学发送器和光学接收器都未与两个功能电子电路集成。

由此，在第6,090,636号美国专利中描述的器件形成了由不多于两个光电子器件和不多于三个基板形成的三维系统。因此，在第6,090,636号美国专利中描述的器件不能形成基于光学通信并且包括更多器件的三维系统。

实用新型内容

本公开的实施例提供光电子器件和光电子系统，以将至少部分克服现有技术不能形成基于光学通信并且包括更多器件的三维系统的缺点。

根据本公开的第一方面，提供了一种集成光电子器件，其由第一表面和第二表面界定，并且包括：半导体材料的本体，在所述本体内部形成来自探测器和发射器的至少第一光电子部件；以及光学路径，所述光学路径至少部分地是引导类型的并且在所述第一表面和所述第二表面之间延伸，所述光学路径穿过所述本体；其中所述第一光电子部件通过所述光学路径光学耦合到自由空间的第一部分以及自由空间的第二部分，所述自由空间的第一部分和第二部分分别被布置在所述第一表面上方和所述第二表面下方。

根据本公开的第一方面的实施例，器件还包括布置在所述本体的顶部上并且形成所述第一表面的顶部区域，所述本体由所述第二表面以及主表面界定，所述主表面被布置在所述第一表面和所述第二表面之间；以及其中所述光学路径由第一限制区域以及第二限制区域形成，所述第一限制区域从所述第一表面开始在所述顶部区域内延伸，所述第二限制区域从所述第二表面开始在所述本体内延伸；以及其中所述第一限制区域由第一侧向区域侧向包围，所述第一侧向区域具有小于所述第一限制区域的折射率的折射率，使得所述第一限制区域和所述第一侧向区域形成第一耦合波导；以及其中所述第二限制区域由第二侧向区域侧向包围，所述第二侧向区域具有小于所述第二限制区域的折射率的折射率，使得所述第二限制区域和 所述第二侧向区域形成第二耦合波导。

根据本公开的第一方面的实施例，器件还包括第一涂覆层，所述第一涂覆层侧向包围所述第一限制区域并且形成所述第一侧向区域。

根据本公开的第一方面的实施例，器件还包括第二涂覆层，所述第二涂覆层侧向包围所述第二限制区域并且形成所述第二侧向区域。

根据本公开的第一方面的实施例，其中所述第一和第二限制区域在所述第一表面和所述第二表面之间延伸。

根据本公开的第一方面的实施例，器件还包括插入在所述第一和第二限制区域之间的干涉滤波器。

根据本公开的第一方面的实施例，器件还包括插入在所述第一和第二限制区域之间的电光滤波器。

根据本公开的第一方面的实施例，器件包括形成所述第一和第二限制区域的芯。

根据本公开的第一方面的实施例，其中所述第一和第二限制区域被布置在彼此的顶部上；以及其中所述第一和第二侧向区域被布置在彼此的顶部上并且与彼此分离，使得所述芯包括布置在所述第一限制区域和所述第二限制区域之间的非涂覆区域；以及其中所述第一光电子部件被光学耦合到所述非涂覆区域。