[发明专利]通过喷射工艺在光学有源器件之上形成微透镜的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及光学装置，例如光电探测器和垂直腔面发射激光器(VCSEL)，并且具体地说涉及一种通过喷射工艺在光学有源器件之上形成微透镜的方法。

背景技术

光学装置被用在光学领域发射与接收信号。某些光学装置，例如光电探测器，被用于从外部设备接收光信号并且将它们转换成电信号。其他光学装置，例如垂直腔面发射激光器VCSEL)，被用于接收电信号并且将它们转换成用于发射至外部设备的光信号。

使用光电探测器的情况下，将来自外部设备的光信号耦合至光学装置的效率取决于有多少光能穿透光电探测器的PN结。类似地，使用VCSEL的情况下，将来自光学装置的光信号耦合到外部设备的效率取决于有多少光能被外部设备接收。

为了提高耦合效率，小透镜，通常被称为微透镜，可以被形成在光学装置之上。在光电探测器的情况下，微透镜被用来将光能会聚在装置的PN结上，用以提高光耦合。在VCSEL的情况下，微透镜被用来使VCSEL发射的光能准直，以提高与外部设备的耦合。

通常，光刻法被用作在光学装置之上形成微透镜的主要技术。然而，光刻法具有许多缺点。典型地，光刻工艺包括透镜形成材料的沉积，材料的热回流以提高均匀性，以及随后的刻蚀过程。因此，这种工艺相对复杂，增加了晶片处理时间，并且增加了生产晶片的成本。

由此，需要一种在光学有源器件之上形成微透镜的改进方法。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种形成光学装置的方法，例如光电二极管或者垂直腔面发射激光器(VCSEL)。该方法包括在基板内形成有源器件，以及喷射微透镜材料以在有源器件之上形成微透镜，使得有源器件能够经由微透镜接收或者发射光信号。

本发明的另一个方面，该方法进一步包括在微透镜和有源器件之间形成表面活性剂层。表面活性剂层可以形成在有源器件的孔结构之上。在又一个方面，表面活性剂层包括表面活性剂单分子层，例如全氟辛基三氯硅烷。

在本发明的另一个方面，微透镜材料包括杂化聚合物，例如溶胶-凝胶或者环氧树脂。在另一个方面，该方法进一步包括向微透镜材料增加溶剂以实现用于微透镜材料的规定粘性。在又一个方面，该方法进一步包括确定待喷射来形成微透镜的微透镜材料的体积。

在本发明的另一个方面，微透镜的形成进一步包括固化已喷射的微透镜材料。在另一个方面，固化已喷射的微透镜材料包括：使已喷射的微透镜材料经受第一烘烤处理，在第一烘烤处理之后使已喷射的微透镜材料经受紫外线(UV)整片曝光，并且在UV整片曝光之后使已喷射的微透镜材料经受第二烘烤处理。在又一个方面，第一烘烤处理包括使已喷射的微透镜材料经受80摄氏度温度大约30分钟。在又一个方面，第二烘烤处理包括使已喷射的微透镜材料经受150摄氏度温度大约25分钟。

从以下本发明的详细说明中，当结合附图考虑时，本发明的其他方面，优点和新颖设计将变得明显。

附图说明

图1A所示的是根据本发明一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的某一阶段的示意性光学装置的侧视图。

图1B所示的是根据本发明另一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的后续阶段的示意性光学装置的侧视图。

图1C所示的是根据本发明另一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的另一后续阶段的示意性光学装置的侧视图。

图1D所示的是根据本发明又一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的又一后续阶段的示意性光学装置的侧视图。

图2所示的是根据本发明的另一个方面，从外部设备接收光信号的示意性光接收装置的侧视图。

图3所示的是根据本发明的另一个方面，向外部设备发射光信号的示意性光发射装置的侧视图。

图4A所示的是根据本发明另一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的另一个示意性方法有关的某一个阶段的示意性光学装置的侧视图。

图4B所示的是根据本发明另一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的后续阶段的示意性光学装置的侧视图。

图4C所示的是根据本发明另一个方面，与在有源器件之上形成微透镜的示意性方法有关的另一后续阶段的示意性光学装置的侧视图。

图5所示的是根据本发明的另一个方面，向外部设备发射光信号或者从外部设备接收光信号的示意性光学装置的侧视图。

具体实施方式