[发明专利]具有集成光学器件的光学感测装置及其制造方法

说明书

本发明涉及具有集成光学器件的光学感测装置及其制造方法。本发明提供通信系统、感测装置及半导体装置以及其它。所述所揭示感测装置的一个实例包含：半导体裸片，其具有光电检测器；光学元件，其光学地耦合到所述光电检测器且安置于所述光电检测器上；至少一个支撑结构，其基本上环绕所述光学元件；及顶部金属部分，其安置于所述半导体裸片上、与所述光学元件及所述至少一个支撑结构邻近但间隔开。

技术领域

本发明大体来说针对光学装置及采用光学装置的光学系统。

背景技术

半导体光电检测器(例如P-I-N二极管光电检测器)需要针对特定应用的低电容。对低电容的需要提出了小孔隙大小的要求。举例来说，如果光电检测器的电容需要低于100fF，通常对应孔隙大小的直径将大约30um或低于30um。需要小的光检测区域给光学对准及光学容差–尤其是利用光纤的光学通信系统带来了挑战。

发明内容

本发明的一方面涉及用于检测光的感测装置。所述感测装置包括：半导体裸片，其具有光电检测器，其中所述光电检测器包含位于所述半导体裸片的表面上的暴露区域；基本上透明材料，其耦合到所述光电检测器且安置于所述光电检测器上，其中所述基本上透明材料提供光导引功能且由支撑结构物理地支撑，其中所述基本上透明材料将入射于所述基本上透明材料的光接收表面上的光朝向所述光电检测器的所述暴露区域引导，且其中所述支撑结构至少部分地叠盖所述半导体裸片的除了所述光电检测器之外的区域；及顶部金属垫，其安置于所述半导体裸片上、与所述基本上透明材料邻近但间隔开。

在本发明的另一方面中，一种光学系统包括：光学感测装置，其经配置以将光信号转换成电信号，所述光学感测装置包括：衬底，其上设置有光检测区域，所述光检测区域具有与所述衬底的顶部表面重合的顶部表面；光导引系统，其包含光学元件及支撑结构，其中所述光学元件经配置以将所述光信号载运到所述光检测区域，且其中所述支撑结构物理地支撑所述光学元件且至少部分地定位于所述光检测区域之外；及顶部金属垫，其安置于所述衬底的所述顶部表面上、与所述光导引系统邻近但间隔开。

在本发明的又一方面中，一种光学感测系统包括：半导体裸片，其具有顶部表面，其中光电检测器设置于所述半导体裸片上且具有与所述半导体裸片的所述顶部表面基本上共面的光接收表面；光学元件，其被定位成相对于所述光电检测器基本上同轴，其中所述光学元件包括顶部表面及相对的底部表面，所述底部表面定位成接近于所述光电检测器，其中入射于所述光学元件的所述顶部表面上的光被导引到所述光学元件的所述底部表面，使得所述光可被提供到所述光电检测器，且其中所述光学元件的所述顶部表面包括比所述光学元件的所述底部表面大的面积；一或多个支撑结构，其由所述半导体裸片的所述顶部表面或形成于所述半导体裸片的所述顶部表面上的金属迹线物理地支撑，其中所述一或多个支撑结构被定位成超出所述光电检测器且为所述光学元件提供结构支撑；及金属垫，其形成于所述半导体裸片的所述顶部表面上，其中所述金属垫与所述光学元件间隔开。

附图说明

结合附图描述本发明：

图1A是描绘根据本发明的至少一些实施例的光学通信系统的框图；

图1B是描绘根据本发明的至少一些实施例的光学感测系统的框图；

图2是描绘根据本发明的至少一些实施例的说明性光学感测装置的框图；

图3A是根据本发明的至少一些实施例的光学感测装置的等距视图；

图3B是图3A的光学感测装置的横截面等距视图；

图4是图3A的光学感测装置的详细横截面图；

图5A是根据本发明的至少一些实施例的第一制造步骤处的光学感测装置的等距视图；

图5B是根据本发明的至少一些实施例的第二制造步骤处的光学感测装置的等距视图；