具有波導(dǎo)的集成光電子器件以及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】一種集成電子器件由第一表面(S1)和第二表面(S2)界定，并且包括：由半導(dǎo)體材料制成的本體(2)，在本體內(nèi)部形成在探測器(30)和發(fā)射器(130)之間選擇的至少一個光電子部件；以及光學(xué)路徑(OP)，該光學(xué)路徑至少部分地為引導(dǎo)類型的并且在第一表面和第二表面之間延伸，光學(xué)路徑穿過本體。光電子部件通過光學(xué)路徑光學(xué)耦合到自由空間的第一部分和自由空間的第二部分，該自由空間的第一部分和第二部分被分別布置在第一表面上方和第二表面下方。
【專利說明】具有波導(dǎo)的集成光電子器件以及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明關(guān)于具有波導(dǎo)的集成光電子器件以及其制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，如今有許多設(shè)計為借助于電磁輻射與其它器件通信的可用器件，這種 器件在本文中總體上稱為"光電子器件"。
[0003] 例如，第US7352066號專利描述了包括光電子發(fā)射器、無電子電路的層（被稱為 "中介層"）以及水平波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。具體而言，中介層被布置在光電子發(fā)射器和水平波導(dǎo)之 間；此外在中介層內(nèi)形成穿通孔洞（throughhole)，還稱為過孔，其起堅直波導(dǎo)的作用。在 使用中，由光電子發(fā)射器發(fā)射的電磁輻射首先耦合到堅直波導(dǎo)并且隨后耦合到水平波導(dǎo)。 來自水平波導(dǎo)的輸出處的電磁輻射接著可以例如由設(shè)置有光電探測器的其它器件接收，從 而獲得了光學(xué)電路，通過該光學(xué)電路可以光學(xué)地傳輸數(shù)據(jù)。由此，在US7352066中所描述的 結(jié)構(gòu)使光電子發(fā)射器能夠耦合到在與光電子發(fā)射器的發(fā)射方向垂直的方向上定向的波導(dǎo)。 然而，該結(jié)構(gòu)不能獲得三維（3D)系統(tǒng)，在該三維系統(tǒng)中，兩個或者更多集成電子器件被布 置在彼此的頂部上并且光學(xué)通信。
[0004] 而第US6090636號專利描述了包括半導(dǎo)體材料的第一基板的器件，在該基板內(nèi)形 成兩個功能電子電路；此外在第一基板內(nèi)形成光學(xué)過孔，該光學(xué)過孔完全穿過第一基板。形 成在第二基板中的光學(xué)發(fā)送器鍵合在第一基板的頂部上，該第二基板由與形成第一基板的 半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料制成。形成在第三基板中的光學(xué)接收器鍵合在第一基板下 方，該第三基板由與形成第一基板的半導(dǎo)體材料不同的半導(dǎo)體材料制成。因此，光學(xué)發(fā)送器 和光學(xué)接收器都未與兩個功能電子電路集成。
[0005] 由此，在US6090636中描述的器件形成了由不多于兩個光電子器件和不多于三個 基板形成的三維系統(tǒng)；因此，在US6090636中描述的器件不能形成基于光學(xué)通信并且包括 更多器件的三維系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供將至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)缺點的光電子器件。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，獲得了如分別在權(quán)利要求1和權(quán)利要求24中定義的光電子器件和制 造工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在僅通過非限制性示例的方式、參照附圖描述本發(fā)明 的優(yōu)選實施例，其中：
[0009] -圖1、圖2、圖4、圖6至圖10、圖13至圖16、圖18以及圖21至圖24是本光電 子器件的實施例的截面圖的示意性圖示；
[0010] -圖3示出沿著圖2中所示的截面線III-III所取的圖2所示的實施例的截面 圖；
[0011] --圖5是圖4中圖示的實施例的部分的截面圖的示意性圖示；
[0012] --圖11是本光電子器件的另一實施例的部分的頂視圖的示意性圖示；
[0013] --圖12是本光電子器件的一個實施例的部分的截面圖的示意性圖示；
[0014] --圖17示出本光電子器件的另一實施例的部分的透視圖；
[0015] --圖19a至圖19c是本光電子器件的實施例的部分的截面圖的示意性圖示；
[0016]-圖20示出沿圖19a中所示的截面線XX-XX所取的圖19a圖示的部分的頂視 圖；
[0017]-圖25在原理層面上示出包括兩個光電子器件的光電子系統(tǒng)的框圖；
[0018] --圖26a至圖26h示出同一實施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖；
[0019] --圖27a至圖271示出同一實施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖；并且
[0020] --圖28a至圖28h示出同一實施例在連續(xù)制造工藝步驟期間的截面圖。

【具體實施方式】
[0021] 圖1示出了第一光電子器件1，該第一光電子器件在頂部和底部分別由頂表面S1 和底表面S2界定。
[0022] 第一光電子器件1包括形成底表面S2的半導(dǎo)體材料本體2,以及布置在半導(dǎo)體本 體2的頂部上并且形成頂表面S1的頂部區(qū)域4。在本身已知的程度上，半導(dǎo)體本體2包括 半導(dǎo)體材料的基板40(圖2)，并且可能包括一個或者多個外延層（未圖示）；此外，頂部 區(qū)域4包括可能被布置在多個層面（level)上并且通過過孔連接的一個或者多個金屬化 (metallization)(未圖示），以及一個或者多個電介質(zhì)層（未圖示）。
[0023] 更具體地，半導(dǎo)體本體2在頂部處由中間表面S3界定；而且，半導(dǎo)體本體2在底部 處由底表面S2界定。
[0024] 第一光電子器件1具有穿通光學(xué)過孔8,即穿通類型的孔洞，在該孔洞內(nèi)可以出現(xiàn) 電磁輻射的引導(dǎo)傳播。穿通光學(xué)過孔8在頂表面S1和底表面S2之間延伸，并且因此穿過頂 部區(qū)域4和半導(dǎo)體本體2兩者。穿通光學(xué)過孔8完全被由對操作波長λ透明的材料制成 的芯10填充。僅通過示例的方式，穿通光學(xué)過孔8可以具有圓形形狀（在頂視圖中）。
[0025] 穿通光學(xué)過孔8穿過頂部區(qū)域4的部分涂覆有第一涂覆層12,該第一涂覆層因此 涂覆芯10的對應(yīng)頂部部分11a，該第一涂覆層與該頂部部分直接接觸。而且第一涂覆層12 與頂部區(qū)域4直接接觸。如圖1所示，第一涂覆層12可以在頂表面S1和中間表面S3之間 延伸。
[0026] 穿通光學(xué)過孔8穿過半導(dǎo)體本體2的部分被部分地涂覆有第二涂覆層14,該涂覆 層因此涂覆芯10的對應(yīng)底部部分11b，該第二涂覆層與該底部部分直接接觸。而且第二涂 覆層14與半導(dǎo)體本體2直接接觸，但是與第一涂覆層12物理分離，使得芯10包括即未被 第一涂覆層12涂覆又未被第二涂覆層14涂覆的部分，該部分被布置在頂部部分Ila和底 部部分Ilb之間，并且在下文中該部分將稱為"非涂覆部分"Ilc(圖2)。
[0027] 由例如同一材料形成第一涂覆層12和第二涂覆層14,該材料具有如下折射率：使 得第一涂覆層12和第二涂覆層14與芯10的頂部部分Ila和底部部分Ilb-起分別形成 第一堅直波導(dǎo)22和第二堅直波導(dǎo)24,在波導(dǎo)內(nèi)電磁輻射的引導(dǎo)傳播可以在操作波長λ處 出現(xiàn)。換句話說，假設(shè)將在操作波長λ處的輻射耦合到第一堅直波導(dǎo)22并且耦合到第二 堅直波導(dǎo)24,在下文中將被稱為"光學(xué)信號"的該輻射在第一堅直波導(dǎo)22和第二堅直波導(dǎo) 24內(nèi)以所謂的引導(dǎo)方式傳播，從而經(jīng)歷全反射現(xiàn)象。為此目的，如果將形成芯10的材料的 折射率指定為Ii1并且將形成第一涂覆層12和第二涂覆層14的材料的折射率指定為η2，則 有
[0028] 僅通過示例的方式，半導(dǎo)體本體2可以由單晶硅制成，對于紅外波長（即，近似在 I. 1微米和1. 6微米之間包括的），單晶硅具有近似等于3. 5的折射率并且呈現(xiàn)出大約近似 O.ldB/cm的泄漏。在任何情形下，可以采用不同的半導(dǎo)體材料。具體而言，根據(jù)操作波長 入做出對形成芯10的材料的選擇。
[0029] 再次僅通過示例的方式，對于紅外波長，芯10不僅可以由單晶硅形成，還可以由 多晶硅或者非晶硅形成，或者還可以由諸如所謂的SU-8之類的聚合物形成。再次通過示例 的方式，在可見光波長和紅外波長的情形下，芯10可以由氧化鋁Al2O3或者氮氧化硅SiON， 或者還可以由諸如所謂的SU-8之類的聚合物制成。
[0030] 僅通過示例的方式，對于紅外波長，第一涂覆層12和第二涂覆層14可以由二氧化 硅SiO2、或者氧化鋁Al2O3、或者氮氧化硅SiON制成。再次通過示例的方式，對于可見光波 長和紅外波長，第一涂覆層12和第二涂覆層14可以由二氧化硅SiO2制成。
[0031] 在半導(dǎo)體本體2內(nèi)形成光電子部件。具體而言，在圖1所示的實施例中，形成布置 為以便于接收光學(xué)信號的第一光電二極管30。雖然未在圖1中示出，第一光電二極管30被 連接到本身已知類型的電子電路，該電子電路形成在半導(dǎo)體本體2內(nèi)并且設(shè)計為處理由第 一光電二極管30生成的電信號。
[0032] 更詳細地，根據(jù)圖2所示的實施例，第一光電二極管30由第一阱32形成，該第一 阱由半導(dǎo)體本體2的對應(yīng)部分形成、例如P摻雜并且具有例如環(huán)帶形狀（在頂視圖中）。此 夕卜，第一光電二極管30由第二阱34形成，該第二阱由半導(dǎo)體本體2的對應(yīng)部分形成、例如 N摻雜并且基本上具有環(huán)帶形狀（在頂視圖中）。
[0033] 更具體地，假設(shè)芯10具有半徑為A的圓柱形狀并且假設(shè)第一涂覆層12和第二涂 覆層14具有半徑為r2 =Γι并且r3>r2的同一環(huán)帶形狀（在頂視圖中），由第一阱32定義 的環(huán)帶具有半徑;T4和;T5，其中r5>r4，同時由第二講34定義的環(huán)帶具有半徑r6和;T7，其中 r7>r6。此外,僅通過實例的方式,在圖2所示的實施例中,恰巧r4?r3并且r4〈r6〈r7〈r5 ;指 示性地，^可以例如包括在10微米和50微米之間，第一光電子器件1的總厚度例如包括在 50微米和200微米之間。此外，再次僅通過示例的方式，基板40具有P型摻雜，其中摻雜水 平大于第一阱32的摻雜水平。再次僅通過示例的方式，同樣在圖2中示出的是第一導(dǎo)電連 接42和第二導(dǎo)電連接44,這些導(dǎo)電連接被布置在頂部區(qū)域4中并且在本身已知的程度上執(zhí) 行使結(jié)G的反向偏壓能夠進行的功能，該結(jié)G由第一阱32和第二阱34定義。
[0034] 根據(jù)圖2中示出的實施例，第一阱32從中間表面S3開始延伸進入半導(dǎo)體本體2; 第二阱34也從中間表面S3開始延伸進入半導(dǎo)體本體2,并且在底部和側(cè)向地被第一阱32 包圍。第一阱32和第二阱34將芯10包圍，并且與芯物理分離。
[0035] 更詳細地，假設(shè)笛卡爾參考系xyz，使得穿通光學(xué)過孔8平行于z軸延伸，并且頂表 面S1和底表面S2在平行于X軸和y軸的平面中延伸，第一阱32具有沿z軸測量的厚度h。 此外，第二涂覆層14與中間表面S3相距一段等于厚度h的距離；等效地，非涂覆部分IIc具 有等于h的厚度。因此，將芯10的側(cè)表面指定為S。，第一阱32不直接接觸側(cè)表面S。。實際 上，半導(dǎo)體本體2在第一阱32和側(cè)表面S。之間形成解耦合部分46,該解耦合部分具有等于 h的厚度并且被精確布置在第一阱32和側(cè)表面S。之間；解耦合部分46側(cè)向包圍非涂覆部 分IIc。從而可以制造此實施例而無需刻蝕操作，該刻蝕操作被設(shè)計為形成涉及第一光電二 極管30的穿通光學(xué)過孔8 (在下文中描述）；因此，防止了第一光電二極管30的任何可能 污染。
[0036] 如圖4所示，在任何情形下，可以缺失解耦合部分46,并且因此第一阱32可以被布 置為與側(cè)表面S。接觸，以便減少在第一光電二極管30和芯10之間可能的耦合損耗。更具 體地，根據(jù)此實施例，第二阱34也與芯的側(cè)表面S。直接接觸。雖然未在圖4中示出，在任 何情形下在第一光電二極管30和芯10之間可以存在對操作波長λ透明的保護層。
[0037]更詳細地如圖5所示，再次參照圖4所示的實施例，并且假設(shè)有在芯10中從頂表 面S1開始并且向著底表面S2方向傳播的光學(xué)信號，恰巧光學(xué)信號被第一光電二極管30吸 收的分數(shù)與光學(xué)信號抵達底表面S2的分數(shù)之間的比率與比率h/T的一級近似成比例，其中 T是光學(xué)信號傳播的周期。具體而言，T= 2π·ηι·sin0/λ，其中Θ(圖1)是光學(xué)信號 作用到頂表面S1上的角度，該入射角大于由形成芯10以及第一涂覆層12和第二涂覆層14 的材料定義的臨界角。具體而言，圖5中還圖示的是耗盡區(qū)域50,該耗盡區(qū)域建立在第一 阱32和第二阱34之間的界面處，部分延伸穿過這些阱；耗盡區(qū)域50整體具有等于w的厚 度，且w〈h。為了優(yōu)化穿通光學(xué)過孔8和第一光電二極管30之間的耦合，可以設(shè)計第一阱 32和第二阱34使得耗盡區(qū)域50將具有基本上等于芯10的折射率Ii1的折射率，以便防止 在耗盡區(qū)域50和芯10之間的界面處的反射效應(yīng)。此外，在耗盡區(qū)域50和芯10之間的界 面處可以具有抗反射材料層（未示出）。
[0038] 根據(jù)不同的實施例（如圖6所示），第一光電二極管30阻塞了穿通光學(xué)過孔8,使 得芯10的頂部部分Ila和底部部分Ilb彼此分離。在實踐中，上述第一堅直波導(dǎo)22和第 二堅直波導(dǎo)24分別形成彼此分離的第一盲光學(xué)過孔和第二盲光學(xué)過孔。
[0039] 在使用中，假設(shè)光學(xué)信號再次從頂表面S1開始并且向著底表面S2的方向傳播，光 學(xué)信號的部分被第一光電二極管30吸收，該光電二極管生成對應(yīng)的電信號，同時部分穿過 第一光電二極管30而不與后者相互作用。在該連接中，光學(xué)信號被第一光電二極管30吸 收的分數(shù)與l_e^w成比例，其中α是吸收系數(shù)，該吸收系數(shù)取決于操作波長λ以及形成第 一光電二極管30的半導(dǎo)體材料。
[0040] 如圖7所示，第一光電二極管30還可以是中空的，S卩，光電二極管30可以形成穿 通空腔60,穿通空腔60具有例如圓柱形狀（具有半徑I^r1)并且被布置為例如與芯10的 頂部部分Ila和底部部分Ilb對準。
[0041] 穿通空腔60可以填充有與芯10的材料相同的材料。光學(xué)信號穿過穿通空腔60 的部分基本上經(jīng)歷零衰減。雖然未示出，根據(jù)此實施例，芯10的底部部分Ilb可以由與半 導(dǎo)體本體2的基板40的半導(dǎo)體材料相同的半導(dǎo)體材料制成，其中制造工藝因此簡化，如下 文所述。
[0042] 如圖8所不，同樣地，第一中間區(qū)域62可以存在于第一堅直波導(dǎo)22和第一光電二 極管30之間，第一中間區(qū)域62在中間表面S3上延伸。
[0043] 此外，在第一光電二極管30和第二堅直波導(dǎo)24之間可以形成第二中間區(qū)域64,該 中間區(qū)域執(zhí)行防止在制造步驟期間對第一光電二極管30的晶體結(jié)構(gòu)的可能傷害的功能。
[0044] 芯10的頂部部分Ila和底部部分lib、第一中間區(qū)域62和第二中間區(qū)域64、以及 第一光電二極管30形成光學(xué)路徑0P，該光學(xué)路徑部分地為引導(dǎo)類型并且在第一光電子器 件1的頂表面S1和底表面S2之間延伸，從而穿過半導(dǎo)體本體2。光學(xué)路徑OP將第一光電 二極管30光學(xué)耦合到自由空間的第一部分和自由空間的第二部分，該自由空間的第一部 分和自由空間的第二部分被分別布置在頂表面S1的頂部上和底表面S2下方，S卩，其使第一 光電二極管30能夠接收來自自由空間的這些第一部分和第二部分的可能光信號。為了此 目的，光學(xué)路徑OP將第一光電二極管30耦合到自由空間的第一部分和自由空間的第二部 分兩者，從而分別（在操作波長λ處）引入第一衰減和第二衰減，在芯10由硅制成的情形 下并且對于紅外波長，該第一衰減和第二衰減為可忽略的一級近似，即，小于0.ldB。此外， 在圖8所示的實施例中，光學(xué)路徑OP被定向為沿著z軸；S卩，相應(yīng)引導(dǎo)部分（在相關(guān)的情形 下，第一堅直波導(dǎo)22和第二堅直波導(dǎo)24)具有平行于z軸的軸。
[0045] 如圖9所示，同樣可能的是如下實施例，即其中第一光電二極管30包括具有相反 摻雜類型并且被布置為沿著彼此的邊、直接接觸的第一區(qū)31a和第二區(qū)31b。具體而言，第 一區(qū)31a和第二區(qū)31b兩者從中間表面S3開始延伸。更具體地，第一區(qū)31a和第二區(qū)31b 被布置為關(guān)于平行于z軸并且由芯10的頂部部分Ila和底部部分Ilb的縱向軸（與彼此 對準）定義的H軸彼此鏡像。此外，第一抗反射層66被布置在芯10的頂部部分Ila和第 一光電二極管30之間；具體而言，第一抗反射層66覆蓋第一區(qū)31a和第二區(qū)31b兩者。而 且，第二抗反射層68被布置在第一光電二極管30和芯10的第二部分Ilb之間，第一區(qū)31a 和第二區(qū)31b兩者覆蓋第二抗反射層68。第一抗反射層66和第二抗反射層68分別被第 一涂覆層12和第二涂覆層14包圍。在此連接中，第一涂覆層12具有（沿著X軸測量的） 大于第二涂覆層14的對應(yīng)尺寸的尺寸并且收容了設(shè)計為使第一區(qū)31a和第二區(qū)31b的偏 壓能夠進行的金屬化70。此外，第二涂覆層14延伸以便于還包圍第一光電二極管30的第 一區(qū)31a和第二區(qū)31b，以便將它們電絕緣。在本身已知的程度上，第一抗反射層66和第二 抗反射層68具有是λ/4的倍數(shù)的厚度，以便補償（例如，由于第一區(qū)31a和第二區(qū)31b的 摻雜）第一光電二極管30相對于芯10的可能折射率變化。為了減少折射率的這些變化， 例如，如前所述，芯10的底部部分Ilb可以由諸如例如單晶硅之類的半導(dǎo)體材料制成；在這 種情形下，第二抗反射層68可以由例如被稱為"絕緣體上硅"（SOI)的結(jié)構(gòu)的埋氧層制成。 而且，芯10的頂部部分Ila可以由諸如例如非晶硅之類的半導(dǎo)體材料制成。
[0046] 如圖10所不，根據(jù)其它實施例，第一光電子器件1包括具有例如含有正方形或者 長方形基底的平行六面體形狀的第一橫向通道72和第二橫向通道74,這些平行六面體具 有同樣的基底、與彼此對準并且被布置為例如平行于X軸。第一橫向通道72和第二橫向通 道74由如下材料制成：使得它們與頂部區(qū)域4和半導(dǎo)體本體2 -起分別形成第一橫向波 導(dǎo)83和第二橫向波導(dǎo)85,其中第一橫向通道和第二橫向通道與頂部區(qū)域和半導(dǎo)體本體直 接接觸。
[0047] 例如，第一橫向通道72和第二橫向通道74可以由與芯10的材料相同的材料制 成，以便優(yōu)化在芯10自身與第一橫向波導(dǎo)83和第二橫向波導(dǎo)85之間的光學(xué)f禹合。
[0048] 詳細地，第一橫向通道72和第二橫向通道74在與它們直接接觸的半導(dǎo)體本體2 的頂部上并且在與它們直接接觸的頂部區(qū)域4下方延伸，即使在任何情形下，如下實施例 是可能的，即其中第一橫向通道72和第二橫向通道74完全在半導(dǎo)體本體2內(nèi)延伸。此外， 第一橫向通道72和第二橫向通道74與芯10直接接觸，并且與芯的側(cè)表面S。相切。因此， 第一橫向通道72和第二橫向通道74兩者都被第一涂覆層12部分覆蓋，并且還部分覆蓋第 二涂覆層14。以此方式，部分光學(xué)信號在先沿著第一堅直波導(dǎo)22或者第二堅直波導(dǎo)24傳 播之后可以耦合到第一橫向波導(dǎo)83和第二橫向波導(dǎo)85兩者。在此實施例中，可以因此布 置第一光電二極管30 (未在圖10中不出）以便于接收來自芯10和/或第一橫向通道72 和第二橫向通道74的光學(xué)信號。
[0049] 更詳細地，可以證明的是，由d指定第一橫向通道72和第二橫向通道74沿著軸z 的厚度，光學(xué)信號改變其自身傳播方向、耦合到第一橫向通道72和第二橫向通道74的分數(shù) 隨著厚度d的增加而增加，并且在d?T/2的情形下近似等于50%。此外，在此實施例中， 通?？梢允撬^的多模類型和所謂的單模類型的任一者的第一堅直波導(dǎo)22和第二堅直波 導(dǎo)24優(yōu)選為多模類型，使得傳播周期T可以與物理上可實現(xiàn)的厚度d相比擬，后者約為幾 個微米。
[0050] 如圖11所示，而且，其中存在多于兩個橫向通道（整體由80指定）的實施例是可 能的，僅通過示例的方式，這些橫向通道關(guān)于H軸徑向布置、間隔開相等的角距離。
[0051] 如圖12所示，根據(jù)可能的實施例，通過使用SOI結(jié)構(gòu)形成第一橫向通道72和第二 橫向通道74以及芯10的底部部分11b，使SOI結(jié)構(gòu)中的埋氧層（由84指定）成形以便移 除其在底部部分Ilb的頂部上的存在。在此情形下，第一橫向通道72和第二橫向通道74 形成整體通道82 ;此外，埋氧層84覆蓋與其直接接觸的第二涂覆層14。根據(jù)此實施例，整 體通道82和芯10的底部部分Ilb由諸如例如單晶硅之類的同一材料制成；以未示出的方 式，借助于填充有電介質(zhì)材料的挖掘區(qū)或者溝槽，側(cè)向界定整體通道82。
[0052] 根據(jù)其它實施例（如圖13所示），至少部分地使第一橫向通道72和第二橫向通道 74逐漸變窄（離開H軸），以便優(yōu)化在沿芯10傳播的光學(xué)信號與第一橫向通道72和第二 橫向通道74之間的電磁f禹合。第一光電二極管30從而可以布置在第一橫向通道72和第 二橫向通道74的端處。此外，代替頂部區(qū)域4,可以存在涂覆區(qū)域75,該涂覆區(qū)域形成第一 光電子器件1的頂表面S1并且形成芯10的頂部部分Ila以及第一橫向通道72和第二橫 向通道74的一種涂覆。
[0053]詳細地，缺失第一涂覆層12。因此芯層10的頂部部分Ila與涂覆區(qū)域75直接接 觸，該涂覆區(qū)域除了包圍芯10的頂部部分Ila外，還覆蓋與其直接接觸的第一橫向通道72 和第二橫向通道74兩者。僅通過示例的方式，根據(jù)所采用的用于形成芯10的底部部分Ilb 的制造工藝，芯10的底部部分Ilb可以稍微向下逐漸變窄。
[0054] 更詳細地，涂覆區(qū)域75由具有如下折射率的材料制成：該折射率小于形成第一橫 向通道72和第二橫向通道74的材料的折射率。例如，涂覆區(qū)域75可以具有等于n2的折 射率，第一橫向通道72和第二橫向通道74具有等于Ii1的折射率。例如，涂覆區(qū)域75可以 由之前關(guān)于第一涂覆層12所述的材料中的一種制成。
[0055] 第二涂覆層14至少部分在中間表面S3的頂部上延伸，并且在底部界定與其直接 接觸的第二橫向通道74。而且，第二涂覆層14在第一橫向通道72下方延伸，然而，第一橫 向通道72在底部由布置在第二涂覆層14和第一橫向通道72之間并且與它們直接接觸的 第三涂覆層88界定。第三涂覆層88由具有如下折射率的材料制成：該折射率小于形成第 一橫向通道72和第二橫向通道74以及芯10的材料的折射率；具體而言，第三涂覆層88可 以由從之前關(guān)于第一涂覆層12所述的材料當中選擇的材料制成。僅通過示例的方式，涂覆 區(qū)域75以及第一涂覆層14和第三涂覆層88可以由同一材料制成。在變體中，可以缺失第 三涂覆層88。
[0056] 再次更詳細地，第一光電子器件1包括第一光學(xué)分束器90,S卩，設(shè)計用于接收光 束并且向不同方向透射光束的第一部分并且反射光束的第二部分的器件；第一光學(xué)分束器 90由層狀類型的第一元件92形成。第一元件92被布置為關(guān)于H軸傾斜，第一元件92的幾 何中心沿著H軸。詳細地，第一元件92關(guān)于H軸傾斜包括在10°和80°之間的角度，并且 具體而言在30°和60°之間；例如，該角度等于45°。
[0057] 第一元件92被布置為與涂覆區(qū)域75和第三涂覆層88兩者接觸。具體而言,第一 元件92被布置在芯10內(nèi)，以便完全堵塞芯10本身；S卩，第一元件92具有如下尺寸和布置： 使得芯10的頂部部分Ila和底部部分Ilb與彼此分離以及使得第一橫向通道72和第二橫 向通道74與彼此分離，反而，第一橫向通道72和第二橫向通道74分別與芯10的頂部部分 Ila和底部部分Ilb接觸。從而布置第一元件92,使得無論光學(xué)信號是沿著穿通光學(xué)過孔 8從上至下傳播（即從頂表面S1開始并且向底表面S2的方向）還是反過來從下至上傳播， 光學(xué)信號本身都作用到第一元件92上。
[0058] 例如，用與第三涂覆層88的材料相同的材料制作第一元件92 ;因此第一元件由與 芯10的材料不同的材料制成，并且具體而言由具有比形成芯10以及第一橫向通道72和 第二橫向通道74的材料的折射率更小的折射率的材料制成。例如，第一元件92可以由氧 化硅制成；在此情形下，芯10以及第一橫向通道72和第二橫向通道74可以由例如非晶硅 制成，從而第二涂覆層14和第三涂覆層88由氧化硅制成。根據(jù)此實施例，臨界角近似等于 23。。
[0059] 在使用中，在光學(xué)信號以大于臨界角的入射角作用到第一元件92上之后，光學(xué)信 號的第一部分繼續(xù)沿著穿通光學(xué)過孔8傳播，并且因此穿過第一元件92,同時光學(xué)信號的 第二部分被第一元件92反射并且二者擇一地耦合到第一橫向通道72或者第二橫向通道 74。僅通過示例的方式，在圖13所示實施例中，在其中光學(xué)信號在穿通光學(xué)過孔8中從上 至下傳播的情形下，上述第二部分被第一元件92反射進第一橫向通道72,然而，在其中光 學(xué)信號從下至上傳播的情形下，上述第二部分被反射進第二橫向通道74。
[0060] 應(yīng)該注意的是，盡管實際上光學(xué)信號以大于臨界角的入射角作用到第一元件92 上，由于所謂的光學(xué)隧道現(xiàn)象，第一元件92使得在任何情形下上述光學(xué)信號的第一部分都 能夠通過，該現(xiàn)象在于使第一元件92的下行倏逝場（evanescentfield)與第一元件92的 下行布置的波導(dǎo)的一個或者多個引導(dǎo)模式耦合。當?shù)谝辉?2的厚度減少時，光學(xué)隧道現(xiàn) 象增強，并且因此上述光學(xué)信號的第一部分的量增加，并且對于約為λ/10的第一元件厚 度，是相當可觀的。例如，在λ= 1.5微米的情形下，第一元件92的厚度可以包括在區(qū)間 [0.05-0. 15]微米中。相反，給定相同的入射角，當?shù)谝辉?2的厚度減少時，上述光學(xué)信 號的被第一元件92反射的第二部分的量減少。有利地，第一元件92可以經(jīng)由沉積工藝獲 得并且可以因此具有非常有限的并且良好控制的厚度（甚至小于50納米）。
[0061] 為了優(yōu)化圖13所示的實施例的操作，可以改變芯10的大小，使得第一堅直波導(dǎo)22 和第二堅直波導(dǎo)24為單模類型，或者為多模類型。
[0062] 圖14所示類型的實施例在任何情形下都是可能的，其中第一光學(xué)分束器90包括 第二元件94和第三元件96,該第二元件和第三元件也為層狀類型并且由例如與第一元件 92的材料相同的材料制成；此外，第一兀件92、第二兀件94和第三兀件96可以具有同一厚 度。在此實施例中，第一元件92和第二元件94被布置為關(guān)于H軸彼此鏡像，并且兩者都接 觸側(cè)向布置在它們之間的第三元件96。換句話說，布置第一元件92和第二元件94以便與 z軸形成相等的角度，但是符號相反（例如，+45°和-45° )。此外，與第一軸H相距一定 距離側(cè)向布置第一元件92和第二元件94,同時第三元件96的幾何中心沿著H軸，從而同一 第三兀件96被布置為垂直于H軸。
[0063] 更具體而言，第一元件92、第二元件94以及第三元件96被布置在與第一涂覆層 12和第二涂覆層14以及半導(dǎo)體本體2相距一定側(cè)向距離處，使得第一光學(xué)分束器90不完 全堵塞芯10,即，在頂視圖中，由第一光學(xué)分束器90定義的幾何形狀不與由芯10定義的幾 何形狀（圓）相交或者相切。如此形成的光學(xué)分束器90使得芯10的幾何尺寸與第一橫向 通道72和第二橫向通道74的幾何尺寸獨立。
[0064] 在操作上，根據(jù)圖14所示的實施例，只要光學(xué)信號本身由下至上傳播，就可以將 光學(xué)信號轉(zhuǎn)向進第一橫向通道72和第二橫向通道74。
[0065] 在任何情形下，如下實施例是可能的，即其中無第三元件96以便增加光學(xué)信號由 第一光學(xué)分束器90透射的分數(shù)。此外，圖15所示類型的實施例是可能的，其中第一光學(xué)分 束器90包括第四元件98、第五元件100以及第六元件102,這些元件為層狀類型并且布置 這些元件，使得可以定義平行于X軸、垂直于H軸的0軸，并且因此第四元件98、第五元件 100以及第六元件102分別與第一元件92、第二元件94以及第三元件96關(guān)于0軸鏡像。因 此，第四元件98和第五元件100被布置為彼此關(guān)于H軸鏡像。此外，第四元件98不但與第 六元件102接觸，而且與第一元件92接觸（其中這形成例如90°的角）。第五元件100被 布置為不但與第六元件102接觸，而且與第二元件94接觸（其中這形成例如90°的角）。 第六元件102從而被布置為側(cè)向地在第四元件98和第五元件100之間，并且具有沿著H軸 的相應(yīng)幾何中心。第四元件98、第五元件100以及第六元件102同樣被布置在與第一涂覆 層12和第二涂覆層14以及半導(dǎo)體本體2相距一定側(cè)向距離處，使得第一光學(xué)分束器90不 完全堵塞芯10。
[0066] 在操作上，無論當光學(xué)信號從下至上或者從上至下傳播時，圖15所示的實施例使 光學(xué)信號能夠轉(zhuǎn)向進第一橫向通道72和第二橫向通道74。
[0067] 此外，類似于圖15所不的實施例但是其中無第一光學(xué)分束器90的第三兀件96和 第六元件102的實施例（未圖示）也是可能的，以及如圖16所示的實施例也是可能的，其 中第一光學(xué)分束器90由第一反射區(qū)域104以及第二反射區(qū)域106形成。具體而言，第一反 射區(qū)域104和第二反射區(qū)域106之間的每一個由諸如例如聚合物基體之類的宿主（host) 材料制成，在宿主材料內(nèi)分布有諸如例如金屬粒子之類的反射粒子，反射粒子執(zhí)行將光學(xué) 信號散布到各個方向的功能。
[0068] 應(yīng)該注意的是，僅通過示例的方式，在圖14至圖16所示的實施例中，第一橫向通 道72和第二橫向通道74形成于頂部區(qū)域4內(nèi)，而不是由涂覆區(qū)域75包圍。
[0069] 如圖17所示，如下的實施例是可能的，即其中第一橫向通道72和第二橫向通道74 關(guān)于彼此正交布置，在此情形下，第一光學(xué)分束器90包括第一兀件92和第二兀件94。具體 而言，在圖17中，為簡化說明，已假設(shè)第一元件和第二元件具有可忽略的厚度，并且芯10具 有正方形截面。根據(jù)該假設(shè)，可以注意到第一元件92和第二元件94如何具有兩個直角三 角形的形狀，兩個直角三角形位于彼此正交的兩個平面中并且它們的斜邊與彼此接觸。此 夕卜，第一元件92位于如下平面中，該平面的法線在與第一橫向通道72的軸相交的點與第一 橫向通道72的軸形成45°角；同樣地，第二元件94位于如下平面中，該平面的法線在與第 二橫向通道74的軸相交的點與第二橫向通道74的軸形成45°角。
[0070] 如圖18所示，而且，如下實施例是可能的，即其中無第一橫向通道72和第二橫向 通道74。在此情形下，第一光電二極管30以及因此第一阱32和第二阱34與芯10接觸；此 夕卜，布置第一光學(xué)分束器90以便將光學(xué)信號的部分反射向第一光電二極管30的方向。僅 通過示例的方式，圖18所示的實施例使用第一光學(xué)分束器90,該第一光學(xué)分束器90與圖 14所示的第一光學(xué)分束器相同；然而，可以使用之前圖示或者描述的任何光學(xué)分束器。
[0071] 為了增加第一光電二極管30和橫向通道之間的耦合，還可以采用圖19a至圖19c 以及圖20所示的實施例。
[0072] 詳細地，僅通過示例的方式，僅參照第一橫向通道72,其定義了占據(jù)由半導(dǎo)體本體 2形成的凹槽112的接觸部分110。此外，接觸部分110與第一光電二極管30直接接觸，并 且具體而言接觸部分110與由第一阱32和第二阱34定義的結(jié)G直接接觸。換句話說，接 觸部分110與第一阱32和第二阱34直接接觸，因此也與耗盡區(qū)域50直接接觸。
[0073] 更詳細地，凹槽112在側(cè)向上由結(jié)G所終止于的第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2 界定。
[0074] 第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2為平面型并且被布置為橫向于中間表面S3，該中 間表面S3定義了一種在頂部界定半導(dǎo)體本體2的主表面。此外，第一傾斜壁Sil和第二傾 斜壁Si2被布置為關(guān)于平行于yz平面的平面彼此鏡像。因此，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁 Si2形成包括在10°和170°之間的角9,并且具體而言包括在70°和110°之間；例如角φ 等于90。。
[0075]更詳細地，根據(jù)一個實施例（圖19a)，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2兩者都覆 蓋耗盡區(qū)域50并且彼此接觸以便形成尖端形狀；具體而言，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁 Si2兩者都具有長方形形狀，這兩個長方形具有兩個相同的底（或者高），從而定義了位于 第一阱32內(nèi)的接觸線L(在圖20中表示）。此外，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2兩者與 第一阱32和第二阱34接觸；更具體地，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2中的每一個傾斜 壁與在第一阱32和第二阱34之間的界面（由圖19a中的I指定）接觸，在第一阱32和第 二阱34之間的界面因此在側(cè)向上部分地由這些第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2界定。此 夕卜，再次如圖19a所示，接觸部分110具有沿著X軸和y軸的恒定厚度。因此，除了在底部 由第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2界定外，接觸部分110在頂部由分別平行于第一傾斜壁 Sil和第二傾斜壁Si2的第三傾斜壁Si3和第四傾斜壁Si4界定；此外，第三傾斜壁Si3和第四 傾斜壁Si4分別與第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2相距同一距離（等于第一橫向通道72的 厚度）。第一通道72還具有由同樣是平面型的第五傾斜壁Si5界定的一個端120。具體而 言，第五傾斜壁Si5在側(cè)向上關(guān)于第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2錯開，并且也覆蓋耗盡區(qū) 域50 ;此外，第五傾斜壁Si5覆蓋中間表面S3，關(guān)于該中間表面S3，該第五傾斜壁Si5傾斜例 如等于45°的角度。
[0076] 在使用中，光學(xué)信號沿著第一橫向通道72傳播直到其到達接觸部分110,在此處 由于第一傾斜壁Sil和第三傾斜壁Si3處的反射，光學(xué)信號被部分地導(dǎo)入進耗盡區(qū)域50,結(jié) 果生成對應(yīng)的電信號。然而，部分光學(xué)信號穿過接觸部分110,直到其到達端120,光學(xué)信號 在此處被第五傾斜壁Si5反射，再次向著耗盡區(qū)域50的方向。以此方法，增加了第一光電二 極管30(本身為平面型）和第一橫向通道72之間的耦合效率。此外，在耗盡區(qū)域50被布置 為與第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2接觸的部分中，有電場強度的增加，這正是由于第一傾 斜壁Sil和第二傾斜壁Si2關(guān)于界面I的傾斜，該界面I與第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2 接觸的部分基本上與中間表面S3平行。因此，給定光學(xué)信號穿透進入耗盡區(qū)域50的通用時 亥1J，第一光電二極管30生成對應(yīng)電信號的對應(yīng)時刻的延遲減少；即，第一光電二極管30的 所謂響應(yīng)速度增加。
[0077] 在變體中（未示出），在中間表面S3的頂部上并且在對應(yīng)于第一阱32和第二阱34 的區(qū)域中，可以存在例如由與第二涂覆層14相同的材料制成的涂覆層，并且在該涂覆層的 頂部上提供第一橫向通道72的部分。
[0078] 在另一變體中（未示出），可以在第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2之上布置抗反 射層，即，布置在第二講34和接觸部分110之間，以便改進光學(xué)信號與第一光電二極管30 的耦合。
[0079] 如圖19b所示，還可能僅第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2中的一個傾斜壁與耗盡 區(qū)域50接觸。此外，如圖19c所示，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2可以被布置為在側(cè)向 上與彼此相距一定距離，在此情形下，接觸部分110在底部處不但由第一傾斜壁Sil和第二 傾斜壁Si2界定，而且也由布置在第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2之間、與其直接接觸并且 平行于X軸的底部平面壁Spi界定。再次，可以無端120,在此情形下，第一橫向通道72側(cè) 向延伸直到其到達第一光電子器件1的側(cè)壁匕。
[0080] 在變體中（未示出），在第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2之上，可以設(shè)置有例如由 氧化硅制成的層，并且該層具有修改有效透射到第一光電二極管30的光學(xué)信號分數(shù)的功 能。
[0081] 如下實施例也是可能的，即其中凹槽112具有如下形狀，使得如果其被平行于XZ 平面的兩個不同的平面分區(qū)，則其呈現(xiàn)圖19a所示類型的形狀（無底部平面壁Spi)以及圖 19c所示類型的形狀（具有底部平面壁Spi)，以便最大化第一橫向通道72與耗盡區(qū)域50的 接觸表面。
[0082] 如圖21所示，其中為了簡化說明，第一橫向通道72與半導(dǎo)體本體2直接接觸，其 中將多于一個光電二極管光學(xué)耦合到第一橫向通道72的實施例也是可能的。具體而言，第 一光電子器件1可以包括布置在相距第一光電二極管30 -定側(cè)向距離處并且光學(xué)耦合到 第一橫向通道72的第二光電二極管122。此外，再次通過不例的方式如圖21所不，第一橫 向通道72和第一光電二極管30之間的光學(xué)f禹合可以通過使用形成于第一橫向通道72內(nèi) 并且覆蓋第一光電二極管30的第二光學(xué)分束器124獲得。在圖21所示的實施例中，第二 光電二極管122也通過使用對應(yīng)的光學(xué)分束器（在相關(guān)情形下為第三光學(xué)分束器126)光 學(xué)奉禹合到第一橫向通道72。第二光學(xué)分束器124和第三光學(xué)分束器124、126兩者可以例如 等同于前述第一元件92。第一光電二極管30和第二光電二極管122可以是平面型或者堅 直型中的任一者。此外，雖然未在圖21中圖示，第一橫向通道72可以側(cè)向延伸直到其到達 第一光電子器件1的側(cè)壁Pi。
[0083] 根據(jù)不同實施例（如圖22所示），第一光電子器件1包括諸如例如固態(tài)激光器之 類的發(fā)射器130。此外，代替穿通光學(xué)過孔，存在第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134,該 第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134具有平行于z軸但是之間關(guān)于彼此不成直線的軸。 根據(jù)該實施例，第一光電子器件1的頂表面S1由涂覆區(qū)域75形成。
[0084] 詳細地，第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134分別從頂表面S1和中間表面S3開 始分別在涂覆區(qū)域75和半導(dǎo)體本體2內(nèi)延伸，其中第二堅直區(qū)域134涂覆有第二涂覆層 14。第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134通過第一橫向通道（在此由140指定）的第一 部分141a連接到彼此，其中發(fā)射器130本身被光學(xué)耦合到第一橫向通道。
[0085] 更具體地，發(fā)射器130以及第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134被布置為與彼 此相距一定距離，第一堅直區(qū)域132被布置在第二堅直區(qū)域134和發(fā)射器130之間。發(fā)射 器130借助于第一橫向通道140的第二部分141b光學(xué)耦合到第一堅直區(qū)域132,其中第一 橫向通道140的第二部分141b通過第一元件92與第一部分141a分離。用該方法，第一堅 直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134兩者都通過第一橫向通道140光學(xué)耦合到發(fā)射器130。
[0086] 更詳細地，第二堅直區(qū)域134光學(xué)耦合到第一橫向通道140,即，光學(xué)信號可以連 續(xù)地在第二堅直區(qū)域134中并且接著在第一橫向通道140中傳播，這歸功于第一反射表面 Sm，該第一反射表面Sm由涂覆區(qū)域75形成并且被布置在第一橫向通道140的第一部分141a 的第一端處以便覆蓋第二堅直區(qū)域134。第一反射表面Sm為平面型并且關(guān)于z軸（即，關(guān) 于第二堅直區(qū)域134的軸）傾斜例如45°。
[0087] 反過來，歸功于第一元件192,第一橫向通道140被光學(xué)耦合到第一堅直區(qū)域132。 具體而言，第一元件92關(guān)于第一堅直區(qū)域132的軸傾斜45°，其中第一元件92被第一堅直 區(qū)域132覆蓋；此外，第一反射表面Sm以及第一反射元件92被布置成90°。第一元件92 從而將第一堅直區(qū)域132和發(fā)射器130光學(xué)耦合，在本身已知的程度上，該發(fā)射器130還可 以在其內(nèi)包括光學(xué)調(diào)制器。
[0088] 根據(jù)變體（未圖示），由諸如例如鋁膜之類的金屬材料層，或者由在其內(nèi)散布金屬 粒子的聚合宿主材料制成的層，而不是由涂覆區(qū)域75,定義第一反射表面Sm。
[0089] 根據(jù)一個實施例（如圖23中所示），第一橫向通道72通過使用類似于圖14所示的 光學(xué)分束器的I禹合結(jié)構(gòu)142以雙向方式光學(xué)f禹合到芯10的頂部部分Ila和底部部分lib, 但是其中，存在第一反射表面Sm而不是第一元件92,該第一反射表面Sm由涂覆區(qū)域75定 義并且關(guān)于芯10的軸與第二元件94鏡像布置。如此形成的耦合結(jié)構(gòu)142被芯10的頂部 部分Ila覆蓋并且覆蓋芯10的底部部分lib。
[0090] 具體而言，第一反射表面Sm由涂覆區(qū)域75在芯10內(nèi)側(cè)向延伸的突起144形成。 突起144由第一反射表面Sm側(cè)向界定；此外，突起144在底部由底表面Sb界定，該底表面Sb 以90°從芯10的側(cè)表面S。脫離。第一反射表面Sm以及底表面Sb兩者都為平面型，使得突 起144具有棱柱形狀，該棱柱形狀具有直角三角形基底并且軸平行于y軸。
[0091] 如圖24所示，突起144不但可以由第一反射表面Sm形成，而且可以由第二反射表 面Smb形成；在此情形下，無第二元件94和第三元件96。
[0092] 詳細地，第二反射表面Smb也從芯10的側(cè)表面S。脫離并且與第一反射表面Sm形 成例如90°角。具體而言，布置第一反射表面Sm和第二反射表面Smb使得突起144具有棱 柱形狀，該棱柱具有等腰三角形基底，關(guān)于與上述第一反射表面Sm和第二反射表面Smb不同 的邊，該等腰三角形的高與X軸平行；更具體地，該高基本上沿著第一橫向通道72的縱向軸 (由OH指定）。
[0093] 應(yīng)該注意的是，對于實踐目的，在其中光學(xué)信號在芯10內(nèi)從頂表面S1或者底表面 S2開始朝突起144本身的方向傳播的情形下，或者在其中光學(xué)信號在第一橫向通道72內(nèi)從 側(cè)壁P1開始傳播的情形下，就光學(xué)信號而言突起144起光學(xué)分束器的作用。
[0094] 如圖25所示，第一光電子器件1可以被耦合到第二光電子器件150以便形成光電 子系統(tǒng)155。
[0095] 在此情形下，第一器件1包括第一光學(xué)接收器160以及第一光學(xué)發(fā)送器162,其中 "光學(xué)接收器"意指光電探測器和相應(yīng)的電控制電路，然而"光學(xué)發(fā)送器"意指光源（例如， 激光源）和對應(yīng)的電驅(qū)動電路（可能設(shè)置有調(diào)制器功能）。此外，第一光電子器件1包括第 一光學(xué)耦合過孔164以及第二光學(xué)耦合過孔166,每個光學(xué)耦合過孔二者擇一地由穿通光 學(xué)過孔形成，或者由對應(yīng)盲孔對形成。第一光學(xué)接收器160以及第一光學(xué)發(fā)送器162分別 光學(xué)耦合到第一光學(xué)耦合過孔164和第二光學(xué)耦合過孔166。
[0096] 第二光電子器件150包括第二光學(xué)接收器168和第二光學(xué)發(fā)送器170,以及第三光 學(xué)耦合過孔172和第四光學(xué)耦合過孔174。第二光學(xué)接收器168和第二光學(xué)發(fā)送器170分 別耦合到第三光學(xué)耦合過孔172和第四光學(xué)耦合過孔174。
[0097] 第一光電子器件1和第二光電子器件150被布置在彼此的頂部上，使得第一光學(xué) 耦合過孔164和第三光學(xué)耦合過孔172與彼此對準并且與彼此接觸，并且第二光學(xué)耦合過 孔166和第四光學(xué)耦合過孔174與彼此對準并且與彼此接觸。以此方法，由第一光學(xué)發(fā)送 器162生成的光學(xué)信號，在先沿著第二光學(xué)耦合過孔166和第四光學(xué)耦合過孔174傳播之 后，被第二光學(xué)接收器168接收。同樣地，由第二光學(xué)發(fā)送器170生成的光學(xué)信號，在先沿 著第一光學(xué)耦合過孔164和第三光學(xué)耦合過孔172傳播之后，被第一光學(xué)接收器160接收。 因此在第一光電子器件1和第二光電子器件150之間建立了雙向類型的通信。
[0098] 另一方面，存在如下可能的實施例，其中第一光學(xué)接收器160和第一光學(xué)發(fā)送器 162兩者都被光學(xué)耦合到第一光學(xué)耦合過孔164,并且第二光學(xué)接收器168和第二光學(xué)發(fā)送 器170兩者都被光學(xué)耦合到第三光學(xué)耦合過孔172。在該情況下，無第二光學(xué)耦合過孔166 和第四光學(xué)I禹合過孔174。此外，在第一光電子器件1和第二光電子器件150之間可以布置 水平定向的外部波導(dǎo)，在此情形下第一光學(xué)耦合過孔164和第三光學(xué)耦合過孔172可以不 與彼此對準。
[0099] 在其中第一光學(xué)接收器160和第一光學(xué)發(fā)送器162兩者都被光學(xué)耦合到第一光學(xué) 耦合過孔164的情形下，第一光學(xué)接收器160和第一光學(xué)發(fā)送器162分別被耦合到第一橫 向通道和第二橫向通道，將該第一橫向通道和第二橫向通道定向以便形成例如90°角，使 得由第一光學(xué)發(fā)送器162產(chǎn)生的電磁輻射耦合到第一耦合過孔164,而未被第一光學(xué)接收 器160接收。
[0100] 在一個實施例中（未示出），沿著第一光電子器件1和第二光電子器件150的邊， 可以存在第三光電子器件和第四光電子器件，該第三光電子器件和第四光電子器件在水平 方向通過相應(yīng)橫向通道光學(xué)耦合，該橫向通道側(cè)向延伸直到它們到達相應(yīng)側(cè)壁。
[0101] 下文僅通過示例的方式所描述的是用于制造先前所描述的實施例中的一些實施 例的方法。
[0102] 例如，為了制造圖2所示的實施例，執(zhí)行圖26a至26h中所圖示的操作。
[0103]詳細地（圖26a)，提供在其內(nèi)部形成第一光電二極管30的半導(dǎo)體本體2以及頂部 區(qū)域4。
[0104]接著（圖26b)，通過如下步驟執(zhí)行第一光刻工藝，即在頂表面S1上應(yīng)用第一抗蝕 劑掩模200,并且隨后各向異性刻蝕頂部區(qū)域4以便形成第一溝槽202,該第一溝槽202從 頂表面S1延伸直到中間表面S3，并且具有環(huán)帶形狀（在頂視圖中）。
[0105]接著（圖26c)，移除第一抗蝕劑掩模200,并且執(zhí)行第一化學(xué)氣相沉積（CVD)工 藝，以便在第一溝槽202內(nèi)形成第一涂覆層12。
[0106] 然后（圖26d)，翻轉(zhuǎn)第一光電子器件1，并且執(zhí)行半導(dǎo)體本體2的背面研磨工藝， 以便將半導(dǎo)體本體2的厚度減少到包括在例如50微米和150微米之間的范圍內(nèi)。
[0107]接著（圖26e)，借助于如下步驟執(zhí)行第二光刻工藝，即將第二抗蝕劑掩模204應(yīng)用 到底表面S2，并且隨后各向異性刻蝕半導(dǎo)體本體2以便形成具有與第一溝槽202相同形狀 (在頂視圖中）并且與第一溝槽202堅直對準的第二溝槽206。第二溝槽206從底表面S2 延伸直到其到達相距中間表面S3等于厚度h的距離。具體而言，可以借助于所謂的深反應(yīng) 離子刻蝕（DRIE)工藝執(zhí)行各向異性刻蝕。
[0108]然后（圖26f)，移除第二抗蝕劑掩模204,并且執(zhí)行第二化學(xué)氣相沉積工藝，以便 在第二溝槽206內(nèi)形成第二涂覆層14。備選地，可以執(zhí)行熱氧化工藝。
[0109]接著（圖26g)，借助于如下步驟執(zhí)行第三光刻工藝，即將第三抗蝕劑掩模208應(yīng)用 到底表面S2，并且隨后各向異性刻蝕半導(dǎo)體本體2和頂部區(qū)域4以便形成具有例如圓柱形 狀的第一孔洞210,該第一孔洞210在底表面S2和頂表面S1之間延伸并且直接被第一涂覆 層12和第二涂覆層14包圍。第一孔洞210因此是穿通孔洞，并且導(dǎo)致其形成的各向異性 刻蝕可以是例如DRIE。還可以通過將第三抗蝕劑掩模208應(yīng)用到頂表面S1而不是底表面 S2來執(zhí)行該各向異性刻蝕。備選地，第一孔洞210可以由激光打孔工藝形成，該激光打孔工 藝不需要使用掩模。
[0110] 接著（圖26h)，移除第三抗蝕劑掩模208,并且執(zhí)行第三化學(xué)氣相沉積工藝，以便 在第一孔洞210內(nèi)形成芯10。備選地，可以借助于旋壓（spinning)工藝用聚合物填充第一 孔洞210并且隨后執(zhí)行聚合物的固化。
[0111] 為了制造圖13所示類型的實施例，然而，其中第一橫向通道72和第二橫向通道74 不逐漸變窄，可以執(zhí)行圖27a至圖271所示的操作。
[0112] 如圖27a所示，提供了半導(dǎo)體本體2,在該半導(dǎo)體本體2內(nèi)部形成第一光電二極管 30 (未在圖27a至圖27h中示出）。此外，從中間表面S3開始執(zhí)行半導(dǎo)體本體2的第一各向 異性刻蝕，以便形成第一孔洞，該第一孔洞在此由220指定并且延伸進入半導(dǎo)體本體2;第 一孔洞220為盲類型。為此目的，可以執(zhí)行DRIE。
[0113]接著（圖27b)，執(zhí)行第一化學(xué)氣相沉積以便形成第一預(yù)備層14bis，該第一預(yù)備層 Hbis涂覆中間表面S3并且涂覆第一孔洞220的側(cè)壁以及底部，而不完全將其填充；備選 地，執(zhí)行熱氧化工藝。
[0114] 然后（圖27c)，執(zhí)行第二化學(xué)氣相沉積以便在第一預(yù)備層Hbis之上形成第一 過程區(qū)域72bis，該第一過程區(qū)域72bis因此覆蓋整個中間表面S3并且完全填充第一孔洞 220,在孔洞220中第一過程區(qū)域72bis被第一預(yù)備層14bis包圍。
[0115]接著（圖27d)，執(zhí)行第二各向異性刻蝕以便選擇性移除第一過程區(qū)域72bis的部 分，第二過程區(qū)域72bis的余留部分形成第一橫向通道72,以及芯10的底部部分lib。該 各向異性刻蝕還引起第一過程表面Spl的形成，該第一過程表面Spl關(guān)于芯10的底部部分的 軸以及第一橫向通道72的軸兩者傾斜，S卩，關(guān)于Z軸和X軸傾斜（例如，45° )。第一過程 表面Spl為平面型，具有長方形形狀并且由相同的第一橫向通道72形成；此外，第一過程表 面Spl被布置在芯10的底部部分Ilb的頂部上。
[0116] 接著（27e)，執(zhí)行第三化學(xué)氣相沉積以便形成第二預(yù)備層88bis，該第二預(yù)備層 88bis在第一橫向通道72以及第一預(yù)備層Hbis的部分之上延伸。因此，第二預(yù)備層88bis 還在第一過程表面Spl之上延伸并且與其直接接觸。
[0117] 然后（圖27f)，執(zhí)行第四化學(xué)氣相沉積以便形成第二過程區(qū)域73,該第二過程區(qū) 域73被布置在第二預(yù)備層88bis的頂部上并且將形成第二橫向通道74。
[0118]接著（圖27g)，執(zhí)行化學(xué)機械拋光（CMP)的第一操作，以便移除第二過程區(qū)域73 的頂部部分直到第一橫向通道72再次暴露。第二過程區(qū)域73在該第一化學(xué)機械拋光之后 余留的部分形成第二橫向通道74。在該拋光期間，第二預(yù)備層88bis的部分也被移除，第二 預(yù)備層88bis的余留部分形成第三涂覆層88以及上述第一元件92,S卩，第一光學(xué)分束器。
[0119] 接著（圖27h)，執(zhí)行第五化學(xué)氣相沉積以便在第一橫向通道72和第二橫向通道 74的頂部上形成涂覆區(qū)域75。
[0120] 然后（圖27i)，執(zhí)行第三各向異性刻蝕以便形成第二孔洞230。第二孔洞230為 盲類型并且在底部處由第二橫向通道74界定；此外，第二孔洞230與芯10的底部部分Ilb 堅直對準并且覆蓋第一元件92。
[0121]接著（圖271)，執(zhí)行第六化學(xué)氣相沉積以便在第二孔洞230內(nèi)形成芯10的頂部部 分11a。最終，執(zhí)行半導(dǎo)體本體2的底部部分的化學(xué)機械拋光操作（步驟未圖示），直到暴 露芯的底部部分11b，從而移除第一預(yù)備層Hbis的對應(yīng)部分；第一預(yù)備層Hbis的余留部 分從而定義第二涂覆層14。
[0122] 關(guān)于圖22所示的實施例，并且為了簡化描述假設(shè)無發(fā)射器130,反而可以執(zhí)行圖 27a至圖27d所示的操作，其中上述第一過程表面Spl起第一反射表面Sm的作用。然后，執(zhí) 行圖28a至圖28h所示的操作。
[0123]詳細地（圖28a)，執(zhí)行第三化學(xué)氣相沉積以便在第一過程區(qū)域72bis的頂部上形 成第二過程區(qū)域73,第二過程區(qū)域73還覆蓋第一預(yù)備層Hbis并且與其部分地直接接觸。
[0124]接著（圖28b)，執(zhí)行第一化學(xué)機械拋光以便移除第二過程區(qū)域73的頂部部分直到 第一過程區(qū)域72bis的部分再次暴露。
[0125]然后（圖28c)，進行第三各向異性刻蝕以便選擇性移除第一過程區(qū)域72bis的側(cè) 向布置的并且與第一反射表面距一定距離的部分；具體而言，移除到如此程度以致暴 露第一預(yù)備層Hbis的對應(yīng)部分。除第二堅直區(qū)域134以外，第一過程區(qū)域72bis的余留 部分形成第一橫向通道140的第一部分141a。
[0126] 具體而言，第一部分141a由第二過程表面Sp2側(cè)向界定，該第二過程表面Sp2為平 面型，具有長方形形狀，并且被布置在與第一反射表面Sm相距一定側(cè)向距離處。更具體地， 第二過程表面Sp2關(guān)于Z軸、關(guān)于第一橫向通道140 (平行于X軸）的軸、以及關(guān)于第一反射 表面Sm傾斜。例如，第二過程表面Sp2關(guān)于X軸和Z軸傾斜45°并且關(guān)于第一反射表面Sm 傾斜90°。
[0127] 接著（圖28d)，執(zhí)行第四化學(xué)氣相沉積，以便在第一過程區(qū)域73、第一橫向通道 140的第一部分141a、以及第一預(yù)備層14bis的暴露部分的頂部上形成第二預(yù)備層88bis。
[0128] 然后（圖28e)，執(zhí)行第五化學(xué)氣相沉積以便在第二預(yù)備層88bis的頂部上形成第 三過程區(qū)域141b_bis。
[0129] 接著（圖28f)，執(zhí)行第三過程區(qū)域141b-bis的第二化學(xué)機械拋光直到第一橫向 通道140的第一部分141a再次暴露。在實踐中，在該第二拋光期間，移除第三過程區(qū)域 141b-bis的部分以及第二預(yù)備層88bis的部分，后者部分之前被布置在第二過程區(qū)域73以 及第一橫向通道140的第一部分141a的頂部上。第三過程區(qū)域141b-bis的余留部分定義 第一橫向通道140的第二部分141b。被布置在第二過程表面Sp2之上的第二預(yù)備層88bis 的第一余留部分代替形成上述第一元件92 ;S卩，其在使用中將作為光學(xué)分束器起作用；第 二預(yù)備層88bis被布置為與第一預(yù)備層Hbis接觸的第二余留部分形成第三涂覆層88。
[0130] 然后（圖28g)，執(zhí)行第六化學(xué)氣相沉積以便形成第四過程區(qū)域79,該第四過程區(qū) 域79與第二過程區(qū)域73 -起形成涂覆區(qū)域75。
[0131] 接著（圖28h)，執(zhí)行第四各向異性刻蝕以便形成第二孔洞，在此由250指定。第二 孔洞250為盲類型，與第一元件92堅直對準，并且在底部處由第一橫向通道140的第二部 分141b界定。然后執(zhí)行第七化學(xué)氣相沉積，以便在第二孔洞250內(nèi)形成第一堅直區(qū)域132。 最終（步驟未圖示），執(zhí)行底表面的化學(xué)機械拋光操作直到暴露第二堅直區(qū)域134。
[0132] 本光電子器件提供的優(yōu)點從上述描述中清楚地顯現(xiàn)出來。具體而言，本光電子器 件使得能夠獲得三維（3D)系統(tǒng)，其中兩個或者更多集成光電子器件被布置在彼此的頂部 上并且能夠與彼此光學(xué)通信。此外，通過采用實施例中具有延伸遠至光電子器件側(cè)壁的至 少一個橫向通道的實施例，可以形成包括兩個或者更多光電子器件的系統(tǒng)，該兩個或者更 多光電子器件沿著彼此的邊布置并且具有對準的相應(yīng)橫向通道以便使得它們之間的通信 能夠進行。
[0133] 此外，由于第一光電二極管30和/或發(fā)射器130形成于半導(dǎo)體本體2中，它們恰 好由與半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體相同的半導(dǎo)體制成，而不需要設(shè)想將由不同半導(dǎo)體材料制成 的其它本體鍵合到半導(dǎo)體本體2的步驟。再次地，本光電子器件為集成類型的，并且從而可 以通過僅使用微電子類型的技術(shù)來制造，因此沒有依靠諸如例如鍵合之類的操作的任何需 要。
[0134] 最終，顯而易見的是，可以關(guān)于本文中已經(jīng)描述和圖示的內(nèi)容作出修改和變化，而 不因此脫離本發(fā)明的如所附權(quán)利要求中所定義的保護范圍。
[0135] 例如，第一光電二極管30可以是所謂的PIN型的，而不是PN型的；此外，可以存在 諸如例如LED或者激光器之類的光學(xué)發(fā)射器，而不是第一光電二極管30?？傮w上，此外，參 照了集成在半導(dǎo)體本體2中以指示任何光電子部件的光電子部件，該光電子部件的有源區(qū) 域形成于半導(dǎo)體本體2中。在本身已知的程度上，該有源區(qū)域可以例如包括PN結(jié)，或者在 光學(xué)發(fā)射器的情形下，包括其中出現(xiàn)受激發(fā)射或者自發(fā)發(fā)射現(xiàn)象的區(qū)域。此外，集成在半導(dǎo) 體本體中的光電子部件可以例如是光電導(dǎo)體、光敏電阻器、或者光電晶體管。
[0136] 第一涂覆層12和第二涂覆層14可以由與彼此不同的材料制成。
[0137] 關(guān)于橫向通道，如下實施例是可能的，即其中僅存在第一橫向通道72。此外，關(guān)于 第一橫向通道72和第二橫向通道74以及聯(lián)系芯10所描述的幾何形狀僅通過示例的方式 提出。例如，部分--即，芯10的頂部部分Ila和底部部分Ilb--中的一個部分或者兩 者，可以具有截頭圓錐形狀或者截頭棱錐形狀。此外，第一橫向通道和第二橫向通道兩者都 可以具有不同形狀；例如，它們可以是條帶形狀的或者具有所謂的"脊型波導(dǎo)"形狀。
[0138] 同樣地，第一堅直區(qū)域132和第二堅直區(qū)域134的形狀也可以與所述內(nèi)容不同。
[0139] 此外，第一傾斜壁Sil和第二傾斜壁Si2也可以具有與所述以及所圖示內(nèi)容不同的 形狀；例如，它們的形狀可以是梯形的。
[0140] 最終，關(guān)于所述和/或所圖示的實施例，混合的實施例是可能的，其中存在所述和 /或所圖示的實施例中的兩個或者更多實施例的技術(shù)特性。
【權(quán)利要求】
1. 一種集成光電子器件，由第一表面（Si)和第二表面（s2)界定，并且包括： --半導(dǎo)體材料的本體（2)，在所述本體（2)內(nèi)部形成在探測器（30)和發(fā)射器（130) 之間選擇的至少一個光電子部件；以及 一一光學(xué)路徑（OP)，所述光學(xué)路徑至少部分地是引導(dǎo)類型的并且在所述第一表面和所 述第二表面之間延伸，所述光學(xué)路徑穿過所述本體； 其中所述光電子部件通過所述光學(xué)路徑光學(xué)耦合到自由空間的第一部分以及自由空 間的第二部分，所述自由空間的第一部分和第二部分分別被布置在所述第一表面上方和所 述第二表面下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括布置在所述本體（2)的頂部上并且形成所述第 一表面（SJ的頂部區(qū)域（4 ;75)，所述本體由所述第二表面（S2)以及主表面（S3)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間；以及其中所述光學(xué)路徑（OP)由第 一限制區(qū)域（lla、llb)以及第二限制區(qū)域（132U34)形成，所述第一限制區(qū)域從所述第一 表面開始在所述頂部區(qū)域內(nèi)延伸，所述第二限制區(qū)域從所述第二表面開始在所述本體內(nèi)延 伸；以及其中所述第一限制區(qū)域由第一側(cè)向區(qū)域（12 ;75)側(cè)向包圍，所述第一側(cè)向區(qū)域具 有小于所述第一限制區(qū)域的折射率0〇的折射率（n2)，使得所述第一限制區(qū)域和所述第一 側(cè)向區(qū)域形成第一耦合波導(dǎo)（22);以及其中所述第二限制區(qū)域由第二側(cè)向區(qū)域（14)側(cè)向 包圍，所述第二側(cè)向區(qū)域具有小于所述第二限制區(qū)域的折射率（&)的折射率（n2)，使得所 述第二限制區(qū)域和所述第二側(cè)向區(qū)域形成第二耦合波導(dǎo)（24)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，還包括第一涂覆層（12)，所述第一涂覆層側(cè)向包圍所 述第一限制區(qū)域（lla、132)并且形成所述第一側(cè)向區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的器件，還包括第二涂覆層（14)，所述第二涂覆層側(cè)向包 圍所述第二限制區(qū)域（11b;134)并且形成所述第二側(cè)向區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項所述的器件，包括孔洞（8)，所述孔洞在所述第一表 面（SD和所述第二表面（S2)之間延伸，所述第一和第二限制區(qū)域（11a;llb)被布置在所述 孔洞內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，包括芯（10)，所述芯被布置在所述孔洞⑶內(nèi)并且形 成所述第一和第二限制區(qū)域（lla、llb)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中所述第一和第二限制區(qū)域（lla、llb)被布置在彼 此的頂部上；以及其中所述第一和第二側(cè)向區(qū)域（12、14)被布置在彼此的頂部上并且與彼 此分離，使得所述芯包括布置在所述第一限制區(qū)域和所述第二限制區(qū)域之間的非涂覆區(qū)域 (11c);以及其中所述光電子部件（30 ;130)被光學(xué)耦合到所述非涂覆區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中所述光電子部件（30 ;130)由半導(dǎo)體材料的第一 區(qū)域（32)和第二區(qū)域（34)形成，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域具有不同的導(dǎo)電類型并且 通過界面表面（I)分離，所述界面表面與所述芯（10)的所述非涂覆區(qū)域（11c)直接接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項所述的器件，其中所述第一和第二限制區(qū)域（11a、 lib)被布置在彼此的頂部上；以及其中所述電子部件被布置在所述第一和第二限制區(qū)域 (11a、lib)之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，還包括橫向于所述芯（10)延伸、與所述芯（10)直接 接觸并且在頂部和底部處由第三側(cè)向區(qū)域（2、4 ;75)包圍的第一橫向通道（72 ;80 ;140)， 所述第三側(cè)向區(qū)域具有小于所述第一橫向通道的折射率（h)的折射率（n2)，使得所述第一 橫向通道和所述第三橫向區(qū)域形成第一橫向波導(dǎo)（83)，所述第一橫向波導(dǎo)被光學(xué)耦合到所 述第一和第二稱合波導(dǎo)（22、24)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，還包括設(shè)計為將所述第一橫向波導(dǎo)（83)光學(xué)耦合到 所述第一和第二稱合波導(dǎo)（22、24)的光學(xué)分束器（90)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件，其中所述第一和第二耦合波導(dǎo)（22、24)平行于第一 方向（z)延伸，以及其中所述第一橫向波導(dǎo)（83)平行于第二方向（x)延伸；以及其中所述 光學(xué)分束器（90)包括第一層狀元件（92)，所述第一層狀元件（92)布置在所述孔洞（8)內(nèi) 橫向于所述第一方向和所述第二方向并且具有小于所述芯的折射率（1〇的折射率（n2)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，還包括橫向于所述芯（10)延伸并且在頂部和底部處 由第四側(cè)向區(qū)域（2、4 ;75)包圍的第二橫向通道（74)，所述第二橫向通道的折射率（n2)大 于所述第四側(cè)向區(qū)域的折射率使得所述第二橫向通道和所述第四側(cè)向區(qū)域形成第二 橫向波導(dǎo)（85)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述第一層狀元件（92)使所述第一限制區(qū)域 (11a)與所述第二限制區(qū)域（11b)分離，并且使所述第一橫向通道（72)與所述第二橫向通 道（74)分離，所述第一層狀元件還被設(shè)計為以便于將光學(xué)信號二者擇一地耦合到所述第 一橫向波導(dǎo)或者所述第二橫向波導(dǎo)，如果所述光學(xué)信號從所述第一表面（&)開始在所述第 一耦合波導(dǎo)（22)中傳播，則將所述光學(xué)信號耦合到所述第一橫向波導(dǎo)，或者如果所述光學(xué) 信號從所述第二表面（S2)開始在所述第二耦合波導(dǎo)（24)中傳播，則將所述光學(xué)信號耦合 到所述第二橫向波導(dǎo)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述第二橫向波導(dǎo)（85)平行于所述第二方向 (x)延伸，以及其中所述光學(xué)分束器（90)包括被布置為與所述第一元件（92)關(guān)于平行于所 述第一方向（z)的軸鏡像的第二層狀元件（94)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的器件，其中所述光學(xué)分束器（90)還包括被布置為分別與 所述第一和第二層狀元件（92、94)關(guān)于平行于所述第二方向（x)的軸鏡像的第三層狀元件 (98)和第四層狀元件（100)，所述光學(xué)分束器（90)被設(shè)計為，如果光學(xué)信號從所述第一表 面（SD開始在所述第一耦合波導(dǎo)（22)中傳播或者從所述第二表面（S2)開始在所述第二耦 合波導(dǎo)（24)中傳播，則將所述光學(xué)信號f禹合到所述第一和第二橫向波導(dǎo)（83、85)兩者。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12至16中的任一項所述的器件，其中所述第一和第二方向（z、x)彼 此正交，并且所述第一層狀元件（92)形成關(guān)于所述第一方向和所述第二方向兩者基本上 等于45°的角。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，還包括耦合結(jié)構(gòu)（142)，所述耦合結(jié)構(gòu)被設(shè)計為將沿 著所述第一橫向波導(dǎo)（83)并且向所述芯（10)的方向傳播的光學(xué)信號與所述第一和第二耦 合波導(dǎo)（22、24)耦合，所述耦合結(jié)構(gòu)包括至少一個反射表面（SJ。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10至18中的任一項所述的器件，其中所述第一橫向通道（72 ;80 ; 140)在所述本體（2)的所述主表面（S3)的頂部上并且在所述第一表面（SJ下方延伸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的器件，其中所述本體⑵形成凹槽（112)，所述凹槽從所述 主表面（S3)延伸并且至少由橫向于所述主表面布置的第一壁（Spl)界定；以及其中所述第 一橫向通道（72)至少部分地在所述凹槽內(nèi)延伸；以及其中所述光電子部件（30 ;130)由形 成結(jié)的第一區(qū)域（32)和第二區(qū)域（34)形成，所述結(jié)面向所述第一壁。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的器件，其中所述凹槽（112)還由關(guān)于所述主表面（S3)和所 述第一壁（Sn)為橫向的第二壁（Si2)界定，所述結(jié)（32、34)還面向所述第二壁。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的器件，其中布置在所述第一壁（Sn)的頂部上的所述 第一橫向通道（72)的部分在頂部處由平行于所述第一壁的另一壁（Si3)界定。
23. -種光電子系統(tǒng)，至少包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項的第一光電子器件（1、 150)，所述第一光電子器件包括光學(xué)發(fā)射器（162);所述光電子系統(tǒng)還包括第二光電子器 件（150)，所述第二光電子器件包括光學(xué)探測器（168)，所述光學(xué)發(fā)射器和所述光學(xué)探測器 通過所述第一光電子器件的所述光學(xué)路徑（OP)光學(xué)耦合。
24. -種用于制造由第一表面（SD和第二表面（S2)界定的光電子器件的工藝，包括以 下步驟： --形成半導(dǎo)體材料的本體（2)，在所述本體內(nèi)部形成在探測器（30)和發(fā)射器（130) 之間選擇的至少一個光電子部件；以及 --形成光學(xué)路徑（OP)，所述光學(xué)路徑至少部分地為引導(dǎo)類型的并且在所述第一表面 和所述第二表面之間延伸，所述光學(xué)路徑穿過所述本體； 以及其中形成光學(xué)路徑的步驟包括形成所述光學(xué)路徑使得所述光電子部件通過所述 光學(xué)路徑光學(xué)耦合到自由空間的第一部分和自由空間的第二部分，所述自由空間的第一部 分和第二部分分別布置在所述第一表面上方和所述第二表面下方。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的制造工藝，其中所述本體⑵由所述第二表面（S2)和主表 面（S3)界定，并且還包括如下步驟，即在所述本體（2)的頂部上形成頂部區(qū)域（4 ;75)，從而 所述頂部區(qū)域形成所述第一表面（SD，使得所述主表面被布置在所述第一表面和所述第二 表面之間；以及其中形成所述光學(xué)路徑（OP)的步驟包括： --從所述第一表面（SD開始，形成延伸進入所述頂部區(qū)域的第一限制區(qū)域（11a; 132)； --從所述第二表面（S2)開始，形成延伸進入所述本體的第二限制區(qū)域（11b;134); --圍繞所述第一限制區(qū)域，形成第一側(cè)向區(qū)域（12 ;75)，所述第一側(cè)向區(qū)域具有小于 所述第一限制區(qū)域的折射率0〇的折射率（n2);以及 --圍繞所述第二限制區(qū)域，形成第二側(cè)向區(qū)域（14)，所述第二側(cè)向區(qū)域具有小于所 述第二限制區(qū)域的折射率（^)的折射率（n2)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的工藝，其中所述形成第一限制區(qū)域和第二限制區(qū)域（11a; 132;lib、134)以及第一側(cè)向區(qū)域和第二側(cè)向區(qū)域（12、14 ;75)的步驟包括： --在所述頂部區(qū)域內(nèi)形成第一溝槽（202); --在所述第一溝槽內(nèi)形成所述第一側(cè)向區(qū)域； --在所述本體（2)內(nèi)形成第二溝槽（206); --在所述第二溝槽內(nèi)形成所述第二側(cè)向區(qū)域； --選擇性移除分別由所述第一側(cè)向區(qū)域和所述第二側(cè)向區(qū)域包圍的所述頂部區(qū)域 和所述本體的部分，從而形成孔洞（210)，所述孔洞在所述第一表面和所述第二表面之間延 伸并且由所述第一側(cè)向區(qū)域和所述第二側(cè)向區(qū)域界定；以及 --在所述孔洞內(nèi)形成所述第一限制區(qū)域和所述第二限制區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的工藝，還包括以下步驟： --在所述本體（2)內(nèi)沿著第一方向（z)形成第一孔洞（220); --形成第一預(yù)備層（14bis)，所述第一預(yù)備層在所述本體的頂部上延伸，涂覆所述第 一孔洞的壁，并且形成所述第二側(cè)向區(qū)域（14); --在所述第一預(yù)備層的頂部上形成第一預(yù)備區(qū)域（72bis)，所述第一預(yù)備區(qū)域的部 分在所述第一孔洞內(nèi)延伸并且形成所述第二限制區(qū)域（11b); --選擇性移除所述第一預(yù)備區(qū)域的部分，所述第一預(yù)備區(qū)域的余留部分（72)由過程 表面（Spl)界定，所述過程表面布置在所述第二限制區(qū)域的頂部上并且關(guān)于所述第一方向 為橫向的； --在所述過程表面的頂部上形成第二預(yù)備層（88bis); --在所述第二預(yù)備層的頂部上形成第二預(yù)備區(qū)域（73); --移除所述第二預(yù)備區(qū)域的部分直到暴露所述第一預(yù)備區(qū)域的所述余留部分，所述 第一預(yù)備區(qū)域的所述余留部分通過所述第二預(yù)備層的部分與所述第二預(yù)備區(qū)域的余留部 分分離； --在所述第一預(yù)備區(qū)域和所述第二預(yù)備區(qū)域的所述余留部分的頂部上形成所述第 一側(cè)向區(qū)域（75)，并且使得所述第一側(cè)向區(qū)域?qū)⑿纬傻诙锥矗?30);以及 --在所述第二孔洞內(nèi)形成所述第一限制區(qū)域（11a)。
【文檔編號】G02B6/43GK104380159SQ201380032245
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】A·帕加尼, A·莫塔, S·洛伊 申請人:意法半導(dǎo)體股份有限公司