具有感光器和激光二极管的光电子电路以及包括其的模块的制作方法

专利名称：具有感光器和激光二极管的光电子电路以及包括其的模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电子电路，其包括至少一个感光器和一个激光二极
管。该感光器在第一半导体材料中制成，且包括具有用于拾取光的像素阵
列的至少一个光敏区域。而该激光二极管在第二半导体材料中制成，该第 二半导体材料不同于该第 一半导体材料。
本发明还涉及一种包括该光电子电路的光电子模块。
背景技术：
安装于印刷电路板上以形成光电子模块的光电子电路可以用在小型装 置中，例如无线光学计算机鼠标或指示装置或其他任何小型装置中。对于
在常规RF无线光学鼠标中的应用，所用的光源可以是发光二极管。该LED 二极管必须与感光器相距一特定距离放置于印刷电路板上，以便能够相对 于其上放置了光学鼠标的工作表面以一特定角度发射光束。因此，来自 LED 二极管的光束必须倾斜足够小的角度，以^更能够利用工作表面光斑工 作，且能够朝感光器的方向反射部分光，以探测鼠标的移动。
因为LED 二极管必须安装在印刷电路板上离感光器及其光敏区域的 位置足够远的位置处，例如在大约10mm的距离处，所以包括具有其光敏 区域的所述感光器的光电子模块不能超过特定限度而被小型化。而且，必 须将具有至少一个透镜的透明单元设置在二极管上，用于光传输，并且必 须设置在感光器上，用于光接收。因此，这就致使光电子模块的体积相对 庞大。如果该二极管和感光器安装在柔性印刷电路板上，则某些部分必须 进一步被固定，以防止由二极管发射的光束和感光器的接收部分之间的任 何移动。
还应注意，如果LED 二极管产生相对小角度的光束，则浪费了由LED 二极管产生的大部分光。因此，也浪费了大量电和光能，伴随产生明显噪 声。而且，对于用于无线光学鼠标的常规光电子模块，对其上放置了光学 鼠标的表面的类型非常敏感，这是一个缺点。因此，为了良好的光接收， 优选能在所谓的朗伯表面(Lambert surface)上工作。即使采用所有可能 实现的改进，电能消耗仍然相对较高，这可损害这种类型的鼠标的两个工 作电池的寿命。
为了避免LED 二极管的应用所遇到的这些问题，本领域技术人员可以 设想使用激光二极管用于该发明。对于激光二极管，可以利用发射和反射 到工作表面上的激光束的相干性。该激光束无需为了探测光学鼠标的移动 而陡哨地倾斜。依靠在反射到工作表面上之前的激光束路径，可以建立或 破坏在发射的激光束和反射的激光束之间的千涉。这允许在工作表面光斑 的深度大于所发射的激光束的波长的一半的条件下探测到光学鼠标的移 动。
因此，光电子电路的激光二极管和感光器可以安装在印刷电路板上， 并封装在光电子模块的单个紧凑的外壳内，如WO专利申请第2006/042072 中所示。通常，在模块中设置一个用于朝外部发射光的孔和一个用于接收 特别是^CA射到表面上的光的孔。用于引导所发射的和所接收的光的透镜 单元被固定在模块的孔上。这种透明单元阻挡孔，也是为了保护激光二极 管和感光器不受灰尘和环境条件的影响。
即使当光电子电路的激光二极管和感光器设置在常规紧凑模块的单个 外壳中时，具有光电子电路的模块的尺寸也不能被充分减小。对于具有光 电子电路的各种已知模块，这构成了缺点。而且，不能大幅降低这种光电 子电路和所得到的光电子模块的制造成本。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有至少一个感光器和一个激光 二极管的光电子电路，该光电子电路可以克服现有技术状态的前述缺点，
并降低所述电路的尺寸和制造成本。
因此，本发明涉及上述光电子电路，其包括在第一半导体材料中制 成的感光器，所述感光器包括具有用于拾取光的像素阵列的至少一个光敏 区域；在不同于所述笫 一半导体材料的笫二半导体材料中制成的激光二极 管，其特征在于，所述激光二极管^L直接安装并电连接在穿过所述感光器 的一部分上的钝化层而制成的腔中。
该光电子电路的一个优点在于这样的事实，即通过在感光器上激光二 极管的结合，实现了单个紧凑的部件。激光二极管被固定到感光器的一部 分，并且电连接到感光器的导电路径或衬垫。因此，可以降低光电子电路 和包含该光电子电路的成品模块的制造成本。还可以在锯截操作之前在晶 片上，或在晶片被锯截之后以单元的形式，提供各个包括感光器和激光二
极管的光电子电路。因此，所获得的光电子电5m供在移动探测精度方面
优越的性能以及在任何类型的工作表面上的耐用性。
有利地，所使用的激光二极管是VCSEL型激光二极管，优选单模。 这种类型的激光二极管在相对于形成它的半导体层的配置和相对于容纳激 光二极管的感光器表面基本上垂直的方向上发出锥形窄激光束。这种类型 的VCSEL二极管的半导体材料是例如砷化镓(GaAs)，而感光器的半导 体材料优选是硅。
由于在感光器上使用单模VCSEL激光二极管，所以与现有技术状态 的电路相比，该光电子电路可以提供改进的且更加耐用的性能。该激光二 极管产生光的效率高于常规LED 二极管。其功率效率同样也高于常规LED 二极管。
例如为了用于无线光学鼠标中，本发明的光电子电路允许通过由 VCSEL 二极管发射的光的相干性质来探测在任何类型的表面上的移动或 任何动作。使用这种类型的激光二极管，激光束基本上垂直于工作表面发 射，这甚至能够在非朗伯表面上工作。而且，因为激光二极管的效率，所 以可以具有较长的电池自主性。可以使用具有至少一年寿命的单个电池。 这还能够节省例如在光学鼠标中的可用空间以及成本。例如，如果其以小
循环比(cyclical ratio)被驱动，同时允许通过比使用常规LED 二极管短 的光路而降低照度，使用该激光二极管大大地降低了电能消耗。
因为VCSEL激光二极管具有比感光器小得多的尺寸，所以该二极管 可以有利地安装在穿过感光器的钝化层而形成的腔中.该腔的长度和宽度 优选等于激光二极管的长度和宽度，这在将激光二极管安装在感光器上时 便于定位该二极管。而且，用于激光二极管的容纳腔为感光器的用于激光 二极管的一个接线端的电连接的金属接触衬垫提供直接通路。这无需在制 造感光器的方法中增加额外步骤就能得到。
为了实现这一点，可以将在激光二极管的背面上的第一导电衬垫固定 到在感光器腔中的相应金属接触村垫。激光二极管顶部上的第二导电衬垫 或电极可以通过金属线连接到感光器的从外部可到达的(accessible)另一 金属接触衬垫。二极管的金属连接线优选是金线，这是因为VCSEL 二极 管材料的易碎性。因此，结合了感光器和激光二极管的光电子电路的总厚 度相对较小。
在感光器上用于容纳激光二极管的腔可以有利地制造在感光器的光敏 区域中的〗象素阵列的中心处。这允许单一透镜单元的分光。为了紧凑光电 子^f莫块的i殳计，该单元可以安装在感光器的至少一个光敏区域上。当然， 该腔可以设置在感光器的与光敏区域相邻的控制和处理单元区域中，但是 不设置在成品光电子电路的拾取区域中。
还可以利用在二极管的背面上的两个金属接触衬垫，在制造在感光器 接触村垫上的两个相应金属凸起(bump)或几个凸起上，连接VCSEL激 光二极管。利用倒装芯片技术实现这种类型的装配。然而，在这种类型的 连接的情况下，更难于确保感光器上的激光二极管像制造于钝化层中的容 纳腔的情况那样良好的定位和定向。固定在感光器上的激光二极管原则上 应当不倾斜。
本发明的另一目的是提供一种光电子模块，该光电子模块包括光电子 电路，并且能够克服现有技术状态的上述缺点，以便降低成品模块的尺寸 和其制造成本。
因此，本发明还涉及一种上述类型的光电子模块，该光电子模块包括 上述光电子电路，所述光电子电路净皮安装在印刷电路板或支撑上，其特征 在于，所述光电子模块包括至少设置在所述感光器的所述光敏区域上的单 一透镜单元，所述单一透镜单元允许在所述激光二极管和至少 一个l象素阵 列之间的分光。
该光电子模块的优点在于这样的事实，即其只使用单一透镜单元来既 用于激光二极管，也用于感光器的光敏区域中的至少一个像素阵列。这允 许将分光既用于朝模块外部发射激光束，也用于接收来自激光束的、在工 作表面被反射的光。


光电子电路和包括其的光电子模块的目的、优点和特征将通过附图示
例的非限制性实例的以下描述而变得更加清楚，其中
图la和lb示出根据本发明将激光二极管连接到光电子电路的感光器
上的两种方式的局部垂直截面图，其中一种是在感光器的腔中，且另一种
是通过倒装芯片技术；
图2示出根据本发明的光电子电路的第一实施例的顶视图； 图3示出根据本发明的光电子电路的第二实施例的顶视图； 图4示出图3中所示的第二实施例的局部顶视图，具有由i史置为一个
在另一个中心的两个^象素阵列形成的感光器的一个光敏区域；
图5部分地根据图2的第一实施例，示出根据本发明的包括光电子电
路的第一光电子模块的局部垂直截面图6示出根据本发明的光电子电路的第三实施例的顶视图；以及
图7示出根据图6的第三实施例的本发明的包括光电子电路的第二光
电子模块的局部垂直截面图。
具体实施例方式
在下述描述中，光电子电路和包括其的模块中为本技术领域的技术人
员熟知的所有部分仅以简化的方式描述。
在图la和lb中，光电子电路包括感光器1，在该感光器1上安装并 电连接激光二极管2。感光器1在第一材料中制成，该第一材料是硅半导 体村底4，而激光二极管2在第二材料中制成，该第二材料优选是砷化镓 半导体衬底(GaAs )。
激光二极管2可以是单模VCSEL (垂直腔面发射激光)激光二极管。 这种类型的二极管2以并置掺杂的砷化镓层和AlGa或AlAs或InGaAs层 的公知方式制成。在二极管中心处的有源区域中产生光，且产生的激光束 穿过形成于顶表面上的电极17中央的孔16出射。激光束L以窄锥的形状 穿过孔16并相对于形成所述二极管的半导体层的排列和相对于容纳二极 管的感光器的表面基本上垂直地出射。
VCSEL激光二极管是一种非常小的元件，通常难以操作。其长度和宽 度的尺寸可以是约200nmx200nm或稍大，且其厚度可以是约150nm。因 此，已知其具有非常小的尺寸，本领域技术人员可以设想将这种激光二极 管2安装并电连接在感光器1的一部分上，以^1能够以单一部件的形式形 成根据本发明的光电子电路。
在图la中，激光二极管2可以安装在腔13中，该腔13形成于在感光 器1的制造工艺的最后获得的钝化层5中。该钝化层5的厚度可以为约 lnm，为了使附图清楚，在附图中显然没有精确地示例该厚度。而且，在 钝化层5中形成了几个孔，以为感光器的金属接触衬垫3提供标准通路。 这些接触衬垫3通常通过金属线连接到其上安装了感光器的印刷电路板或 支撑的导电衬垫。每一个接触衬垫的宽度可以是100nm，而每一个衬垫之 间的间隔例力口可以是200nm。
VCSEL激光二极管2可以包括在其背面上的导电或金属衬垫12，所 述导电或金属衬垫12例如可以覆盖所述激光二极管的整个底面。该金属衬 垫12穿过形成在钝化层5中的腔13的孔而直接连接到感光器的金属衬垫 3上，以限定例如二极管的地线接线端。在腔底部的该金属衬垫3还可以 由,J、间隔的几个彼此分开的金属部分构成，以便于二极管在腔中的固定。
可以通过超声、通过一个在另一个顶上地焊接两个衬垫、或通过未示出的
一个导电粘合剂层来实现金属衬垫12和感光器1的金属衬垫3之间的电连 接。
根据所述激光二极管的大小来设定腔13的孔的尺寸，即略微大于所述 激光二极管的宽度和长度，以便于在腔内的二极管的安装和其电连接。因 此，感光器1的用于容纳激光二极管2的可到达的(accessible)金属衬垫 3必须至少略大于作为所述二极管尺寸的200jimx200nm。
一旦被安装和电连接在感光器1的钝化层5的腔13中，则制造在激光 二极管2的顶面上的电极17可以通过金属线15连接到为连接的目的而在 感光器1中设置的另一接触衬垫3。如果形成VCSEL激光二极管的材料易 碎，该金属线优选是金线。该电极17例如限定了激光二极管的一个高电势 接线端。以这种方式，电源电压可以施加到二极管的电极17和地线接线端 12之间，以产生穿过电极17经由孔16出射的激光束L。该电源电压例如 通过感光器的信号控制和处理单元提供，由此控制激光二极管。
在图lb中，激光二极管2可以通过倒装芯片技术安装在感光器1上。 为了实现此方案，激光二极管2可以包括在背面上的至少两个金属衬垫或 凸起14，以限定地线接线端和高电势接线端。感光器l可以包括形成在接 触衬垫3上的金属凸起6。用于连接激光二极管2的金属凸起6可以比感 光器1的两个常规接触衬垫3之间的必要间隔更靠近彼此。
感光器1的接触衬垫3以常规方式制造在半导体衬底4上。首先在沉 积在衬底4上的最后的钝化层5中设置孔，以提供到每一个接触衬垫3的 通路。之后从每一个接触衬垫3通过钝化层5中的孔制造金属凸起6,以 便从所述钝化层的顶面凸出。接着在感光器的两个用于容纳所述二极管的 金属凸起6上方设置激光二极管2的金属凸起14。可以通过热压或通过超 声经由金属接触凸起6、 14将激光二极管2固定在感光器l上。
当然，还可以在如参考图la所示的钝化层5中的为此而制造的腔中， 设置激光二极管2，该激光二极管2的背面可以包括两个或四个金属凸起 14以稳定保持和电连接到感光器。在这种情况下，必须在接触腔13的底
部设置可到达的至少两个分离的接触衬垫3。这避免了必须使用金属线来 将二极管的一个接线端连接到感光器的另一接触衬垫3。而且，在钝化层5 的设计为容纳二极管的尺寸的腔中的VCSEL激光二极管2在操作成品光 电子电路时被部分地保护。在这种情况下，充分地减小了光电子电路的厚 度。
在图2中示出光电子电路的第一实施例。在图2中，以顶视图示出通 过倒装芯片技术以参照图lb所解释的第二种方式连接到感光器1的 VCSEL激光二极管2。激光二极管2优选位于感光器的一个光敏区域la 的像素阵列10的中心处。二极管光路的孔16位于形成于激光二极管2的 顶面上的电极的中心处。
感光器1上未示出的两个金属路径将感光器的两个金属凸起连接到控 制和处理单元的区域lb。激光二极管2背面上的两个金属凸起^L固定到在 像素阵列的中心处形成的两个相应凸起。这意味着当在模块中安装光电子 电路时，必须使用仅仅单一透镜单元来用于分光。
因此，该第一实施例中的感光器1包括一个光敏区域la和相邻的区域 lb，该相邻的区域lb包括用于处理由感光区域的像素提供的电信号的信 号控制和处理单元。阵列的每一个4象素，示意性示出为正方形，其才艮据在 工作表面上拾取的由激光二极管产生的源于激光束的反射的光，向处理单 元提供信号。该阵列可以包括15x15像素到30x30像素，所包括的像素宽 度在10和40fim之间。然而，如果激光二极管的位置在该阵列的中心处， 则在那里没有形成阵列的一部分^象素。具有两个区域la和lb的感光器的 整个表面的尺寸可以小于3mm2,例如约为2mm2。
在该第一实施例中，感光器的所有接触衬垫3都完全布置在控制和处 理单元区域lb中，而没有布置在光敏区域la中。光敏区域la与控制和处 理单元区域的一侧邻接，从而在例如由硅制成的同一半导体衬底中限定两 个不同的区域。当然，如果通过倒装芯片技术将激光二极管2连接到感光 器1,则未示出的金属凸起可以形成在感光器的接触衬垫3上。这些金属 凸起从钝化层5的顶面碌省吏凸出。
接触衬垫3优选对称地分布在控制和处理单元的区域lb中。这些接触 衬垫例如在两个边缘行中，在两个并排区域上纵向地设置。在每一行中可 以设置将要被电连接的相等数量的接触衬垫，这些接触衬垫规律地或对称 地彼此分开地间隔。可以在控制和处理单元区域lb的与光敏区域la相对 的 一侧上设置两个或多个接触村垫3 。
具有金属凸起的接触衬垫3的对称分布对于确保通过倒装芯片技术在 印刷电路板或支撑上可靠装配成品光电子电路来il是必需的。因此，在装 配期间，没有力被施加到光敏区域一侧上，这可以使后者不受任何机械应 力的影响。
在图3中示出光电子电路的第二实施例。在图3中，以顶视图示出以 参照图la解释的第一种方式连接到感光器1的VCSEL激光二极管2。 VCSEL激光二极管2被容纳和电连接在形成于钝化层5中的腔13中。金 属线15将由二极管的电极17形成的高电势接线端连接到感光器1的另一 相邻接触衬垫3。
优选地，激光二极管位于接近感光区域la的控制和处理单元区域lb 中，以便在模块中必需将仅仅一个光学透镜单元用于装配。而且，必须从 光电子电路的拾取区域充分移置(remove) 二极管的位置。
图4示意性示出感光器1的光敏区域la以及+艮据参照图la描述的第 一种方式的激光二极管的连接。
该光敏区域la包括一个在另一个的中心处设置的两个像素阵列IO，和 10"。 _没置在中心处的笫一4象素阵列IO，，由较精细的像素构成，而包围第一 像素阵列的笫二^象素阵列IO，由较大的像素构成。由于这种类似人眼的结 构，所以第一阵列IO，，的像素用于表面光斑的相干探测，这是因为它们精 度较高，但是不能探测大幅度的移动。第二阵列IO，的像素用于探测极大的 移动，这是因为它们较敏捷且适合大幅度的移动，但^:精度较低。
图5部分地示出根据本发明的包括光电子电路的第一光电子模块。该 光电子模块可以适于例如无线光学计算机鼠标的小型设备。用于制造该第 一模块的光电子电路部分地基于图2的第一实施例。激光二极管2通过它
的两个金属凸起14固定到感光器1的在光敏区域la的像素阵列10的中心 处的两个相应的金属凸起6。
光电子电路的感光器1的衬底4安装在刚性或柔性的印刷电路板或支 撑30上。控制和处理单元区域lb包括接触村垫3的组，该接触衬垫3例 如可以通过金属铝线15，连接到印刷电路的各个相应的导电衬垫。一个未示 出的不透光的外壳或封装树脂可以设置在该区域lb上，以保护它,特别是 使它不受光。
当然，本领域技术人员还可以设想将未示出的金属凸起6制造在区域 lb的接触衬垫上。这将使光电子电路能够直接连接到印刷电路的相应的导 电路径上，这些导电路径以与金属凸起相似的方式设置。在这种情况下， 必须在光电子电路的光敏区域la上方在印刷电路板或支撑30中设置通孔 (未示出)。
光电子模块还包括单一透镜单元20，该单一透镜单元20安装在光电 子电路的光敏区域la上。该分光透镜单元在中心位置中包括例如非球面的 用于将从激光二极管2的孔16出射的激光束L导向工作表面S的方向的 第一透镜22。以第一透镜为中心的例如非球面的第二透镜21覆盖光敏区 域la的像素阵列10，以便将由工作表面S反射的光R的方向改变为朝向 阵列的像素。
因为激光二极管被设置在阵列10的中心处，所以发射的激光束L和 在工作表面S上反射的光R传输非常短的路径。因为这个原因以;sjc射的 激光束产生的相干性，所以激光二极管可以以小循环比被驱动，同时产生 减小的被照亮区域。这就降低了模块的电能消耗，从而增加了鼠标电池的 寿命。
在图6中示出光电子电路的第三实施例。该光电子电路包括从上方看 基本上是方形的感光器1 ，以及在感光器1上的中心处所示的激光二极管2。 该VCSEL激光二极管2位于穿过如以上参照图la说明的感光器的钝化层 而形成的中心腔13中的接触村垫上，并电连接到该接触衬垫。
中心腔13在感光器1的制造方法中与为金属接触衬垫3提供入口的孔
在同一步骤中形成。这些"^殳置在感光器周边的接触衬垫3可以通过金属铝 线15，连接到未示出的印刷电路板上的相应衬垫。通过金线15将激光二极 管2顶面上的电极17连接到感光器的接触衬垫3中的一个。以这种方式， 激光二极管可以通过感光器而被驱动，从而产生穿过电极17中的中心孔 16而出射的激光束。
在该第三实施例中，感光器l包括由相同尺寸的像素阵列10a、 10b、 10c、 10d形成的几个光敏区域。设置在感光器l的每一个拐角的各个阵列 可以包括例如16x16像素。这些像素阵列和接触衬垫3的排列可以是完全 对称的，其中在感光器1的每个边的两个阵列之间具有两个接触衬垫。感 光器1的宽度和长度尺寸可以是例如约1.8mm乘1.8mm。
该感光器1可以在每一个阵列之间包括具有用于控制和处理由l象素提 供的信号的单元的至少一个区域。然而，也可以设想感光器1仅包括光敏 区域和一个用于容纳激光二极管2的部分。在这种情况下，必须通过感光 器1由外部单元控制激光二极管。
当然，本领域技术人员还可以设想所述4个像素阵列各具有不同的尺 寸或者两个相似的阵列不同于另外两个相似的阵列。阵列的像素的尺寸还 可以彼此相同或不同。
可以将在图6中所示的该第三实施例的光电子电路安装在如图7中以 简化方式以局部垂直截面图示出的光电子模块中。
将感光器1的村底4的背面固定到印刷电路板或支撑30。某些穿过钝 化层5可到达的且设置在感光器的周边处的感光器接触村垫可以各自通过 金属铝线15，连接到印刷电路板30的相应导电衬垫。感光器1还包括以简 化的方式示出JU殳置在各个拐角的4个《象素阵列10a、 10b、 10c、 10d。
VCSEL激光二极管2背面上的地线接线端12在中心腔13中连接到感 光器的为此目的而设置的接触衬垫3。 二极管的顶面上的电极17通过金金 属线15连接到感光器的控制接触衬垫中的一个。
光电子模块还包括单一透镜单元40，该单一透镜单元40设置在感光 器上以完全覆盖后者，该透镜单元40可以放置在印刷电路板30上或固定
到印刷电路板30，同时保留用于将感光器连接到印刷电路板的金属线15， 的路径的孔。如果在感光器l中设置至少一个控制和处理单元区域，则该 区域必须被不透光覆盖物(未示出)覆盖或被常规封装树脂涂覆。
该透镜单元40包括中心透镜42，该中心透镜42是为将由激光二极管 2产生的激光束L导向工作表面S的方向而设置的。该透镜单元还包括4 个周边透镜41，这些周边透镜41分别"i殳置在像素阵列10a、 10b、 10c、 10d 上方，以便将在工作表面上反射的光R的方向改变到各个阵列的像素上。
由于光电子电路及包括其的模块的要素的设置，因此优化了最小光程。 通过激光二极管可以产生狭窄、低强度的激光点或激光束，同时通过具有 几个显示区域的所有像素阵列可以确保用于收集光的最大区域。使用单一 光学单元，可以以最佳装配容差来安装光电子模块。从激光二极管到工作 表面S的最小距离可以减小到例如约1.8mm的距离。
根据刚才给出的描述，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情 况下，本领域技术人员可以设计出几个不同的光电子电路及包括其的模块。 本领域技术人员可以设想在感光器上安装几个单模或多模的VCSEL激光 二极管。还可以设置不同类型的激光二极管，以直接装配在感光器的一个 部分上。感光器可以包括几个尺寸相同或不同的像素阵列，以探测几类移 动。为了减小感光器的尺寸，还可以为光电子才莫块提供孩U口工滤光器的设 置。
权利要求
1. 一种光电子电路，包括:在第一半导体材料(4)中制成的感光器(1)，所述感光器包括具有用于拾取光的像素阵列的至少一个光敏区域(1a)；在不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料中制成的激光二极管(2)，其特征在于，所述激光二极管(2)被直接安装并电连接在穿过所述感光器的一部分上的钝化层(5)而制成的腔(13)中。
2. 根据权利要求l的光电子电路，其特征在于，所述激光二极管是单 模VCSEL激光二极管(2 ),所述单模VCSEL激光二极管(2 )在与其 上安装了所述二极管的所述感光器表面基本上垂直的方向上提供激光束(L),且所述VCSEL激光二极管的所述第二半导体材料由砷化镓形成。
3. 根据前述权利要求中任何一项的光电子电路，其特征在于，在所述 腔(13 )的底部设置所述感光器(1)的至少一个可到达的第一金属接触衬 垫(3 )，用于电连接到所述激光二极管的背面上的至少一个导电接线端(12， 14),所述感光器还包括穿过所述钝化层中的孔从外部可到达的几个其他 接触衬垫(3)。
4. 根据权利要求3的光电子电路，其特征在于，在所述腔(13)中的 所述第一金属接触衬垫(3)由几个金属部分形成，以便于在所述腔中固定 所述二极管的所述导电接线端。
5. 根据权利要求3的光电子电路，其特征在于，所述VCSEL激光二 极管(2)包括在顶面上的电极(17)，在所述电极(17)的中心处设置用 于使由所述激光二极管产生的激光束(L)通过的孔(16)，且所述电极 通过金属线(15)连接到所述感光器的第二接触衬垫(3)，通过所述感光 器能够在所述电极(17)与所述二极管的背面处的所述导电接线端(12) 之间提供电源电压，以便产生所述激光束。
6. 根据权利要求3的光电子电路，其特征在于，所述VCSEL激光二 极管(2)包括设置在所述二极管的背面上的至少两个导电接线端(14)， 以连接到穿过容纳所述激光二极管的所述腔(13)可到达的两个对应的接 触衬垫。
7. 根据前迷权利要求中任何一项的光电子电路，其特征在于，在类似 于所述第一材料的硅衬底中制造的所述感光器包括至少一个光敏区域(la ) 以及具有控制和处理单元的相邻区域(lb),所述光敏区域(la)包括至 少一个^^素阵列(10, 10，， 10")，所述控制和处理单元用于由所述阵列 的亏象素提Wt号。
8. 根据前述权利要求中任何一项的光电子电路，其特征在于，所述激 光二极管(2)位于并电连接在所述像素阵列(10, 10，， 10")的中心处。
9. 根据权利要求7的光电子电路，其特征在于，所述激光二极管(2) 被安装并电连接在所述信号控制和处理单元区域(lb)中。
10. 根据权利要求1到7中任一项的光电子电路，其特征在于，所述 感光器(1)的所述光敏区域(la)包括设置在笫二像素阵列(10，)的中 心处的第一像素阵列(10")，且所述第一像素阵列由比所述笫二像素阵 列精细的像素形成。
11. 根据权利要求l的光电子电路，其特征在于，所述感光器(1)包 括几个像素阵列，特别是4个像素阵列(10a， 10b， 10c， 10d)，且所述 激光二极管(2)被安装并电连接在所述感光器的中心处。
12. 根据权利要求ll的光电子电路，其特征在于，所述4个^(象素阵列 具有相同的尺寸且设置在所述感光器的每个拐角中，且在所述感光器的周 边处和每个像素阵列之间规律地设置通过所述感光器的穿过钝化层(5 )的 孔可到达的所述感光器的接触衬垫(3)。
13. 根据权利要求7的光电子电路，其特征在于，通过穿过所述感光 器的钝化层(5)的孔可到达的所述感光器的所有接触衬垫(3)都完全i殳 置在与所述光敏区域(la)相邻的所述控制和处理单元区域(lb)的一侧 上。
14. 根据权利要求13的光电子电路，其特征在于，所述激光二极管(2 ) 被安装并电连接在腔(13)中，所述腔(13)在所述感光器的接近所述光 敏区域(la )的控制和处理单元区域(lb)中穿过钝化层(5 )而形成，所 述腔的尺寸基本上等于所述二极管的尺寸，以便在所述腔的底部处将所述 二极管引导并定位在所述感光器的笫一金属接触衬垫(3)上，且所述二极 管顶面上的电极通过金属线连接到所述感光器的第二相邻接触衬垫(3)。
15. —种包括根据前述权利要求中任何一项的光电子电路的光电子模 块，所述光电子电路被安装在印刷电路板或支撑(30)上，其特征在于， 所述光电子模块包括至少设置在所述感光器(1)的所述光敏区域(la )上 的单一透镜单元(20， 40)，所述单一透镜单元允许在所述激光二极管(2 ) 和至少一个像素阵列(10， 10，， IO")之间的分光。
16. 根据权利要求15的光电子模块，其特征在于，所述激光二极管(2 ) 被安装在所述光敏区域的至少一个像素阵列(10， 10，， 10")的中心处， 且所述透镜单元的笫一透镜(22)在所述激光二极管(22)上方的中心位 置中，以便朝向工作表面(S)的方向引导在所述激光二极管的顶部上的中 心孔(16)出射的所述激光束(L),且第二透镜(21)以所述第一透镜(22)为中心，以使覆盖所述光敏区域(la)的所述4象素阵列(10， 10，， 10"),从而将由所述工作表面(S)反射的光(R)的方向改变为朝向所 述阵列的像素。
全文摘要
本发明涉及一种光电子电路及包括其的模块。光电子电路包括在硅半导体衬底(4)中制造的感光器(1)，以及特别地在砷化镓衬底中制造的单模VCSEL激光二极管(2)。感光器包括具有用于拾取光的像素阵列的至少一个光敏区域，以及具有用于由像素提供信号的控制和处理单元的区域。激光二极管(2)被直接安装并电连接到感光器的一部分上。该激光二极管被容纳在穿过感光器的钝化层(5)而形成的腔(13)中，且通过导电接线端(12)连接到腔底部处的第一接触衬垫(3)。在二极管顶部上的电极(17)可以通过金属线(15)连接到感光器的第二相邻可到达的接触衬垫(3)。感光器(1)通过电极和导电接线端直接控制二极管以产生激光束(L)。
文档编号H01S5/00GK101378175SQ20081021466
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月1日 优先权日2007年8月31日
发明者A·格朗让, A-H·卡亚尔, M·维勒明, S·塔纳, V·奎尔恰 申请人:Em微电子-马林有限公司