CN102738090A - 发光元件-光接收元件组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种发光元件-光接收元件组件及其制造方法，该发光元件-光接收元件组件包括：安装基板，其具有第一表面和第二表面，并且包括在第一表面上设置为凸部的第一基座；光接收元件，其具有第一表面和第二表面，光接收元件的第一表面固定于第一基座上；及发光元件，光接收元件包括允许发光元件发出的光通过的光通过部，发光元件发出的光穿过光通过部、第一基座和安装基板而出射至外部，所述光接收元件接收从外部穿过安装基板和第一基座而入射的光，光接收元件包括在其第二表面上设置为凸部的环状第二基座，并且发光元件固定于第二基座上。由于本发明将发光元件与光接收元件设置为一体化单元，故可使发光元件-光接收元件组件的尺寸和厚度减小。

Description

发光元件-光接收元件组件及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请包含与2011年3月29日向日本专利局提交的日本专利申请JP2011-072401中公开的相关主题并要求其优先权，将其全部内容通过引用并入此处。
技术领域
本发明涉及一种发光元件-光接收元件组件及其制造方法。
背景技术
例如JP-A-2010-141087所述，已知一种转移技术，该技术将在基板上制造的各种光学元件以不同间距转移给安装基板。
这种转移方法包括：
将多个元件按照各单个元件的组保持在临时保持用基板上，同时维持在元件形成基板上制造所述元件时的第一间距；
通过在主面上以被确定为第一间距的整数倍的第二间距形成多个元件装配用基座，所述元件装配用基座的表面形状的尺寸小于第一间距，并且通过形成从基板的主面周围略微升高的安置面，从而获得元件布置用基板；
在元件装配用基座的安置面上布置未固化的粘合剂层；
使临时保持用基板和元件布置用基板的相对的主面间的距离靠近，从而使所述多个元件的一些与未固化的粘合剂层接触；
使未固化的粘合剂层固化，从而将与粘合剂层接触的某些元件固定在元件装配用基座上；并且
将临时保持用基板和元件布置用基板彼此分离，而使与粘合剂层接触的某些元件不脱离元件装配用基座。
另一方面，例如JP-A-2007-079267所述，已知一种作为面射型元件与光接收元件的层叠结构的光发射/接收器，该光发射/接收器附加在用于双向光发射和接收系统中的光纤的两端。
光发射/接收器包括：
第一基材，其顶面上形成有面射型元件；
第二基材，其设置于第一基材上，并且所述第二基材在其顶面上形成有光接收元件；
出射窗，其为光接收元件而设置，并且由面射型元件发出的光穿过该出射窗而出射；以及
光通过部，其设置于出射窗和面射型元件之间。
发明内容
在JP-A-2007-079267公开的技术中，对发光元件和光接收元件进行层叠。具体来说，在单独制造具有面射型元件16的第一基材12和具有光接收元件18的第二基材14后，然后在层叠和接合步骤中将第一基材12和第二基材14层叠。然而，面射型元件16和光接收元件18不是一体的，而是通过第二基材14而进行层叠。这样，难以使由面射型元件16和光接收元件18形成的层的尺寸和厚度减小。在JP-A-2010-141087公开的技术中，器件由发光元件或光接收元件构成，且公开文本中未说明任何以发光元件和光接收元件的一体化单元形成的器件。而且，实际上，利用JP-A-2010-141087中公开的技术，将JP-A-2007-079267中公开的面射型元件16和光接收元件18的层叠结构的光发射/接收器转移给安装基板是极度困难的。
因此，需要以发光元件和光接收元件的一体化单元形成的发光元件-光接收元件组件。还需要一种发光元件-光接收元件组件的制造方法，采用该制造方法，可通过将发光元件和光接收元件转移给安装基板，可获得以发光元件和光接收元件的一体化单元形成的发光元件-光接收元件组件。
本发明的一个实施方式旨在提供一种发光元件-光接收元件组件，该组件包括：
安装基板，其具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，并且包括在所述第一表面上设置为凸部的第一基座；
光接收元件，其具有第一表面和与第一表面相反的第二表面，光接收元件的第一表面固定于第一基座上；以及
发光元件，
所述光接收元件包括允许发光元件发出的光通过的光通过部，
发光元件发出的光穿过光接收元件的光通过部、第一基座和安装基板而出射至外部，
所述光接收元件接收从外部穿过安装基板和第一基座而入射的光，
所述光接收元件包括在光接收元件的第二表面上设置为凸部的环状第二基座，并且
所述发光元件固定于第二基座上。
本发明的另一实施方式旨在提供上述实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法，
所述方法包括：
制备安装基板，所述安装基板包括以第一间距P1设置的第一基座；
制备光接收元件临时紧固用基板，光接收元件的第二表面以第二间距P2被临时紧固于所述光接收元件临时紧固用基板，其中，m2·P2＝P1，m2为正整数；
制备发光元件临时紧固用基板，发光元件以第三间距P3被临时紧固于所述发光元件临时紧固用基板，其中，m3·P3＝P1，m3为正整数；
将每m2个光接收元件的第一表面(换言之，被(m2-1)个光接收元件隔开的光接收元件的第一表面)布置在第一基座上，并且从光接收元件临时紧固用基板除去所布置的光接收元件；并且
将每m3个发光元件(换言之，被(m3-1)个发光元件隔开的发光元件)布置在设置于光接收元件的第二表面上的第二基座上，并且从发光元件临时紧固用基板除去所布置的发光元件。
在完成这些步骤后，可通过将安装基板切断并分割成预定形状，从而获得内置有发光元件-光接收元件组件的装置。如若必要，可将多个发光元件与光接收元件的一体化结构设置为安装于单个安装基板上，或者被切断并分割成预定形状的多个安装基板可彼此连接。
在本发明的实施方式的发光元件-光接收元件组件及其制造方法中，在安装基板的第一表面上设置第一基座(凸部)，于是，可将每m2个光接收元件可靠地安装于第一基座上。此处，可如此安装光接收元件而防止各个相邻的光接收元件接触安装基板的第一表面。同样地，由于在光接收元件的第二表面上设置环状第二基座(凸部)，故可将每m3个发光元件可靠地安装于第二基座上而防止各个相邻的发光元件接触光接收元件的第二表面。以此方式，可以高产量稳定地制造以发光元件与光接收元件的一体化单元形成的发光元件-光接收元件组件。此外，由于将发光元件与光接收元件设置为一体化单元，故可使发光元件-光接收元件组件的尺寸和厚度减小。
此外，由于将光接收元件和发光元件临时紧固(保持)于临时紧固用基板，故光接收元件和发光元件例如可易于调整朝向、降低厚度并分割成各个片。而且，可将每m2个光接收元件以及每m3个发光元件一次转移给安装基板。
此外，由于将安装基板设置为能够与发光元件和光接收元件的一体化单元一起实际使用的尺寸，故安装基板可直接作为一种器件来使用，或者可易于用来安装诸如有源元件和无源元件的电气元件，并且通过加入用于形成布线和电极的附加步骤而实现一种电子器件。
附图说明
图1为实施例1的发光元件-光接收元件组件的示意横截面图。
图2A、图2B和图2C分别为实施例1的发光元件-光接收元件组件中的光接收元件的示意平面图、第二基座部分的示意平面图以及发光元件的示意平面图；图2D为多个发光元件的示意局部横截面图。
图3为实施例2的发光元件-光接收元件组件的示意横截面图。
图4为用于说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图5为用于接着图4以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图6为用于接着图5以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图7为用于接着图6以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图8为用于接着图7以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图9为用于接着图8以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
图10为用于接着图9以说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法的安装基板及其他部件的局部横截面图。
具体实施方式
下面参照附图，基于实施方式和实施例来说明本发明。应当注意，本发明不限于以下实施方式和实施例，并且以下实施方式和实施例中出现的数值和材料为示例性的。以下列顺序进行说明：
1.总体说明：包括本发明的实施方式的发光元件-光接收元件组件及其制造方法
2.实施例1(发光元件-光接收元件组件及其制造方法)
3.实施例2(实施例1的变型例)及其他
在本发明的优选实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，制备光接收元件临时紧固用基板的步骤可包括：
在光接收元件制造用基板上制造光接收元件；
将光接收元件的第二表面以第二间距P2临时紧固于光接收元件临时紧固用基板；并且
除去光接收元件制造用基板以露出光接收元件的第一表面。
注意，在光接收元件制造用基板上，应当优选地以第二间距P2来制造光接收元件，但所述间距不限于此。
在包含本发明的上述优选实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，制备发光元件临时紧固用基板的步骤可包括：
在发光元件制造用基板上制造发光元件；
将发光元件的第二表面以第三间距P3临时紧固于发光元件临时紧固用基板；并且
除去发光元件制造用基板以露出发光元件的第一表面。
注意，在发光元件制造用基板上，应当优选地以第三间距P3来制造发光元件，但所述间距不限于此。
而且，在包含本发明的上述优选实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，将每m2个光接收元件的第一表面布置在第一基座上并从光接收元件临时紧固用基板除去如此布置的光接收元件的步骤可包括：
至少在第一基座上形成透光性第一粘接层；
通过在形成于第一基座上的第一粘接层上安装光接收元件从而将光接收元件布置于第一基座上；并且
将如此布置的光接收元件与光接收元件临时紧固用基板分离。
注意，透光性第一粘接层可形成于第一基座和安装基板的第一表面上(具体来说，在整个表面上方)。
而且，在本发明的包含上述优选实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，将每m3个发光元件布置在光接收元件的第二表面上设有的第二基座上并且从发光元件临时紧固用基板除去如此布置的发光元件的步骤可包括：
至少在第二基座上形成第二粘接层；
通过在形成于第二基座上的第二粘接层上安装发光元件从而将发光元件布置于第二基座上；并且
将如此布置的发光元件与发光元件临时紧固用基板分离。
注意，第二粘接层可形成于第二基座和安装基板的第一表面上方(具体来说，在整个表面上方)。
第一粘接层和第二粘接层(还总称为“固定材料层”)基本上可由任何材料制成，只要所述材料可用某种方法硬化或固化即可。这些材料的例子包括：可通过诸如光(具体地为紫外线等)、辐射线(x射线等)和电子束的能量线的照射而硬化或固化的材料；以及可通过例如施加热或压力而硬化或固化的材料。易于形成且易于硬化或固化的材料的例子可以为树脂层，具体为感光树脂、热固化树脂和热塑性树脂。可使用公知的感光树脂。具体例子包括：负性化合物，例如，通过进行光交联反应而在曝光部变得难溶解的聚肉桂酸乙烯酯和聚乙烯基叠氮亚苄基(polyvinylazidobenzal)，以及通过进行光聚合反应而在曝光部变得难溶解的丙烯酰胺；和正性化合物，例如，邻醌二叠氮化物酚醛清漆树脂(o-quinone diazidenovolac resin)，其变得易溶于羧酸，所述羧酸由醌二叠氮化物组的光降解作用生成。可使用公知的热固化树脂。具体例子包括：环氧树脂、酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂以及聚酰亚胺树脂。可使用公知的热塑性树脂。具体例子包括：聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂以及聚酰胺树脂。例如，当使用感光性树脂层时，可通过用光或紫外线照射而使固定材料层固化。而且，当使用热固化树脂层时，可通过在例如热板上或烤炉中加热而使固定材料层固化。而且，当使用热塑性树脂层时，例如可通过光的照射而将固定材料层的一部分选择性地加热并熔化，以便实现流动性。此外，固定材料层例如可以为压敏树脂层(例如丙烯酸树脂)、金属(纯金属及合金)或玻璃。注意，对发光元件-光接收元件组件的焊接要求固定材料层由耐热性材料制成，该材料能耐受焊料熔点附近的高温(160℃～300℃范围内)。在从光接收元件临时紧固用基板除去所布置的光接收元件之前或之后，可将光接收元件隔着第一粘接层而固定于第一基座，并且可根据第一粘接层而适当地决定。而且，在从发光元件临时紧固用基板除去所布置的发光元件之前或之后，可将发光元件隔着第二粘接层而固定于第二基座，并且可根据第二粘接层而适当地决定。
固定材料层可通过下述方法形成，例如涂敷法(旋转涂敷法)和印刷法(包括接触印刷法、压印法、丝网印刷法、凹版印刷法以及胶版印刷法)。
在本发明的实施方式的发光元件-光接收元件组件中，或者在本发明的包含上述优选实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，第二基座可由金属层或合金层(例如铜层)构成，并且可通过下述方法形成，例如物理气相沉积法(包括溅射法和真空蒸发沉积法)、剥离法以及镀覆法。或者，可通过蚀刻光接收元件的第二表面，或者通过用光刻技术和蚀刻技术而将形成于光接收元件的第二表面上的绝缘层等图形化，从而形成第二基座。
在本发明的包含上述优选配置的发光元件-光接收元件组件中，或者在本发明的包含上述优选实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，优选地可由例如半导体激光器(包括面射型激光元件(垂直共振腔面射型激光器；VCSEL))、发光二极管或电致发光(EL)元件以实现所述发光元件。在此情况下，面射型激光元件优选地为底出射型的面射型激光元件。光接收元件的其他例子包括光电二极管、CCD传感器以及MOS传感器。此外，可将发光元件和光接收元件组合使用，例如将LED和MOS传感器组合。
此外，为适应本发明的包含上述优选配置的发光元件-光接收元件组件或者本发明的包含上述优选实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件的制造方法，在安装基板的第二表面上设有透镜，其中，由发光元件发出的光穿过光接收元件的光通过部、第一基座、安装基板和透镜而出射至外部，并且其中，从外部入射的光穿过透镜、安装基板和第一基座而入射至光接收元件上。在此情况下，可在透镜的中央部设有光反射部件，于是由发光元件发出的一部分光穿过光接收元件的光通过部、第一基座、安装基板和透镜而出射至外部，并且来自发光元件的剩余光被光反射部件反射并且穿过安装基板和第一基座而进入光接收元件中。采用这些配置，可在光接收元件处监测发光元件的发光量，且发光元件-光接收元件组件可具有自动功率检测(APD)功能。注意，将光反射部件设置在透镜的中央部包括在透镜的中央部形成光反射层。光反射部件和光反射层的材料的例子包括铝(Al)、银(Ag)及它们的合金。在某些情况中，在未设有光反射部件的情况下，可通过在透镜和大气间的界面处发生的界面反射(原理上约5％)以实现APD功能。而且，在本发明的包含上述实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件中，或者在本发明的实施方式的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，期望透镜的中心(光轴)与光接收元件和发光元件的中心(轴线)一致。还期望透镜的光轴与第一基座的轴线一致。
而且，在本发明的包含上述优选实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件中，或者在本发明的包含上述优选实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件的制造方法中，优选地，第一基座的外形与光接收元件的第一表面的外形相同，且第二基座的外形与发光元件的第一表面的外形相同，然而第一基座与第二基座的外形不限于此。当第一粘接层和第二粘接层较厚时，考虑到第一粘接层和第二粘接层在施加压力的作用下可能挤出的程度，优选地可使第一基座和第二基座的表面形状小于光接收元件和发光元件的表面形状。
而且，在本发明的包含上述优选配置的发光元件-光接收元件组件中，优选地，光接收元件的第一表面隔着透光性第一粘接层而固定于第一基座上，且发光元件隔着第二粘接层而固定于第二基座上。
在本发明的包含上述优选配置的发光元件-光接收元件组件中，或者在本发明的包含上述优选实施方式和配置的发光元件-光接收元件组件的制造方法(下文中，这些也简单地总称为“本发明”)中，第一基座的尺寸优选地小于第二间距P2，但不限于此。而且，第二基座的尺寸优选地小于第三间距P3，但不限于此。优选地，第一基座的高度大于形成于安装基板的第一表面上的第一粘接层的厚度。具体来说，第一基座的安置面优选地位于比形成于安装基板的第一表面上的第一粘接层的表面高的位置。而且，第二基座的高度优选地大于形成于光接收元件的第二表面上的第二粘接层的厚度。具体来说，第二基座的安置面优选地位于比形成于光接收元件的第二表面上的第二粘接层的表面高的位置。
在本发明的实施方式中，可通过蚀刻安装基板的第一表面而形成第一基座。或者，具有第一基座的安装基板可通过注塑法而成型。此外，可通过使在安装基板的第一表面上形成并固化的UV固化树脂层(例如，丙烯酸树脂VPA系列；Nippon Steel Chemical Co.，Ltd.(新日铁化学株式会社))图形化，或者通过使在安装基板的第一表面上形成并图形化的UV固化树脂层固化，从而形成第一基座。在安装基板的第一表面上形成例如聚酰亚胺树脂或SOG(旋涂式玻璃)的树脂层后，还可通过光刻技术或蚀刻技术而将树脂层图形化，从而形成第一基座。注意，由于光穿过第一基座发生入射和出射，故要求第一基座对入射光线和出射光线具有透光性。而且，在焊接发光元件-光接收元件组件的情况下，要求第一基座的材料为能够耐受焊料熔点附近的高温(160℃～300℃范围内)的耐热性材料。安装基板的第二表面上的透镜可根据公知的方法、采用公知的材料而制造或构成。在某些情况下，安装基板和透镜可制造为一体。而且，可在透镜周围设置保护壁以保护透镜。这即降低了因意外接触而对透镜造成损伤的可能性。保护壁应当比透镜的厚度厚。安装基板例如可以是玻璃基板或透明塑料基板。
在本发明的实施方式中，光接收元件制造用基板和发光元件制造用基板可以是适于制造光接收元件和发光元件的基板。例子包括：蓝宝石基板、GaAs基板、GaN基板、SiC基板、氧化铝基板、ZnS基板、ZnO基板、AlN基板、LiMgO基板、LiGaO2基板、MgAl2O4基板、InP基板、Si基板以及Ge基板。这些基板可包括形成于基板表面(主面)上的底层或缓冲层。光接收元件和发光元件可具有公知的配置或构造。形成光接收元件和发光元件的各层可由化合物半导体制成，所述化合物半导体例如：GaN化合物半导体(包括AlGaN混晶或AlInGaN混晶以及InGaN混晶)、InN化合物半导体、AlN化合物半导体、GaAs化合物半导体、AlGaAs化合物半导体、AlGaInP化合物半导体、AlGaInAs化合物半导体、GaInAs化合物半导体、GaInAsP化合物半导体、GaP化合物半导体以及InP化合物半导体。这些层可通过下述(沉积)方法而形成，例如金属有机化学气相沉积法(MOCVD方法)、分子束外延方法(MBE方法)以及采用利于输送或反应的卤素的氢化物气相外延方法。光接收元件或发光元件的制造方法本身可以为公知的制造方法。
发光元件临时紧固用基板和光接收元件临时紧固用基板的例子包括：玻璃基板、石英基板、金属基板、合金基板、陶瓷基板以及塑料基板。将光接收元件或发光元件临时紧固于发光元件临时紧固用基板或光接收元件临时紧固用基板的方法的例子包括：使用粘合剂的方法(例如使用硅酮树脂胶粘剂的方法)、金属接合法、半导体接合法以及金属半导体接合法。除去光接收元件制造用基板或发光元件制造用基板的方法的例子包括湿式蚀刻法和干式蚀刻法。湿式蚀刻法可使用以下溶液，例如氨溶液+过氧化氢溶液、硫酸溶液+过氧化氢溶液、盐酸溶液+过氧化氢溶液或者磷酸溶液+过氧化氢溶液。而且，从光接收元件临时紧固用基板除去所布置的光接收元件的方法和从发光元件临时紧固用基板除去所布置的发光元件的方法的例子包括：利用固定材料层与光接收元件或发光元件之间的粘附力的方法、激光剥蚀法、使用激光的剥离法以及加热法。将多个发光元件-光接收元件组件分离成单独的发光元件-光接收元件组件的方法的例子包括湿式蚀刻法、干式蚀刻法、激光照射法以及切割法。
通过安装发光元件-光接收元件组件而获得的产品的例子包括光发射与接收装置以及光发射与接收元件，所述光发射与接收装置以及光发射与接收元件例如在电子设备之间、电子设备中的电路板之间以及具体地在电路板内的半导体芯片之间有多种应用。这些产品可用于构建高速、高密度、低成本的光传输与光通信系统以及双向光发射与光接收系统。其他例子包括具备光发射与接收功能的传感器。
[实施例1]
实施例1涉及本发明的发光元件-光接收元件组件及其制造方法。图1为实施例1的发光元件-光接收元件组件的示意横截面图。图2A为光接收元件的示意平面图，图2B为表示第二基座部分的示意平面图，而图2C为发光元件的示意平面图。
实施例1的发光元件-光接收元件组件10包括安装基板20、光接收元件30和发光元件40。安装基板20具有第一表面21和与第一表面21相反的第二表面22。在第一表面21上形成有第一基座23(凸部)。注意，在实施例1中，在安装基板20的第二表面22上设有透镜24。透镜24的设置是可选的。光接收元件30具有第一表面31和与第一表面31相反的第二表面32。第一表面31固定于第一基座23上。发光元件40具有第一表面41和与第一表面41相反的第二表面42。光接收元件30包括可使得由发光元件40发出的光通过的光通过部34。由发光元件40发出的光穿过光接收元件30的光通过部34、第一基座23以及安装基板20(更具体地，在实施例1中，穿过光接收元件30的光通过部34、第一基座23、安装基板20以及透镜24)而出射至外部。另一方面，从外部入射的光穿过安装基板20和第一基座23(更具体地，在实施例1中，穿过透镜24、安装基板20以及第一基座23)而入射至光接收元件30上。而且，在光接收元件30的第二表面32上设有环状第二基座33(凸部)，并且发光元件40固定于第二基座33上。
具体来说，安装基板20为玻璃基板，并且透镜24采用公知的方法由透明树脂制成。光接收元件30由光电二极管实现，而发光元件40形成为面射型激光元件(垂直共振腔面射型激光器；VCSEL)、更具体地形成为底出射型的面射型激光元件。第一基座23(凸部)是通过对安装基板20(玻璃基板)的第一表面21进行蚀刻而形成，然而所述方法不限于此。在光接收元件30的第二表面32上设有的环状第二基座33(凸部)例如为铜层，该铜层例如通过镀覆法和溅射法等方法而形成，然而该第二基座33不限于铜层。
第一基座23的外形与光接收元件30的第一表面31的外形相同，具体为正方形的外表面形状。第二基座33的外形与发光元件40的第一表面41的外形相同，具体为正方形的外表面形状。透镜24的中心与光接收元件30和发光元件40的中心一致。透镜24可校准出射光以防止其扩散，并且可将入射光聚集在光接收元件30上。
光接收元件30的第一表面31隔着透光性第一粘接层51而固定于第一基座23上。发光元件40隔着第二粘接层52而固定于第二基座33上。
构成发光元件-光接收元件组件10的光接收元件30和发光元件40覆盖有绝缘层53。构成光接收元件30的光电二极管的p侧电极和n侧电极(图1中未图示)通过为绝缘层53所设置的连接孔54和焊盘部55而连接至外部电路。类似地，构成发光元件40的面射型激光元件的p侧电极145和n侧电极144(参照图2D)通过为绝缘层53所设置的连接孔56和焊盘部57而连接至外部电路。
下面，参照图4～图10来说明实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法，图4～图10表示了安装基板及其他部件的局部横截面图。
[步骤-100]
首先，制备具有以第一间距P1形成的第一基座23的安装基板20。具体来说，在安装基板20(玻璃基板)的第一表面21上利用光刻技术和蚀刻技术形成第一基座23。在安装基板20的第二表面22上利用公知的方法以第一间距P1形成透镜24。透镜24的光轴与第一基座23的轴线一致。然后，至少在第一基座23上形成作为UV固化粘合剂的透光性第一粘接层51。在实施例1中，具体来说，在第一基座23和安装基板20的第一表面21上(在整个表面上方)利用旋转涂敷法而形成透光性第一粘接层51。结果为图4所示的状态。UV固化粘合剂可在常温处固化，且优点是可以防止由温度变化引起的错位。注意，可通过诸如印刷法等方法而将第一粘接层51仅涂敷于特定的第一基座23上，从而将光接收元件30仅布置于特定的第一基座23上。在安装基板20上以二维矩阵形成第一基座23和透镜24。在实施例1中，在X方向和Y方向上，以第一间距P1形成第一基座23和透镜24。在X方向和Y方向上，可以不同的间距P′1、P″1(P′1≠P″1)形成第一基座23和透镜24。
制备光接收元件临时紧固用基板60，其中，光接收元件30的第二表面32以第二间距P2(m2·P2＝P1，其中，m2为正整数；如示例所示，m2＝3)而临时紧固(临时固定)于该光接收元件临时紧固用基板60。具体来说，在光接收元件制造用基板(未图示)上利用公知的方法以制造光接收元件30(光电二极管)。更具体地，在光接收元件制造用基板上使用CVD方法形成n型半导体层，并且在n型半导体层的表面区域中通过离子注入法形成p型半导体层。图2A表示最终获得的光接收元件的示意平面图。环状p型半导体层30A由虚线表示。在表面上形成绝缘层(未图示)后，在p型半导体层30A上(具体来说，在绝缘层上)利用镀覆法形成铜层。然后，在光接收元件30上利用光刻技术和蚀刻技术而形成环状第二基座33。图2B表示环状第二基座33的示意平面图，其中，内部的中空部由附图标记33A表示。随后，在p型半导体层和n型半导体层中通过蚀刻以形成孔部(光通过部34)。在光接收元件制造用基板上以第二间距P2制造光接收元件30。注意，在X方向和Y方向上，可以不同的间距P′2、P″2(P′2≠P″2)形成光接收元件30，以便替代在X方向和Y方向上的第二间距。形成于光接收元件制造用基板上的光接收元件30的最外侧表面对应于第二表面32。然后，将光接收元件30的第二表面32以第二间距P2临时紧固于光接收元件临时紧固用基板60。光接收元件临时紧固用基板60具有由硅酮树脂制成的胶粘剂层61，并且利用光接收元件制造用基板，将光接收元件30隔着胶粘剂层61而临时紧固于光接收元件临时紧固用基板60。然后，通过蚀刻以除去各光接收元件30间的边界区域，并且在形成隔离区62后，通过除去光接收元件制造用基板、具体地通过蚀刻光接收元件制造用基板，从而使光接收元件30的第一表面31露出。结果是图4所示的状态。
而且，制备发光元件临时紧固用基板70，其中，发光元件40以第三间距P3(m3·P3＝P1，其中，m3为正整数；如示例所示，m3＝5)而临时紧固(临时固定)于该发光元件临时紧固用基板70。具体来说，在发光元件制造用基板140上使用公知的方法以制造作为面射型激光元件(VCSEL)的发光元件40。更具体地，如图2D所示，在发光元件制造用基板140上利用MOCVD方法而依次布置n型化合物半导体层141(包括蚀刻阻挡层140A、缓冲层、n型DBR(distributed Bragg reflector，分布式布拉格反射镜)层以及n型覆层)、化合物半导体活性层142以及p型化合物半导体层143(包括p型覆层、p型DBR层以及p型接触层)，并且在活化处理后，通过溅射法形成p侧电极145。蚀刻p侧电极145、p型化合物半导体层143、活性层142以及n型化合物半导体层141的一部分，以便形成圆柱状台面构造40A。这产生了限定电流路径的效果。然后，在如此露出的n型化合物半导体层141上形成n侧电极144，并且在整个表面上形成绝缘层146。这即完成了如图2D所示的发光元件40。在发光元件制造用基板140上以第三间距P3制造发光元件40。注意，在X方向和Y方向上，可以不同的间距P′3、P″3(P′3≠P″3)形成发光元件40，以替代在X方向和Y方向上的第三间距P3。发光元件40的顶面对应于第二表面42。然后，将发光元件40的第二表面42以第三间距P3而临时紧固于发光元件临时紧固用基板70。发光元件临时紧固用基板70具有由硅酮树脂制成的胶粘剂层71，并且利用发光元件制造用基板140，将发光元件40隔着胶粘剂层71而临时紧固于发光元件临时紧固用基板70。然后，通过蚀刻法除去各个发光元件40间的边界区域，并且，在形成隔离区72后，通过除去发光元件制造用基板140、具体地通过将发光元件制造用基板140蚀刻至蚀刻阻挡层140A，从而使发光元件40的第一表面41露出。结果为图8所示的状态。发光元件40通过n型化合物半导体层141而将激光束发射至外部。即，发光元件40为底出射型的面射型激光元件。
[步骤-110]
每m2个光接收元件30的第一表面31设置在第一基座23上，并且如此布置的光接收元件30从光接收元件临时紧固用基板60除去。
具体来说，如上所述，至少在第一基座23上形成作为UV固化粘合剂的透光性第一粘接层51。然后，如图4所示，将安装基板20安装在平台(未图示)上，使其第一表面21朝上。同时，通过移动臂(未图示)来保持光接收元件临时紧固用基板60，以使得光接收元件30朝下。然后，使移动臂移动以将光接收元件30置于第一基座23上方，该移动臂能够以X、Y、Z方向移动且具有关于水平面的可变角θ。
接下来，使移动臂下降，以便将光接收元件30安装于在第一基座23上形成的第一粘接层51上，结果，将光接收元件30布置在第一基座23上(参照图5)。
随后，如图6所示，利用紫外线光源(未图示)，使紫外线经由透镜24和安装基板20而将光接收元件30和第一基座23间的第一粘接层51固化。注意，当使用具有粘着性的透光性第一粘接层以替代UV固化粘合剂时，可仅利用第一粘接层的粘着性而将光接收元件30布置在第一基座23上。
然后，使移动臂上升，以便将如此布置的光接收元件30与光接收元件临时紧固用基板60分离(参照图7)。通过用已被固化的第一粘接层51而将光接收元件30粘合于第一基座23，于是，光接收元件30自身易于从胶粘剂层61脱离。在光接收元件临时紧固用基板60上留下的光接收元件30用于制造下一个发光元件-光接收元件组件。
当需要紫外线经由透镜24和安装基板20而选择性地固化光接收元件30和第一基座23间的第一粘接层51时，可在安装基板20和紫外线光源之间布置曝光掩模。
[步骤-120]
将每m3个发光元件40布置在设置于光接收元件30的第二表面32上的第二基座33上，并且从发光元件临时紧固用基板70除去如此布置的发光元件40。
具体来说，至少在第二基座33上形成作为热固性粘合剂的第二粘接层52。更具体地，在实施例1中，在第二基座33和安装基板20的第一表面21上方(在整个表面上方)通过旋转涂敷法形成第二粘接层52。注意，可通过使用诸如印刷法等方法而将第二粘接层52仅涂敷于特定的第二基座33上，从而将发光元件40布置在特定的第二基座33上。
然后，如图8所示，通过移动臂(未图示)来保持发光元件临时紧固用基板70以使得发光元件40朝下。随后，使移动臂移动以将发光元件40置于第二基座33上方，该移动臂能够以X、Y、Z方向移动且具有关于水平面的可变角θ。
然后，使移动臂下降，以便将发光元件40安装在形成于第二基座33上的第二粘接层52上，结果，将发光元件40布置在第二基座33上(参照图9)。
随后，使移动臂上升，以便将发光元件40与发光元件临时紧固用基板70分离(参照图10)。当制成第二粘接层52的材料与发光元件40间的粘附力比发光元件40与胶粘剂层71间的粘附力强时，发光元件40自身易于从胶粘剂层71脱离。然后，对整体进行加热以固化第二粘接层52，并将发光元件40固定于第二基座33上，然而这种加热依赖于第二粘接层52的材料。在发光元件临时紧固用基板70上留下的发光元件40用于制造下一个发光元件-光接收元件组件。
[步骤-130]
接下来，在整个表面上方形成绝缘层53，绝缘层53的非限定性示例为聚酰亚胺树脂，并且例如采用激光处理，穿过绝缘层53形成朝向发光元件40的n侧电极144和p侧电极145且朝向光接收元件30的n侧电极和p侧电极而开口的开口部。对开口部填充布线材料以设置连接孔54、56，并且在绝缘层53上布置从连接孔54、56延伸的焊盘部55、56，以便将发光元件40和光接收元件30连接至外部电路。如若必要，随后可形成焊料凸块。具体来说，在整个表面上方形成例如聚酰亚胺树脂等材料的钝化层，并在焊盘部55和焊盘部56上方的部分中穿过钝化层形成开口部。然后，在开口部的底部露出焊盘部55和焊盘部56的部分中形成作为金层与镍层的层叠构造的UBM(凸块下金属)层。然后，在UBM层上通过诸如丝网印刷法等方法形成由锡银铜合金制成的焊膏，以便形成焊料凸块。
随后，可通过沿切割线(未图示)切割安装基板20，从而获得发光元件-光接收元件组件。通过倒装芯片安装，例如，将发光元件-光接收元件组件例如经由焊料凸块而连接至中介层，并将该发光元件-光接收元件组件电气连接至安装于中介层等中的例如控制半导体芯片。半导体芯片例如为晶片级CSP(芯片级封装)。
如果未设置第一基座23，则与安装于第一粘接层51上的光接收元件30相邻的光接收元件30还与第一粘接层51接触。然而，在实施例1中，如图5和图6所示，与形成于第一基座23(凸部)上的第一粘接层51上所安装的光接收元件30相邻的光接收元件30不接触第一粘接层51。这确保了将每m2个光接收元件30可靠地固定于第一基座23。而且，由于防止了相邻的光接收元件30接触安装基板20的第一表面21(更具体地，第一粘接层51)，故光接收元件临时紧固用基板60上留下的光接收元件30可毫无问题地用于制造下一个发光元件-光接收元件组件。
如果未设置第二基座33，则与安装于第二粘接层52上的发光元件40相邻的发光元件40还与第二粘接层52接触。然而，在实施例1中，如图8所示，与形成于第二基座33(凸部)上的第二粘接层52上所安装的发光元件40相邻的发光元件40不接触第二粘接层52。这确保了将每m3个发光元件40可靠地固定于第二基座33。而且，由于防止了相邻的发光元件40接触光接收元件30的第二表面32(更具体地，第二粘接层52)，故发光元件临时紧固用基板70上留下的发光元件40可毫无问题地用于制造下一个发光元件-光接收元件组件。
这样，可以高产量稳定地制造作为发光元件40与光接收元件30的一体化单元的发光元件-光接收元件组件。而且，由于发光元件40和光接收元件30形成为一体，故可减小发光元件-光接收元件组件的尺寸和厚度。
[实施例2]
实施例2为实施例1的变型例。如图3的示意横截面图所示，实施例2的发光元件-光接收元件组件在透镜24的中央部包括光反射部件25。由发光元件40发出的一部分光穿过光接收元件30的光通过部34、第一基座23、安装基板20和透镜24而出射至外部，并且来自发光元件40的剩余光被光反射部件25反射且穿过安装基板20和第一基座23而进入光接收元件30中。采用这种配置，可在光接收元件30处监测发光元件40的发光量。光反射部件25例如可以由在透镜24的外表面上的中央部形成的铝(Al)层实现。除这几点之外，实施例2的发光元件-光接收元件组件的配置与构造可与实施例1的发光元件-光接收元件组件的配置与构造相同。此外，实施例2的发光元件-光接收元件组件的制造方法可与实施例1的发光元件-光接收元件组件的制造方法相同。因此，省略了详细说明。
以上，基于特定的优选的实施方式和实施例以具体说明本发明。然而，本发明不限于上述实施方式和实施例。上述实施方式和实施例中描述的光接收元件和发光元件以及发光元件-光接收元件组件的配置和构造是示例性的，并且可适当地变更。与表示单个发光元件-光接收元件组件10的图1相比，可将多个光接收元件30与发光元件40的一体化单元布置在单个安装基板20上，或者，发光元件-光接收元件组件10可以是将被切断并分割成预定形状的多个安装基板20连接而成的形式。
本领域的技术人员应当明白，在不脱离所附权利要求及其等同物的范围内，取决于设计需要和其它因素可出现各种变化、组合、子组合和替代。

Claims (18)

1.一种发光元件-光接收元件组件，其包括：
安装基板，其具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，并且包括在所述第一表面上设置为凸部的第一基座；
光接收元件，其具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述光接收元件的第一表面固定于所述第一基座上；以及
发光元件，
所述光接收元件包括允许所述发光元件发出的光通过的光通过部，
由所述发光元件发出的光穿过所述光接收元件的所述光通过部、所述第一基座和所述安装基板而出射至外部，
所述光接收元件接收从外部穿过所述安装基板和所述第一基座而入射的光，
所述光接收元件包括在所述光接收元件的第二表面上设置为凸部的环状第二基座，并且
所述发光元件固定于所述第二基座上。
2.如权利要求1所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述第二基座由金属层或合金层制成。
3.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述发光元件由面射型激光元件形成。
4.如权利要求3所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述面射型激光元件为底出射型的面射型激光元件。
5.如权利要求1、2和4之一所述的发光元件-光接收元件组件，
其中，所述安装基板具有设置于所述安装基板的第二表面上的透镜，
由所述发光元件发出的光穿过所述光接收元件的所述光通过部、所述第一基座、所述安装基板以及所述透镜而出射至外部，并且
所述光接收元件接收从外部穿过所述透镜、所述安装基板和所述第一基座而入射的光。
6.如权利要求5所述的发光元件-光接收元件组件，
其中，所述透镜具有设置在所述透镜的中央部的光反射部件，
来自所述发光元件的一部分出射光穿过所述光接收元件的所述光通过部、所述第一基座、所述安装基板以及所述透镜而出射至外部，并且
来自所述发光元件的剩余出射光被所述光反射部件反射且穿过所述安装基板和所述第一基座而进入所述光接收元件中。
7.如权利要求5所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述透镜的中心与所述光接收元件和所述发光元件的中心一致。
8.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述第一基座的外形与所述光接收元件的第一表面的外形相同。
9.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述第二基座的外形与所述发光元件的第一表面的外形相同。
10.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述第一基座的外形小于所述光接收元件的第一表面的外形。
11.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述第二基座的外形小于所述发光元件的第一表面的外形。
12.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述光接收元件的第一表面隔着透光性第一粘接层而固定于所述第一基座上。
13.如权利要求1或2所述的发光元件-光接收元件组件，其中，所述发光元件隔着第二粘接层而固定于所述第二基座上。
14.一种发光元件-光接收元件组件的制造方法，所述发光元件-光接收元件组件包括：
安装基板，其具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，并且包括在所述第一表面上设置为凸部的第一基座；
光接收元件，其具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述光接收元件的第一表面固定于所述第一基座上；以及
发光元件，
所述光接收元件包括允许所述发光元件发出的光通过的光通过部，
由所述发光元件发出的光穿过所述光接收元件的所述光通过部、所述第一基座和所述安装基板而出射至外部，
所述光接收元件接收从外部穿过所述安装基板和所述第一基座而入射的光，
所述光接收元件包括在所述光接收元件的第二表面上设置为凸部的环状第二基座，并且
所述发光元件固定于所述第二基座上，
所述方法包括：
制备所述安装基板，所述安装基板包括以第一间距P1设置的所述第一基座；
制备光接收元件临时紧固用基板，所述光接收元件的第二表面以第二间距P2被临时紧固于所述光接收元件临时紧固用基板，并且m2·P2＝P1，m2为正整数；
制备发光元件临时紧固用基板，所述发光元件以第三间距P3被临时紧固于所述发光元件临时紧固用基板，并且m3·P3＝P1，m3为正整数；
将每m2个光接收元件的第一表面、即被(m2-1)个光接收元件隔开的光接收元件的第一表面布置在所述第一基座上，并且从所述光接收元件临时紧固用基板除去所布置的光接收元件；并且
将每m3个发光元件、即被(m3-1)个发光元件隔开的发光元件布置在设置于所述光接收元件的第二表面上的所述第二基座上，并且从所述发光元件临时紧固用基板除去所布置的发光元件。
15.如权利要求14所述的方法，其中，制备所述光接收元件临时紧固用基板包括：
在光接收元件制造用基板上制造所述光接收元件；
将所述光接收元件的第二表面以所述第二间距P2临时紧固于所述光接收元件临时紧固用基板；并且
除去所述光接收元件制造用基板以露出所述光接收元件的第一表面。
16.如权利要求14所述的方法，其中，制备所述发光元件临时紧固用基板包括：
在发光元件制造用基板上制造所述发光元件；
将所述发光元件的第二表面以所述第三间距P3临时紧固于所述发光元件临时紧固用基板；并且
除去所述发光元件制造用基板以露出所述发光元件的第一表面。
17.如权利要求14所述的方法，其中，将每m2个光接收元件的第一表面、即被(m2-1)个光接收元件隔开的光接收元件的第一表面布置在所述第一基座上并且从所述光接收元件临时紧固用基板除去所布置的光接收元件包括：
至少在所述第一基座上形成透光性第一粘接层；
通过将所述光接收元件安装在形成于所述第一基座上的所述第一粘接层上，从而将所述光接收元件布置于所述第一基座上；并且
将所布置的光接收元件与所述光接收元件临时紧固用基板分离。
18.如权利要求14所述的方法，其中，将每m3个发光元件、即被(m3-1)个发光元件隔开的发光元件布置在设置于所述光接收元件的第二表面上的所述第二基座上并且从所述发光元件临时紧固用基板除去所布置的发光元件包括：
至少在所述第二基座上形成第二粘接层；
通过将所述发光元件安装在形成于所述第二基座上的所述第二粘接层上，从而将所述发光元件布置于所述第二基座上；并且
将所布置的发光元件与所述发光元件临时紧固用基板分离。
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