CN111863983B - 生产带金属光学分离栅的光电发射和/或接收装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生产带有金属光学分离栅(140)的光电发射和/或光电接收装置(100)的方法，该方法至少包括：生产至少一个光电发射和/或光电接收部件(102)，其中，该光电发射和/或光电接收部件的至少一个第一金属电极(110)覆盖光电发射和/或光电接收部件的至少一个半导体堆叠部(104，106，108)的侧翼，并且延伸到光电发射和/或光电接收部件的至少一个发射和/或接收面(112)；对第一金属电极的位于发射和/或接收面处的至少一个面进行处理，使得能够将第一金属电极的所述面润湿；在至少一个支撑件(142)上生产金属光学分离栅；通过钎焊将金属光学分离栅紧固在第一金属电极的所述面上；移除该支撑件。

Description

生产带金属光学分离栅的光电发射和/或接收装置的方法
技术领域
本发明涉及带有诸如发光二极管(被称为LED或微型LED)的光电发射二极管和/或带有诸如光电二极管的光电接收二极管的装置的领域。本发明尤其适用于以下领域：
-LED照明装置、包括LED矩阵的诸如屏幕、投影仪或电视墙的电子装置；
-包括光电二极管矩阵的光电接收微电子或电子装置，诸如图像传感器；
-包括光电发射二极管和光电接收二极管的装置，该装置例如形成传感器和屏幕。
背景技术
在光电发射和/或光电接收二极管装置中，通常有利的是通过装置的表面单元来增加装置的分辨率，即，增加有源单元或像素点的数量。该分辨率的增加既涉及减小像素点的单位尺寸，又涉及改善像素点之间的光学分离，以便特别地减小“串扰”，即，减小在邻近像素点之间发生的光学干扰。在像素点包括光电发射二极管的情况下，该像素点的方向性的增加也参与了该装置可以达到的分辨率的增加。
此外，必须通过限制与装置的接收和/或发射的灵敏度相关的损耗来实现该分辨率的增加，这意味着像素点的有用表面或敏感表面(即像素点的接收和/或发射表面)减小，伴随着周边盲区的表面(即不发射光或不接收光的表面)减小，该周边盲区例如对应于二极管的电极所占据的区域以及位于像素点之间和像素点周围的绝缘区域。该周边盲区的表面的减小涉及使该周边盲区在像素点周围的宽度最小化，同时仍保持或改善像素点之间的光学分离。
在当前的装置中，为了获得良好的性能，需要生产像素点的光学分离装置，该光学分离装置被布置在像素点的发射和/或接收面的上方。像素点的这种光学分离元件(被称为准直栅或光学分离栅)使得可以防止相邻像素点之间的干扰(串扰)并且还可以改善光发射方向性。此外，该光学分离栅还可用于在像素点上布置旨在由像素点发射和/或接收的辐射的波长转换元件，从而使得可以例如改变所发射的颜色或过滤所接收到的光。在光电发射装置的情况下，这种转换元件例如包括磷。因此，当该元件的高度很大时，该光学分离栅用于使像素点彼此光学隔离。
通常，光学分离栅在生产完成之后被添加在像素点上方。为了不限制像素点的有用表面并获得良好的性能，尽可能精细地制作形成光学分离栅的壁，例如对于如下像素点而言，该壁具有小于约5μm的宽度或厚度和例如大于约10μm的很大的高度：每个像素点的有用表面的侧面的尺寸(宽度)等于约40μm。这样的尺寸导致光学分离栅具有显著的纵横比(高/宽比)，该纵横比例如大于2。此外，壁的良好的垂直度、低的粗糙度和良好的反射性使得可以获得光学分离栅，该光学分离栅不干扰由像素点接收和/或发射的光学信号的反射、衍射和扩散。
在装置包括二极管(该二极管从其正面(与在其上产生二极管的衬底的一侧相对的面)进行光电发射和/或光电接收)的情况下，可以在制造装置的互连层(也被称为BEOL(“线路后端”))期间生产这样的光学分离栅。这些互连层中的形成在二极管正面一侧上的互连层可以专用于生产光学分离栅。这种配置使得可以获得高的整合度，并因此获得较小的尺寸，以及实现光学分离栅与像素点的良好对准。然而，该配置不能应用于从二极管的背面进行光的发射和/或接收的装置，原因是互连层在该装置的正面上产生。此外，由此获得的光学分离栅的高度受到用于生产互连层的技术的限制，该高度通常介于约1μm至3μm之间。
因此，在装置从其背面进行光的发射和/或接收的情况下，在产生互连层、将装置转移到支撑件上以及将生产装置的衬底移除之后，通过实施特定方法来生产光学分离栅。衬底的移除释放了二极管的背面，在该背面上产生了光学分离栅。在这种情况下，要管理的主要问题是光学分离栅与像素点的对准。
此外，当以将材料沉积在预先通过光刻形成的沟槽中的方式产生准直栅时，必须使所沉积的材料平坦化。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于生产带有光学分离栅的光电发射和/或光电接收装置的方法，该光学分离栅可应用于从其背面进行光的发射和/或接收的装置，这使得可以获得光学分离栅与装置的一个或多个光电发射和/或光电接收部件的良好对准，并且不需要对所沉积的材料进行平坦化以形成光学分离栅。
为此，本发明提出一种用于生产带有光学分离栅的光电发射和/或光电接收装置的方法，该方法至少包括：
-生产至少一个光电发射和/或光电接收部件，其中，该光电发射和/或光电接收部件的至少一个第一金属电极覆盖光电发射和/或光电接收部件的至少一个半导体堆叠部的侧翼或抵靠该侧翼而布置，并且延伸到光电发射和/或光电接收部件的至少一个发射和/或接收面；
-对第一金属电极的位于发射和/或接收面处的至少一个面进行处理，使得能够将第一金属电极的所述面润湿；
-在至少一个支撑件上生产金属光学分离栅；
-通过钎焊将金属光学分离栅紧固在第一金属电极的所述面上；
-移除该支撑件。
该方法提出通过使用装置的至少一个部件的电极中的一个电极以钎焊的方式将金属光学分离栅转移并紧固，以限定接触区，在该接触区上转移并紧固光学分离栅，这些接触区要预先做成适合进行钎焊(即可润湿)。
由于在所使用的钎焊材料处于熔融状态时发生自对准效应并且该对准通过第一金属电极的面与金属光学分离栅之间的毛细作用自然地进行，因此使用钎焊来紧固光学分离栅使得可以将光学分离栅相对于装置的一个或多个光电发射和/或光电接收部件进行完美对准。
因为该光学分离栅是预先在支撑件上生产的而不依赖于一个或多个光电发射和/或光电接收部件，因此不需要使材料平坦化的步骤，这与在生产部件之前，以将材料沉积在通过光刻形成的沟槽中的方式来生产光学分离栅的情况相反。
此外，该方法需要实施很少的步骤，很少的约束，并且没有任何复杂的对准。
该方法可被实施以生产彩色LED矩阵或具有非常好的对比度的RGB或黑白类型的LED矩阵，例如用于汽车的LED矩阵前照灯。
当位于该材料或该表面上的液体滴(在目前情况下为液体钎焊)形成小于90°的接触角时，该材料或表面具有可润湿性。
金属光学分离栅被紧固在第一金属电极的所述面上，所述面位于与支撑件所在一侧相对的一侧上。
光电发射和/或光电接收部件可包括至少一个光电发射和/或光电接收二极管，该至少一个光电发射和/或光电接收二极管至少包括：
-掺杂半导体的第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分是半导体堆叠部的一部分并且形成p-n结，掺杂半导体的第一部分的第一部被布置在掺杂半导体的第一部分的第二部与掺杂半导体的第二部分之间；
-介电部分，该介电部分覆盖掺杂半导体的第一部分的第一部的侧翼和掺杂半导体的第二部分的侧翼或抵靠所述第一部分的第一部的侧翼和所述第二部分的侧翼而布置；
-第二电极，该第二电极电联接到掺杂半导体的第二部分并且使得掺杂半导体的第二部分被布置在掺杂半导体的第一部分与第二电极之间；
并且其中，第一金属电极抵靠介电部分的外侧翼并抵靠掺杂半导体的第一部分的第二部的侧翼而布置，使得第一金属电极电联接到掺杂半导体的第一部分并与掺杂半导体的第二部分电绝缘。
介电部分的外侧翼对应于与抵靠第一部分的第一部并抵靠第二部分布置的侧翼相对的侧翼。
该方法可在生产光电发射和/或光电接收部件与对第一金属电极的面进行处理之间或者在将支撑件移除之后进一步包括，在与发射和/或接收面相对的一侧上，将光电发射和/或光电接收部件电联接和机械联接到至少一个电子控制电路。
对第一金属电极的面进行处理可包括将至少一个可润湿材料沉积在第一金属电极的面上，或者在第一金属电极包括被至少一个第二不可润湿材料覆盖的至少一个第一可润湿的金属材料时，对第一金属电极的面上的第二不可润湿材料进行蚀刻。第二不可润湿材料的这种蚀刻使得可以进入第一可润湿金属材料，该第一可润湿材料随后形成第一金属电极的其上通过钎焊紧固有金属光学分离栅的面。
该方法可在生产金属光学分离栅与紧固金属光学分离栅之间进一步包括将至少一种钎焊材料沉积在金属光学分离栅上。该钎焊材料对应于用于将金属光学分离栅钎焊在第一金属电极的面上的钎焊材料。替代地，钎焊材料可不沉积在光学分离栅上，而是沉积在第一电极上。根据另一替代方案，可以将第一钎焊材料沉积在光学分离栅上并将第二钎焊材料沉积在第一电极上。
可以在支撑件上生产金属光学分离栅，在金属光学分离栅与支撑件之间布置有至少一个牺牲层，并且可通过抑制牺牲层而将支撑件移除。
在这种情况下，该方法可使得：
-牺牲层的材料能够相对于金属光学分离栅的材料被选择性地蚀刻；
-该方法在生产金属光学分离栅与紧固金属光学分离栅之间进一步包括，对牺牲层进行部分蚀刻，使得牺牲层的其余部分位于金属光学分离栅与支撑件之间；
-通过抑制牺牲层的其余部分而将支撑件移除。
替代地，该方法可使得：
-牺牲层包括能够溶解在溶剂中的至少一种材料，并且支撑件的移除包括至少一次使牺牲层与溶剂进行接触，从而使牺牲层的材料溶解，或者
-牺牲层至少包括聚酰亚胺，并且支撑件的移除包括至少一次使牺牲层与等离子体进行接触，从而对聚酰亚胺进行蚀刻。
根据另一替代方案，该方法可使得：
-在支撑件上生产金属光学分离栅，在金属光学分离栅与支撑件之间布置有至少一个临时粘结层；
-该临时粘结层包括至少一种材料，该至少一种材料的粘结性能能够从所述材料所暴露的给定温度开始降低，并且在大于或等于所述给定温度的温度下实施对金属光学分离栅的紧固。
根据另一替代方案，该方法可使得：
-在支撑件上生产金属光学分离栅，其中，在金属光学分离栅与支撑件之间布置有至少一个临时粘结层；
-临时粘结层包括至少一种材料，该至少一种材料的粘结性能能够在所述材料暴露于电磁辐射(例如紫外辐射或红外辐射)时降低，支撑件的移除包括至少一次使临时粘结层通过支撑件暴露于电磁辐射。
根据另一替代方案，该方法可使得：
-在支撑件上生产金属光学分离栅，在金属光学分离栅与支撑件之间布置有至少一个氧化层和至少一个铂层；
-支撑件的移除包括在氧化层与铂层之间的界面处进行至少一次机械分离。
生产金属光学分离栅可进一步包括在支撑件上生产旨在由光电发射和/或光电接收部件发射和/或接收的辐射的至少一个波长转换元件，该至少一个波长转换元件被布置在金属光学分离栅的各部分之间，使得在将金属光学分离栅紧固之后，将波长转换元件布置成面对光电发射和/或光电接收部件的半导体堆叠部。
该波长转换元件可包括磷。
该方法可使得：
-生产多个光电发射和/或光电接收部件，并形成光电发射和/或光电接收装置的像素点矩阵；
-第一金属电极被布置在光电发射和/或光电接收部件中的每一个的周围，并且对于光电发射和/或光电接收部件是共有的。
附图说明
当参考附图阅读仅出于提供信息而决非限制的目的给出的实施例的描述时，将更好地理解本发明，在附图中：
-图1至图21示出了根据第一实施例的用于生产带有金属光学分离栅的光电发射和/或光电接收装置的方法的步骤，该金属光学分离栅是本发明的技术方案；
-图22和图23示出了根据第二实施例的用于生产带有金属光学分离栅的光电发射和/或光电接收装置的方法的步骤，该金属光学分离栅是本发明的技术方案。
下文描述的不同附图的相同的、相似的或等价的部分具有相同的附图标记，以使得易于从一个附图传到另一附图。
附图中示出的不同部分不一定按照相同比例示出，以便使附图更加易读。
不同的可能性(替代方案和实施例)必须被理解为不互相排斥并且能够彼此组合在一起。
具体实施方式
下文描述的图1至图21示出了根据第一实施例的用于生产光电发射和/或光电接收装置100的方法的步骤。
在第一步骤中，生产装置100的至少一个光电发射和/或光电接收部件102。在本文描述的第一实施例中，生产多个光电发射和/或光电接收部件102并且以形成矩阵的方式使该多个光电发射和/或光电接收部件彼此相邻地布置。
在图1至图21所示的特定的示例性实施方式中，所生产的装置100对应于发射装置，并且部件102对应于以矩阵的形式布置的LED。替代地，装置100可对应于光电接收装置，其中，部件102例如对应于光电二极管。根据另一替代方案，装置100既可以发射光又可以接收光并且包括以下矩阵，该矩阵既包括诸如LED的光电发射部件102，又包括诸如光电二极管的光电接收部件102。
图1示出了多个部件102的横截面，并且图2示出了这些部件102的俯视图。
每个部件102包括根据第一种类型(例如为n型)的传导性的掺杂半导体的第一部分104。第一部分104的厚度对应于第一部分的垂直于支撑件的面并且平行于图1所示的轴线Z的尺寸，第一部分104被布置在支撑件上。第一部分104的厚度例如介于约20nm至10μm之间，优选地介于约2μm至4μm之间。
根据第一示例性实施方式，第一部分104包括单个掺杂半导体(例如为掺杂n的掺杂半导体)，该单个掺杂半导体具有例如介于约1017施主/cm3至5.1020施主/cm3之间的施主浓度并且例如对应于GaN。
根据第二示例性实施方式，第一部分104由多种不同的半导体堆叠而成，例如第一掺杂半导体n+具有例如介于约5.1017施主/cm3至5.1020施主/cm3之间的施主浓度，并且第二掺杂半导体n-具有例如介于约1017施主/cm3至5.1019施主/cm3之间的施主浓度。第一半导体例如是GaN，并且第二半导体例如是InGaN。第一半导体的厚度可大于约100nm，例如等于约3μm，并且第二半导体的厚度例如介于约5nm至500nm之间。替代地，第一部分104的不同半导体可掺杂有相同的掺杂级。
在本文描述的特定的示例性实施方式中，其中，部件102对应于LED，每个部件102还包括发射区106，该发射区包括一个或多个(例如为五个)发射层，该一个或多个发射层旨在各自形成例如包括InGaN的量子阱，并且每个发射层都被布置在例如包括GaN的两个阻挡层之间。一个或多个发射层包括本征半导体材料，即不被故意掺杂的材料(剩余施主浓度nnid例如等于约1017施主/cm3，或介于约1015施主/cm3至1018施主/cm3之间)。发射层或发射层中的每一个的厚度(沿轴线Z的尺寸)例如等于约3nm，通常介于约0.5nm至10nm之间，并且阻挡层中的每一个的厚度(沿轴线Z的尺寸)例如介于约1nm至25nm之间。
替代地，部件102可能不包括发射区106。
每个部件102还包括根据第二种类型的传导性(该第二种类型的传导性与第一部分104的掺杂的传导性相反并且在此为p型)的掺杂半导体的第二部分108，其中，受体的浓度例如介于约1017受体/cm3至5.1019受体/cm3之间。第二部分108的半导体例如是GaN，并且该半导体的厚度(沿轴线Z的尺寸)例如介于约20nm至10μm之间。
发射区106被布置在第一部分104与第二部分108之间。
部分104和108形成部件102的p-n结。部分104、108和发射区域106一起形成p-i-n结。
替代地，部分104和108的半导体的传导性类型可相对于在此描述的示例相反。
在替代实施方式中，电子阻挡层(在图1至图21中未示出)可被布置在第二部分108与发射区106之间，其中，该电子阻挡层包括例如具有12％铝的AlGaN和受体浓度例如等于约1017受体/cm3的p型掺杂。
除了上文描述的那些材料以外的材料可用于生产部分104、108和发射区106。
在每个部件102中，部分104、108和发射区106形成与台面结构相对应的半导体堆叠部。表述“台面结构”表示以下事实：即部件102是以掺杂半导体的部分104、108的堆叠部的形式生产的，其中，在掺杂半导体的这两个部分104、108的界面处形成结区，并且该堆叠部在此以名为台面的岛部的形式在其整个高度上被蚀刻。
根据目标应用和所需的像素点密度，由部件102形成的台面结构中的一个台面结构的侧面尺寸(沿平面(X，Y)的尺寸)可介于约500nm至1mm之间，或介于500nm至几毫米之间。例如，对于使用高功率二极管(例如用于车辆前照灯的LED矩阵)的应用，二极管的尺寸比使用低功率二极管的应用(例如屏幕区域(通常小于约10微米))中的二极管的尺寸大(几十微米)。
每个部件102包括第一电极110，该第一电极覆盖部件102的由部分104、108和发射区106形成的半导体堆叠部的侧翼或抵靠所述侧翼而布置，并且该第一电极在由部件102形成的台面结构的整个高度上延伸到部件102的发射和/或接收面112。第一电极110例如对应于部件102的阴极。第一电极110在此包括中心部114和外层116，该中心部例如包括铜，该外层覆盖中心部114并且例如包括厚度例如介于约5nm至300nm之间的钛和厚度例如介于约50nm至1μm之间的铝。有利地，外层116的厚度等于约400nm。
第一电极110的宽度(对应于图1所示的沿轴线X的尺寸)小于部件102在平面(X，Y)中的侧面的尺寸，并且例如介于约1μm至20μm之间，或者介于约3μm至6μm之间，并且例如等于约5μm。
在本文描述的第一实施例中，第一电极110与装置100的多个部件102电联接在一起以形成共有电极(例如阴极)。第一电极110一起形成栅，该栅的多个部分围绕这些部件102的半导体堆叠部。
在装置100中，第一电极110还用于使部件102彼此光学绝缘。特别是当外层包括铝时，外层116尤其使得可以在台面结构的侧翼上具有良好的光学反射，并因此限制了相邻部件102之间的串扰。
每个部件102还包括介电部分118，该介电部分覆盖第一部分104的第一部120的侧翼、发射区106的侧翼以及第二部分108的侧翼。介电部分118例如包括SiN/SiO2双分子层并且具有例如介于约3nm至2μm之间并且例如等于约200nm的厚度或宽度。这些介电部分118提供第一电极110与第二部分108之间的电绝缘以及第一电极110与发射区106之间的电绝缘。
介电部分118不覆盖第一部分104的第二部122的侧翼(第一部120被布置在第二部122与第二部分108之间)。因此，第一电极110与第一部分104的第二部122电接触。在图1至图21中，第一部分104的第一部120和第二部122用虚线象征性地彼此界定。
每个部件102还包括第二电极124，该第二电极例如对应于与阳极，该第二电极电连接到第二部分108，并且使得第二部分108被布置在第二电极124与第一部分104之间。第二电极124例如包括光学反射材料，诸如铝或银。该材料具有光学反射性，因为该材料的振幅反射系数(反射光的振幅与入射光的振幅之比)至少为80％。
两个相邻部件102之间的距离，即第一电极110的一部分的厚度和两个介电部分118的厚度的和，例如大于或等于大约0.5μm。
每个部件102还包括介电部分126，该介电部分在第一电极110与第二电极124之间提供电绝缘。
部件102包括部件的电极110、124，该电极可从与发射区112相对的背面128接入。
部件102在其背面128被转移到电子控制电路130上，部件102的电极110、124电联接到该电子控制电路130。该转移使得可以将部件102电联接和机械联接到电路130。电路130包括衬底，在该衬底上特别地生产有例如CMOS或无源类型(互连网络)的有源寻址部件。导电衬垫132使得可以从装置100的外部电接入电路130的部件。部件102在电子控制电路130上的转移是通过混合来实现的，例如通过电路130的接触衬垫与在部件102与电路130之间形成的接触衬垫134之间的钎焊或直接胶合来实现的。接触衬垫包括例如铜。
在文献WO 2017/068029A1中描述关于部件102的生产的细节。
在生产部件102之后，对第一电极110的位于发射面112一侧上的面进行处理，以使第一电极110的这个面可润湿。实际上，存在于第一电极110的表面上的材料(在此对应于外层116的金属)通常是不可润湿的(如同铝一样)，或者是不可充分润湿的。
根据第一示例，该处理包括将至少一种可润湿材料沉积在第一电极110的经处理的面(即第一电极110的用于在其上生产光学分离栅140的面)上。可润湿材料例如对应于Ni/Au类型的双分子层。可润湿材料例如是通过所谓的“无电”沉积进行沉积的，即该沉积不利用电流进行材料的沉积。替代地，例如，可以通过被称为“剥离”的技术或使用金属沉积和光刻的常规方法的任何其他方法来进行与Ti/Ni/Au多分子层对应的可润湿材料的沉积。在根据该第一示例的这种处理结束时获得的结构在图3和图4中示出，附图标记136表示可润湿材料的沉积在第一电极110上的部分(在这些图中，可润湿材料也被沉积在衬垫132上)。
根据第二示例，当第一电极110包括由不可润湿材料覆盖的可润湿材料时(如此处的这种情况，即中心部114的被外层116的钛和铝覆盖的铜)，该处理可包括对第一电极110的不可润湿材料进行蚀刻，以使第一电极110的可润湿材料暴露。这种蚀刻例如通过使用等离子体、有利地通过使用SF6和/或氯化等离子体来实现，以便抑制第一电极110的外层116的一种或多种金属。在该蚀刻期间，衬垫132被保护树脂覆盖，使得衬垫不会被该蚀刻改变。然后，该树脂被抑制。替代地，可以实施离子束蚀刻。这种处理结束时获得的结构在图5和图6中示出。
在对第一电极110进行处理的同时，生产旨在被转移到第一电极110上的金属光学分离栅140。
下文结合图7至图10描述了光学分离栅140的第一示例性实施方式。
光学分离栅140由支撑件142制成，该支撑件例如对应于半导体衬底，在此为硅衬底。支撑件142在此对应于直径等于200mm的硅片。
牺牲层144形成在支撑件142的如下面上：旨在在该面的一侧上生产光学分离栅140。牺牲层144的材料在此能够相对于光学分离栅140的材料被选择性地蚀刻。在本文描述的实施例中，牺牲层144对应于钛层。牺牲层144的厚度(沿轴线Z的尺寸)在此等于50nm。
然后，在牺牲层144上形成金属生长层146，光学分离栅140的材料将从该金属生长层开始沉积。在本文描述的实施例中，生长层146包括铜。牺牲层144还用作用于使生长层146沉积的锚固层。生长层146的厚度(沿轴线Z的尺寸)例如等于约100nm。
光学分离栅140的期望图案由沉积在生长层146上的树脂掩模148限定(参见图7)。该图案对应于第一电极110的图案，即在此对应于栅的图案。
然后，从生长层146的未被掩模148覆盖的部分中沉积出光学分离栅140的金属材料(例如铜)。这种沉积例如对应于电化学沉积或ECD生长。
光学分离栅140的多个部分的宽度(图8所示的沿轴线X的尺寸)等于或接近于第一电极110的宽度。光学分离栅140的高度(图8所示的沿轴线Z的尺寸)例如介于约5μm至50μm之间，并且有利地介于约10μm至20μm之间。
然后，将钎焊材料150沉积在光学分离栅140的金属材料上。该钎焊材料150包括例如以下材料中的至少一种：SnAg、In、Sn、SnCu、InSn。可以通过相同的ECD电化学沉积技术或者随后通过“剥离”、浸入、涂覆、丝网印刷等类型的沉积将钎焊材料150直接沉积在栅140之后。钎焊材料150的厚度(沿轴线Z的尺寸)例如介于大约1μm至10μm之间，并且例如等于约3μm。
然后移除掩模148(参见图8)。
然后例如通过化学蚀刻来抑制生长层146和牺牲层144的被掩模148覆盖的部分。
然后，为了便于稍后相对于光学分离栅140将支撑件142移除，实施对牺牲层144进行过度蚀刻的步骤。牺牲层144的这种过度蚀刻抑制了牺牲层144的存在于光学分离栅140与支撑件142之间的部分，使得只有牺牲层144的其余部分位于由光学分离栅140形成的界面处，如可在图10中看到的那样。
下文结合图11至图13描述了光学分离栅140的第二有利的示例性实施方式。
如在上文描述的第一实施例中，从支撑件142上产生光学分离栅140，牺牲层144在该支撑件上产生。与第一示例性实施方式(其中，牺牲层144对应于可以被选择性地蚀刻并且还形成用于金属生长层146的锚固层的材料层)相反，牺牲层和锚固层的功能在此由两个分离层来实现。在该第二实施例中，牺牲层144被布置在支撑件142与在图11中带有附图标记152的锚固层之间。锚固层152被布置在牺牲层144与金属生长层146之间，该金属生长层例如与上文描述的用于第一实施例的金属生长层相同。
锚固层152例如对应于钛层，该钛层与上文结合第一示例性实施方式描述的牺牲层相同。
可根据多个替代方案产生该第二示例性实施方式的牺牲层144。
根据第一替代方案，牺牲层144可包括能够溶解在溶剂中的材料。这样的材料例如对应于例如由布鲁尔科技公司出售的并且为220或305型的临时粘结树脂，并且该临时粘结树脂可溶解在柠檬烯溶液中。
根据第二替代方案，牺牲层144可包括聚酰亚胺。聚酰亚胺是例如由HD微型系统公司销售的聚合物，该聚合物的参考编号为PI-2610，厚度例如在1μm至2.5μm之间并且例如等于约2μm，并且可以从氧等离子体中移除，或者该聚合物的参考编号为PI-2611，厚度例如在3μm至9μm之间。在此，该聚合物的热膨胀系数或CTE例如接近于硅的热膨胀系数或CTE。
如上文针对第一示例性实施方式所描述的那样，即通过将树脂掩模148沉积在生长层146上(参见图11)，然后通过从生长层146的未被掩模148覆盖的部分开始沉积光学分离栅140的金属材料，通过在光学分离栅140上形成钎焊材料150并且通过移除掩模148(参见图12)来生产光学分离栅140。
然后例如通过化学蚀刻来抑制生长层146和锚定层152的被掩模148覆盖的部分(参见图13)。
下文结合图14至图16描述了光学分离栅140的第三有利的示例性实施方式。
在该第三示例性实施方式中，支撑件142被临时粘结层154覆盖。在临时粘结层154上生产锚固层152，并且在锚固层152上生产生长层146。锚固层152和生长层146例如与上文针对光学分离栅140的第二实施例描述的锚固层和生长层相同。
可以根据多个替代方案来生产该第三示例性实施方式的临时粘结层154。
根据第一替代方案，临时粘结层154包括粘结材料，该粘结材料的粘结性能在给定温度下降低。临时粘结层154是例如由日东电工株式会社(Nitto Denko Corporation)公司销售的并且名为的例如为“热释放胶带”类型的，该临时粘结层的粘结性能在大于或等于例如170℃的温度下降低。在这种情况下，将在大于或等于所使用的钎焊材料150的熔化温度并且还大于或等于临时粘结层154的粘结性能开始降低所处的给定温度的温度下实施可以将光学分离栅140紧固到第一电极110的钎焊。在钎焊期间，温度的快速升高使得所使用的钎焊材料150能够在临时粘结层154完全剥离之前熔化。在钎焊结束时，临时粘结层154的粘结性能为零或几乎为零，然后可以将支撑件142与光学分离栅140分离。在适用情况下，如果在钎焊操作期间无法进行剥离，则可以通过再次升高温度进行剥离，高于该温度时，临时粘结层154的粘结性能降低。在这种替代方案中，钎焊材料150有利地包括低熔化温度，并且例如对应于Sn-Ag、In、InSn或纯Sn。然而，由于胶合能量，可以使用其他钎焊材料150。
根据第二替代方案，临时粘结层154包括如下材料，当所述材料暴露于电磁辐射时，该材料的粘结性能降低。这样的材料例如对应于由公司销售的LTHC(光热转换)涂层，或者对应于由布鲁尔科技公司销售的/>701型涂层，或者对应于由HD微型系统公司销售的HD-3007型涂层，LTHC涂层的粘结性能随着由YAG激光器获得的红外辐射而降低，HD-3007型涂层的粘结性能随着紫外辐射(例如通过准分子激光、溶剂或加热获得)而降低。在这种情况下，支撑件142的移除将包括使临时粘结层154通过支撑件142暴露于所使用的辐射。因此，在该替代方案中，支撑件142被选择成使得该支撑件对于所使用的辐射是透明的或至少部分透明的。
然后，如上文针对第一实施例和第二实施例所描述的那样，即通过将树脂掩模148沉积在生长层146上(参见图14)，然后通过从生长层146的未被掩模148覆盖的部分开始沉积光学分离栅140的金属材料，通过在光学分离栅140上形成钎焊材料150并且通过移除掩模148(参见图15)来生产光学分离栅140。
然后例如通过化学蚀刻来抑制生长层146和锚定层152的被掩模148覆盖的部分(参见图16)。
下文结合图17至图19描述了光学分离栅140的第四示例性实施方式。
在该第四示例性实施方式中，支撑件142被氧化层156覆盖，然后在氧化层上沉积有铂层158。在铂层158上生产锚固层152，并且在锚固层152上生产生长层146。锚固层152和生长层146例如与上文针对光学分离栅140的第二示例性实施方式和第三示例性实施方式描述的锚固层和生长层相同。
形成在氧化层156与铂层158之间的界面具有低的粘附性，这将使得稍后可以通过将氧化层156与铂层158机械地分离而将支撑件142与光学分离栅140剥离。
如上文针对前述实施例所描述的那样，即通过将树脂掩模148沉积在生长层146上(参见图17)，然后通过从生长层146的未被掩模148覆盖的部分开始沉积光学分离栅140的金属材料，通过在光学分离栅140上形成钎焊材料150并且通过移除掩模148(参见图18)来生产光学分离栅140。
然后例如通过化学蚀刻来抑制生长层146和锚定层152的被掩模148覆盖的部分(参见图19)。
对于上文描述的光学分离栅140的不同的示例性实施方式，可以在沉积光学分离栅140的金属材料的步骤与沉积钎焊材料150的步骤之间实施沉积第二材料的步骤，该第二材料特别是覆盖光学分离栅140的第一金属材料的侧壁。该光学分离栅140的第二材料(覆盖光学分离栅140的第一材料)有利地是例如为银的金属材料，该金属材料可以通过所谓的“无电”沉积，或通过喷涂或PVD沉积来进行沉积，以提高光学分离栅140的侧壁的反射性并保护第一材料不被氧化。
在已经生产出光学分离栅140之后，通过钎焊将该栅140紧固在第一电极110的已经预先经受了使其能够润湿的处理的面上(参见图20)。该钎焊在高于该钎焊材料150的熔融温度的温度下，例如约250℃的温度下通过钎焊材料150进行。如在图20的情况下，可以预先将钎焊材料160沉积在第一电极110上。
当所使用的一种或多种钎焊材料处于熔融状态时，在第一电极110的金属部分与光学分离栅140之间产生自对准。
最后，将支撑件142从光学分离栅140中移除并剥离，从而完成装置100的生产(参见图21)。用于产生该移除的技术取决于形成支撑件142与光学分离栅140之间的界面的一层或多层的性质：
-在牺牲层144的情况下，诸如上文在光学分离栅140的第一示例性实施方式中描述的那样，例如实施化学蚀刻以抑制牺牲层144的位于由光学分离栅140形成的界面处的其余部分；
-在牺牲层144包括能够溶解在溶剂中的材料的情况下，可以将所生产的组件浸入包括该溶剂的化学溶液中，从而导致牺牲层144的溶解。在这种情况下有利的是，支撑件142包括孔，该孔形成用于溶剂的从与牺牲层144所在的面相对的面到牺牲层144的通路；
-在牺牲层144包括聚酰亚胺的情况下，所生产的部件可以经受包括例如氧气的等离子体，从而使得可以对牺牲层144进行蚀刻。在此，再次有利的是，支撑件142包括孔，该孔形成用于等离子体的从与牺牲层144所在的面相对的面到牺牲层144的通路；
-在临时粘结层154包括其粘结性能在给定温度下降低的粘结材料的情况下，由于在该钎焊期间达到的温度抑制临时粘结层154的粘结性能的事实，因此可在钎焊结束时移除支撑件142；
-在临时粘结层154包括当暴露于电磁辐射(例如紫外辐射或红外辐射)时其粘结性能降低的材料的情况下，通过支撑件142将该材料暴露于由激光引起的该辐射；
-在由氧化层156和铂层158形成的界面的情况下，施加到这些层的界面上的机械力使得可以将这些层彼此分离。然后适合于对铂层158进行蚀刻，或者然后在结合图19所述的蚀刻操作之后预先对铂层进行蚀刻。
根据第二实施例，可以在生产光学分离栅140期间，在将掩模148移除之后，将旨在由部件102发射和/或接收的辐射的一个或多个波长转换元件162布置在光学分离栅140的各部分之间。这种元件162可联接到装置100上的一个或多个部件102或联接到装置100的所有部件102。图22示出了光学分离栅140以及与元件162相关联的部件102。
元件162可包括磷，例如为被布置在溶胶-凝胶型的玻璃基质中或在例如硅树脂和/或丙烯酸型的聚合物中的磷颗粒。
在这种情况下，在不使这些元件162劣化的温度下实施紧固。
如在图23中可见的，在将光学分离栅140紧固到第一电极110之后，将波长转换元件布置成面对部件102的半导体堆叠部。
在上文描述的第一特定实施例和第二特定实施例中，将部件102电联接到电子控制电路130，然后将光学分离栅140转移到部件102的第一电极110上。替代地，可以首先将光学分离栅140转移到部件102的第一电极110上，然后将这些部件102(该部件包括光学分离栅140)联接到电子控制电路130。
对于上文描述的所有实施例和替代方案，可以不同的方式实施用于生产装置100的方法：
-晶片到晶片地，即通过将装置100中的每一个与独立的光学分离栅单独联接，或
-晶片到衬底，即通过生产多个装置100，然后通过将多个装置紧固在共有衬底上，并且最后通过将光学分离栅140共同组装到这些装置100的第一电极110上，或
-衬底到衬底，即通过在第一衬底上生产多个装置100，然后通过将这些装置100的第一电极110组装到在第二衬底上生产的光学分离栅140。

Claims (14)

1.用于生产带有金属光学分离栅(140)的光电发射和/或光电接收装置(100)的方法，其特征在于，所述方法至少包括：
-生产至少一个光电发射和/或光电接收部件(102)，其中，所述光电发射和/或光电接收部件(102)的至少一个第一金属电极(110)覆盖所述光电发射和/或光电接收部件(102)的至少一个半导体堆叠部(104，106，108)的侧翼，并且延伸到所述光电发射和/或光电接收部件(102)的至少一个发射和/或接收面(112)；
-对所述第一金属电极(110)的位于所述发射和/或接收面(112)处的至少一个面进行处理，使得能够将所述第一金属电极(110)的所述面润湿；
-在至少一个支撑件(142)上生产所述金属光学分离栅(140)；
-通过钎焊将所述金属光学分离栅(140)紧固在所述第一金属电极(110)的所述面上；
-移除所述支撑件(142)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电发射和/或光电接收部件(102)包括至少一个光电发射和/或光电接收二极管，所述至少一个光电发射和/或光电接收二极管至少包括：
-掺杂半导体的第一部分和第二部分(104，108)，所述第一部分和所述第二部分是所述半导体堆叠部的一部分并且形成p-n结，所述掺杂半导体的第一部分(104)的第一部(120)被布置在所述掺杂半导体的第一部分(104)的第二部(122)与所述掺杂半导体的第二部分(108)之间；
-介电部分(118)，所述介电部分覆盖所述掺杂半导体的第一部分(104)的第一部(120)的侧翼和所述掺杂半导体的第二部分(108)的侧翼；
-第二电极(124)，所述第二电极电联接到所述掺杂半导体的第二部分(108)并且使得所述掺杂半导体的第二部分(108)被布置在所述掺杂半导体的第一部分(104)与所述第二电极(124)之间；
并且其中，所述第一金属电极(110)抵靠所述介电部分(118)的外侧翼并且抵靠所述掺杂半导体的第一部分(104)的第二部(122)的侧翼布置，使得所述第一金属电极(110)电联接到所述掺杂半导体的第一部分(104)并与所述掺杂半导体的第二部分(108)电绝缘。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法在生产所述光电发射和/或光电接收部件(102)与对所述第一金属电极(110)的面进行处理之间或者在将所述支撑件(142)移除之后进一步包括，在与所述发射和/或接收面(112)相对的一侧上，将所述光电发射和/或光电接收部件(102)电联接和机械联接到至少一个电子控制电路(130)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述第一金属电极(110)的面进行处理包括将至少一个可润湿材料(136)沉积在所述第一金属电极(110)的面上，或者当所述第一金属电极(110)包括被至少一个第二不可润湿材料(116)覆盖的至少一个第一可润湿的金属材料(114)时，对所述第一金属电极(110)的面上的所述第二不可润湿材料(116)进行蚀刻。
5.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法在生产所述金属光学分离栅(140)与紧固所述金属光学分离栅(140)之间进一步包括将至少一种钎焊材料(150)沉积在所述金属光学分离栅(140)上。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述支撑件(142)上生产所述金属光学分离栅(140)，在所述金属光学分离栅(140)与所述支撑件(142)之间布置有至少一个牺牲层(144)，并且其中，通过抑制所述牺牲层(144)而将所述支撑件(142)移除。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
-所述牺牲层(144)的材料能够相对于所述金属光学分离栅(140)的材料被选择性地蚀刻；
-所述方法在生产所述金属光学分离栅(140)与紧固所述金属光学分离栅(140)之间进一步包括，对所述牺牲层(144)进行部分蚀刻，使得所述牺牲层(144)的其余部分位于所述金属光学分离栅(140)与所述支撑件(142)之间；
-通过抑制所述牺牲层(144)的其余部分而将所述支撑件(142)移除。
8.根据权利要求6所述的方法，其中：
-所述牺牲层(144)包括能够溶解在溶剂中的至少一种材料，并且其中，所述支撑件(142)的移除包括至少一次使所述牺牲层(144)与所述溶剂进行接触，从而使所述牺牲层(144)的材料溶解，或者
-所述牺牲层(144)至少包括聚酰亚胺，并且其中，所述支撑件(142)的移除包括至少一次使所述牺牲层(144)与等离子体进行接触，从而对聚酰亚胺进行蚀刻。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
-在所述支撑件(142)上生产所述金属光学分离栅(140)，在所述金属光学分离栅(140)与所述支撑件(142)之间布置有至少一个临时粘结层(154)；
-所述临时粘结层(154)包括至少一种材料，所述至少一种材料的粘结性能能够从所述材料所暴露的给定温度开始降低，并且在大于或等于所述给定温度的温度下实施对所述金属光学分离栅(140)的紧固。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
-在所述支撑件(142)上生产所述金属光学分离栅(140)，在所述金属光学分离栅(140)与所述支撑件(142)之间布置有至少一个临时粘结层(154)；
-所述临时粘结层(154)包括至少一种材料，所述至少一种材料的粘结性能能够在所述材料暴露于电磁辐射时降低，所述支撑件(142)的移除包括至少一次使所述临时粘结层(154)通过所述支撑件(142)暴露于所述电磁辐射。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
-在所述支撑件(142)上生产所述金属光学分离栅(140)，在所述金属光学分离栅(140)与所述支撑件(142)之间布置有至少一个氧化层(156)和至少一个铂层(158)；
-所述支撑件(142)的移除包括在所述氧化层(156)与所述铂层(158)之间的界面处进行至少一次机械分离。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，生产所述金属光学分离栅(140)进一步包括在所述支撑件(142)上生产旨在由所述光电发射和/或光电接收部件(102)发射和/或接收的辐射的至少一个波长转换元件(162)，所述至少一个波长转换元件被布置在所述金属光学分离栅(140)的各部分之间，使得在将所述金属光学分离栅(140)紧固之后，将所述波长转换元件(162)布置成面对所述光电发射和/或光电接收部件(102)的半导体堆叠部(104，106，108)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述波长转换元件(162)包括磷。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
-生产多个光电发射和/或光电接收部件(102)，并形成所述光电发射和/或光电接收装置(100)的像素点矩阵；
-所述第一金属电极(110)被布置在所述光电发射和/或光电接收部件(102)中的每一个的周围，并且对于所述光电发射和/或光电接收部件(102)是共有的。
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