微机械光学构件和用于制造微机械光学构件的方法技术

本发明专利技术涉及一种微机械光学构件，具有光学窗、间隔保持件和构件衬底，

【技术实现步骤摘要】
微机械光学构件和用于制造微机械光学构件的方法


[0001]本专利技术涉及一种呈微机械封装的光学半导体组件的形式的微机械光学构件。

技术介绍

[0002]光学有效组件必须经常在密封的气氛中运行。一些激光二极管例如必须在无湿气和无有机物的环境中运行，以便不显著地降低其使用寿命。
[0003]现今常见的为了确保该环境的壳体是非常费事和昂贵的。对此，经常使用金属壳体，所述金属壳体一方面具有能够将电信号引导至光学构件的陶瓷贯穿引导部，另一方面具有至少一个玻璃窗，以便能够将光学信号引导至光学构件和/或从光学构件引导出。
[0004]此外，已知微机械加速度传感器和转速传感器以及它们的制造方法。传感器在晶片级上、即以大数量在硅衬底(晶片)上相互并联地制造并且也在晶片级上主要通过键合方法封装在密封闭合的腔中，在所述键合方法中将另外的晶片施加到具有传感器的晶片上。制造过程是相对成本有利的，因为各个本身昂贵的工作步骤在晶片级上、即同时对于多个单个传感器的总体(Ensemble)完成。通常使用的键合方法需要高的键合温度，但同时也能够实现密封的和非常稳固的连接。
[0005]期望的是，光学有效组件同样可以在晶片级上密封地和稳固地封闭。但这种用于光学组件的过程的简单利用是不可能的，因为光学有效组件通常不承受高键合温度。

技术实现思路

[0006]本专利技术寻求一种组件和一种制造方法，以便在晶片复合部中密封地封装光学构件。在此，所述方法应能够密封地保护光学构件并且同时应使在制造方法期间作用到光学构件上的热负载保持尽可能小。
[0007]本专利技术涉及一种具有光学窗、间隔保持件和构件衬底的微机械光学构件，其中，间隔保持件具有缺口，该缺口形成腔，该腔由光学窗和构件衬底限界，其中，在腔中布置有光学半导体组件，该光学半导体组件固定在构件衬底上并且设置成用于发射光辐射经过光学窗，其中，光学窗和间隔保持件借助于第一材料锁合连接部相互连接，其中，间隔保持件和构件衬底借助于第二材料锁合连接部相互连接。在此，在朝向光学窗的俯视图中，第一材料锁合连接部布置在光学窗下方，并且第二材料锁合连接部布置在光学窗旁边。所述设备简单地构造。
[0008]有利的是，光学窗是玻璃。所述光学窗在简单制造的同时允许光学透射。有利的是，构件衬底是陶瓷。有利地，在所述构件衬底上的构件能够良好地接触并且导出热量。
[0009]微机械光学构件的有利构型设置为，第一材料锁合连接部或者第二材料锁合连接部也是密封玻璃键合部。有利地，这样能够实现密封腔。
[0010]有利地，腔严密密封地闭合。由此，光学半导体组件针对灰尘、湿气和其他环境影响受保护。
[0011]有利地，间隔保持件在面向构件衬底的表面上具有第一吸收层。有利地，所述设备
能够更好地借助于透射焊接制成。
[0012]但也有利的是，光学窗在邻接于腔的表面上具有第二吸收层。有利地，由此能够避免光在腔中的干扰反射。特别有利地，第一吸收层和第二吸收层由相同材料组成。
[0013]本专利技术也涉及一种用于制造微机械光学构件的方法。本专利技术提出，针对各个光学元件制造具有缺口的间隔件晶片(Spacer
‑
Wafer)。此外提出，将玻璃晶片面式地键合到间隔件晶片上。然后，所述玻璃优选借助简单的锯切过程在键合框外部的轨道中并且也在缺口外部被移除。存在于各个衬底上的各个光学元件被装入到缺口中并且关于晶片被调整。然后通过局部的和非常短的加热过程建立在单个衬底和晶片之间的密封连接。通过短时间的和局部的加热，一方面可以产生可靠的密封连接，并且另一方面可以使光学构件针对过于强烈的加热受保护。短时间的和局部的加热优选以激光脉冲从晶片前侧进行，该激光脉冲穿过载体晶片出现到衬底上。在键合过程期间的配备、调整和机械压力建立从晶片后侧进行。
[0014]所述方法具有一系列有利的特征和构型。
[0015]各个光学元件被施加到晶片复合部上，由此可以对于每个单个元件进行非常精确的调整。在将光学元件密封封闭在间隔件晶片的缺口中的最终键合过程中，仅局部地加热键合连接部。由此可以在局部高温的情况下产生非常可靠的键合连接部，并且尽管如此不明显地加热光学构件。局部加热穿过间隔件晶片地实现。间隔件晶片的表面被这样预处理，使得能够通过红外激光良好地耦入。为此，预先移除在该位置处的玻璃。在第二键合连接部的区域中的表面不受锯切的损坏。可以在间隔件晶片下方设置吸收层。第一和第二键合框在几何上彼此分离。作为间隔件晶片优选使用单晶硅晶片。
[0016]所述方法包含非常少的部件并且实现简单构造的设备。尤其地，也不必使用TSV载体晶片。通过这种新的制造方法实现在光学半导体组件和镜面之间的非常高的调整精度。所制造的封装最终是非常小的。
附图说明
[0017]图1示出第一实施例中的根据本专利技术的微机械光学构件。
[0018]图2a
–
2e以设备的不同阶段示出用于制造根据本专利技术的微机械光学构件的方法。
[0019]图3示意性示出用于制造微机械光学构件的根据本专利技术的方法。
具体实施方式
[0020]图1示出第一实施例中的根据本专利技术的微机械光学构件。
[0021]示出了具有光学窗140、间隔保持件110和构件衬底19的微机械光学构件。间隔保持件110具有形成腔30的缺口，该腔由光学窗和构件衬底限界。在腔中布置有光学半导体组件18，该半导体组件固定在构件衬底上并且设置成用于在光束路径40中发射光辐射经过光学窗。光学窗和间隔保持件借助于第一材料锁合连接部5相互连接。间隔保持件和构件衬底借助于第二材料锁合连接部15相互连接。在此，在光学窗的俯视图200中，第一材料锁合连接部布置在光学窗下方并且第二材料锁合连接部布置在光学窗旁边。
[0022]图2a
–
2e以设备的不同阶段示出用于制造根据本专利技术的微机械光学构件的方法。
[0023]首先，制造具有缺口2的间隔件晶片1(图2a)。对于输出或接收不垂直于晶片平面
走向的信号的光学元件而言，有利的是在间隔件晶片中设置被动光学元件、如镜，以便以简单的方式实现合适的光束路径。例如可以通过KOH蚀刻将限定的斜侧面3蚀刻到具有限定的晶体取向的单晶硅晶片中，该侧面可以用作为镜侧面。此外，镜面还可以设有反射涂层。
[0024]将玻璃晶片4键合到间隔件晶片上(图2b)。优选地，玻璃晶片通过密封玻璃焊接方法施加到间隔件晶片上。密封玻璃5可以通过筛网印刷方法施加到玻璃晶片或间隔件晶片上。玻璃晶片相应地以环绕间隔件晶片中的缺口的方式键合到间隔件晶片上。在环绕该键合区域5、即第一材料锁合连接部的区域6中，有意地不设置在玻璃晶片和间隔件晶片之间的键合。通过借助局部施加的焊剂的密封玻璃焊接方法，这可以非常简单地实现。然而，同样可以考虑除了密封玻璃键合之外的另外的局部的材料锁合连接部5。
[0025]玻璃晶片在键合框区域外部在多余区域8中部分地或完全地移除(图2c)。优选地，这可以借助于简单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.微机械光学构件，该微机械光学构件具有光学窗(140)、间隔保持件(110)和构件衬底(19)，
‑
其中，所述间隔保持件(110)具有缺口，该缺口形成腔(30)，该腔由所述光学窗和所述构件衬底限界，
‑
其中，在所述腔中布置有光学半导体组件(18)，该光学半导体组件固定在所述构件衬底上并且设置成用于发射光辐射经过所述光学窗，
‑
其中，所述光学窗和所述间隔保持件借助于第一材料锁合连接部(5)相互连接，
‑
其中，所述间隔保持件和所述构件衬底借助于第二材料锁合连接部(15)相互连接，
‑
其中，在朝着所述光学窗的俯视图中，所述第一材料锁合连接部布置在所述光学窗下方，并且所述第二材料锁合连接部布置在所述光学窗旁边。2.根据权利要求1所述的微机械光学构件，其特征在于，所述光学窗(140)是玻璃。3.根据权利要求1或2所述的微机械光学构件，其特征在于，所述构件衬底(19)是陶瓷。4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械光学构件，其特征在于，所述第一材料锁合连接部(5)和/或所述第二材料锁合连接部(15)是密封玻璃键合部。5.根据前述权利要求中任一项所述的微机械光学构件，其特征在于，所述腔(30)严密密封地闭合。6.根据前述权利要求中任一项所述的微机械光学构件，其特征在于，所述间隔保持件(110)在面向所述构件衬底(19)的表面上具有第一吸收层(9)和/或所述光学窗(140)在邻接于所述腔(30)的表面上具有第二吸收层(10)。7.根据权利要求6所述的微机械光学构件，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：