[發(fā)明專利]用于光學互連的氧化鋅二極管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880007807.0
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101632032A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 倫納德·福布斯;凱·Y·阿恩
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: G02B6/43
• 分類號: G02B6/43;H01L33/00
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方

技術領域

本發(fā)明大體來說涉及半導體裝置，且更明確地說，涉及用于光學互連的氧化鋅二 極管。

背景技術

半導體工業(yè)中持續(xù)的挑戰(zhàn)是找到與制作于相同的晶片或裸片上及制作于不同的 晶片或裸片上的電路裝置形成電連接且在所述電路裝置之間形成電連接的新的、創(chuàng)新 且有效的方式。另外，提出了找到及/或改進用于封裝集成電路裝置的封裝技術的持續(xù) 的挑戰(zhàn)。

一種緩解這些問題的技術是位于相同裸片、鄰近裸片上的集成電路或板上的集成 電路之間的光學互連。這些互連可以是空氣、光學波導或光纖。由于許多集成電路包 含由基于硅的半導體形成的電路，因此將需要使用也由硅形成的檢測器，例如，硅光 電二極管或位于硅上的金屬-半導體-金屬檢測器等。此類基于硅的檢測器可僅檢測紫 外線中硅具有強吸收的短波長。遺憾地，產(chǎn)生具有此類短波長的信號及通過到所述檢 測器的恰當波導實現(xiàn)信令實施方案更難以實現(xiàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的實施例包含用于光學信令的系統(tǒng)、方法及裝置。用于形成信號互連件的 一個實施例可包含在硅襯底上的氧化物層中形成ZnO發(fā)射極及將所述ZnO發(fā)射極局 限于所述氧化物層中的圓形幾何結構。形成所述ZnO發(fā)射極可包含在所述硅上的所述 氧化物層中界定圓形開口、緊鄰所述硅沉積無定形ZnO緩沖層及以p型摻雜且接著n 型摻雜在所述緩沖層上生長單晶ZnO。

用于形成光學信號互連件系統(tǒng)的一個實施例可包含在硅襯底上的未經(jīng)摻雜的氧 化物層中形成發(fā)光二極管。形成所述二極管包含在所述未經(jīng)摻雜的氧化物層中形成圓 形開口、在所述圓形開口內在所述硅襯底上沉積無定形氧化鋅(ZnO)緩沖層、以p 型摻雜且接著n型摻雜在所述緩沖層上生長單晶ZnO及提供到所述未經(jīng)摻雜的氧化物 層上的所述n型摻雜的導電觸點，使得所述導電觸點界定圓形開口。

一個實施例可包含一種光學信號互連件系統(tǒng)。所述光學系統(tǒng)可包含單晶ZnO發(fā)射 極，所述單晶ZnO發(fā)射極形成于第一半導體襯底上的氧化物層中、局限于所述氧化物 層中的圓形幾何結構內且在與所述第一半導體襯底接觸的無定形ZnO緩沖層上方以p 型摻雜且接著n型摻雜使用混合束沉積(HBD)工藝生長于所述圓形幾何結構中。所 述系統(tǒng)還可包含位于第二半導體襯底上的硅檢測器，所述第二半導體襯底經(jīng)定位以使 所述硅檢測器跨越氣隙背對所述ZnO發(fā)射極。

一個實施例可包含一種光學信號互連件系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含形成于硅襯底上的 氧化物層中的光學波導。所述系統(tǒng)還可包含單晶ZnO發(fā)射極，所述單晶ZnO發(fā)射極 局限于所述氧化物層中的圓形幾何結構內、在與所述硅襯底接觸的無定形ZnO緩沖層 上方以p型摻雜且接著n型摻雜使用混合束沉積(HBD)工藝生長于所述圓形幾何結 構中且耦合到所述光學波導的輸入。所述系統(tǒng)還可包含耦合到所述光學波導的輸出的 檢測器。

一個實施例可包含一種光學信號互連件系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包含單晶ZnO發(fā)射極， 所述單晶ZnO發(fā)射極局限于硅襯底上的氧化物層中的圓形幾何結構內且在與所述硅 襯底接觸的無定形ZnO緩沖層上方以p型摻雜且接著n型摻雜使用混合束沉積(HBD) 工藝生長于所述圓形幾何結構中。所述系統(tǒng)還可包含光學波導，所述光學波導形成于 所述氧化物層中且具有耦合到所述ZnO發(fā)射極的輸入。所述系統(tǒng)還可包含耦合到所述 光學波導的輸出的檢測器。所述ZnO發(fā)射極可發(fā)射具有比所述光學波導的帶隙能量小 但比所述檢測器的帶隙能量大的光子能量的波長。

附圖說明

圖1A圖解說明供在具有半導體集成電路(IC)的光學互連件中使用的ZnO發(fā)光 二極管(LED)的實施例的截面圖。

圖1B圖解說明ZnO二極管的實施例，其具有到所述ZnO二極管的導電觸點以使 得所述導電觸點界定圓形開口。

圖2圖解說明通過氣隙以光學方式互連到硅檢測器的ZnO二極管的實施例。

圖3圖解說明通過波導以光學方式互連到硅檢測器的ZnO二極管的實施例。

圖4A圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施例的具有內芯及外包層的光纖波導。

圖4B圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施例的具有內芯及外包層的光纖波導的截面圖。

圖5圖解說明根據(jù)本發(fā)明實施例的具有內芯、外包層及穿過中心的開口的光纖波 導的截面圖。

圖6圖解說明跨越圖4B中所示的實施例的光纖波導的截面的折射率。