[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201380057473.9
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN104769467B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: L.科佐爾諾馬茲;J.霍夫里克特;M.里克特;H.E.里爾
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 趙國榮

本發明涉及一種至少在光學應用中使用的半導體裝置(1)，包括：以光學無源模式實質上可操作的至少一個光學無源組件(2)，以及至少一種光學有源材料(3)，該光學有源材料(3)包括至少一種以光學有源模式實質上可操作的材料，其中：該光學無源組件(2)進一步包括至少一個結晶籽晶層(4)，所述光學有源材料在至少一個所述光學無源組件(2)中提供的預限定結構(5)中外延生長以延伸至所述結晶籽晶層(4)的至少一個上表面(4‘)中，并且所述光學無源組件(2)被構成為包括至少一個無源光子結構(6)，其中所述結晶籽晶層(4)包括結晶晶片并且其中所述光學有源材料(3)包括下列項目中的至少一種：III?V材料和II?VI材料。

技術領域

本發明涉及一種用于在光學應用中使用的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

為了滿足未來計算系統的需要，可能需要更高速度和更高能效的電互連的替代，例如，芯片上(on-chip)光學互連和芯片間(chip-to-chip)光學互連。集成光學，特別是硅光子學，可適當地滿足這樣的需求。為了有成本效益地批量制造具有適合于用于高速裝置和/或應用中的執行性能的基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)的芯片，要提供具有兼容光源的集成光學互連。在此情況下的問題是，由于硅的間接帶隙，沒有基于硅的光源是可利用的和/或可被使用的。已經通過采用基于III-V半導體材料系統設法解決該問題，基于III-V半導體材料系統典型地提供為結合硅電子學和更一般的基于硅平臺的集成光學使用的光源。然而，與此相關的問題由III-V化合物半導體和硅之間的晶格失配造成，使得在硅平臺上直接的單片集成基于III-V的光源的變得復雜。在前面提出的方法中，為了便于這樣的集成，采用接合的基于III-V的預處理的光源或者毯覆增益材料。這樣，在將預處理的基于III-V的光源接合到給定的波導結構時，實現相對高精度對準可能耗時并具有挑戰，特別是因為對準精度可能受到接合工藝的進一步限制。為了在預處理的硅基波導上接合毯覆式的III-V材料，可采用設置在硅晶片上的對準標記，其設置用于III-V層的圖案化中涉及的光刻步驟。因為基于諸如III-V材料化合物半導體系統的光源相對于諸如硅波導和/或共振器的對準精度可能相當取決于光刻精度，所以對于一定的應用這樣的對準精度可能是不足夠的。通常，與單片集成相比，這種異質/混合的集成光學系統固有的具有較低的定位精度。此外，就產量而言，異質/混合的集成可能與集成電子所提供的標準不匹配。對于此，例如對于單個裝置，產量特征(yield feature)典型的在90％范圍內。

進一步需要為異質/混合光學系統考慮的問題，特別用于硅光電子的III-V基光源，該問題涉及如何在這樣的系統中定位生成的光。對于此，可能是該光主要位于與具有III-V材料系統具有相對較小重疊的硅中，這會致使相對低的材料增益以及高閾值電流?；蛘撸饪梢灾饕挥贗II-V材料系統中，在這種情形下，與增益部分具有相對好的重疊，并且，失真諧振器的可能性會有助于相對低的光學輸出功率。