[發明專利]電光器件

在審

• 申請號: 201811622842.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN110021532A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: P.斯特格利希;A.梅;C.梅;S.施拉德
• 申請（專利權）人: IHP有限責任公司/萊布尼茨創新微電子研究所;維爾道技術大學
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L23/31;H01L23/482;H01L25/16;G02F1/015;G02F1/35
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

本發明涉及電光器件，包括?具有正面和背面的半導體襯底；?布置在半導體襯底的正面上的至少一個光子組件，該光子組件包括由非線性光學材料構成的有源層；其中?至少一個腔，延伸穿過半導體襯底，并且將半導體襯底的正面上的有源層與半導體襯底的背面連接。

技術領域

本發明涉及電光器件以及制造電光器件的方法。

背景技術

一般而言，本說明書的意義中的電光器件是包括集成在半導體襯底上的電學組件和光子組件的器件。

US 8081851 B2描述了包括與電子組件一起集成在常用硅襯底上的電光調制器的電光器件。高折射率對比的波導組件是基于通過施加電壓或者通過壓印電流快速改變光波導的傳輸性質。在US 8081851 B2中所公開的波導由用低折射率的圍繞材料包圍的高折射率的波導芯構成，該波導至少按區域具有電光性質。通過將電壓施加到完整或部分光學透明的電極，產生具有以與其相互作用的光學模式強烈重疊的電場，因此改變了波導的傳輸性質。這樣，應當實現具有小開關電壓的快速電光調制器。

諸如在US 8081851 B2中公開的電光調制器使用從標準CMOS制造已知的微電子的制造方法來典型地集成。然而，由于微電子的制造技術中許多非線性光學材料對于工藝條件的靈敏度，將這樣的敏感材料集成在電光器件仍是挑戰。這阻礙了在電光器件中使用受歡迎的非線性光學材料的道路，例如該電光器件允許特別地實現調制速率并且由此在傳輸數據時的高比特率。

發明內容

本發明的目的是提供改進的電光器件。

根據本發明的第一方面，提供根據權利要求1的電光器件。根據本發明的第一方面，電光器件包括

-具有正面和背面的半導體襯底；

-布置在半導體襯底的正面上的至少一個光子組件，該光子組件包括由非線性光學材料構成的有源層；其中

-至少一個腔延伸穿過半導體襯底，并且將半導體襯底的正面上的有源層與半導體襯底的背面連接。

根據本發明的第一方面的電光器件包括延伸穿過半導體襯底的腔。腔將布置在半導體襯底的正面上的至少有源層與半導體襯底的背面連接。

本發明的器件構思是基于已知的非線性光學材料對于微電子的制造技術中的典型的處理條件敏感的認知，該典型的處理條件包括侵略性氣體氛圍和高處理溫度。特別地，這嚴重限制了在非線性光學材料的頂部上逐層制造微電子器件結構的可能性。

本發明的器件構思允許通過提供所描述的腔體，在任何期望的時間制造由非線性光學材料構成的有源層，與半導體襯底的正面上的器件結構制造的約束無關。特別地，考慮到電光器件的所提出的結構，非線性光學材料可以是在微電子正面器件結構的制造之后(例如通過使用CMOS處理)從背面引入，這因此避免了將非線性光學材料暴露于侵略性的處理條件。事實上，在器件制造的工藝期間，可以在所選擇的時間進行將非線性光學材料插入到腔中并且因此制造具有非線性光學材料的光子組件的有源層。因此，特別地，非線性光學材料是適合地從半導體襯底的背面穿過腔可插入的材料，以形成有源層。

這樣，本發明的電光器件中，電子組件還可以布置在光子組件上方的正面上，如下面將通過若干實施例示出。

最終，因此所提出的器件構思允許使用現有技術不允許在半導體光子學的已知器件構思中集成的非線性光學材料，該半導體光子學的已知器件構思在不同級別上包含例如具有集成光子、電光、光電和電子組件的復雜器件結構。

在下文中，將描述本發明的第一方面的電光器件的實施例。