[發明專利]用于對半導體光子器件進行折射指數調整的機構

在審

• 申請號: 202010591816.1
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN112558220A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: H·賈亞蒂勒卡;H·弗里希;R·庫馬爾;H·榮;J·赫克
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/13
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜

1.一種半導體光子器件，包括：

基板；

設置在所述基板上方的波導，其中，所述波導具有包括具有第一折射指數的非晶硅的第一區段，以及包括具有不同于所述第一折射指數的第二折射指數的晶體硅的第二區段；以及

在所述波導的所述第一區段附近的加熱元件，其中，所述加熱元件被布置成產生熱量，以將所述波導的所述第一區段的所述非晶硅轉化成具有第三折射指數的部分或完全結晶的晶體硅，所述第一區段中的非晶硅已經形成有由注入到所述第一區段中的元素引起的硅晶格缺陷。

2.根據權利要求1所述的半導體光子器件，其中，注入到所述第一區段中的所述元素包括Ge、Si、硼、砷、磷、碳、氦或銻。

3.根據權利要求1所述的半導體光子器件，其中，在從大約30KEV到120KEV的范圍中的注入能量下，將所述元素以從大約3*10¹³/cm²到大約5*10¹⁵/cm²的范圍中的注入離子劑量注入到所述第一區段中。

4.根據權利要求1所述的半導體光子器件，其中，所述加熱元件包括多晶Si、TiN、TaN、氧化銦錫(ITO)、透明導體、電阻性金屬材料、pn結或摻雜的硅。

5.根據權利要求1所述的半導體光子器件，其中，所述加熱元件將產生熱量，以使所述第一區段的所述非晶硅升溫到大約400℃到大約800℃的溫度，從而將所述波導的所述第一區段的所述非晶硅轉化成所述部分或完全結晶的晶體硅。

6.根據權利要求1所述的半導體光子器件，還包括反饋環路，以控制所述發熱元件產生熱量，以使所述第一區段的所述非晶硅升溫，從而將所述波導的所述第一區段的所述非晶硅轉化成具有所述第三折射指數的所述部分或完全結晶的所述晶體硅，使得所述第三折射指數基本等于所述第二折射指數。

7.根據權利要求1所述的半導體光子器件，其中，所述第一區段具有體積，使得在所述波導的所述第一區段的所述非晶硅被轉化成所述完全結晶的晶體硅時，與具有帶有所述非晶硅的所述第一區段的所述波導相比，在所述波導中傳播的光中的相位偏移大于或等于2π。

8.根據權利要求1所述的半導體光子器件，還包括：

注入區，所述注入區包含注入到所述第一區段中的所述元素，其中，所述注入區包括所述波導的所述第一區段，并且還交疊或覆蓋所述加熱元件的一部分。

9.根據權利要求8所述的半導體光子器件，其中，所述加熱元件是圍繞所述波導的側表面形成的pn結或摻雜的硅，并且所述注入區進一步延伸以包括所述pn結或所述摻雜的硅的一部分。

10.根據權利要求8所述的半導體光子器件，其中，所述加熱元件包括形成在所述波導上方的金屬材料，并且所述注入區覆蓋所述波導的表面的一部分。

11.根據權利要求8所述的半導體光子器件，其中，所述波導為脊型波導，并且所述加熱元件是圍繞所述波導的兩側形成的pn結或摻雜的硅，并且所述注入區包括所述pn結或所述摻雜的硅的一部分。

12.根據權利要求1所述的半導體光子器件，還包括：

一個或多個電介質層，所述一個或多個電介質層被設置成嵌入所述波導和所述加熱元件，其中，所述一個或多個電介質層包括電介質材料。

13.根據權利要求12所述的半導體光子器件，其中，所述電介質材料包括選自由二氧化硅(SiO₂)、碳摻雜氧化物(CDO)、氮化硅、全氟環丁烷、聚四氟乙烯、氟硅酸鹽玻璃(FSG)、有機聚合物、倍半硅氧烷、硅氧烷以及有機硅酸鹽玻璃構成的組的材料。