光电子器件制造技术

一种光电子器件。所述光电子器件包括：绝缘体上硅平台，其包括：位于所述平台的硅器件层内的硅波导、衬底以及位于所述衬底与所述硅器件层之间的绝缘体层；以及基于III

【技术实现步骤摘要】
光电子器件


[0001]本专利技术涉及一种集成的III
‑
V族/硅光电子器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]基于III
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V族半导体的电光器件(例如，调制器)与绝缘体上硅(SOI) 平台的混合集成具有将两种材料体系的最佳部分组合在一起的优点。
[0003]然而，常规芯片接合工艺通常使用倒装芯片接合，其中将基于 III
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V族半导体的器件倒置并接合到SOI平台上的腔中。使用这些方 法制造的器件通常遭受基于III
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V族半导体的器件中的波导与SOI中 的波导之间的高光学耦合损耗。此外，由于难以准确地控制相应波导 的对准，制造工艺具有相对较低的产率和相对较低的可靠性。
[0004]因此，正在考虑将微转印(MTP)作为集成基于III
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V族半导体的 器件与SOI晶片的替代方式。在这些方法中，呈器件试样形式的基于 III
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V族半导体的器件可以与其制造时相同的取向印刷到SOI上的腔 中，并且基于III
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V族半导体的波导与SOI波导之间的对准可沿垂直 方向(Z方向)预定。因此，对准的要求从三维减小到二维，这可更易 于实现。
[0005]对于III
‑
V族半导体，已知的是，其带隙随温度而变化。随着温 度升高，带隙通常变得更小，因此对应工作波长变得更长(红移)。通 过改变工作温度，可调整基于III
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V族半导体的电吸收调制器(EAM) 的工作波长。例如，对于粗波分调制器(CWDM)应用而言，可通过调 整工作温度而使同一EAM在多个波长(例如，4个或更多个)下操作。
[0006]然而，在基于III
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V族半导体的EAM中提供加热器存在多个问 题。首先，在使用MTP工艺的情况下，III
‑
V族半导体器件试样中空 间非常宝贵，因此加热器的接触焊盘的容纳可能会损害器件性能。其 次，加热器可例如通过干扰EAM的电极而不利地影响EAM操作的 速度和/或带宽。最后，加热器的制造工艺通常与III
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V族半导体器件 试样的制造工艺不一致。
[0007]本专利技术旨在解决上述问题。

技术实现思路

[0008]因此，在第一方面，本专利技术的实施方案提供了一种光电子器件， 其包括：
[0009]绝缘体上硅平台，所述绝缘体上硅平台包括：
[0010]位于所述平台的硅器件层内的硅波导、衬底以及位于所述衬底与 所述硅器件层之间的绝缘体层；以及
[0011]基于III
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V族半导体的器件，所述基于III
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V族半导体的器件位于 所述绝缘体上硅平台的腔内，并且包括耦合到所述硅波导的基于III
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V 族半导体的波导；
[0012]其中所述基于III
‑
V族半导体的器件包括加热器和连接到所述加 热器的一条或多条电迹线，其中所述一条或多条电迹线从所述基于 III
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V族半导体的器件延伸到所述绝缘体上硅平台上的相应接触焊盘。
[0013]这种光电子装置受益于包括加热器，而没有遭受以上论述的缺 点。具体地，在绝
缘体上硅平台上为加热器提供接触焊盘确保了基于 III
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V族半导体的器件的速度和/或带宽不受加热器影响。此外，保留 了III
‑
V族半导体器件中的空间。
[0014]所述光电装置可具有以下任选特征中的任一种，或在它们兼容的 范围内的任何组合。
[0015]连接到所述加热器的所述一条或多条电迹线可与电连接到所述 III
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V族半导体器件中的一个或多个电光有源部件的一条或多条迹线 横向间隔开。这可确保加热器的迹线不会干扰一个或多个电光有源部 件的迹线。
[0016]所述基于III
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V族半导体的器件可由以下中的任一种或多种形 成：InP；InGaAsP；AlInGaAs；和InGaNAs。
[0017]所述基于III
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V族半导体的波导可以是弯曲的，并且所述加热器 可邻近于所述波导且以对应曲线定位。所述加热器可位于所述弯曲的 基于III
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V族半导体的波导的内部区域上。
[0018]所述加热器可以是所述基于III
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V族半导体的器件的掺杂区域。 所述掺杂区域可掺杂有n型或p型种类的掺杂剂。
[0019]所述加热器可以是所述基于III
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V族半导体的器件上或邻近于所 述基于III
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V族半导体的器件的金属区域。所述金属选自包括以下的 列表：钛、氮化钛、铬和镍。
[0020]所述绝缘体上硅平台可包括至少部分地位于所述III
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V族半导体 的器件下方的热隔离腔。这种腔可帮助对所述基于III
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V族半导体的 器件中的所述加热器进行热隔离，并因此提高所述加热器的效率。
[0021]所述加热器的最靠近所述基于III
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V族半导体的器件的电光有源 部件的一部分可远离所述基于III
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V族半导体的器件中的所述电光有 源部件至少3μm。这可帮助确保在限定或包括电光有源部件的空间 区域内的均匀加热。
[0022]所述基于III
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V族半导体的器件可包括电吸收调制器EAM。所述 EAM可由跨本征区域面对n掺杂区域的p掺杂区域形成，从而形成 p
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i
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n结。将电压施加到所述p掺杂区域和所述n掺杂区域致使跨p
‑
i
‑
n 结生成电场。结对穿过其中的光的吸收曲线随着所施加的电场而变 化。折射率也可随着所施加的电场而变化。
[0023]在第二方面，本专利技术的实施方案提供了一种制造光电子器件的方 法，其包括以下步骤：
[0024]提供绝缘体上硅平台，所述平台包括：
[0025]位于器件层内的硅波导、衬底、位于所述衬底与所述硅器件层之 间的绝缘体层、以及腔；
[0026]提供基于III
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V族半导体的器件试样，所述器件试样包括基于 III
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V族半导体的波导和加热器；
[0027]将所述基于III
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V族半导体的器件试样转印到所述绝缘体上硅平 台的所述腔中；以及
[0028]通过一条或多条迹线将所述加热器电连接到所述绝缘体上硅平 台中所提供的一个或多个接触焊盘。
[0029]这种制造方法避免了加热器制造工艺与基于III
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V族半导体的波 导制造工艺之间的任何冲突。
[0030]所述方法在电连接所述加热器之前可包括步骤：将电介质材料在 所述器件试样与所述绝缘体上硅平台的所述腔的一个或多个侧壁之 间旋涂到一个或多个通道中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电子器件，其特征在于，所述光电子器件包括：绝缘体上硅平台，所述绝缘体上硅平台包括：位于所述平台的硅器件层内的硅波导、衬底和位于所述衬底与所述硅器件层之间的绝缘体层；以及基于III
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V族半导体的器件，所述基于III
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V族半导体的器件位于所述绝缘体上硅平台的腔内，并且包括耦合到所述硅波导的基于III
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V族半导体的波导；其中所述基于III
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V族半导体的器件包括加热器和连接到所述加热器的一条或多条迹线，其中所述一条或多条迹线从所述基于III
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V族半导体的器件延伸到所述绝缘体上硅平台上的相应接触焊盘。2.如权利要求1所述的光电子器件，其中连接到所述加热器的所述一个或多个迹线与电连接到所述基于III
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V族半导体的器件中的一个或多个电光有源部件的一条或多条迹线横向间隔开。3.如权利要求1或权利要求2所述的光电子器件，其中所述基于III
‑
V族半导体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余国民，A，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：新型
国别省市：