[发明专利]光学集成电路

说明书

技术领域

一些示例实施方式可涉及光学集成电路、包括该光学集成电路的半导体器件、和/或该光学集成电路的制造方法。

背景技术

随着通过电学集成电路的数据传输的速度的增加达到了物理限制，已经发展了通过光学集成电路传输数据的改进的方法。如果光学集成电路形成在绝缘体上硅（SOI）基板上，生产成本由于SOI基板的高价而提高。因此，已经研究了在体硅基板上制造光学集成电路的方法。为了在体硅基板上形成光学集成电路，执行了用于形成非晶硅层并且使其结晶的工艺，光学集成电路的每个部分可以具有根据硅的结晶度的特性。

发明内容

一些示例实施方式可提供具有优良特性的光学集成电路。

一些示例实施方式可提供包括该光学集成电路的半导体器件。

一些示例实施方式可提供具有优良特性的光学集成电路的制造方法。

一些示例实施方式可提供包括该光学集成电路的半导体器件的制造方法。

在一些示例实施方式中，光学集成电路可包括：包含单晶半导体材料的基板；在基板的<100>晶向上延伸并且包括该单晶半导体材料的无源元件；和/或在基板的<110>晶向上延伸并且包括该单晶半导体材料的有源元件。

在一些示例实施方式中，无源元件可包括光波导。有源元件可包括连接到光波导的移相器。

在一些示例实施方式中，光波导可包括：第一芯，该第一芯包括该单晶半导体材料并且在基板的<100>晶向上延伸；和/或第一包覆层，具有比第一芯的折射率低的折射率并且围绕第一芯。移相器可包括：连接到第一芯的第二芯，该第二芯包括该单晶半导体材料并且在<110>晶向上延伸；第二包覆层，具有比第二芯的折射率低的折射率并且围绕第二芯；和/或电连接到第二芯的电极。

在一些示例实施方式中，无源元件可还包括连接到光波导的光耦合器。

在一些示例实施方式中，无源元件可包括第一和第二光波导。第一波导可连接到移相器。

在一些示例实施方式中，基板可以是(100)硅晶片或（110）硅晶片。

在一些示例实施方式中，光学集成电路可包括：基板，包括单晶半导体材料；无源元件，沿平行于基板的顶表面的第一方向在基板上延伸；和/或有源元件，沿第二方向在基板上延伸，该第二方向与第一方向成锐角。

在一些示例实施方式中，第一方向可以平行于基板的<100>晶向。第二方向可以平行于基板的<110>晶向。

在一些示例实施方式中，无源元件可包括光波导，该光波导包括：第一芯，该第一芯包括该单晶半导体材料并且沿第一方向延伸；和/或第一包覆层，具有比第一芯的折射率低的折射率并且围绕第一芯。有源元件可包括移相器，该移相器包括：连接到第一芯的第二芯，该第二芯包括该单晶半导体材料并且沿第二方向延伸；第二包覆层，具有比第二芯的折射率低的折射率并且围绕第二芯；和/或电连接到第二芯的电极。

在一些示例实施方式中，光学集成电路可包括：光波导，包括第一芯，该第一芯包括第一单晶半导体材料，和/或具有比第一芯的折射率低的折射率并且围绕第一芯的第一包覆层；和/或移相器，包括连接到第一芯的第二芯，该第二芯包括第二单晶半导体材料，该第二单晶半导体材料具有比第一单晶半导体材料的晶体缺陷量大的晶体缺陷量；具有比第二芯的折射率低的折射率并且围绕第二芯的第二包覆层；和/或电连接到第二芯的电极。

在一些示例实施方式中，第一芯的延伸方向与第二芯的延伸方向可成大约45°或大约135°的角。

在一些示例实施方式中，半导体器件可包括：基板，包含单晶半导体材料；光学集成电路，包括在基板的<100>晶向上延伸并且包括单晶半导体材料的无源元件；和/或有源元件，在基板的<110>晶向上延伸并且包括该单晶半导体材料；和/或电学集成电路，包括在基板的<110>晶向上延伸的栅结构；和/或源极区和漏极区，在实质上垂直于栅结构的延伸方向的方向上分别在栅结构之前和之后。

在一些示例实施方式中，无源元件可包括光波导。有源元件可包括连接到光波导的移相器。