[发明专利]半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种至少在光学应用中使用的半导体装置（1），包括：以光学无源模式实质上可操作的至少一个光学无源组件（2），以及至少一种光学有源材料（6），该光学有源材料（6）包括至少一种以光学有源模式实质上可操作的材料，其中：该光学无源组件（2）图案化为包括具有至少一个预限定结构（5）的至少一个光子结构（4），并且该光学有源材料（6）形成在该预限定结构（5）中，以实质上在至少一个横向平面中与该光学无源组件（2）自对准。

2.如权利要求1所述的半导体装置（1），其中该光学有源材料（6）实质上选择性地形成在该预限定结构（5）中。

3.如权利要求1所述的半导体装置（1），其中该光学有源材料（6）相对于该光学无源组件（2）形成为超过该预限定结构（5）的至少一个区域。

4.如权利要求3所述的半导体装置（1），其中去除多余的光学有源材料（6）使该光学有源材料（6）至少提供在该预限定结构（5）中。

5.如权利要求4所述的半导体装置（1），其中该多余的光学有源材料（6）通过湿化学蚀刻或化学机械抛光去除。

6.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该预限定结构（5）的至少一个结构特征被选择由此有助于该光学有源材料（6）相对于该光学无源组件（2）实质上自对准。

7.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该预限定结构（5）是沟槽、孔或其组合。

8.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该预限定结构（5）提供在该光学无源组件（2）的给定位置。

9.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学有源材料（6）可操作为执行光的产生、放大、探测、调制或其组合。

10.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学有源材料（6）包括以下所列项目中的至少一种：III-V材料系统、II-VI材料系统,至少一种硅纳米粒子、至少一种硅量子点、锗及其包括砷化镓、锑化镓、氮化镓、磷化铟、铟铝砷化物、铟砷磷化物、铟镓磷化物、磷化镓、铟镓砷化物、铟镓砷磷化物中至少一种的异质结、以及有机材料系统。

11.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学有源材料（6）包括晶体、多晶或非晶材料。

12.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学无源组件（2）包括设置在至少一个籽层（7）上的多层结构（3’、3”）。

13.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学无源组件（2）包括以下所列项目中的至少一种：硅、III-V化合物半导体、锗、砷化镓、锑化镓、氮化镓、磷化铟、铟铝砷化物、铟砷磷化物、铟镓磷化物、磷化镓、铟镓砷化物、铟镓砷磷化物、氧化铝、五氧化钽、二氧化铪、二氧化钛、二氧化硅、氮化硅和氧氮化硅。

14.如前述任何一项权利要求所述的半导体装置（1），其中该光学无源组件（2）包括至少一个光波导（3）和光学腔（4’）。

15.如权利要求1至14任何一项所述的半导体装置（1），包括至少一个垂直腔表面发射激光器（40），该垂直腔表面发射激光器（40）通过该光学有源材料（6）的交替层（40’、40”）实施。

16.如权利要求15所述的半导体装置（1），其中该垂直腔表面发射激光器（40）的至少一个发射区域（42）相对于该光学无源组件（2）设置，使得该垂直腔表面发射激光器（40）产生的光实质上耦合在以下所列项目中的至少之一中：相对于该光学无源组件（2）的表面的垂直平面以及横向在该光学无源组件（2）的面内方向上。

17.如权利要求1至16任何一项所述的半导体装置（1），其中该光学无源组件（2）在纵向平面中的至少一个截面小于该预限定结构（5）的对应的截面，由此有助于该光学有源材料（6）产生的光实质上耦合到该光学无源组件（2）。

18.如权利要求17所述的半导体装置（1），其中该光学无源组件（2）包括在其较小截面和该预限定结构（5）之间的渐缩区域（8）。