[发明专利]未加工的直接带隙芯片在硅光子器件中的集成

说明书

一种用于跨两种或更多种材料分裂光子功能的复合器件包括基台、芯片以及将芯片固定至基台的接合部。基台包括基底层和器件层。器件层包含硅并且具有使基底层的一部分露出的开口。芯片(III‑V族材料)包括有源区(例如，用于激光器的增益介质)。芯片被接合至基底层的通过开口露出的部分，使得芯片的有源区与基台的器件层对准。涂层将芯片密封在基台中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月8日提交的题为“Integration of an Unprocessed,Direct-Bandgap Chip into a Silicon Photonic Device”的美国专利申请No.14/509914的优先权，美国专利申请No.14/509914要求于2014年7月24号提交的题为“Integration ofan Unprocessed,Direct-Bandgap Chip into a Silicon Photonic Device”的美国临时申请No.62/028611以及于2013年10月9日提交的题为“Integrated Tunable CMOS Laserfor Silicon Photonics”的美国临时申请No.61/888863的优先权，其全部公开内容通过引用合并到本文中以用于所有目的。本申请还要求于以下专利申请的优先权：2014年10月8日提交的题为“Coplanar Integration of a Direct-Bandgap Chip Into a SiliconPhotonic Device”的美国专利申请No.14/509971；于2014年10月8日提交的题为“Processing of a Direct-Bandgap Chip After Bonding to a Silicon PhotonicDevice”的美国专利申请No.14/509975；以及于2014年10月8日提交的题为“Structuresfor Bonding a Direct-Bandgap Chip to a Silicon Photonic Device”的美国专利申请No.14/509979，其全部公开内容通过引用合并到本文中以用于所有目的。

背景技术

硅集成电路(IC)主导了电子器件的发展并且基于硅加工的许多技术已开发多年。硅集成电路的不断精细化导致了纳米尺度的特征尺寸，这对于制造金属氧化物半导体CMOS电路来说可能是重要的。另一方面，硅不是直接带隙材料。虽然已经开发了包括III-V族半导体材料的直接带隙材料，但是在本领域中存在对于与使用硅衬底的光子IC相关的改进的方法和系统的需求。

发明内容

本发明的实施方案提供了复合器件的器件、系统和方法，使得组合两种不同半导体材料的功能以得到光学器件。

在一些实施方案中，公开了一种用于跨两种或更多种材料分裂(splitting)光子功能的复合器件，该复合器件包括基台、芯片、接合部和涂层。基台包括基底层和器件层，器件层包括第一材料和形成器件层中的开口的多个壁，使得基台的基底层的一部分通过器件层露出。在一些实施方案中，第一材料为硅。芯片包括第二材料和在第二材料中的有源区。在一些实施方案中，第二材料为III-V族材料。接合部将芯片固定至基台，使得芯片的有源区与器件层对准。涂层将芯片密封在基台中。