[发明专利]电光器件

说明书

本发明涉及电光器件，包括‑具有正面和背面的半导体衬底；‑布置在半导体衬底的正面上的至少一个光子组件，该光子组件包括由非线性光学材料构成的有源层；其中‑至少一个腔，延伸穿过半导体衬底，并且将半导体衬底的正面上的有源层与半导体衬底的背面连接。

技术领域

本发明涉及电光器件以及制造电光器件的方法。

背景技术

一般而言，本说明书的意义中的电光器件是包括集成在半导体衬底上的电学组件和光子组件的器件。

US 8081851 B2描述了包括与电子组件一起集成在常用硅衬底上的电光调制器的电光器件。高折射率对比的波导组件是基于通过施加电压或者通过压印电流快速改变光波导的传输性质。在US 8081851 B2中所公开的波导由用低折射率的围绕材料包围的高折射率的波导芯构成，该波导至少按区域具有电光性质。通过将电压施加到完整或部分光学透明的电极，产生具有以与其相互作用的光学模式强烈重叠的电场，因此改变了波导的传输性质。这样，应当实现具有小开关电压的快速电光调制器。

诸如在US 8081851 B2中公开的电光调制器使用从标准CMOS制造已知的微电子的制造方法来典型地集成。然而，由于微电子的制造技术中许多非线性光学材料对于工艺条件的灵敏度，将这样的敏感材料集成在电光器件仍是挑战。这阻碍了在电光器件中使用受欢迎的非线性光学材料的道路，例如该电光器件允许特别地实现调制速率并且由此在传输数据时的高比特率。

发明内容

本发明的目的是提供改进的电光器件。

根据本发明的第一方面，提供根据权利要求1的电光器件。根据本发明的第一方面，电光器件包括

-具有正面和背面的半导体衬底；

-布置在半导体衬底的正面上的至少一个光子组件，该光子组件包括由非线性光学材料构成的有源层；其中

-至少一个腔延伸穿过半导体衬底，并且将半导体衬底的正面上的有源层与半导体衬底的背面连接。

根据本发明的第一方面的电光器件包括延伸穿过半导体衬底的腔。腔将布置在半导体衬底的正面上的至少有源层与半导体衬底的背面连接。

本发明的器件构思是基于已知的非线性光学材料对于微电子的制造技术中的典型的处理条件敏感的认知，该典型的处理条件包括侵略性气体氛围和高处理温度。特别地，这严重限制了在非线性光学材料的顶部上逐层制造微电子器件结构的可能性。

本发明的器件构思允许通过提供所描述的腔体，在任何期望的时间制造由非线性光学材料构成的有源层，与半导体衬底的正面上的器件结构制造的约束无关。特别地，考虑到电光器件的所提出的结构，非线性光学材料可以是在微电子正面器件结构的制造之后(例如通过使用CMOS处理)从背面引入，这因此避免了将非线性光学材料暴露于侵略性的处理条件。事实上，在器件制造的工艺期间，可以在所选择的时间进行将非线性光学材料插入到腔中并且因此制造具有非线性光学材料的光子组件的有源层。因此，特别地，非线性光学材料是适合地从半导体衬底的背面穿过腔可插入的材料，以形成有源层。

这样，本发明的电光器件中，电子组件还可以布置在光子组件上方的正面上，如下面将通过若干实施例示出。

最终，因此所提出的器件构思允许使用现有技术不允许在半导体光子学的已知器件构思中集成的非线性光学材料，该半导体光子学的已知器件构思在不同级别上包含例如具有集成光子、电光、光电和电子组件的复杂器件结构。

在下文中，将描述本发明的第一方面的电光器件的实施例。