半導(dǎo)體光集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體基板形成有光波導(dǎo)的半導(dǎo)體光集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為在半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體芯片)形成電氣配線來傳輸電力或電氣信號(hào)(數(shù)字信號(hào))的半導(dǎo)體集成電路，存在如下難以避免的問題:由于電氣配線中的電阻的存在而產(chǎn)生的信號(hào)衰減；以及由于從并行設(shè)計(jì)的配線漏出的電場而產(chǎn)生的感應(yīng)干擾或串?dāng)_。作為解決這些問題的技術(shù)，提出了在基板上形成光波導(dǎo)并通過光傳輸信號(hào)的光集成電路(光波導(dǎo)模塊)(例如參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-78609號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0007]在光集成電路中，需要有效地進(jìn)行安裝于基板的發(fā)光元件或受光元件與基板上的光波導(dǎo)的光耦合。在以往技術(shù)中，該發(fā)光元件或受光元件與光波導(dǎo)的光耦合使用了光耦合器。在該光耦合器中需要使用反射鏡、棱鏡、衍射光柵等光偏轉(zhuǎn)要件以及透鏡等聚光要件，為了獲得較高的光耦合效率，在形成光耦合器時(shí)，需要采用精確度高的加工技術(shù)或定位技術(shù)，因此目前尚未達(dá)到實(shí)用化。
[0008]并且，在基板形成作為信號(hào)傳輸路的光波導(dǎo)或光耦合器，而在基板上除了安裝光波導(dǎo)以外，還需要安裝發(fā)光元件或受光元件，因此存在想要獲得高功能的電路卻難以實(shí)現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的集成化的問題。
[0009]本發(fā)明作為以解決這類問題為課題的一例，通過構(gòu)成將發(fā)光功能部(或受光功能部)與光波導(dǎo)部以無邊界的方式形成于半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體光集成電路來解決所述各種問題。具體而言，本發(fā)明的目的為如下等:通過發(fā)光功能部(或受光功能部)與光波導(dǎo)部的無邊界化，不使用光耦合器而實(shí)現(xiàn)較高的光耦合效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的高集成化。
[0010]用于解決技術(shù)課題的手段
[0011 ] 為實(shí)現(xiàn)這種目的，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體光集成電路至少具備以下結(jié)構(gòu)。
[0012]一種半導(dǎo)體光集成電路，其特征在于，所述半導(dǎo)體光集成電路具備:半導(dǎo)體基板；形成于所述半導(dǎo)體基板，且沿著信號(hào)傳輸路徑連續(xù)延設(shè)的Pn接合部；形成于所述pn接合部上的一部分的發(fā)光功能部；以及形成于與所述發(fā)光功能部連續(xù)的所述pn接合部上的光波導(dǎo)部，所述發(fā)光功能部向所述pn接合部供給驅(qū)動(dòng)電流，由該pn接合部產(chǎn)生光信號(hào)，所述光波導(dǎo)部通過被供給于所述pn接合部的放大電流，一邊放大所述光信號(hào)，一邊傳輸所述光信號(hào)。
[0013]發(fā)明效果
[0014]本發(fā)明的半導(dǎo)體光集成電路在半導(dǎo)體基板形成通過供給電流而具有發(fā)光功能或者光放大功能的pn接合部，該半導(dǎo)體光集成電路將該pn接合部沿著信號(hào)傳輸路徑連續(xù)延設(shè)。而且，將該pn接合部上的一部分作為發(fā)光功能部，將與該發(fā)光功能部連續(xù)的pn接合部上作為光波導(dǎo)部。通過這種結(jié)構(gòu)，由發(fā)光功能部發(fā)出的光信號(hào)毫無邊界地移動(dòng)至光波導(dǎo)部，并沿著光波導(dǎo)部傳輸。發(fā)光功能部向pn接合部供給驅(qū)動(dòng)電流，由pn接合部產(chǎn)生光信號(hào)，光波導(dǎo)部通過被供給于pn接合部的放大電流，一邊放大光信號(hào)，一邊傳輸光信號(hào)。
[0015]根據(jù)具有這種特征的半導(dǎo)體光集成電路，通過在半導(dǎo)體基板以無邊界的方式形成發(fā)光功能部和光波導(dǎo)部，不使用光耦合器就能實(shí)現(xiàn)較高的光耦合效率。并且，通過將形成于半導(dǎo)體基板的pn接合部的一部分作為發(fā)光功能部，將其他部分作為光波導(dǎo)部，能夠?qū)崿F(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的高集成化。與發(fā)光功能部相同，能夠以與光波導(dǎo)部毫無邊界的方式形成受光功能部。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體光集成電路的說明圖，圖1 (a)表示沿信號(hào)傳輸路徑的截面，圖1(b)表示圖1(a)中的X-X剖視圖。
[0017]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體光集成電路的形成方法的一例的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體光集成電路的說明圖，圖1 (a)表示沿信號(hào)傳輸路徑的截面，圖1 (b)表示圖1(a)中的X-X剖視圖。
[0019]半導(dǎo)體光集成電路I在形成于半導(dǎo)體基板10的pn接合部1pn上具備發(fā)光功能部2和光波導(dǎo)部3。在圖示的例子中，在pn接合部1pn上具備發(fā)光功能部2、光波導(dǎo)部3以及受光功能部4，但也可以是只有發(fā)光功能部2與光波導(dǎo)部3的組合以及只有光波導(dǎo)部3與受光功能部4的組合等。
[0020]形成于半導(dǎo)體基板10的pn接合部1pn沿著信號(hào)傳輸路徑連續(xù)延設(shè)，在pn接合部1pn上的一部分形成有發(fā)光功能部2，在pn接合部1pn上的與發(fā)光功能部2連續(xù)的其他部分形成有光波導(dǎo)部3。在圖示的例子中，在延設(shè)的pn接合部1pn上的一端側(cè)設(shè)置有發(fā)光功能部2，在pn接合部1pn上的另一端側(cè)設(shè)置有受光功能部4。由此，在連續(xù)形成的pn接合部1pn上以無邊界的方式形成有發(fā)光功能部2、光波導(dǎo)部3以及受光功能部4。pn接合部1pn上的一系列層成為同一折射率的半導(dǎo)體層。
[0021]pn接合部1pn在發(fā)光功能部2中通過供給電流獲得發(fā)光功能，在光波導(dǎo)部3中通過供給電流獲得光放大功能。并且，Pn接合部1pn能夠在受光功能部4中通過光電轉(zhuǎn)換功能獲得接收電流。為了獲得這種功能，Pn接合部1pn成為通過在光輔助狀態(tài)下的退火處理產(chǎn)生修整光子的半導(dǎo)體邊界部。這種pn接合部1pn通過一邊向第2半導(dǎo)體層(p型半導(dǎo)體層)1p照射光，一邊實(shí)施退火處理而獲得，所述第2半導(dǎo)體層(P型半導(dǎo)體層)1p是在半導(dǎo)體基板10中的第I半導(dǎo)體層(η型半導(dǎo)體層)1n以高濃度摻雜雜質(zhì)而獲得的。
[0022]具體而言，將半導(dǎo)體基板10作為Si基板，第I半導(dǎo)體層1n設(shè)成在半導(dǎo)體基板10摻雜15族元素(氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)等)的η型半導(dǎo)體層。并且，第2半導(dǎo)體層1p設(shè)成摻雜13族元素(硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(TI))作為雜質(zhì)的ρ型半導(dǎo)體層。
[0023]對半導(dǎo)體光集成電路I中的各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更具體的說明。發(fā)光功能部2具備形成于pn接合部1pn上(第2半導(dǎo)體層1p上)的發(fā)光電極2A。發(fā)光電極2A與配線電極2B連接，該配線電極2B與信號(hào)發(fā)送源2C連接。產(chǎn)生光信號(hào)Ls的發(fā)光功能部2通過信號(hào)發(fā)送源2C的驅(qū)動(dòng)電壓從發(fā)光電極2A向pn接合部1pn供給驅(qū)動(dòng)電流Id。
[0024]光波導(dǎo)部3具備形成于pn接合部1pn上(第2半導(dǎo)體層1p上)的光波導(dǎo)電極3A。光波導(dǎo)電極3A與配線電極3B連接，該配線電極3B與偏壓電源3C連接。光波導(dǎo)部3通過偏壓電源3C的偏置電壓從光波導(dǎo)電極3A向pn接合部1pn供給放大電流Ia，由此一邊放大光信號(hào)Ls，一邊傳輸光