用于光学互连的氧化锌二极管的制作方法

专利名称：用于光学互连的氧化锌二极管的制作方法
技术领域：
本发明大体来说涉及半导体装置，且更明确地说，涉及用于光学互连的氧化锌二 极管。
背景技术：
半导体工业中持续的挑战是找到与制作于相同的晶片或裸片上及制作于不同的 晶片或裸片上的电路装置形成电连接且在所述电路装置之间形成电连接的新的、创新 且有效的方式。另外，提出了找到及/或改进用于封装集成电路装置的封装技术的持续 的挑战。一种缓解这些问题的技术是位于相同裸片、邻近裸片上的集成电路或板上的集成 电路之间的光学互连。这些互连可以是空气、光学波导或光纤。由于许多集成电路包 含由基于硅的半导体形成的电路，因此将需要使用也由硅形成的检测器，例如，硅光 电二极管或位于硅上的金属-半导体-金属检测器等。此类基于硅的检测器可仅检测紫 外线中硅具有强吸收的短波长。遗憾地，产生具有此类短波长的信号及通过到所述检测器的恰当波导实现信令实施方案更难以实现。


图1A图解说明供在具有半导体集成电路(IC)的光学互连件中使用的ZnO发光二极管(LED)的实施例的截面图。图IB图解说明ZnO 二极管的实施例，其具有到所述ZnO 二极管的导电触点以使得所述导电触点界定圆形开口。图2图解说明通过气隙以光学方式互连到硅检测器的ZnO 二极管的实施例。 图3图解说明通过波导以光学方式互连到硅检测器的ZnO 二极管的实施例。 图4A图解说明根据本发明实施例的具有内芯及外包层的光纤 波导。 图4B图解说明根据本发明实施例的具有内芯及外包层的光纤波导的截面图。 图5图解说明根据本发明实施例的具有内芯、外包层及穿过中心的开口的光纤波导的截面图。图6图解说明跨越图4B中所示的实施例的光纤波导的截面的折射率。图7图解说明跨越图5中所示的实施例的光纤波导的截面的折射率。图8图解说明根据本发明实施例的包含发射极的光学系统，所述发射极通过波导例包含光学互连中 的氧化锌(ZnO)发射极及硅检测器。用于形成信号互连件的一个方法实施例包含在 半导体衬底上的氧化物层中形成ZnO发射极。所述方法包含将所述ZnO发射极局限 于所述氧化物层中的圆形几何结构。所述氧化物层可以是硅衬底上的未经掺杂的氧化 物层。形成所述ZnO发射极包含在所述硅上的所述氧化物层中界定圆形开口。紧邻所述 硅沉积无定形ZnO缓冲层。接着以p型掺杂且接着n型掺杂在所述缓冲层上生长单晶 ZnO。根据各种实施例，在所述缓冲层上生长单晶ZnO包含使用混合束沉积(HBD)工 艺生长单晶ZnO。另一实施例可包含使用金属有机化学气相沉积(MO-CVD)工艺在 所述缓冲层上生长所述单晶ZnO。另一实施例可包含使用原子层沉积(ALD)工艺生长 单晶ZnO。用于光学信号互连件系统的一个实施例包含形成于第一半导体衬底上的氧化物 层中且局限于所述氧化物层中的圆形几何结构内的ZnO发射极。硅检测器形成于第二 半导体衬底上，所述第二半导体衬底经定位以使所述硅检测器跨越气隙背对所述ZnO 发射极。在另一实施例中， 一种光学信号互连件系统包含形成于硅衬底上的氧化物层中的 光学波导。ZnO发射极局限于所述氧化物层中的圆形几何结构内且耦合到所述光学波 导的输入。检测器耦合到所述光学波导的输出。在某些实施例中，所述光学波导是氧 化锌镁(ZnMgO)波导且所述检测器是硅光电二极管检测器。在某些实施例中，所述 光学波导是空芯光子带隙波导。在各种实施例中，所述ZnO发射极发射处于约3.3 eV的光子能量下的约380 nm 的波长。在这些实施例中，所述检测器可以是能够接收具有在500与375纳米(nm) 之间的波长的光学信号的硅光电二极管检测器。图1A图解说明根据本发明实施例的供在光学互连件中使用的ZnO发光二极管 (LED)的实施例的截面图。也就是说，氧化锌(ZnO)二极管局限于未经掺杂的二氧化硅 (Si02)层102中的开口内。SiCb层102内的开口具有圆形几何结构且可针对特定集成 电路具有适于特定设计比例的深度，例如，50nm。然而，实施例并不限于此实例性深 度。在图1A中所示的实施例中，ZnO二极管由ZnO缓冲层104、 p型掺杂ZnO层108 及n型掺杂ZnO层110组成。在各种实施例中，缓冲层104是无定形ZnO层。在各种实施例中，缓冲层104 可具有10 nm的厚度。同样，实施例不限于此实例性厚度。可使用化学气相沉积(CVD) 或其它技术来沉积缓冲层104。将缓冲层104沉积在所述二氧化硅中的开口中。接下来，使用若干不同的技术生长单晶ZnO 106。可在不同的层处对单晶ZnO 106进行掺 杂以形成p型掺杂剂层108及n型掺杂剂层110。通过举例而非限制的方式，所述p 型掺杂剂层及所述n型掺杂剂层可各自具有类似或不同的厚度，例如，20nm。再次， 实施例不限于这些实例性厚度。在Si02层102的圆形局限性几何结构中，晶体生长的籽晶来自无定形ZnO缓冲 层104的原子。所述氧化硅中的开口用于提供光学周限性且由于ZnO 二极管与Si02 衬底102的折射率的差异而增加二极管的发光效率且用于促进ZnO在所述开口中的单 晶生长。在各种实施例中，可通过使单晶ZnO个别地生长到恰当的深度且接着用相应的掺 杂材料对所述ZnO进行掺杂来形成经掺杂的ZnO层。在此类实施例中，将首先形成p 型掺杂层108。如果使用此方法，那么以相同的方式在p型掺杂层108顶部上形成第 二n型掺杂层110。在某些实施例中，可沉积整个ZnO柱106且可以充分高的能量离子植入p型掺杂 剂(例如，砷)以仅对单晶ZnO的底部部分进行掺杂。对ZnO的掺杂由借以将每一 掺杂材料驱动到所述ZnO柱中的能级控制。接着借助充分高的能级给所述单晶ZnO 的顶部部分植入n型惨杂剂(例如，镓)。可(例如)使用化学机械抛光(CMP)或其它技术来平坦化所述单晶ZnO。接着 给二极管覆盖导体，所述导体界定用于来自所述ZnO二极管的信号的发射114的圆形 开口。图1B显示由导电材料形成的盖112，其界定圆形开口以从所述ZnO二极管产生信号且允许来自所述二极管的光学信号的发射。在各种实施例中，在半导体衬底101 (例如，硅)上形成ZnO二极管(例如，发 射极)。在衬底101上形成氧化物层102 (例如，Si02)且(例如)使用光刻技术在 所述氧化物层中形成开口 。可根据装置的设计规则将所述氧化物层形成为适合厚度。 根据各种实施例，使用光刻技术在所述氧化物中形成圆形开口以暴露下方的衬底，例 如，硅层。可通过不规则的氧化锌晶粒形成ZnO二极管，所述晶粒通过对从过滤阴极真空技术获得的高晶体质量的氧化锌薄膜的生长后退火而形成。可使用混合束沉积 (HBD)工艺在Si02衬底102中形成ZnO二极管100。此工艺提供用以生长经掺杂及未 经掺杂的ZnO薄膜、合金及装置的可行方法。所述HBD工艺可与分子束外延(MBE) 相当；然而，其使用氧化锌等离子源，所述氧化锌等离子源是通过用脉冲式激光或电 子束及由射频氧产生器形成的高压氧等离子照射多晶ZnO目标而产生。混合束沉积(HBD)系统利用脉冲式激光沉积(PLD)技术及提供氧基rf等离子流的设备的唯一组合以有效地增加沉积衬底处的可用反应性氧的通量密度以实现金属氧化 物薄膜的有效合成。所述HBD系统结合PLD设备及技术以及氧基rf等离子流进一步 整合分子束外延(MBE)及/或化学气相沉积(CVD)技术及设备以为未经掺杂及/或 经掺杂的金属氧化物薄膜的合成以及未经掺杂及/或经掺杂的基于金属的氧化物合金 薄膜的合成提供基本源材料。用于在预定合成条件下合成金属氧化物膜、经掺杂的金属氧化物膜、基于金属的 氧化物合金膜及经掺杂的基于金属的氧化物合金膜的混合束沉积系统由用作用于在所 述预定合成条件下合成所述金属氧化物膜、经掺杂的金属氧化物膜、基于金属的氧化 物合金膜及经掺杂的基于金属的氧化物合金膜的内含室的沉积室组成。使用目标组合 件将金属氧化物目标材料安装于所述沉积室内且rf反应性气体源将rf氧等离子流引入 到在预定动态压力范围内的所述沉积室中。金属氧化物等离子产生子系统接着与所述 金属氧化物目标材料相互作用以在所述沉积室内产生高能量定向金属氧化物等离子羽 状物。按照需要，源材料子系统将一个或一个以上基本源材料经引导流产生到所述沉 积室中以用于合成经掺杂的金属氧化物膜、基于金属的氧化物合金膜及经掺杂的基于 金属的氧化物合金膜以及衬底组合件位置。在所述沉积室内衬底以如下方式具有合成 表面以选定的组合或序列将rf氧等离子流、高能量定向金属氧化物等离子羽状物及 一个或一个以上基本源材料经引导流最佳地引导在所述衬底的所述合成表面处。此针 对在所述预定合成条件下在所述沉积室内于所述衬底上合成所述金属氧化物膜、经掺 杂的金属氧化物膜、基于金属的氧化物合金膜及经掺杂的基于金属的氧化物合金膜而 完成。在某些实施例中，还可通过金属有机化学气相沉积(MO-CVD)在Si02衬底102 中形成ZnO二极管。首先，在用于通过溅射沉积ZnO薄膜的工艺中将大量的等离子 能量施加到硅衬底。在低温度下通过此能量将氢分离，以及通过缓和硅与氧化锌之间 的晶格间隔的差异形成其中混合有无定形材料及良好晶体的薄膜缓冲层。用于通过MO-CVD沉积氧化锌膜的系统包括含有受热台的室(将反应物以气态 形式引入到所述室中)及用以提供通过所述室的动态气体流动的经调节抽送系统。将 有机锌化合物及氧化剂在惰性载体气体的个别流中载送到所述室中。所述有机锌蒸气 与氧化剂的混合在与衬底的受热表面接触之前在其引入点与所述受热衬底表面之间的 空间中发生。所述有机锌化合物与氧化剂之间的反应引起所述有机锌化合物的分解以 产生在所述衬底上沉积为薄膜的氧化锌，其中C02、 CO及挥发性烃为所述反应的可 能副产物。所述氧化锌膜含有氢且可含有族III元素，其中族III元素的挥发性化合物 也被引入到所述沉积室中。同样，在低温度下通过此能量将氢分离，以及通过缓和硅 与氧化锌之间的晶格间隔的差异形成其中混合有无定形材料及良好晶体的薄膜缓冲 层。在各种实施例中，还可通过原子层沉积(ALD)在SK)2衬底102中形成ZnO 二 极管。使用二乙基锌(DEZn)及H20作为反应物气体以通过ALD生长ZnO膜。在 介于105。C到165。C的范围内的衬底温度下发生自限性生长。所述自限性生长还在由 于所有反应及清洁步骤的饱和而导致DEZn及H20的流率变化时实现。已发现所述膜 的定向及表面形态主要取决于所述衬底温度。膜的移动性高于通过MO-CVD生长的膜 的移动性。通过每次将气态前驱物引入到衬底表面上来开始ALD工艺，且在脉冲之间用惰性气体清洁反应器或将其抽真空。在第一反应步骤中，在所述衬底表面处饱和性地化 学吸附所述前驱物，且在后续的清洁期间从所述反应器移除所述前驱物。在第二步骤 中，将另一前驱物引入于所述衬底上且发生所需的膜生长反应。在此之后从所述反应 器清除反应副产物及过量的前驱物。当前驱物化学品是有利时，即，所述前驱物侵蚀 性地吸收并与彼此反应时，在经适当设计的流动型反应器中在少于一秒内执行ALD循 环。在图2中所图解说明的实施例中，第一裸片或电路的半导体表面上的ZnO发射极 202经布置以面向邻近裸片或电路上的硅检测器204且通信通过短空气路径206来实 现。在操作中，电触点提供到二极管的电流以充分地激发电子以引起光学发射。在各 种实施例中，提供充足电流以释放具有约3.3 eV的能量及380nm的波长的光子。ZnO 发射极202定向地发射穿过空气的信号。所述信号在最小化扩散的短距离内穿过空气 行进到其中所述信号可被接收到的硅检测器204。图3图解说明使用光学波导302的实施例，其中ZnO发射极304在发送端处且硅 检测器306在另一接收端处。ZnO光学波导302可从发射极304接收信号且通过波导 302将此信号传输到将接收所述信号的检测器306。根据各种实施例，信号发射极304 的波长将比ZnO的带隙小，其中所述ZnO材料具有极低损失但仍可为足够高以使得 硅检测器将具有强吸收。ZnO发射极304耦合到ZnMgO波导302，所述波导嵌入于具有集成电路的硅衬 底310上的氧化硅308中。硅二极管接收器306可在波导302的输出处用来接收光学 信号并将其转换回成电信号以驱动所述集成电路的另一部分。根据各种实施例，ZnO 发射极302的发射的波长比ZnMgO的带隙小但比硅的带隙大，因此其将被所述硅检 测器强烈地吸收。在其中使用具有3.3 eV的带隙能量的基于ZnO的发射极的实施例中，可以380 nm 发射光且所述光被ZnO波导吸收。在此类实施例中，可给ZnO掺杂Mg以形成ZnMgO 波导。此ZnMgO波导具有大于ZnO的带隙且在380 nm下将不进行吸收从而使得其 成为供与ZnO发射极一起使用的兼容波导。如果以未经掺杂的材料制成ZnO 二极管， 那么其在380 nm下将进行发射，因此所述波导应具有更大的带隙且可以是在380 nm 下将不进行吸收而是仅在更短的波长(例如310 nm)下吸收的ZnMgO。在某些实施 例中，所述波导可以是将不具有吸收且可以氧化硅制成的空芯光子带隙波导。图4A_8中图解说明使用供与光学发射极一起使用的光纤的其它实施例。在图4A中，显示光纤401的使用，其中ZnO发射极在一个端处且硅检测器在另一端处。同样， 所述纤维必须由不吸收紫外光的材料制成。芯可以是ZnO或ZnMgO且包层是当一起 使用时不吸收光辐射及能量的氧化硅。在图4-8中显示且在以下段落中描述的光学波导及光纤的数个实例可用于传输来 自ZnO二极管(例如，图1A中所示的ZnO二极管)的信号。在图4A中所示的实施 例中，光纤具有形成于光纤401的内表面上的反射层。在一个实施例中，所述反射层9包括用自限性沉积工艺沉积的金属镜。此为光纤401产生大致均匀的反射表面。在本发明的另一实施例中，图4B图解说明光纤波导401。图4B中所示的实施例 包含光纤401，其由将芯403与半导体晶片分离的包层405组成。在此结构中，所述 半导体晶片充当光纤401的外铠装。可使用各种材料来形成芯403及包层405。芯403 包括具有高于包层405的材料的折射率的材料且因此提供正常的光纤波导特性。下文 针对图4B及5提供用于芯403及包层405的材料的具体实例。在图5中所图解说明的实施例中，光纤501包括将芯503与半导体晶片分离的包 层505。在此结构中，所述半导体晶片充当光纤501的外铠装。可使用各种材料来形 成芯503及包层505。芯503包括具有高于包层505的材料的折射率的材料且因此提 供正常的光纤波导特性。此外，开口 507延伸穿过芯503的长度。举例来说，当此开 口具有比经由光纤501传输的光的波长的约0.59倍小的直径时，光将仍由芯503来导由于所述光纤是以半导体材料的晶片形成，因此所述半导体晶片中的吸收及辐射 可影响所述光纤的操作。举例来说，如果光纤401中所传输的光的波长大于所述半导 体晶片的吸收边缘(例如，对于硅来说，为1.1微米)，那么半导体晶片将不吸收光 纤401中所传输的光。然而，由于包层405与所述半导体晶片之间的界面处的折射率 的大改变，所述半导体晶片中会发生某一辐射损失。举例来说，此情况描绘于图6中。图6是图解说明图4中所示的光纤的实施例的辐射量值的图表。图6中的图表显 示光纤(例如，如图4中所示的光纤401)中沿所述光纤的直径的辐射的量值。在604 处所指示的芯403的区域中，沿光纤401的长度导引光波而无实质损失。渐逝场存在 于602处所指示的包层405的区域中。这些渐逝场在周围的半导体晶片中如606处所 指示减弱为微不足道的水平。图7是图解说明图5中所示的光纤的实施例的辐射量值的图表。图7中的图表显 示光纤(例如，如图5中所示的光纤501)中沿所述光纤的直径的辐射的量值。在开 口 507的区域中，如708处所指示，存在渐逝场。在芯503的区域中，沿所述纤维的 长度导引所述光纤中的辐射而如704处所指示无显著强度损失。如702处所指示，渐 逝场存在于包层505的区域中。这些渐逝场在周围的半导体晶片中如706处所指示减 弱为微不足道的水平。图8图解说明光学系统的实施例，所述光学系统包含通过波导将信号发送到接收 器的发射极。图8中的实施例显示波导光学系统801，其包含以操作方式耦合到3D光 子波导880的输入端807的辐射源803，使得从所述辐射源发射的辐射821沿所述波 导向下传输。辐射821具有在界定波导880的3D光子晶体区域830及840的光子带 隙内的波长。在实例性实施例中，辐射源803包含结合图1A及1B描述的ZnO 二极 管的实施例。在各种实施例中，所述源可以是根据本文所描述的实施例的ZnO 二极管。辐射821在3D中由于每一完整带隙晶体表面(例如，界定波导880的下部通道 壁832、通道侧壁(未显示)及上部表面842)而局限于可能的传播角度的整个范围内。由于波导880可含有空气、另一气体(例如，氮气)或真空，因此预期所述波导具有 可与当今的用于长距离光学通信的低损失纤维(0.3 dB/千米)相当或比其更佳的传输 损失。此外，与常规波导相比，因弯曲所致的弯曲损失应为非常低，因为完整带隙光 子晶体的反射机制对入射角度是不敏感的。此允许波导880具有高达90度的弯曲，从 而在制作基于波导的集成电路光学系统(例如，耦合器、Y型结、增-减多路复用器等 等)时提供更大的设计范围。在图8的实施例中，光电检测器836以操作方式耦合到波导880的输出端838以 接收并检测已沿所述波导向下行进的辐射821且以响应于此而产生电信号(即，光电 流)840。连接到光电检测器836的是可操作以接收并处理电信号840的电子系统842。以上实施例中所描述的ZnO 二极管使用氧化硅中的开口来提供光学局限性且由 于ZnO 二极管与SiO衬底的折射率的差异而增加所述二极管的发光效率且用于促进 ZnO在孔中的单晶生长。结论已显示用于光学互连件的氧化锌二极管的方法、装置及系统。所述氧化锌二极管 发射将由硅检测器接收的信号。在各种实施例中，氧化锌二极管具有ZnO缓冲层，所述ZnO缓冲层顶部上具有 掺杂有As的p型ZnO层及掺杂有Ga的n型ZnO层。所述氧化锌二极管形成同时局 限于氧化硅的圆形孔中以促进单晶生长、提供光学局限性且增加发光效率。虽然本文中己图解说明及描述了具体实施例，但所属领域的技术人员应了解，旨 在达到相同结果的布置均可替代所显示的具体实施例。本发明打算涵盖对本发明各种 实施例的修改或变化形式。应了解，以上说明以说明性方式而非限定性方式作出。在 审阅以上说明后，所属领域的技术人员将明了上述实施例的组合及本文中未具体描述 的其它实施例。本发明各种实施例的范围包含其中使用以上结构及方法的其它应用。 因此，本发明各种实施例的范围应参照所附权利要求书连同归属于所述权利要求书的 等效内容的全部范围来确定。在前述具体实施方式
中，出于简化本发明的目的，将各种特征一起集合在单个实 施例中。本发明的此方法不应被视为反映本发明所揭示实施例打算必须使用比明确陈 述于每一权利要求中更多的特征。而是，如以上权利要求书反映，发明性标的物在于 少于单个所揭示实施例的所有特征。因此，特此将以上权利要求书并入到具体实施方 式中，其中每一权利要求独立地作为单独的实施例。
权利要求
1、一种用于形成信号互连件的方法，其包括在半导体衬底上的氧化物层中形成ZnO发射极；及将所述ZnO发射极局限于所述氧化物层中的圆形几何结构。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包含在硅衬底上的未经掺杂的氧 化物层中形成所述ZnO发射极。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中形成所述ZnO发射极包含 在所述硅上的所述氧化物层中界定圆形开口； 紧邻所述硅沉积无定形ZnO缓冲层；及以p型掺杂且接着n型掺杂在所述缓冲层上生长单晶ZnO。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中在所述缓冲层上生长单晶ZnO包含使用混 合束沉积(HBD)工艺来生长单晶ZnO。
5、 根据权利要求3所述的方法，其中在所述缓冲层上生长单晶ZnO包含使用金 属有机化学气相沉积(MO-CVD)工艺来生长单晶ZnO。
6、 根据权利要求3所述的方法，其中在所述缓冲层上生长单晶ZnO包含使用原 子层沉积(ALD)工艺来生长单晶ZnO。
7、 一种用于形成光学信号互连件系统的方法，其包括在硅衬底上的未经掺杂的氧化物层中形成发光二极管，其中形成所述二极管包含；在所述未经掺杂的氧化物层中形成圆形开口；在所述圆形开口内在所述硅衬底上沉积无定形氧化锌(ZnO)缓冲层； 以p型惨杂且接着n型掺杂在所述缓冲层上生长单晶ZnO;及 提供到所述未经掺杂的氧化物层上的所述n型掺杂的导电触点，使得所述导电触 点界定圆形开口。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包含提供金属导电触点，其中到 所述导电触点的所述圆形开口具有比所述未经掺杂的氧化物层中的所述圆形开口的直 径小的直径。
9、 根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包含在不同的衬底上形成硅检测 器并使所述硅检测器跨越气隙背对所述发光二极管。
10、 根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包含将所述发光二极管耦合到光 学波导的输入。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包含 将所述发光二极管耦合到氧化锌镁(ZnMgO)波导的输入；及 将所述ZnMgO波导的输出耦合到硅光电二极管检测器。
12、 根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包含将所述发光二极管耦合到 以氧化硅形成的空芯光子带隙波导的输入。
13、 根据权利要求12所述的方法，其中所述方法包含 将所述发光二极管耦合到具有ZnO芯的空芯光子带隙波导；及 将所述空芯光子带隙波导的输出耦合到硅检测器。
14、 一种光学信号互连件系统，其包括ZnO发射极，其形成于第一半导体衬底上的氧化物层中且局限于所述氧化物层中 的圆形几何结构内；及硅检测器，其位于第二半导体衬底上，所述第二半导体衬底经定位以使所述硅检测器跨越气隙背对所述ZnO发射极。
15、 一种光学信号互连件系统，其包括-光学波导，其形成于硅衬底上的氧化物层中；ZnO发射极，其局限于所述氧化物层中的圆形几何结构内且耦合到所述光学波导 的输入；及检测器，其耦合到所述光学波导的输出。
16、 根据权利要求15所述的互连件系统，其中 所述光学波导是氧化锌镁(ZnMgO)波导；且 所述检测器是硅光电二极管检测器。
17、 根据权利要求15所述的互连件系统，其中所述光学波导是空芯光子带隙波导。
18、 根据权利要求15所述的互连件系统，其中所述ZnO发射极包含在与所述硅 衬底接触的无定形ZnO缓冲层上方以p型掺杂且接着n型掺杂生长于所述圆形几何结 构中的单晶ZnO发射极。
19、 根据权利要求18所述的互连件系统，其中所述p型掺杂包含砷(As)掺杂 且所述n型掺杂包含镓(Ga)掺杂。
20、 根据权利要求15所述的互连件系统，其中所述ZnO发射极发射约3.3 eV的 光子能量下的约380 nm的波长。
21、 根据权利要求15所述的互连件系统，其中所述检测器是能够接收具有在500 与375纳米(nm)之间的波长的光学信号的硅光电二极管检测器。
22、 一种光学信号互连件系统，其包括ZnO发射极，其局限于硅衬底上的氧化物层中的圆形几何结构内； 光学波导，其形成于所述氧化物层中且具有耦合到所述ZnO发射极的输入 检测器，其耦合到所述光学波导的输出；且其中所述ZnO发射极发射具有比所述光学波导的带隙能量小但比所述检测器的 带隙能量大的光子能量的波长。
23、 根据权利要求22所述的光学信号互连件系统，其中所述光学波导是掺杂有镁的氧化锌(MgZnO)波导。
24、 一种用于操作光学信号互连件系统的方法，其包括操作ZnO发射极以发射光学信号，所述ZnO发射极局限于硅衬底上的氧化物层 中的圆形几何结构内；及使用硅光电二极管接收器来接收具有在500与375纳米(nm)之间的波长的光学 信号。
25、 根据权利要求24所述的方法，其中所述方法包含操作所述ZnO发射极以发 射紫外光学信号。
26、 根据权利要求24所述的方法，其中所述方法包含操作所述ZnO发射极以发 射具有约380 nm的波长及约3.3 eV的光子能量的光学信号。
27、 根据权利要求24所述的方法，其中所述操作方法包含将来自所述ZnO发射 极的发射耦合到MgZnO波导的输入。
28、 根据权利要求24所述的方法，其中所述操作方法包含通过气隙将发射耦合 在所述ZnO发射极与所述硅光电二极管检测器之间。
29、 根据权利要求24所述的方法，其中所述操作方法包含将来自所述ZnO发射 极的发射耦合到空芯光子带隙波导的输入。
30、 根据权利要求24所述的方法，其中所述方法包含使用所述硅光电二极管检 测器来检测光学信号并将所述光学信号转换为电信号。
全文摘要
本发明包含针对用于光学互连的氧化锌二极管的方法、装置及系统。一种系统包含局限于硅衬底上的氧化物层中的圆形几何结构内的ZnO发射极。光学波导形成于所述氧化物层中且具有耦合到所述ZnO发射极的输入。检测器耦合到所述光学波导的输出。
文档编号G02B6/43GK101632032SQ200880007807
公开日2010年1月20日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年3月13日
发明者伦纳德·福布斯, 凯·Y·阿恩 申请人:美光科技公司