半导体光集成电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在半导体基板形成有光波导的半导体光集成电路。
【背景技术】
[0002]作为在半导体基板(半导体芯片)形成电气配线来传输电力或电气信号(数字信号)的半导体集成电路，存在如下难以避免的问题:由于电气配线中的电阻的存在而产生的信号衰减；以及由于从并行设计的配线漏出的电场而产生的感应干扰或串扰。作为解决这些问题的技术，提出了在基板上形成光波导并通过光传输信号的光集成电路(光波导模块)(例如参照下述专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2012-78609号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的技术课题
[0007]在光集成电路中，需要有效地进行安装于基板的发光元件或受光元件与基板上的光波导的光耦合。在以往技术中，该发光元件或受光元件与光波导的光耦合使用了光耦合器。在该光耦合器中需要使用反射镜、棱镜、衍射光栅等光偏转要件以及透镜等聚光要件，为了获得较高的光耦合效率，在形成光耦合器时，需要采用精确度高的加工技术或定位技术，因此目前尚未达到实用化。
[0008]并且，在基板形成作为信号传输路的光波导或光耦合器，而在基板上除了安装光波导以外，还需要安装发光元件或受光元件，因此存在想要获得高功能的电路却难以实现电路结构的集成化的问题。
[0009]本发明作为以解决这类问题为课题的一例，通过构成将发光功能部(或受光功能部)与光波导部以无边界的方式形成于半导体基板的半导体光集成电路来解决所述各种问题。具体而言，本发明的目的为如下等:通过发光功能部(或受光功能部)与光波导部的无边界化，不使用光耦合器而实现较高的光耦合效率，并且能够实现电路结构的高集成化。
[0010]用于解决技术课题的手段
[0011 ] 为实现这种目的，根据本发明的半导体光集成电路至少具备以下结构。
[0012]一种半导体光集成电路，其特征在于，所述半导体光集成电路具备:半导体基板；形成于所述半导体基板，且沿着信号传输路径连续延设的Pn接合部；形成于所述pn接合部上的一部分的发光功能部；以及形成于与所述发光功能部连续的所述pn接合部上的光波导部，所述发光功能部向所述pn接合部供给驱动电流，由该pn接合部产生光信号，所述光波导部通过被供给于所述pn接合部的放大电流，一边放大所述光信号，一边传输所述光信号。
[0013]发明效果
[0014]本发明的半导体光集成电路在半导体基板形成通过供给电流而具有发光功能或者光放大功能的pn接合部，该半导体光集成电路将该pn接合部沿着信号传输路径连续延设。而且，将该pn接合部上的一部分作为发光功能部，将与该发光功能部连续的pn接合部上作为光波导部。通过这种结构，由发光功能部发出的光信号毫无边界地移动至光波导部，并沿着光波导部传输。发光功能部向pn接合部供给驱动电流，由pn接合部产生光信号，光波导部通过被供给于pn接合部的放大电流，一边放大光信号，一边传输光信号。
[0015]根据具有这种特征的半导体光集成电路，通过在半导体基板以无边界的方式形成发光功能部和光波导部，不使用光耦合器就能实现较高的光耦合效率。并且，通过将形成于半导体基板的pn接合部的一部分作为发光功能部，将其他部分作为光波导部，能够实现电路结构的高集成化。与发光功能部相同，能够以与光波导部毫无边界的方式形成受光功能部。
【附图说明】
[0016]图1是表示本发明的一实施方式所涉及的半导体光集成电路的说明图，图1 (a)表示沿信号传输路径的截面，图1(b)表示图1(a)中的X-X剖视图。
[0017]图2是表示本发明的实施方式所涉及的半导体光集成电路的形成方法的一例的说明图。
【具体实施方式】
[0018]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的半导体光集成电路的说明图，图1 (a)表示沿信号传输路径的截面，图1 (b)表示图1(a)中的X-X剖视图。
[0019]半导体光集成电路I在形成于半导体基板10的pn接合部1pn上具备发光功能部2和光波导部3。在图示的例子中，在pn接合部1pn上具备发光功能部2、光波导部3以及受光功能部4，但也可以是只有发光功能部2与光波导部3的组合以及只有光波导部3与受光功能部4的组合等。
[0020]形成于半导体基板10的pn接合部1pn沿着信号传输路径连续延设，在pn接合部1pn上的一部分形成有发光功能部2，在pn接合部1pn上的与发光功能部2连续的其他部分形成有光波导部3。在图示的例子中，在延设的pn接合部1pn上的一端侧设置有发光功能部2，在pn接合部1pn上的另一端侧设置有受光功能部4。由此，在连续形成的pn接合部1pn上以无边界的方式形成有发光功能部2、光波导部3以及受光功能部4。pn接合部1pn上的一系列层成为同一折射率的半导体层。
[0021]pn接合部1pn在发光功能部2中通过供给电流获得发光功能，在光波导部3中通过供给电流获得光放大功能。并且，Pn接合部1pn能够在受光功能部4中通过光电转换功能获得接收电流。为了获得这种功能，Pn接合部1pn成为通过在光辅助状态下的退火处理产生修整光子的半导体边界部。这种pn接合部1pn通过一边向第2半导体层(p型半导体层)1p照射光，一边实施退火处理而获得，所述第2半导体层(P型半导体层)1p是在半导体基板10中的第I半导体层(η型半导体层)1n以高浓度掺杂杂质而获得的。
[0022]具体而言，将半导体基板10作为Si基板，第I半导体层1n设成在半导体基板10掺杂15族元素(氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等)的η型半导体层。并且，第2半导体层1p设成掺杂13族元素(硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(TI))作为杂质的ρ型半导体层。
[0023]对半导体光集成电路I中的各个部分的结构进行更具体的说明。发光功能部2具备形成于pn接合部1pn上(第2半导体层1p上)的发光电极2A。发光电极2A与配线电极2B连接，该配线电极2B与信号发送源2C连接。产生光信号Ls的发光功能部2通过信号发送源2C的驱动电压从发光电极2A向pn接合部1pn供给驱动电流Id。
[0024]光波导部3具备形成于pn接合部1pn上(第2半导体层1p上)的光波导电极3A。光波导电极3A与配线电极3B连接，该配线电极3B与偏压电源3C连接。光波导部3通过偏压电源3C的偏置电压从光波导电极3A向pn接合部1pn供给放大电流Ia，由此一边放大光信号Ls，一边传输光