绝缘层11a，在第I半导体层1n的表面形成表面绝缘层lib。接着，图3(b)所示的工序通过与图2(b)所示的工序相同的工序进行，在此，省略η+层13并在表面绝缘层Ilb之间形成第2半导体层10ρ。
[0033]图3 (c)所示的工序通过与图2 (C)所示的工序相同的工序进行，在表面绝缘层Ilb外侧的第I半导体层1n之上形成第2电极14，在第2半导体层1p之上形成透明电极(ΙΤ0等)15之后，在第2电极14与透明电极15之间施加正向电压，通过基于流过pn结1pn的电流的焦耳热的退火处理使硼(B)等IIIA族元素的杂质扩散。并且，在该退火处理过程中向pn结1pn照射光L，由此在pn结1pn附近产生修整光子。之后，如图1 (b)所示，去除第2电极14及透明电极15，由此形成将第2半导体层1p作为光引导层且将表面绝缘层Ilb作为包覆层的光波导2。
[0034]根据这种光互连装置1，由于在一个Si半导体基板10制作光波导2和发光元件3，因此由发光元件3的pn结1pn发出的光能够在第2半导体层1p中传播而直接入射到光波导2的光引导层。此时，光波导2中的第2半导体层1p和发光元件3中的第2半导体层1p能够通过同一光刻工序形成图案，因此无需对光波导2和发光元件3进行特别的对位就能够形成为一体，且能够将由发光元件3发出的光毫无损失地导入到光波导2中。
[0035]图4是表示本发明的另一实施方式所涉及的光互连装置的说明图。图4(a)表示俯视图，图4(b)表示图4(a)中的Xl-Xl剖视图，图4(c)表示图4(a)中的X2-X2剖视图。在此，对与图1所示的例子相同的部位标注相同的符号并省略重复说明。
[0036]该实施方式所涉及的光互连装置I(IA)是将光波导2 (2A)的结构例设为其他方式的实施方式。该例子中，通过在第I半导体层1n的表面形成肋2R来形成肋型光波导2(2A)。此时，将用于形成肋2R的蚀刻掩模的图案形成于发光元件3的第2半导体层1p的图案的延长部分上。由此，能够使发光元件3的pn结1pn与光波导2的光轴一致。另夕卜，图4所示的例子中，在光波导2中传播的光限定于能够透射Si层的红外光。
[0037]图5是表示本发明的实施方式所涉及的光互连装置中的受光元件的结构的一例的说明图(图5 (a)表示俯视图，图5 (b)表示图5 (a)的X-X剖视图)。如图5 (a)、(b)所示，受光元件4具备具有与发光元件3相同的pn结1pn的结构，能够通过与图2所示的形成工序相同的工序形成。受光元件4形成于光波导2的另一端，在光波导2的第2半导体层1p的延长部分具备pn结ΙΟρη。受光元件4通过在连接于第I电极12的端子4a与连接于第2电极14的端子4b之间施加零偏压或反偏压来输出在光波导2中传播过来的光LI的入射所引起的发生电流的变化。
[0038]即，受光元件4具备形成于第2半导体层1p上的第I电极12、形成于第I半导体层1n上的第2电极14、以及由第I半导体层1n和第2半导体层1p形成的pn结ΙΟρη，第I电极12和第2电极14在Si半导体基板10的一面侧隔着表面绝缘层Ilb而配置。图示的例子中，将第2电极14配置于第I电极12的两侧，但并不限于此，也可以将第2电极14仅配置于第I电极12的一侧。另外，受光元件4并不限定于图5所示的例子，能够由封装或连接于Si半导体基板10上的受光元件等形成。
[0039]图6是表示本发明的实施方式所涉及的光互连装置中的输出发光元件的发光信号的发光驱动部、输出受光元件的受光信号的受光检测部的说明图。在光互连装置I中，Si半导体基板10可以具备输出发光元件3的发光信号的发光驱动部30或输出受光元件4的受光信号的受光检测部40。发光驱动部30或受光检测部40可以由制作在Si半导体基板10的半导体元件构成。
[0040]如图6所示，发光驱动部30或受光检测部40例如可以由MOS型晶体管等半导体元件5构成。图示的例子中，在Si半导体基板10的η型半导体层1n形成ρ型半导体层5pl、5p2，在这些之上分别形成源极电极5s和漏极电极5d，且在ρ型半导体层5pl、5p2之间的沟道区域5η上经由绝缘膜5b形成栅极电极5g。漏极电极5d、栅极电极5g、源极电极5s分别连接于用于驱动发光元件3或受光元件4的电极配线。这种半导体元件5能够通过已知的半导体刻蚀工序，在制作有发光元件3或受光元件4的Si半导体基板10进行制作。
[0041]如以上说明，本发明的实施方式所涉及的光互连装置无需使用光耦合器而能够通过使形成于半导体基板的发光元件3或受光元件4与光波导2耦合来实现高效率的芯片内光互连。尤其，通过将形成光波导2、发光元件3、受光元件4中的pn结1pn时所照射的光设为相同波长的光，能够使发光波长、光传输波长、受光波长一致。此时使用的光的波长可以在近红外?近紫外范围内任意进行选择。由此，能够在任意的传输波段实现传输损失或串扰较少的芯片内光互连。
[0042]另外，上述光波导2无需一定是直线，可以湾曲或屈曲，也可以分支成多路。并且，也可以是将一个或多个发光元件3连结于多个或一个受光元件4的结构。
[0043]并且，上述说明中，以Si半导体基板为例子进行了说明，但也可以使用可代替Si半导体基板的其他半导体基板。
[0044]以上，根据附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体结构并不限于这些实施方式，即使在不脱离本发明宗旨的范围内进行设计变更等，也包含于本发明中。并且，上述各实施方式只要其目的及结构等不存在特别矛盾或问题，就可以沿用相互的技术进行组入口 ο
【主权项】
1.一种光互连装置，其特征在于，具备: Si半导体基板；光波导，形成于所述Si半导体基板；及发光元件，形成于所述光波导的一端部， 所述发光元件具有Pn结，所述pn结通过一边向第2半导体层照射光一边实施退火处理而得到，所述第2半导体层通过在所述Si半导体基板中的第I半导体层高浓度掺杂杂质而得到。
2.根据权利要求1所述的光互连装置，其特征在于， 所述光波导将所述第2半导体层作为光引导层，隔着该光引导层的包覆层形成于所述Si半导体基板。
3.根据权利要求1或2所述的光互连装置，其特征在于， 所述光互连装置具备形成于所述光波导的另一端部的受光元件， 所述受光元件具有所述pn结。
4.根据权利要求1所述的光互连装置，其特征在于， 所述第I半导体层为在所述Si半导体基板掺杂有VA族元素的η型半导体层。
5.根据权利要求4所述的光互连装置，其特征在于， 所述杂质为选自IIIA族元素中的材料，所述第2半导体层为P型半导体层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光互连装置，其特征在于， 所述Si半导体基板具备输出所述发光元件的发光信号的发光驱动部，所述发光驱动部由制作在所述Si半导体基板的半导体元件构成。
7.根据权利要求3所述的光互连装置，其特征在于， 所述Si半导体基板具备输出所述受光元件的受光信号的受光检测部，所述受光检测部由制作在所述Si半导体基板的半导体元件构成。
8.—种光互连装置，其特征在于， 所述光互连装置具备光波导，所述光波导具备光引导层和包覆层，所述光引导层由通过在半导体基板中的第I半导体层掺杂杂质而得到的第2半导体层形成，所述包覆层由沿着所述光引导层的两侧部形成的绝缘层构成， 并且具备发光或受光元件，所述发光或受光元件具备:第I电极，形成于所述第2半导体层上；第2电极，形成于所述第I半导体层上；及pn结，由所述第I半导体层和所述第2半导体层形成， 所述第I电极和所述第2电极在所述半导体基板的一面侧隔着所述绝缘层而配置。
【专利摘要】本发明提供一种光互连装置。为了能够实现高效率的芯片内光互连，本发明的光互连装置(1)具备：Si半导体基板(10)；光波导(2)，形成于Si半导体基板(10)；及发光元件(3)，形成于光波导(2)的一端部，发光元件(3)具有pn结(10pn)，所述pn结(10pn)通过一边向第2半导体层(10p)照射光一边实施退火处理而得到，所述第2半导体层(10p)通过在Si半导体基板(10)中的第1半导体层(10n)高浓度掺杂杂质而得到。
【IPC分类】G02B6-42, H01L31-0232
【公开号】CN104769472
【申请号】CN201380058372
【发明人】梶山康一, 名须川利通, 金尾正康, 石川晋
【申请人】株式会社V技术
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2013年10月3日
【公告号】WO2014073296A1