CN114252956B - 波导吸收体 - Google Patents

Abstract

本公开涉及半导体结构，更具体地，涉及螺旋波导吸收体及其制造方法。该结构包括：光子部件；以及波导吸收体，其具有与光子部件的节点耦合的光栅图案。

Description

波导吸收体

技术领域

本公开涉及半导体结构，更具体地，涉及波导吸收体及其制造方法。

背景技术

半导体光波导结构(例如，光子部件)是集成的光电子系统的重要部件。例如，半导体光波导结构能够通过限制光向周围衬底中的扩展来引导具有最小能量损失的光波(例如，光)。光波导结构可以用于许多不同的应用中，包括例如半导体激光器、光学滤波器、开关、调制器、隔离器和光电检测器。半导体材料的使用还使得能够使用已知的制造技术将单片(monolithic)集成到光电子器件中。

光子器件的打开的(open)或未被连接的端口或者其他终止点可能导致光信号的泄漏或背散射(backscatter)到芯片中。这也可能引起与其他光子器件的串扰以及对光信号的整体干扰。为了防止这种问题发生，将吸收体(absorber)耦合到光子器件的打开的或未被连接的端口。已知吸收体由Ge材料制造，因为它们容易被集成到光子器件的制造工艺中。然而，Ge吸收体遭受相对较高的光回波损耗(例如，背反射和背散射)，其进而可能显著地阻碍信号的光强度。进入激光器的背散射可能导致不稳定性和额外的激光器噪声。另外，这可能导致降低的高速信号完整性和增加的通信链路的比特误码率(bit-error-rate)。

发明内容

在本公开的方面，一种结构包括：光子部件；以及波导吸收体，其具有与所述光子部件的节点耦合的光栅图案。

在本公开的方面，一种结构包括：波导吸收体，其包括不连续的半导体材料；以及绝缘体材料，其位于所述波导吸收体上方并且位于在所述不连续的半导体材料之间形成的间隙内。

在本公开的方面，一种结构包括：半导体波导部件；同心配置的螺旋波导吸收体，其由具有空隙的半导体材料构成，其中所述空隙形成位于所述同心配置的螺旋波导吸收体的所述半导体材料之间的光栅图案；以及绝缘体材料，其位于所述同心螺旋波导吸收体上方并位于所述空隙内。

附图说明

通过本公开的示例性实施例的非限制性示例并参考所述多个附图，在以下详细描述中描述本公开。

图1示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的具有光栅图案的螺旋波导吸收体以及相应的制造工艺。

图2示出了根据本公开的一些方面的插入在螺旋波导吸收体与光子部件之间的耦合器。

图3示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的沿其长度具有变化的宽度的螺旋波导吸收体以及相应的制造工艺。

图4示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的具有光栅图案的矩形螺旋波导吸收体以及相应的制造工艺。

图5示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的具有光栅图案的以卵形或椭圆形螺旋配置的螺旋波导吸收体以及相应的制造工艺。

图6A-6C示出了具有不同材料组成的螺旋波导吸收体的截面图。

图7A和图7B示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的被部分蚀刻的螺旋波导结构以及相应的制造工艺。

图8示出了根据本公开的附加方面的除了其他特征之外的被部分蚀刻的螺旋波导结构以及相应的制造工艺。

图9示出了根据本公开的附加方面的除了其他特征之外的被部分蚀刻的螺旋波导结构以及相应的制造工艺。

图10示出了根据本公开的一些方面的由交替的窄区域和宽区域构成的螺旋波导结构以及相应的制造工艺。

图11示出了根据本公开的一些方面的除了其他特征之外的具有光栅图案的直波导吸收体以及相应的制造工艺。

具体实施方式

本公开涉及半导体结构，更具体地，涉及波导吸收体及其制造方法。更具体地，本公开涉及具有光栅图案的超紧凑亚波长波导吸收体及其制造方法。在实施例中，超紧凑亚波长波导吸收体可以具有包括光栅图案(例如被蚀刻的部分)的螺旋配置，该光栅图案可以具有不同的图案和周期。有利地，除了与Ge吸收体相比显著降低光回波损耗(return loss)之外，光栅图案还提供相对于连续Si螺旋波导吸收体的明显的改善性能。此外，光栅图案提供一种有效的方式来形成吸收体而无需引入诸如Ge材料之类的吸收材料，同时还与已知的工艺流程兼容且无需引入额外的制造步骤。

在实施例中，作为示例，螺旋波导吸收体可由硅(Si)、多晶硅或氮化硅(SiN)制成。光栅图案包括被部分地或完全地蚀刻的部分(例如，螺旋波导吸收体的半导体材料之间的空隙、减薄的部分或其他图案)以便以最小化的背反射来有效地吸收入射光。此外，在实施例中，光栅图案将引导光而不是辐射或阻挡光。此外，通过实现螺旋配置，辐射损失将通过弯曲的配置来累积，从而衰减光强度，其中光在螺旋配置的平面内传播。在实施例中，螺旋配置可以是圆形、具有或不具有弯曲角或圆角的矩形(或其他四边形)、卵形、椭圆形、八角形、菱形或本文所考虑的其他形状。

本公开的波导吸收体可以使用多种不同的工具以多种方式来制造。一般而言，方法和工具被用于形成具有微米和纳米尺寸的结构。已从集成电路(IC)技术中采用了用于制造本公开的波导吸收体的方法，即，技术。例如，该结构可以建立在晶片上，并且以通过光刻工艺被图案化的材料膜来实现。特别地，波导吸收体的制造使用三个基本构建块：(i)将薄膜材料沉积在衬底上，(ii)通过光刻成像在膜的顶部部分施加图案化的掩模，以及(iii)选择性地将膜蚀刻到掩模。

图1示出了除了其他特征之外的具有光栅图案的螺旋波导吸收体。更具体地，图1的结构10包括耦合到螺旋波导吸收体14的一个或多个光子部件12，螺旋波导吸收体14具有光栅图案15，光栅图案15例如是螺旋波导吸收体14的半导体材料之间的空隙。在实施例中，螺旋波导吸收体14耦合到一个或多个光子部件12的打开的或未被连接的端口或其他端点(以下称为节点)。

光子部件12可以代表由包括例如Si或SiN的半导体材料组成的一个或多个光子波导部件。Si材料可以是例如绝缘体上硅技术；而SiN材料可以是位于氧化物材料上的被完全或部分地蚀刻的材料。在Si实现方式中，可以使用本文所讨论的常规CMOS制造工艺直接从绝缘体上硅技术的Si材料图案化出光子部件12，包括减薄Si材料。

仍参考图1，作为示例，螺旋波导吸收体14以由Si材料、SiN材料或多晶硅材料组成的螺旋配置来提供。在实施例中，本文公开的用于一个或多个光子部件12的材料的任何组合可以与本文公开的用于螺旋波导吸收体14的任何材料一起使用。在Si配置中，螺旋波导吸收体14可以以与光子部件12(例如，波导结构)的单片集成来提供。更具体地，在Si配置中，螺旋波导吸收体14的Si材料由与光子部件12相同的绝缘体上半导体(例如，硅)材料组成；而在SiN或多晶硅实现方式中，螺旋波导吸收体14可以是位于氧化物材料上的被完全或部分地蚀刻的材料。而且，在本文所述的任何不同配置中，波导吸收体14可以是平面的。

波导吸收体14以螺旋配置的形式来配置，该螺旋配置包括具有光栅图案15的同心定位螺旋，该光栅图案15例如填充有绝缘体材料26的空隙。在实施例中，螺旋可以是圆形、卵形、具有或不具有圆角的矩形(或其他四边形)、八角形、椭圆形、菱形等。此外，螺旋波导吸收体14可以包括任意数量的同心部分，例如四个，这依赖于在制造本文所述的螺旋波导吸收体14时所实现的期望损耗机制和材料组成。

仍参考图1，光栅图案15由位于螺旋波导吸收体14的半导体材料之间交替的空隙或间隙构成。以此方式，螺旋波导吸收体14不是连续的结构，即，它是不连续的，具有交替的半导体材料和填充有绝缘体材料26的空隙。在实施例中，空隙是螺旋波导吸收体14的半导体材料的被蚀刻部分。如在每个实施例中的，绝缘体材料26(例如，氧化物材料)被设置在光栅图案15的空隙内以吸收光。

如本文所述，螺旋配置和光栅图案15可以使用常规光刻和蚀刻工艺然后沉积绝缘体材料26来制造。例如，在Si实现方式中，形成在Si材料上方的抗蚀剂暴露于能量(光)以形成图案(开口)。将使用具有选择性化学的蚀刻工艺，例如反应离子蚀刻(RIE)，来在Si材料中形成一个或多个图案。在通过常规氧灰化工艺或其他已知的剥离剂去除抗蚀剂之后，绝缘体材料26可以被沉积在螺旋波导吸收体14上并被沉积在形成光栅图案15的空隙内。

在实施例中，光栅图案15可以具有依赖于用于螺旋波导吸收体的材料的厚度和长度的间隙比。示例性地，光栅图案15对于固体Si材料可以具有0.2-0.8的占空比，例如光栅的未蚀刻部分/栅距(pitch)。此外，如在每个不同的实施例中的，光栅图案15可以是周期性的或非周期性的(例如，变迹的(apodized))。并且，应当理解，光栅图案15可基于螺旋波导吸收体14的不同性能要求而变化。这些性能要求可以基于不同的变量，包括例如材料类型、螺旋数量、螺旋紧密度、材料厚度等。这些相同的参数适用于本文描述的具有光栅图案的波导吸收体的每个不同的配置。

依赖于螺旋波导吸收体14的尺寸(例如，宽度、厚度)和材料组成，螺旋波导吸收体14中螺旋的半径和数量可以变化。例如，对于Si波导吸收体(n＝3.5@λ(lambda)＝1310nm)，配置可以是例如5个螺旋，Rmin＝1um，(宽度：0.3～0.4*λ，厚度：0.15～0.2*λ)@λ＝1310nm。对于SiN螺旋波导吸收体(n＝2)，材料折射率更小，约束更差，这样，弯曲损耗更高，因此需要更少的螺旋/匝数或更小的弯曲半径，例如3个螺旋，Rmin＝0.8um。此外，如果输入光以横电(TE)模式工作，则可以缩小螺旋波导吸收体14的宽度以减少约束并增加弯曲损耗。例如，在TE模式中，可构想的是减少螺旋数量和/或具有更小的弯曲半径。另一方面，如果输入光以横磁(TM)模式工作，则可以缩小螺旋波导吸收体14的厚度以减少约束并增加弯曲损耗。在这种情况下，可以减少螺旋数量和/或具有更小的弯曲半径。此外，通过具有紧密弯曲(tight bend)的窄SiN螺旋波导吸收体设计，可以将占位面积(footprint)推到例如3μm*3μm以下(push below)。

通过实现具有光栅结构的螺旋波导吸收体，益处是显而易见的。在最内侧螺旋半径为约1μm并且材料组成为Si的示例中，建模结果针对具有光栅图案的螺旋配置显示出了-43dB的背反射、63dB的插入损耗和5e-5％的透射率％。此外，已经发现，具有光栅图案的由SiN材料构成的螺旋波导吸收体将具有-51dB的背反射、68dB的插入损耗和1.5e-5％的透射率％。相比之下，对于连续的螺旋Si波导吸收体，背反射为-38dB，插入损耗为51.2dB，透射率％为7.4e-4％。此外，对于常规的直Ge吸收体，背反射为-18.7dB，插入损耗为4.7dB，透射率％为34％。因此，与基于Ge的吸收体或连续的螺旋Si吸收体相比，具有光栅图案的由Si或SiN构成的螺旋波导吸收体表现出明显更低的背反射、更好的吸收(更高的衰减)和下降的光透射率。此外，由于本文描述的螺旋波导吸收体14的性能特性增加，现在可具有较小的占位面积，例如面积减少大约60％。

图2示出了插入在螺旋波导吸收体14与光子部件12之间的耦合器16。在实施例中，当螺旋波导吸收体14的材料组成与光子部件12的材料组成不匹配(例如，不是相同的材料)时，耦合器16可用于本文所述的任何实施例。在实施例中，耦合器16逐渐变细，其中光子部件12具有比锥形耦合器16更大的面积和/或横截面，并且耦合器16可以由SiN、Si、Ge和/或多晶硅构成，这依赖于螺旋波导吸收体14和光子部件12所使用的材料。

例如，在实施例中，当光子部件12是SiN材料并且螺旋波导吸收体14是Si材料时，耦合器16可以包括与上覆(重叠)的锥形Si部件组合的锥形SiN部件。在又一实施例中，当光子部件12是Si材料并且螺旋波导吸收体14是SiN材料时，耦合器16可以包括与上覆(重叠)的锥形SiN部件组合的锥形Si部件。在又一实施例中，当光子部件12是Si材料或SiN材料并且螺旋波导吸收体14是多晶硅材料时，耦合器16可以包括与上覆(重叠)的锥形多晶硅部件组合的锥形SiN部件。本文还考虑了其他锥形配置。

在其他实施例中，耦合器16可以由单一材料(例如，Si或SiN)构成，但是具有不同的蚀刻深度，例如，用于波导的部件是完全蚀刻的Si波导，而用于螺旋波导吸收体的部件是部分蚀刻的Si波导。在其他实施例中，耦合器16可以由基于部分蚀刻的螺旋Si波导吸收体的不同的部件构成，但是具有不同的蚀刻深度(例如，板厚度)。在另外的实施例中，耦合器16可以由两种不同的材料(例如，Si和SiN)构成。

图3示出了具有光栅图案15的宽度变化的螺旋波导吸收体14a。在该表示中，螺旋波导吸收体14a的宽度将从起点(例如，与光子部件12耦合的位置)开始到其终点(例如，末端)逐渐减小，即，螺旋波导的宽度沿着匝数(传播长度)而变化。例如，w1>w2>w3>w4>w5。本领域普通技术人员应当理解，本文考虑了不同的宽度和宽度过渡的位置，并且图3所示的示例是具有逐渐减小的宽度的配置的非限制性示例。通过示例的方式，宽度可以在从大约0.05*λ到大约5*λ的范围内。

图4示出了具有光栅图案15的四边形(例如，矩形)螺旋波导吸收体14b。在该螺旋配置中，螺旋波导吸收体14b包括圆角或弯曲角17。并且，类似于图1所示的螺旋配置，例如，依赖于螺旋波导吸收体14b的期望回波损耗，螺旋波导吸收体14b可以包括任意数量的同心特征(例如，四个)以及材料组成(例如，Si、SiN或多晶硅)。此外，每个分支(leg)或每个同心定位组的邻近分支或其部分可以具有不同的宽度，这很像图3所示的螺旋波导吸收体。例如，分支或同心定位组的邻近分支的宽度可以从起点到终点逐渐变窄。

图5示出了具有光栅图案15的圆形配置(例如，卵形或椭圆形螺旋配置)的螺旋波导吸收体14c。在该螺旋配置中，依赖于螺旋波导吸收体14c的期望回波损耗，螺旋波导吸收体14c可以包括任意数量的同心特征(例如，四个)以及材料组成(例如，Si、SiN或多晶硅)。还考虑了卵形或椭圆形螺旋配置的宽度可以逐渐减小，这很像图3所示的螺旋波导吸收体。

图6A-6C示出了具有不同材料组成的螺旋波导吸收体的截面图。例如，图6A示出了由Si材料构成的螺旋波导吸收体14；而图6B示出了由SiN材料构成的螺旋波导吸收体14，以及图6C示出了由多晶硅材料构成的螺旋波导吸收体14。在图6A-6C的每一者中，光栅图案15可以是本文所述的任何配置。

在图6A中，结构10a包括由绝缘体上硅技术的Si材料构成的螺旋波导吸收体14。在该实现方式中，结构10a包括位于半导体层22顶部的绝缘体层20。绝缘体层20包括任何合适的材料，包括氧化硅、蓝宝石、其他合适的绝缘材料和/或它们的组合。示例性绝缘体层20可以是掩埋氧化物层(BOX)。绝缘体层20可通过任何合适的工艺形成，例如注氧隔离(SIMOX)、氧化、沉积和/或其他合适的工艺。

仍参考图6A，半导体层24形成在绝缘体层20的顶部以形成绝缘体上硅(SOI)衬底。可以使用晶片键合和/或其他合适的方法来制造半导体层24。半导体层24可以包括任何合适的晶体取向(例如，(100)、(110)、(111)或(001)晶体取向)。

在该实施例中，半导体层24被图案化以形成螺旋波导吸收体14和光栅图案15(以及，在一个示例中，形成光子部件)。绝缘体材料26(例如，氧化物)被使用诸如化学气相沉积(CVD)工艺之类的常规沉积方法而沉积在螺旋波导吸收体14上和光栅图案15(例如，空隙或被蚀刻的部分)内。可选的氮化物材料28被沉积在绝缘体材料26上，随后形成后段制程结构30，如本领域公知的，使得不需要进一步解释以完全理解本公开。后段制程结构30可以包括布线、互连等。

在图6B中，结构10b包括位于绝缘体上硅技术(例如，层20、22、24)上方的由SiN材料32构成的螺旋波导吸收体14。在替代实施例中，层20、22、24也可以代表体半导体材料。在该实现方式中，SiN材料32可以被使用诸如CVD的常规沉积工艺而沉积在氧化物或其他绝缘体材料26上。在沉积工艺之后，可以使用本文已经描述的常规光刻和蚀刻工艺来图案化SiN材料32以形成螺旋波导吸收体14和光栅图案15。如本领域已知的，后段制程结构30形成在螺旋波导吸收体14上方。在该实现方式中，后段制程结构30包括绝缘体材料(例如，氧化物)，该绝缘体材料被沉积在螺旋波导吸收体14上和光栅图案15(例如，空隙或被蚀刻的部分)内。

在图6C中，结构10c包括位于绝缘体上硅技术(例如，层20、22、24)上方的由多晶硅材料34构成的螺旋波导吸收体14。在替代实施例中，层20、22、24也可以代表体半导体材料。在该实现方式中，多晶硅材料34可以被使用诸如CVD的常规沉积工艺而沉积在氧化物或其他绝缘体材料26上。在沉积工艺之后，可以使用本文已经描述的常规光刻和蚀刻工艺图案化多晶硅材料34以形成螺旋波导吸收体14和光栅图案15。氮化物层36被沉积在螺旋波导吸收体14和光栅图案15上，其中中间绝缘体材料26(例如，氧化物)被沉积在螺旋波导吸收体14上和光栅15(例如，空隙或被蚀刻的部分)内。后段制程结构30被形成在氮化物材料36上方。

图7A和图7B示出了根据本公开的一些方面的被部分蚀刻的螺旋波导结构14d。更具体地，图7A示出了被部分蚀刻的波导结构14d的平面图；而图7B示出了被部分蚀刻的波导结构14d的截面图。如这些视图中的每一个所示，波导结构14d包括由与波导结构14b相同的半导体材料(例如，绝缘体上硅技术的Si材料)构成的减薄的半导体材料板或基底24。为了制造该结构10b，可以使用定时蚀刻来减薄半导体材料板或基底24以及形成光栅图案15。以此方式并且如本文所述的图8和图9所示的实施例，光栅图案15是基底的被部分去除的材料；而剩余波导结构14d的材料是基底的未被蚀刻的材料，该基底本身提供单片结构。如在前面的实施例中，绝缘体材料26被设置在光栅图案(例如，蚀刻材料的空隙)内。

图8示出了包括由SiN材料构成的被部分蚀刻的螺旋波导结构14e的结构10d。如该截面图中所示，被部分蚀刻的波导结构14e包括SiN材料板或基底32。因此，SiN材料板或基底32与螺旋波导结构14e的材料相同。为了制造该结构，可以使用定时蚀刻来减薄SiN材料板或基底32并形成波导结构14e的光栅图案15。如在前面的实施例中那样，绝缘体材料26被设置在光栅图案15(例如，蚀刻材料的空隙)内。

图9示出了包括由多晶硅材料34构成的被部分蚀刻的螺旋波导结构14f的结构10e。如该截面图所示，波导结构14f包括多晶硅材料板或基底34。因此，多晶硅材料板或基底34与螺旋波导结构14f的材料相同。为了制造该结构，可以使用定时蚀刻来减薄多晶硅材料板或基底34以及形成被部分蚀刻的波导结构14f的光栅图案15。如在前面的实施例中那样，绝缘体材料26被设置在光栅图案15(例如，蚀刻材料的空隙)内。

图10示出了由交替的窄区域14g’和宽区域14g”构成的螺旋波导结构14g。在该实现方式中，绝缘体材料26(例如，氧化物)设置在螺旋之间以及在间隙或空隙25内，该间隙或空隙25形成在宽区域14g’的对(a pair of)之间。也就是，间隙或空隙25被形成为与窄区域14g’邻近并位于宽区域14g’的对之间。间隙或空隙25可以具有与关于图1-9的光栅图案中的空隙所描述的尺寸相似的尺寸。

如在前面的实施例中那样，作为示例，螺旋波导结构14g可以由Si材料、SiN材料或多晶硅构成。此外，设想螺旋波导结构14g可以是掺杂的Ge材料。此外，螺旋波导结构14g可以位于相同材料板或基底上。在后一种情形中，螺旋波导结构14g是本文已经描述的被部分蚀刻的螺旋波导结构。

仍参考图10，在Si、SiN或Ge实现方式中，螺旋波导结构14g可以掺杂有P型掺杂剂或N型掺杂剂以最小化散射损失。例如，P型掺杂剂例如可以包括硼(B)，并且N型掺杂剂例如可以包括砷(As)、磷(P)和Sb以及其他合适的例子。在螺旋波导结构14g位于相同Si材料板或基底上的情况下，基底也将掺杂有相同的掺杂剂类型。

在替代实施例中，不同的掺杂剂类型可用于交替的窄区域14g’和宽区域14g”。例如，P型掺杂剂可用于窄区域14g’，N型掺杂剂可用于宽区域14g”，或者进行相反的掺杂。在螺旋波导结构14g位于相同材料板或基底上的情况下，基底也将掺杂有从窄区域14g’和宽区域14g”延伸的相同掺杂剂类型。

在图案化工艺之前或之后，可以使用离子注入工艺对窄区域14’和宽区域14g”进行掺杂。在离子注入工艺中，可以使用相应的图案化注入掩模来限定为了注入而被暴露的选定区域。例如，在不同注入类型的情况下，用于选择针对第一注入类型的暴露区域的注入掩模在注入之后并且在用于第二注入类型的注入掩模之前被剥离。类似地，用于选择针对第二注入类型的暴露区域的注入掩模在执行注入之后被剥离。注入掩模可以包括光敏材料层，例如有机光致抗蚀剂，其通过旋涂工艺施加、被预烘烤、被暴露于穿过光掩模而投射的光、在曝光之后被烘烤、并且被用化学显影剂进行显影。每个注入掩模具有足以阻挡掩蔽区域以防止接收一定剂量的注入离子的厚度和停止能力。

图11示出了具有光栅图案15的直波导吸收体14h。如前面的实施例那样，光栅图案15(例如，间隙)填充有绝缘体材料。此外，作为示例，直波导吸收体14h可以由Si、SiN或多晶硅构成。作为示例，对于固体Si材料，占空比可以是0.2-0.8；尽管本文考虑了其他栅距和尺寸，这依赖于本文已经描述的性能要求。

可以在片上系统(SoC)技术中利用波导吸收体。本领域技术人员应当理解，SoC是将电子系统的所有部件集成在单个芯片或衬底上的集成电路(也称为“芯片”)。由于部件被集成在单个衬底上，因此与具有等效功能的多芯片设计相比，SoC消耗的功率少得多并且占用的面积也少得多。因此，SoC正成为移动计算(例如智能手机)和边缘计算市场中的主导力量。SoC也被常用于嵌入式系统和物联网。

如上所述的方法用在集成电路芯片的制造中。所得到的集成电路芯片可以由制造商以作为裸芯片的原始晶片形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)或者以封装形式分发。在后一种情况下，芯片被安装在单芯片封装(诸如塑料载体中，其引线固定到母板或其他更高级别的载体)或多芯片封装(诸如陶瓷载体中，其具有表面互连和/或掩埋互连中的一者或两者)中。在任何情况下，芯片然后与其他芯片、分立电路元件和/或其他信号处理设备集成，作为(a)中间产品(诸如母板)或者(b)最终产品的一部分。最终产品可以是包括集成电路芯片的任何产品，从玩具和其他低端应用，到具有显示器、键盘或其他输入设备以及中央处理器的高级计算机产品。

本公开的各种实施例的描述已为了示例的目的而给出，但并非旨在是穷举性的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。本文中所用术语的被选择以旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术改善，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的实施例。

Claims (18)

1.一种半导体结构，包括：

光子部件；以及

波导吸收体，其具有与所述光子部件的节点耦合的光栅图案，

其中所述波导吸收体包括交替的宽区域和窄区域，并且所述光栅图案是位于所述宽区域的对之间并与所述宽区域的对之间的所述窄区域邻近的间隙。

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述波导吸收体以螺旋配置来设置，并且所述光栅图案包括位于所述波导吸收体内的间隙。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述间隙填充有绝缘体材料。

4.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述波导吸收体是SiN材料、多晶硅材料和绝缘体上硅SOI技术的Si材料中的一种。

5.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述螺旋配置包括同心放置的圆形匝。

6.根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述螺旋配置包括同心放置的四边形匝。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中位于所述宽区域的对之间的并与所述窄区域邻近的所述间隙填充有绝缘体材料。

8.根据权利要求1所述的结构，其中所述交替的宽区域和窄区域掺杂有相同的掺杂剂类型。

9.根据权利要求1所述的结构，其中所述交替的宽区域和窄区域掺杂有不同的掺杂剂类型。

10.根据权利要求1所述的结构，其中所述波导吸收体设置在具有与所述波导吸收体相同的材料的单片基底上。

11.根据权利要求1所述的结构，其中所述波导吸收体设置在具有与所述波导吸收体相同的材料的单片基底上，并且所述光栅图案是从所述单片基底被部分地去除的材料。

12.一种半导体结构，包括：

波导吸收体，其包括不连续的半导体材料；以及

绝缘体材料，其位于所述波导吸收体上方并且位于在所述不连续的半导体材料之间形成的间隙内，

所述波导吸收体包括交替的宽区域和窄区域，其中所述间隙位于所述宽区域的对之间并与所述宽区域的对之间的所述窄区域邻近。

13.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述不连续的半导体材料是SiN材料、多晶硅材料和绝缘体上硅SOI技术的Si材料中的一种。

14.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述波导吸收体以螺旋配置来设置。

15.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述波导吸收体设置在具有与所述波导吸收体相同的材料的单片基底上，并且所述间隙是从所述单片基底被部分地去除的材料。

16.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述交替的宽区域和窄区域是被掺杂的区域。

17.一种半导体结构，包括：

半导体波导部件；

同心配置的螺旋波导吸收体，其由具有空隙的半导体材料构成，其中所述空隙形成位于所述同心配置的螺旋波导吸收体的所述半导体材料之间的光栅图案，所述同心配置的螺旋波导吸收体包括交替的宽区域和窄区域，其中所述空隙位于所述宽区域的对之间并与所述宽区域的对之间的所述窄区域邻近；以及

绝缘体材料，其位于所述同心配置的螺旋波导吸收体上方并位于所述空隙内。

18.根据权利要求17所述的结构，其中所述波导吸收体设置在具有与所述波导吸收体相同的材料的单片基底上。