JP2020519011A5

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Publication number: JP2020519011A5
Application number: JP2019558402A
Authority: JP
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2038-05-02

Claims

シリコン基板と、前記シリコン基板の上のクラッド層であって、前記クラッド層は、その中に形成されたキャビティであって、前記クラッド層の熱伝導率より大きな熱伝導率を有する電気絶縁性熱スプレッダで満たされたキャビティを含むクラッド層と、を含む第１のウエハ・コンポーネントと、
所定の放射の光増幅のために設計されたＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックを含む第２のウエハ・コンポーネントであって、前記第２のウエハ・コンポーネントは、前記第１のウエハ・コンポーネントにボンディングされ、それによって、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、前記熱スプレッダと熱連通する第２のウエハ・コンポーネントと
を含み、前記熱スプレッダは、前記所定の放射に対して、
前記シリコン基板の屈折率、および
前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックの平均屈折率
のそれぞれより低い屈折率を有する
電子−光学装置。
前記クラッド層中の前記キャビティは、前記シリコン基板に達するまで延在し、それによって、前記熱スプレッダは、前記シリコン基板と接触する、請求項１に記載の電子−光学装置。
前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、前記熱スプレッダと向かい合い、かつ少なくとも部分的に重なるように構造化される、請求項１または２に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、前記クラッド層の熱伝導率より少なくとも１０倍大きい熱伝導率を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記第１のウエハ・コンポーネントは、シリコン・オン・インシュレータ・ウエハであり、前記クラッド層は、
前記シリコン・オン・インシュレータ・ウエハの埋め込み酸化物に対応する、第１の酸化物層と、
前記第１の酸化物層の上の第２の酸化物層と、
を含み、
前記キャビティは、前記第２の酸化物層を通り、少なくとも部分的に前記第１の酸化物層を通って延在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記電子−光学装置は、前記キャビティを含む前記クラッド層中に形成された２個以上のキャビティの組を含み、前記組の前記キャビティは、前記熱スプレッダを含むそれぞれの電気絶縁性熱スプレッダで満たされ、前記熱スプレッダのそれぞれは、前記クラッド層の熱伝導率より大きな熱伝導率を有し、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、前記熱スプレッダと熱連通するように配置された、請求項５に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、前記クラッド層の残りの部分によって分離された２個のスプレッダを含み、前記残りの部分は、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックと対向して配置され、前記電子−光学装置は、前記クラッド層の前記残りの部分中に埋め込まれたシリコン・コンポーネントをさらに含み、前記コンポーネントは、前記シリコン・オン・インシュレータ・ウエハの元の上部シリコン層から構造化された、請求項６に記載の電子−光学装置。
前記コンポーネントは、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックと対向して配置されたシリコン導波路である、請求項６または７に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、ＣＭＯＳ適合性材料である、請求項１から８のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記電子−光学装置は、ＣＭＯＳで製造された装置であり、ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料の前記スタックは、前記電子−光学装置のバック・エンド・オブ・ザ・ラインにおいて埋め込まれる、請求項９に記載の電子−光学装置。
前記電子−光学装置は、端面発光レーザ装置を含み、後者は、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記レーザ装置は、前記第２のウエハ・コンポーネント中に、前記第２のウエハ・コンポーネント中に集積化される他の電子コンポーネントと共通のバック・エンド・オブ・ザ・ラインを可能にするように埋め込まれる、請求項１１に記載の電子−光学装置。
前記レーザ装置は、端面発光、横方向電流注入レーザ装置である、請求項１１または１２に記載の電子−光学装置。
前記レーザ装置は、端面発光、縦方向電流注入レーザ装置である、請求項１１または１２に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、２００ｎｍより大きな波長に対して、２．５より小さい屈折率を有する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、以下の材料
ダイヤモンド、
窒化ホウ素、および
窒化アルミニウム
の１種以上を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
前記熱スプレッダは、窒化アルミニウムを含む、請求項１６に記載の電子−光学装置。
前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、
Ｉｎ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘＧａ_ｙＡｓ、ここで０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１−ｘ、
ＩｎＧａＡｓＰ、および
ＩｎＧａＡｓＮ
の１種を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の電子−光学装置。
シリコン・フォトニクス・チップであって、その中に集積化された電子−光学装置を含み、前記電子−光学装置は、
シリコン基板と、前記シリコン基板の上のクラッド層であって、前記クラッド層は、その中に形成されたキャビティであって、前記クラッド層の熱伝導率より大きな熱伝導率を有する電気絶縁性熱スプレッダで満たされたキャビティを含むクラッド層、とを含む第１のウエハ・コンポーネントと、
所定の放射の光増幅のために設計されたＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックを含む第２のウエハ・コンポーネントであって、前記第２のウエハ・コンポーネントは、前記第１のウエハ・コンポーネントにボンディングされ、それによって、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、前記熱スプレッダと熱連通する第２のウエハ・コンポーネントと
を含み、前記熱スプレッダは、前記所定の放射に対して、
前記シリコン基板の屈折率、および
前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックの平均屈折率
のそれぞれより低い屈折率を有する、
シリコン・フォトニクス・チップ。
電子−光学装置の製造方法であって、
前記電子−光学装置の２つのコンポーネントを提供するステップであって、
前記コンポーネントのうちの第１のものは、シリコン基板と前記シリコン基板の上のクラッド層とを含み、
前記コンポーネントのうちの第２のものは、所定の放射の光増幅のために設計されたＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックを含む
ステップと、
前記クラッド層中にキャビティを創出するステップと、
前記キャビティを電気絶縁性材料で満たして熱スプレッダを形成するステップであって、前記熱スプレッダは、
前記クラッド層の熱伝導率より大きな熱伝導率と、
前記所定の放射に対して、
前記シリコン基板の屈折率、および
ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料の前記スタックの平均屈折率
のそれぞれより低い屈折率と
を有するステップと、
前記２つのコンポーネントをウエハ・ボンディングし、ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料の前記スタックを、前記形成された熱スプレッダと向かい合いかつ少なくとも部分的に重なり合い、前記熱スプレッダと熱連通する構造化されたスタックを得るように構造化するステップと
を含む製造方法。
前記キャビティは、
前記クラッド層を前記シリコン基板に達するまで下方にエッチングすることによって創出され、
次に、前記熱スプレッダを形成する材料で満たされ、それによって、後者は、前記シリコン基板と接触する
請求項２０に記載の製造方法。
提供される前記第１のウエハ・コンポーネントは、シリコン・オン・インシュレータ・ウエハであり、前記方法は、前記キャビティを創出するステップの前に、
前記シリコン・オン・インシュレータ・ウエハの埋め込み酸化物に対応する第１の酸化物層の上に第２の酸化物層を堆積させ、それによって、前記クラッド層を形成するステップ
をさらに含み、
前記キャビティは、次に、前記キャビティが少なくとも部分的に前記第１の酸化物層中に達するように前記第２の酸化物層を通してエッチングされる、
請求項２０または２１に記載の製造方法。
前記方法は、前記クラッド層中に前記キャビティを含む２個以上のキャビティの組を創出するステップを含み、前記満たすステップは、創出された前記キャビティを前記クラッド層の熱伝導率より大きな熱伝導率を有する電気絶縁性材料で満たして、２個以上の熱スプレッダをそれぞれ形成することを含み、後者は、前記熱スプレッダを含み、前記ＩＩＩ−Ｖ族半導体利得材料のスタックは、結果として得られる構造化スタックが前記熱スプレッダと対向して配置され、前記熱スプレッダと熱連通するように構造化される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の製造方法。
前記コンポーネントのうちの前記第１のものを提供するステップは、
シリコン基板と、前記シリコン基板の上の第１の酸化物層と、前記第１の酸化物層の上の上部シリコン層とを含むシリコン・オン・インシュレータ・ウエハを提供することと、
前記シリコン・オン・インシュレータ・ウエハの上部シリコン層を構造化してシリコン・コンポーネントを得ることと、
提供された前記ウエハの第１の酸化物層の上に第２の酸化物層を堆積させ、それによって、前記クラッド層を形成することであって、後者は、前記第１の酸化物層と、前記シリコン・コンポーネントがその中に埋め込まれた前記第２の酸化物層と、を含むことと
を含み、
創出するステップは、
間にある前記クラッド層の残りの部分によって分離された２個のキャビティをエッチングすることを含み、前記シリコン・コンポーネントは、エッチングされた前記２個のキャビティを満たして前記それぞれの熱スプレッダを形成する前に、前記残りの部分中に埋め込まれる、
請求項２０から２３のいずれか一項に記載の製造方法。