TWI538183B - 光學通訊整合 - Google Patents
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Description
一般而言，本發明係關於積體電路，且更特定而言，係關於藉由積體電路之光學通訊。
本申請案已於2008年4月18日在美國作為專利申請案第12/105,456號提出申請。
在資訊系統中，資訊係在裝置之間傳遞。一種傳遞資訊之方式係透過一光學通訊系統。對於光學通訊系統之某些實例，調變一雷射束以編碼資訊從而將該資訊傳送至該系統之其他裝置。在一項實施例中，一個積體電路產生欲傳送至該系統之另一積體電路之資訊。
用於產生雷射束之雷射二極體通常由與產生資訊之電路不同之材料及製程製成。舉例而言，一處理器核心或產生資訊之其他類型之邏輯電路可由一CMOS製程製成，其中該雷射二極體係由磷化銦或其他材料製成。因此，此等裝置位於不同之積體電路晶粒中，其中電連接器在晶粒之間載送信號。製作兩個裝置之不同製程及材料使得在一實務位階上整合該等裝置極其困難。
下文提供對本發明實施方式之詳細闡述。本闡述意欲圖解闡釋本發明且不應視為具有限定性。
如本文中所揭示，圖1-22係顯示在一用於形成一包含一雷射發射器及產生欲由該雷射發射器傳輸之資訊之電晶體電路兩者之積體電路晶粒之製程中各個階段之部分切除側視圖。
圖1係一載體晶圓100之一部分切除側視圖。在一項實施例中，晶圓100包含一單晶矽體矽基板101，但在其他實施例中可由其他材料製成。在基板101上形成一磷化銦層103。在一項實施例中，藉由一沈積製程(例如，舉例而言，一磊晶沈積製程、一化學汽相沈積(CVD)製程或一物理汽相沈積(PVD)製程)形成層103。在一項實施例中，用一P類型摻雜劑(舉例而言，鋅)摻雜層103，可在層103形成之後藉由旋塗玻璃摻雜或藉由離子植入原位摻雜該摻雜劑。在其他實施例中，基板101可由其他材料製成及/或藉由其他方法形成。在一項實施例中，層103具有一0.5至4微米之厚度，但在其他實施例中可具有其他厚度。
圖2係在層103中形成N類型區203之後的晶圓100之一切除側視圖。在一項實施例中，藉由用一N類型摻雜劑(舉例而言，硫磺)摻雜區203來形成N類型區203。
圖3顯示在晶圓100上形成一介電層303(舉例而言，SiO2
)及一氮化矽層305之後的晶圓100。在一項實施例中，藉由一CVD或PVD製程沈積層303。在一項實施例中，層303具有一經確定大小以提供介於N類型區203與一隨後形成之雷射腔之間的一預定厚度之厚度。在一項實施例中，層303之厚度係18，但在其他實施例中可具有其他厚度。在一項實施例中，使用層305作為後續製程中一平坦化止擋。在一項實施例中，層305係由氮化矽製成，但在其他實施例中可由其他材料製成。在一項實施例中，層305具有一500或更小之厚度，但在其他實施例中可具有其他厚度。在某些實施例中，層305較佳係盡可能地薄。
圖4係已圖案化層103、303及305以形成一雷射二極體島結構401之後的晶圓100之一側視圖。結構401包含一P類型區(層103之剩餘部分)及一N類型區203。當以不同電壓使此等接面受到偏壓時，產生一特定波長之光子。
圖5顯示圍繞結構401形成介電層501以橫向隔離結構401之後的晶圓100之一側視圖。在一項實施例中，層501係一層二氧化矽層。在一項實施例中，在晶圓100上沈積(舉例而言，CVD或其他沈積製程)一層二氧化矽層，隨後利用層305作為一平坦化止擋來平坦化(舉例而言，化學機械研磨(CMP))晶圓100。在某些實施例中，較佳可在形成層501時最小化製程溫度(舉例而言，低於350℃)以保護結構401中雷射二極體之完整性。
圖6係已移除(舉例而言，藉由一熱磷酸)層305之後的晶圓100之一切除側視圖。在所示之實施例中，層305在平坦化之後具有一最小厚度(舉例而言，10或更小)以使其的移除不在晶圓100之表面中形成一極深凹陷。
儘管圖6中僅顯示一個雷射二極體結構401，但晶圓100可包含由層501彼此隔離的若干個層二極體結構。
圖7係一施體晶圓700之一切除側視圖。晶圓700包含一基板層701，在所示實施例中，該基板層係由單晶體矽製成。已在一預定深度處將氫離子離子植入至基板層701中以為後續分離形成一分割線。在一項實施例中，在一9300之深度處形成分割線703，但在其他實施例中可在其他深度處形成該分割線。在一項實施例中，將分割線703之深度設定為一隨後形成之波導結構之厚度。在其他實施例中，基板層701可由其他材料製成。
晶圓700包含一可沈積或熱生長之氧化矽層705。在一項實施例中，層705具有大致為一雷射二極體與一雷射腔波導之間間隔一半之一厚度。在所示之實施例中，層705係18厚。在層705上形成一平坦化止擋層707。在一項實施例中，由氮化矽製成層707且藉由一沈積製程(舉例而言，CVD或PVD)沈積該層。在一項實施例中，較佳使層707盡可能地薄且在平坦化之後仍留有一最小量。在一項實施例中，層707係500或更薄，但在其他實施例中可具有其他厚度。
圖8顯示已移除基板層701之一部分以在晶圓700之電晶體電路區段804中形成凹陷803之後的晶圓700之一切除側視圖。在一項實施例中，凹陷803係一在其中凹陷803之底部距分割線703大約800之深度處。在一項實施例中，藉由形成一(舉例而言)光阻劑或其他遮罩材料遮罩(未顯示)且圖案化該材料來形成凹陷803以保護光學區段805且曝露區段804。藉由以適當之蝕刻化學品蝕刻而自區段804移除層707及705之材料。
在一項實施例中，藉由一各向異性定時蝕刻將區段804之材料移除至一特定深度，該蝕刻相對於遮罩材料具有選擇性。在一項實施例中，可使用一含氯蝕刻化學品或(更一般而言)一含鹵素蝕刻化學品，但可使用其他用於蝕刻矽(或層701之其他材料)之蝕刻化學品。在一項實施例中，凹陷803之底部較佳係盡可能地均勻。
凹陷803之形成允許將較薄作用區用於隨後形成之電晶體。在某些實施例中，此等較薄區提供經改良之電晶體效能。形成凹陷803允許以與隨後在區段805中形成之波導結構相同之材料形成電晶體，且卻在一較薄作用層中形成該電晶體。然而，在其他實施例中，將不在區段804中形成凹陷803。
圖9顯示在凹陷803中形成一層二氧化矽層903之後的晶圓700之一切除側視圖。藉由在晶圓700上沈積一層二氧化矽且然後隨後使用層707作為一平坦化止擋來平坦化晶圓700而形成層903。在一項實施例中，平坦化層707以使一最小厚度得以保留(舉例而言，10或更小)。
圖10顯示已移除層707之後的晶圓700之一切除側視圖。在該實施例中，層707在平坦化之後具有一最小厚度(10或更小)以使其的移除不在晶圓700之表面中形成一極深凹陷。
圖11顯示已將晶圓700倒轉且接合至晶圓100以形成一複合晶圓1100之後的一切除側視圖。在一項實施例中，藉由將該等晶圓放置於一彼此對準之位置中且在一高溫下向該等晶圓施加壓力將二氧化矽層705、903、501及303接合在一起來使晶圓700接合至晶圓100。在一項實施例中，藉由一由法國格勒諾布爾之SOITEC用以產生絕緣體上覆半導體(SOI)晶圓之製程來將該等晶圓接合在一起。在一項實施例中，藉助使用對準標記(未顯示)使該等晶圓對準，但在其他實施例中可藉由其他製程使該等晶圓對準。在某些實施例中，可使晶圓100及700之可接合表面在接合之前經歷一清理製程及一研磨製程。
圖12係在分割線703處移除基板層701之一部分之後的晶圓1100之一切除側視圖。
圖13顯示在電晶體區段804中形成渠溝隔離結構1301及1303隨後在晶圓1100上形成平坦化層1307之後的晶圓1100之一切除側視圖。在一項實施例中，藉由在區段804中之層701中形成開口隨後沈積一介電材料(舉例而言，SiO2
)及隨後之平坦化來形成渠溝隔離結構1301及1303。圖13中未顯示在形成結構1301及1303之平坦化製程期間用作一研磨止擋層的氧化矽及氮化矽雙層。
在一項實施例中，層1307具有一在500或更小範圍內之厚度，但在其他實施例中可具有其他厚度。在一項實施例中，層1307可包含一薄氧化矽層(舉例而言，10)及形成於該氧化矽層上的一較厚氮化矽層。
圖14顯示形成開口1401及1403以分別用於形成P類型層103及N類型區203之觸點之後的晶圓1100之一切除側視圖。在一項實施例中，藉由在層1307中圖案化開口(舉例而言，藉由使用一光微影製程)及以用於蝕刻二氧化矽之適當之各向異性蝕刻化學品(舉例而言，CHF3
、C2
F6
或C4
F8
及氬氣)蝕刻氧化物結構1303、903及層303來形成開口1401及1403。可使用其他類似之氟碳混合物(具有或不具有氫)來蝕刻二氧化矽。
圖15係在晶圓1100中形成開口1503及1501以供形成鏡結構之後的晶圓1100之一切除側視圖。在所示之實施例中，藉由在層1307中形成開口(舉例而言，藉由一光微影製程)及使用蝕刻層701之矽且對遮罩結構及層705具蝕刻選擇性的一各向異性蝕刻化學品來形成開口1503及1501。開口1501及1503延伸至層705。當正在形成開口1501及1503時，用一遮罩材料填充開口1403及1405。在一項實施例中，鏡結構開口1501之寬度大於開口1503之寬度，此乃因開口1501係用於形成一全反射鏡(full mirror)結構，而開口1503係用於形成一半反射鏡(half mirror)結構。
圖16係形成二極體觸點1605與1607及鏡結構1601與1603之後的晶圓1100之一切除側視圖。在一項實施例中，此等結構係藉由以下步驟來形成：沈積一材料(舉例而言，鎢)層，隨後平坦化晶圓1100以移除開口外之材料以完成鑲嵌製程。在一項實施例中，形成此等結構可包含形成一阻障層材料(舉例而言，鈦、鉭或其氮化物)及隨後沈積鎢層。全反射鏡結構1603及半反射鏡結構1601之寬度相依於雷射束之波長及鏡材料。
在所示之實施例中，由既可導電亦反射之相同材料(舉例而言，鎢)形成該等鏡結構及觸點。在其他實施例中，可由與全反射鏡結構1603及半反射鏡結構1601之材料不同之一材料形成觸點1605及1607。舉例而言，該等鏡結構可由鉻、鎳、鈦及/或鉭形成。然而，利用與觸點1605及1607之材料相同之材料與其中其係由不同材料製成之實施例相比可節省製程步驟。
在某些實施例中，在鏡結構1603延伸至區203以充當區203之一觸點及一全反射鏡結構處可省略觸點1605。一半反射鏡結構係一允許一部分光被反射且一部分光穿透(至圖16中之波導結構1611)之鏡結構。
在一項實施例中，鏡結構1601及1603之開口係跨越雷射腔1613之寬度(進入及離開圖16紙面之尺寸)之槽。雷射腔1613係層701中其長度由鏡結構1603及1601界定之彼部分。在一項實施例中，該長度係大約90微米，但在其他實施例中可具有其他長度。在其他實施例中，可針對不同模式或雷射波長而使用其他尺寸。
在所示之實施例中，藉由一鑲嵌製程形成鏡結構1601及1603。在一鑲嵌製程中，在一結構中形成開口且在該開口中形成材料，隨後移除任何多餘之材料。利用一用於形成鏡結構1601及1603之鑲嵌製程(材料填滿一開口)有利地達成一用於形成一雷射腔之一鏡結構之有效製程，該有效製程亦可與一電晶體形成製程相容。此外，其允許使用與用於形成隨後形成之電晶體之通道及電流端子區相同之用於形成波導及雷射腔材料之基層(舉例而言，701)。
圖17係已移除層1307且在晶圓1100上形成一閘極介電材料層1701及一閘極材料層1703之後的晶圓1100之一部分切除視圖。在一項實施例中，以一適當之蝕刻化學品移除層1307。
由一諸如二氧化矽或一高K電介質(舉例而言，氧化鉿)之介電材料製成閘極介電層1701。在一項實施例中，層1701係20埃厚，但在其他實施例中可具有其他適合之厚度。
可由任一適合之閘極材料(包含(舉例而言)多晶矽、金屬矽化物及/或金屬)製成閘極層1703。在一項實施例中，層1703係2000厚，但在其他實施例中可具有其他厚度。
圖18顯示在區段804中形成一電晶體1809且在區段805中形成一調變器電容器1810之後的晶圓1100之一部分切除視圖。電晶體1809包含一閘極1803、間隔件1807、源極區1808、汲極區1811及一位於閘極1803下方源極區1808與汲極區1811之間的層701中之通道區1830。在所示之實施例中，電晶體1809係一在層701中形成有其電流端子區(源極區1808及汲極區1811)及通道區之場效電晶體。電容器1810包含一電容器電極1801及間隔件1805。在運作期間，由波導中之電荷執行第二電極之功能。藉由圖案化閘極材料層1703以形成閘極1803及電極1801來形成此等結構。形成閘極1803及電極1801之後，植入摻雜劑至區1808及1811以形成源極區1808及汲極區1811之延伸部。然後，形成間隔件1805及1807。在間隔件形成之後，然後以比用於延伸部高的能量及劑量植入源極區1808及汲極區1811之離子。
在其他實施例中，電晶體1809可具有其他組態。舉例而言，將電晶體1809顯示為一全空乏絕緣體上覆半導體(SOI)電晶體。然而，在其他實施例中，可不全空乏電晶體1809。此外，在其他實施例中，在未形成凹陷803之情形下，區段804中層701之矽將不會延伸至圖18之視圖中至少層705頂部之深度。亦在其他實施例中，可於電晶體電路區段804中之層701上形成另一半導體層(未顯示)。電晶體1809之通道區1830之一部分將定位於此額外層中。
圖19顯示在晶圓1100上形成一初始介電層1921且形成觸點以電觸點傳導結構之後的晶圓1100之一部分切除側視圖。在所示之實施例中，由一沈積於晶圓1100上之介電材料(舉例而言，原矽酸四乙脂(TEOS)、磷化硼摻雜TEOS或氧化矽)形成層1921。然後形成開口以曝露電極1801、觸點1605、觸點1607、源極區1808、汲極區1811及閘極1803。在某些實施例中，在沈積層1921之前矽化電極1801、閘極1803、源極區1808及汲極區1811。在一項實施例中，觸點1901、1903、1905、1907及1911係由一適合之材料(舉例而言，鎢)形成且可包含一阻障層(舉例而言，鈦、鉭或其氮化物)。
然後，在晶圓1100上形成包含傳導互連及層間電介質之其他互連層。此等互連將層1921中之觸點電耦合至晶圓1100之其他裝置(未顯示)。舉例而言，可將電晶體1809之電極耦合至其他電晶體之電極且耦合至晶圓1100中其他位置處之電容器電極。然後，可在形成該等互連層之後形成用於外部連接之外部晶粒連接器(舉例而言，接合墊、凸
塊)。可將晶圓1100單分為多個積體電路晶粒，其中每一晶粒包含多個與電晶體1809類似之電晶體、一與結構401類似之雷射二極體結構、若干與結構1611類似之波導結構、一與雷射1613類似之雷射腔及一與電容器1810類似之調變電容器。
在圖19中，以不同電壓使P類型層103及N類型區203偏壓以產生透過氧化物層303及705發射進入雷射腔1613之光子。在一項實施例中，層303與705之組合厚度係大約35Å，但在其他實施例中可具有其他厚度。此等光子由全反射鏡結構1603及層1921完全反射且由一半反射鏡結構1601部分反射。未由半反射鏡結構1601反射之光子部分穿透至波導結構1611以產生一雷射束，該雷射束係由調變電容器1810調變且透射至晶粒邊緣以供透射至其他積體電路。對鏡結構1603及半反射鏡結構1601之利用提供對光子之放大以在波導結構1611中產生一雷射束。
圖20-22係在一欲分離兩個部分以在單分期間形成兩個積體電路晶粒之位置處之晶圓1100之部分側視圖。在所示之實施例中，圖20係在剛剛形成渠溝隔離結構(舉例而言，圖13中之1301及1303)之後的製造階段。路徑2001係一鋸條為單分晶圓1100以形成單獨之晶粒而將採用之路徑。在形成隔離結構1301及1303期間於層701中形成一渠溝隔離結構2003。渠溝結構2003將層701分離為將係每一晶粒之波導結構之兩個單獨波導部分2007及2009。
圖21係形成介電層1921及互連層2021之後在圖20中同一位置處之晶圓1100之另一側視圖。互連層2021包含用於位於晶圓1100之電晶體電路區段(舉例而言，804)及光學區(舉例而言，805)中之層2021上方一或多個互連層之層階間介電材料。由於晶圓1100之視圖係位於兩個晶粒之邊緣處，因此圖21中未顯示電晶體。
圖22係在層2021、1921、結構2003、層705及層501中形成一開口2208以曝露波導結構2211及2209之側之後的晶圓1100之一部分切除側視圖。藉由遮罩開口2208位置外之區域及以適於移除彼等材料且對遮罩材料(未顯示)及層701及基板101之矽具有選擇性之蝕刻化學品蝕刻彼等層來形成開口2208。在所示之實施例中，以一各向異性蝕刻化學品執行蝕刻之至少一部分，此在層701下方凹割。蝕刻結構2003以曝露自每一晶粒2203及2201之側壁延伸出之波導結構2211及2209之末端。
形成開口2208之後，用一鋸沿鋸路徑2001單分晶圓1100以形成積體電路晶粒2203及2201。在鋸切晶圓1100期間，該鋸(未顯示)不觸及層701，由此留下波導結構2211及2209之側壁表面不被觸及。因此，此等側壁具有一未被一鋸條損壞之較平滑表面。
在某些實施例中，鋸路徑2001之僅一個側將包含一波導結構。舉例而言，在圖22中，晶粒2201將包含一波導結構2209，但晶粒2203在圖22中所示位置處將不含一波導結構。其波導結構將位於晶粒2203之對置側處。
圖23顯示自晶圓1100單分之後一積體電路晶粒2201之邊緣之一側視圖。晶粒2201包含主側2324及2326以及非主側2328及2330。晶粒2201包含曝露於晶粒2201之側壁2315處之若干個波導結構2301、2305、2307、2209及2309。每一波導結構皆係用於傳輸一由位於晶粒2201中之相同或不同雷射發射器(圖23中未顯示)產生且由一不同調變電容器調變之雷射束。每一波導結構皆係用於提供資訊以供一不同通訊鏈路傳輸由晶粒2201之電路產生之資訊。在所示之實施例中，一雷射束沿一與主側2324及2326平行之方向自每一波導結構發散。
在所示之實施例中，將每一波導結構與另一波導結構間隔開。核心區域(舉例而言，2311及2313)位於每一波導結構之間的晶粒2301之區域中。每一核心區域包含用於產生欲由每一波導傳送之資訊之一或多個處理器核心。
可將經單分之IC晶粒封裝至積體電路封裝中。在一項實施例中，一晶粒將定位於一引線框或其他封裝基板上，定位至該等波導將與該封裝之另一積體電路之一接收器對準處。一光學傳導路徑將形成在兩個晶粒之間以允許一光學鏈路之光子在該等積體電路晶粒之間穿過。在一項實施例中，晶粒之間的間隔將係一空氣腔。在另一實施例中，光學傳導材料將位於該等晶粒之間。在此等實施例中，該等積體電路晶粒將藉由一光學鏈路在彼此之間傳遞資訊。
在另一實施例中，每一晶粒將經封裝以使得在該晶粒邊緣處自一波導結構(舉例而言，2209)輻射之一雷射束將穿過該封裝之邊緣到達一系統之其他積體電路封裝。舉例而言，在一電腦系統中，離開一個封裝之光子將經由自由空間透射至另一封裝。參見標題為「Free-Space Optical Communication System」、發明者為Perry H.Pelley及Lucio Pesso、具有一共同受讓人且在同一日期申請之專利申請案，其全文以引用方式併入供參考。在此一實施例之情形下，晶粒2201將經封裝以使晶粒邊緣波導結構(舉例而言，2209、2301、2305)將自該封裝之邊緣曝露。在其他實施例中，光學傳導材料將位於該晶粒邊緣波導結構與該封裝邊緣之間以使一雷射束能夠自該晶粒邊緣波導結構行進至該封裝邊緣。
在所示之實施例中，一雷射束沿大體平行於晶粒2201之一主側(2324及2326)之一方向自該晶粒邊緣波導結構(舉例而言，2209)透射出來。因此，此可允許其主側係大體平行地安裝於一板(舉例而言，一pc板)上之兩個晶粒之間的通訊。在一項實施例中，此可透射至自由空間或其他光學透明媒介(例如，舉例而言，冷卻液或波導)中。
圖24係利用一雷射發射器2411之一系統2401之一方塊圖，該雷射發射器包含一與結構401之雷射二極體類似之雷射二極體及一與雷射腔1613類似之雷射腔。系統2401包含兩個處理器核心2403及2405、一通訊切換器電路2407、一多工器2409、一調變器2413。在一項實施例中，調變器2413包含一與電容器1810類似之調變電容器。該系統亦包含一波導2412，該波導包含波導段2415、2417、2418及2419。段2419朝向一晶粒之末端延伸出來。在一項實施例
中，處理器核心2403、處理器核心2405、多工器2409及切換器2407包含一與電晶體1809類似之電晶體。多工器2409具有一耦合至一時鐘2420之輸入。在一項實施例中，時鐘2420具有大於20千兆赫之一時鐘速度。
在系統2401運作期間，處理器核心2403及2405執行資訊處置作業，此產生欲由光學電路2422(雷射發射器2411、多工器2409、調變電容器及波導2412)傳輸出系統2401之資訊。在一項實施例中，處理器核心2403及處理器核心2405中之每一者(經由所示實施例中之一平行匯流排)提供資訊至切換器2407。切換器2407確定在一特定時間時光學電路2422將傳輸哪一資訊且在其輸出上提供彼資訊至多工器2409。在資訊傳輸期間，以不同電壓使雷射發射器2411之一雷射二極體之P類型及N類型區偏壓以產生光子，該等光子形成一在段2415處穿入波導2412中之雷射束。圖24中所示之波導具有一分裂式組態，其中該雷射束之一部分透過圓形波導段2418穿至段2419且該雷射束之一部分透過圓形波導段2417穿透至段2419。在某些實施例中，波導段2417及2418可具有不同長度。
在一項實施例中，多工器2409以一高頻率對輸入線中之每一者進行採樣且以輸入時鐘之頻率(20千兆赫或更大)驅動調變器2413以將資訊編碼至欲透過波導2412透射至晶粒邊緣之雷射束上。
在一項實施例中，由多工器2409根據多工器2409所採樣之資訊對調變器2413之調變電容器實施電壓切換以相移段2417中雷射束之波長。將經相移之雷射束與段2418之未經相移之雷射束組合，其中其組合以該調變器之頻率產生具有一指示欲傳輸之資訊之時序之資訊脈衝。
在其他實施例中，該等光學裝置可以其他方式組態及/或以不同方式運作以編碼欲由一雷射束傳達之資訊。雷射二極體可由其他材料(舉例而言，InGaP、GaAs等)製成以產生一不同波長之雷射束。在其他實施例中，可略微改變雷射腔之尺寸以產生不同波長。
在所示之實施例中，系統2401位於一單個晶粒上。在一單個晶粒上定位該系統允許在光學鏈路上更有效地傳送資訊，由此提供一更大之資料輸出。在先前技術系統之情形下，光學電路2422將位於一與處理器核心不同之晶粒上。此一系統效率較低，此乃因在一雷射發射器可傳輸資訊之前必須於晶粒之間電傳輸該資訊。此外，此處所示之系統更加緊緻，此乃因該等裝置係整合於一個晶粒上，由此減少尺寸及製造成本。
此外，本文所闡述之製程允許製造一具有電晶體電路及光學電路(其利用某些相同層及製程製作兩個區段之結構)之晶粒，由此減少複雜性及製造作業。
在一項實施例中，一設備包含一用於實施資訊處置作業之電晶體電路區段。該電晶體電路區段位於一單個半導體晶粒內。該設備亦包含位於該單個半導體晶粒內且包括一雷射發射器之光學電路。該電晶體電路區段係用於產生資訊且該光學電路係用於透過大體平行於該單個半導體晶粒之一主側之一平面以光學方式傳輸該資訊。
在另一實施例中，一種方法包含在一第一晶圓中提供具有一雷射之一雷射二極體且提供一第二晶圓。該第二晶圓包含一半導體層部分。該方法包含在一界面處將該第一晶圓與該第二晶圓接合在一起以形成一包含該半導體層部分及該雷射二極體之複合晶圓。該方法亦包含自該半導體層部分形成一波導。該波導係用於載送由該雷射二極體產生之光子。該方法亦包含在該複合晶圓上形成一電晶體。該電晶體包含一至少部分地位於該半導體層部分中之通道區。
在另一實施例中，一種方法包含在一單個半導體晶粒內提供一電晶體電路區段。該電晶體電路區段包含在一半導體材料層中具有一通道區之至少一部分之電晶體。該電晶體電路區段包含用於實施資訊處置作業之電路。該方法包含在該單個半導體晶粒內提供一光學區段。該光學區段包括：一雷射二極體；一雷射腔，其鄰近該雷射二極體以自該雷射二極體接收光子；及一波導，其自該雷射腔橫向延伸以用於以光學方式傳輸一資訊信號。該波導係自該半導體材料層形成。
儘管上文已顯示並闡述本發明之特定實施例，但熟習此項技術者將根據本文之教示內容認識到：可作出進一步之改變及修改，此並不背離本發明及其更廣泛態樣，且因此，隨附申請專利範圍欲將所有此等歸屬於本發明之真實精神及範疇內之改變及修改皆囊括於其範疇內。
100．．．晶圓
101．．．基板
103．．．層
203．．．N類型區
303．．．介電層
305．．．層
401．．．雷射二極體島結構
501．．．介電層
700．．．晶圓
701．．．基板層
705．．．層
707．．．平坦化止擋層
803．．．凹陷
804．．．電晶體電路區段
805．．．光學區段
903．．．二氧化矽層
1100．．．晶圓
1301．．．渠溝隔離結構
1303．．．渠溝隔離結構
1307．．．平坦化層
1401．．．開口
1403．．．開口
1501．．．開口
1503．．．開口
1601．．．半反射鏡結構
1603．．．全反射鏡結構
1605．．．觸點
1607．．．觸點
1611．．．波導結構
1613．．．雷射腔
1701．．．閘極介電材料層
1703．．．閘極材料層
1801．．．電極
1803．．．閘極
1805．．．間隔件
1807．．．間隔件
1808．．．源極區
1809．．．電晶體
1810．．．電容器
1811．．．汲極區
1830．．．通道區
1901．．．觸點
1903．．．觸點
1905．．．觸點
1907．．．觸點
1911．．．觸點
1921．．．層
2003．．．渠溝隔離結構
2021．．．互連層
2201．．．積體電路晶粒
2208．．．開口
2209．．．波導結構
2211．．．波導結構
2301．．．波導結構
2305．．．波導結構
2307．．．波導結構
2309．．．波導結構
2315．．．側壁
2324．．．主側
2326．．．主側
2328．．．非主側
2330．．．非主側
2401．．．系統
2403．．．處理器核心
2405．．．處理器核心
2407．．．通訊切換器電路
2409．．．多工器
2411．．．雷射發射器
2412．．．波導
2413．．．調變器
2415．．．波導段
2417．．．波導段
2418．．．波導段
2419．．．波導段
2420．．．時鐘
2422．．．光學電路
熟習此項技術者藉由參照附圖可更好地理解本發明並易知本發明之眾多目的、特徵及優點。
圖1-22係產生一根據本發明一項實施例之含有一雷射發射器及電晶體電路兩者之積體電路晶粒中各個階段之部分切除側視圖；
圖23係一根據本發明一項實施例之一積體電路晶粒之側視圖；及
圖24係一根據本發明一項實施例之電路圖。
除非另有說明，否則不同圖式中所使用之相同參考符號皆指示相同物項。該等圖不一定按比例繪製。
100．．．晶圓
101．．．基板
103．．．層
203．．．N類型區
303．．．介電層
501．．．介電層
701．．．基板層
705．．．氧化矽層
903．．．二氧化矽層
1100．．．晶圓
1301．．．渠溝隔離結構
1303．．．渠溝隔離結構
1601．．．半反射鏡結構
1603．．．全反射鏡結構
1605．．．觸點
1607．．．觸點
1611．．．波導結構
1613．．．雷射腔
1801．．．電極
1803．．．閘極
1805．．．間隔件
1808．．．源極區
1809．．．電晶體
1810．．．電容器
1811．．．汲極區
1901．．．觸點
1903．．．觸點
1905．．．觸點
1907．．．觸點
1911．．．觸點
1921．．．層
Claims (20)
- 一種具有一光學通訊裝置之設備，其包括：一電晶體電路區段，其用於實施資訊處置作業，該電晶體電路區段位於一單個半導體晶粒內；及光學電路，其在該單個半導體晶粒內且包括一雷射發射器，該電晶體電路區段係用於產生資訊，且該光學電路係用於透過大體平行於該單個半導體晶粒之一主側之一平面以光學方式傳輸該資訊；其中該光學電路進一步包括定位於一半導體層下之一雷射二極體，其中該半導體層包含在該電晶體電路區段中之電晶體之通道區之至少若干部分。
- 如請求行1之設備，其中該光學電路進一步包括一雷射腔，該雷射腔具有由第一鑲嵌鏡及第二鑲嵌鏡界定之一長度。
- 如請求項1之設備，其中該雷射發射器進一步包括：一雷射二極體，其形成於該單個半導體晶粒中用於產生用於一雷射束之光子；一調變器，其具有一用於接收一含有該資訊之信號之輸入且具有一用於調變該雷射束以將該資訊編碼於該雷射束中之輸出；及一波導，其延伸至該單個積體電路晶粒之一邊緣，用於為具有該經編碼資訊之該雷射束提供到達該單個積體電路晶粒之該邊緣之一光學路徑。
- 如請求項3之設備，其中該調變器進一步包括用於調變 該波導中之該雷射束之一調變電容器，其中該電晶體電路區段內一電晶體之一控制電極及該調變電容器之一電極包括一相同材料且每一者皆包含位於大體平行於該單個積體電路晶粒之一主側之一相同平面中之若干部分。
- 如請求項3之設備，其進一步包括：一多工器，其具有一用於接收資訊之輸入、一用於接收一輸入時鐘之時鐘輸入及一耦合至該調變器之該輸入用於以一20千兆赫或更大之資料速率驅動該調變器之輸出。
- 如請求項5之設備，其進一步包括：兩個或兩個以上資料處理器核心，其實施於該單個半導體晶粒之該電晶體電路區段內；一切換器，其耦合至該兩個或兩個以上資料處理器核心且在其一輸出處選擇性地提供來自該兩個或兩個以上資料處理核心中之每一者的資訊；其中該多工器之該輸入係耦合至該切換器之該輸出。
- 如請求項3之設備，其中該波導具有一分裂式波導組態，該分裂式波導組態包含一第一分裂式部分及一第二分裂式部分，其中該調變器相移該第一分裂式部分中之該雷射束且不相移該第二分裂式部分中之該雷射束。
- 如請求項1之設備，其中雷射發射器包含形成於一半導體層中之一雷射腔，其中該電晶體電路區段中之一電晶體之一通道區之至少一部分位於該半導體層中。
- 如請求項1之設備，其中雷射發射器包含形成於一半導 體層中之一波導，其中該電晶體電路區段中之一電晶體之一通道區之至少一部分位於該半導體層中。
- 一種用於製作具有一光學通訊裝置之一設備之方法，其包括：在一第一晶圓中提供一雷射之一雷射二極體；提供一第二晶圓，該第二晶圓包含一半導體層部分；在一界面處將該第一晶圓與該第二晶圓接合在一起以形成包含該半導體層部分及該雷射二極體之一複合晶圓；自該半導體層部分形成一波導，該波導用於載送由該雷射二極體產生之光子；在該複合晶圓上形成一電晶體，該電晶體包含至少部分地位於該半導體層部分中之一通道區。
- 如請求項10之方法，其進一步包括：形成一半反射鑲嵌鏡及一全反射鑲嵌鏡以在該半導體層部分中界定一雷射腔，該雷射腔經定位以接收由該雷射二極體產生之光子。
- 如請求項10之方法，其進一步包括：在將該第一晶圓與該第二晶圓接合在一起之前蝕刻該半導體層部分之一選定區域，以確定該半導體層部分中該電晶體之電流端子區之一深度。
- 如請求項10之方法，其中該波導包含藉由蝕刻該半導體層部分而形成之一波導端，該方法包括：鋸切該複合晶圓以形成複數個積體電路晶粒，其中該 波導端位於該複數個積體電路晶粒之一第一晶粒中，其中該鋸切不接觸該波導端，其中該鋸切使該波導端曝露，其中該波導端位於該第一晶粒之一非主側上。
- 如請求項10之方法，其進一步包括：在該複合晶圓中形成一調變器，其中將該波導耦合至一調變器之一輸出以用於調變一由該波導載送之雷射束，該調變器進一步包括一輸入；在該複合晶圓中形成一多工器，該多工器具有一耦合至該調變器之該輸入之輸出；在該複合晶圓中形成一處理器核心，該電晶體位於該處理器核心中，將該調變器以運作方式耦合至由該處理器核心產生之所接收資訊。
- 一種用於製作具有一光學通訊裝置之一設備之方法，其包括：在一單個半導體晶粒內提供一電晶體電路區段，該電晶體電路區段包含若干電晶體，該等電晶體具有在一半導體材料層中的一通道區之至少一部分，該電晶體電路區段包含用於實施資訊處置作業之電路；及在該單個半導體晶粒內提供一光學區段，該光學區段包括：一雷射二極體；一雷射腔，其鄰近該雷射二極體以自該雷射二極體接收光子；及一波導，其自該雷射腔橫向延伸以用於以光學方式傳輸一資訊信號；其中自該半導體材料層形成該波導。
- 如請求項15之方法，其進一步包括： 在該單個半導體晶粒內提供一調變器，其中將該波導耦合至一調變器之一輸出以用於相移該波導中一雷射束。
- 如請求項16之方法，其進一步包括：其中該調變器包含一調變電容器，其中自一第一材料層形成該電晶體電路區段內的一電晶體之一控制電極及該調變電容器之一電極。
- 如請求項15之方法，其進一步包括：藉由在該半導體材料層中鑲嵌第一鏡及第二鏡來界定該雷射腔之一長度。
- 如請求項18之方法，其進一步包括：形成該第一鏡作為一半反射鏡；及形成該第二鏡作為一全反射鏡。
- 如請求項15之方法，其進一步包括：在該電晶體電路區段中形成一或多個全空乏絕緣體上覆半導體(SOI)電晶體。
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|---|---|---|---|---|
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| US5726786A (en) * | 1995-11-21 | 1998-03-10 | The Aerospace Corporation | Free-space star-coupled optical data bus |
| SE511314C2 (sv) | 1997-02-07 | 1999-09-06 | Ericsson Telefon Ab L M | Framställning av heterobipolär transistor och laserdiod på samma substrat |
| US5838416A (en) * | 1997-02-13 | 1998-11-17 | Motorola, Inc. | Device and method for enhancing the viewing angle of a display |
| US6097859A (en) * | 1998-02-12 | 2000-08-01 | The Regents Of The University Of California | Multi-wavelength cross-connect optical switch |
| US6246708B1 (en) * | 1997-08-27 | 2001-06-12 | Xerox Corporation | Semiconductor laser with associated electronic components integrally formed therewith |
| US6239888B1 (en) * | 1998-04-24 | 2001-05-29 | Lightpointe Communications, Inc. | Terrestrial optical communication network of integrated fiber and free-space links which requires no electro-optical conversion between links |
| US6466349B1 (en) * | 1998-05-14 | 2002-10-15 | Hughes Electronics Corporation | Integrated optical transmitter |
| US6002507A (en) * | 1998-12-01 | 1999-12-14 | Xerox Corpoation | Method and apparatus for an integrated laser beam scanner |
| US6441360B1 (en) * | 1999-11-10 | 2002-08-27 | Lucent Technologies, Inc. | MEMS optical isolators |
| US6410941B1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-06-25 | Motorola, Inc. | Reconfigurable systems using hybrid integrated circuits with optical ports |
| US6532093B2 (en) * | 2000-12-06 | 2003-03-11 | Xerox Corporation | Integrated micro-opto-electro-mechanical laser scanner |
| US6526195B1 (en) * | 2001-01-22 | 2003-02-25 | Nortel Networks Limited | Protecting optical switches |
| US6711318B2 (en) * | 2001-01-29 | 2004-03-23 | 3M Innovative Properties Company | Optical switch based on rotating vertical micro-mirror |
| US6618184B2 (en) * | 2001-04-03 | 2003-09-09 | Agere Systems Inc. | Device for use with a micro-electro-mechanical system (MEMS) optical device and a method of manufacture therefor |
| US6580858B2 (en) * | 2001-04-30 | 2003-06-17 | Xerox Corporation | Micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS) |
| US20030007533A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-09 | Motorola, Inc. | Optically tuned transistor |
| JP3817451B2 (ja) * | 2001-09-03 | 2006-09-06 | キヤノン株式会社 | 空間光通信装置および空間光通信システム |
| US7146105B1 (en) * | 2002-04-12 | 2006-12-05 | Paul Tzeng | MEMS-based optical wireless communication system |
| US7180929B2 (en) * | 2002-04-18 | 2007-02-20 | Intel Corporation | Wafer-level test structure for edge-emitting semiconductor lasers |
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| US6830221B1 (en) * | 2003-12-19 | 2004-12-14 | The Aerospace Corporation | Integrated glass ceramic spacecraft |
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