半导体器件制造技术

本发明专利技术提供一种半导体器件，实现内置有硅光调制器的半导体器件的小型化。半导体器件具有光调制器，该光调制器将第1光波导路、相位调制部(PM)、第2光波导路依次连接，沿第1方向(Y)对光进行引导，其中，相位调制部具有：半导体层(SL)，其由单晶硅构成，第1方向上的长度(L1)比与第1方向正交的第2方向(X)上的宽度(W1)大；芯部(CR)，其是形成于半导体层的光波导区域，沿第1方向延伸；一对板部(SB)，其在第2方向上配置于芯部的两侧；第1电极(Mp)，其与一个板部连接；和第2电极(Mn)，其与另一个板部连接。并且，芯部具有沿第1方向延伸的p型半导体区域和n型半导体区域，第2方向与半导体层的晶体取向

semiconductor device

The invention provides a semiconductor device, which realizes the miniaturization of a semiconductor device with a silicon light modulator. Semiconductor devices have optical modulators, which connect the first optical waveguide, phase modulation unit (PM) and the second optical waveguide in turn and guide light along the first direction (Y). The phase modulation unit has a semiconductor layer (SL), which is composed of monocrystalline silicon. The length in the first direction (L1) is proportional to the second direction orthogonal to the first direction. Width (W 1) to (X); core (CR), which is formed in the waveguide region of the semiconductor layer and extends along the first direction; a pair of plate (SB), which is arranged on both sides of the core in the second direction; first electrode (Mp), which is connected with one plate; and second electrode (Mn), which is connected with another plate. Moreover, the core has p-type semiconductor region and n-type semiconductor region extending along the first direction, and the crystal orientation of the second direction with the semiconductor layer.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件
本专利技术涉及半导体器件，例如能够恰当地利用于内置有具备硅光波导路的光调制器的半导体器件。
技术介绍
近年来，除了宽带线路的普及之外，还由于以智能手机为代表的可移动设备带来的高速通信利用的扩大，光通信网的数据通信需求正在日趋增加。为了满足该通信需求，在长距离通信网中，从迄今为止被利用的10Gb/S的传输方式向40Gb/S和100Gb/S推进高速化。在国际公开第2014/076813号(专利文献1)中公开了一种由具有肋构造的硅光波导路元件构成的马赫-曾德尔型的光调制器。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/076813号
技术实现思路
在内置有具备硅光波导路的光调制器的半导体器件中，要求光调制器的小型化。换言之，要求内置有光调制器的半导体器件的小型化。其他的课题和新的特征根据本说明书的叙述内容和附图变得清楚。一个实施方式的半导体器件具有光调制器，该光调制器将第1光波导路、相位调制部、第2光波导路依次连接，沿第1方向对光进行引导。并且，相位调制部具有：半导体层，其由单晶硅构成，第1方向上的长度比与第1方向正交的第2方向上的宽度大；芯部，其是形成于半导体层的光波导区域，沿第1方向延伸；一对板部，其在第2方向上配置于芯部的两侧；第1电极，其与一个板部连接；第2电极，其与另一个板部连接。并且，芯部具有沿第1方向延伸的p型半导体区域和n型半导体区域，第2方向与半导体层的晶体取向<100>一致。专利技术效果根据一个实施方式，能够实现半导体器件的小型化。附图说明图1是表示作为本实施方式的半导体器件的光调制器的结构的附图。图2是表示作为本实施方式的光调制器的一部分的相位调制部的结构的俯视图。图3是沿着图2的A-A′线的剖视图。图4是表示本实施方式的半导体器件的结构的附图。图5是本实施方式的相位调制部的制造工序中的剖视图。图6是继图5之后的、相位调制部的制造工序中的剖视图。图7是继图6之后的、相位调制部的制造工序中的剖视图。图8是继图7之后的、相位调制部的制造工序中的剖视图。图9是继图8之后的、相位调制部的制造工序中的剖视图。图10是表示变形例1的相位调制部的结构的剖视图。图11是表示比较例的光调制器的结构的俯视图。附图标记说明BOX绝缘层(埋入绝缘层)CH半导体芯片(半导体器件)CR芯部(光波导区域、厚板部)CRa主面CRb背面CRs侧壁CRi本征半导体区域CRnn型半导体区域(第2半导体区域)CRpp型半导体区域(第1半导体区域)IL层间绝缘层Mn电极(第2电极、布线、金属布线)Mp电极(第1电极、布线、金属布线)NC凹口OP开口PC、PC1光调制器PG插塞式电极(导体层)PM、PM1相位调制部SB板部(薄板部)SBa主面SBb背面SBs侧壁SBnn型半导体区域SBpp型半导体区域SL、SL0、SL1半导体层SL0a主面SUB半导体衬底WF、WF1半导体晶片WGa、WGb光波导路(分配光波导路)WGin光波导路(输入用光波导路)WGout光波导路(输出用光波导路)X第2方向Y第1方向具体实施方式在以下的实施方式中，出于方便，在需要时，分割成多个部分或实施方式来进行说明，除了特别明示的情况之外，这些并不是彼此没有关系的，而是具有一方是另一方的一部分或全部的变形例、详细情况、补充说明等的关系。另外，在以下的实施方式中，在提及要素的数等(包括个数、数值、量、范围等)的情况下，除了特别明示的情况和在原理上明显限定于特定的数的情况等之外，并不限定于该特定的数，既可以是特定的数以上，也可以是特定的数以下。另外，在以下的实施方式中，除了特别明示的情况和在原理上认为明显必须的情况等之外，自不待言，其构成要素(也包括要素步骤等)不一定是必须的。另外，在提及“由A构成”、“由A形成”、“具有A”、“包括A”时，除了特别明示了仅是该要素的内容的情况等之外，自不待言，并不排除除此之外的要素。同样地，在以下的实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除了特别明示的情况和在原理上认为明显并非如此的情况等之外，实质上包括与该形状等近似或类似的形状等。这一点对上述数值和范围也是同样的。另外，对于以下的实施方式所使用的附图，存在即使是俯视图也标注剖面线、以使附图易于观察的情况。另外，在用于说明以下的实施方式的全部附图中，具有相同功能的部分原则上标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。以下，基于附图详细地说明本实施方式。另外，在以下的实施方式中，晶体取向(晶向)<100>包括在结晶学上等价的晶体取向[100]、[010]等。另外，结晶面(晶面){100}包括在结晶学上等价的结晶面(100)、(010)等。(实施方式)近年来，积极地进行如下所谓的硅光子技术的开发：制作以硅(Si)为材料的传输线路，将由该传输线路构成的光回路作为平台(platform)，通过对各种光器件和电子器件进行集成，来实现光通信用模块。本实施方式涉及光器件，尤其涉及内置光调制器的半导体器件。在以下的说明中，对形成于SOI(SiliconOnInsulator：绝缘硅)衬底的光调制器的构造及其制造方法进行说明。<光调制器>图1是表示作为本实施方式的半导体器件的光调制器的结构的附图。图2是表示作为本实施方式的光调制器的一部分的利用了由载流子等离子体效应实现的折射率变化的相位调制部的结构的俯视图。图3是沿着图2的A-A′线的剖视图。图4是表示本实施方式的半导体器件的结构的附图。图1是马赫-曾德尔型的光调制器。如图1所示，光调制器PC具有：光波导路(输入用光波导路)WGin，入射光向其入射；光波导路(输出用光波导路)WGout，其输出出射光；以及光波导路(分配光波导路)WGa和WGb，其对在光波导路WGin与WGout之间分配的两个光进行引导。而且，在光波导路WGa和WGb分别连接有用于对光的相位进行调制的相位调制部PM。相位调制部PM也可以仅设置于光波导路WGa和WGb中某一个。如图2所示，相位调制部PM具有芯部(光波导区域、厚板部)CR和配置于芯部两侧的一对板部(薄板部)SB。相位调制部PM在对光进行引导(传播)的方向即Y方向(第1方向)上具有长度L1(例如、1mm以上)，在与光被引导的方向即Y方向正交的X方向(第2方向)上具有宽度W1(例如、5μm)。也就是说，相位调制部PM沿着Y方向延伸，相位调制部PM的长度L1比宽度W1大。因而，缩短相位调制部PM的长度方向上的尺寸对光调制器PC的小型化是有效的。在图2中，对光进行引导的方向是例如从纸面的右侧朝向左侧的Y方向。芯部CR是光波导区域，在Y方向上的两端部分别与光波导路(分配光波导路)WGa连接，将从图2的右侧的光波导路WGa输入的光向左侧的光波导路WGa输出。芯部CR沿着Y方向延伸，芯部CR的Y方向上的长度比X方向上的宽度长。如图2所示，在芯部CR形成有p型半导体区域(第1半导体区域)CRp和n型半导体区域(第2半导体区域)CRn。p型半导体区域CRp和n型半导体区域CRn在X方向上接触，沿Y方向延伸。在p型半导体区域CRp与n型半导体区域CRn的边界形成有PN结(PN结部)，PN结(PN结部)沿Y方向延伸。在X方向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其具有光调制器，该光调制器将第1光波导路、相位调制部、第2光波导路依次连接，沿第1方向对光进行引导，该半导体器件的特征在于，所述相位调制部具有：半导体层，其由单晶硅构成，在与所述第1方向正交的第2方向上具有第1宽度，在所述第1方向上具有比所述第1宽度大的第1长度；芯部，其是形成于所述半导体层的光波导区域，沿所述第1方向延伸；第1板部和第2板部，其形成于所述半导体层，在所述第2方向上配置于所述芯部的两侧；第1电极，其与所述第1板部连接；以及第2电极，其与所述第2板部连接，所述芯部具有沿所述第1方向延伸的p型的第1半导体区域、和沿所述第1方向延伸的n型的第2半导体区域，所述第1板部具有与所述第1半导体区域连接的所述p型的第3半导体区域，所述第2板部具有与所述第2半导体区域连接的所述n型的第4半导体区域，所述第2方向与所述半导体层的晶体取向

【技术特征摘要】
2017.05.24 JP 2017-1026571.一种半导体器件，其具有光调制器，该光调制器将第1光波导路、相位调制部、第2光波导路依次连接，沿第1方向对光进行引导，该半导体器件的特征在于，所述相位调制部具有：半导体层，其由单晶硅构成，在与所述第1方向正交的第2方向上具有第1宽度，在所述第1方向上具有比所述第1宽度大的第1长度；芯部，其是形成于所述半导体层的光波导区域，沿所述第1方向延伸；第1板部和第2板部，其形成于所述半导体层，在所述第2方向上配置于所述芯部的两侧；第1电极，其与所述第1板部连接；以及第2电极，其与所述第2板部连接，所述芯部具有沿所述第1方向延伸的p型的第1半导体区域、和沿所述第1方向延伸的n型的第2半导体区域，所述第1板部具有与所述第1半导体区域连接的所述p型的第3半导体区域，所述第2板部具有与所述第2半导体区域连接的所述n型的第4半导体区域，所述第2方向与所述半导体层的晶体取向<100>一致。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第1半导体区域和所述第2半导体区域形成PN结，通过所述第1电极和所述第2电极对所述PN结施加的电场的方向与所述晶体取向<100>一致。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第1半导体区域和所述第2半导体区域的杂质浓度是1×1017cm-3以上且1×1018cm-3以下。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第3半导体区域的杂质浓度比所述第1半导体区域的杂质浓度高，所述第4半导体区域的杂质浓度比所述第2半导体区域的杂质浓度高。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述芯部的膜厚与所述第1板部的膜厚和所述第2板部的膜厚相等或比所述第1板部的膜厚和所述第2板部的膜厚厚。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，该半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：绵贯真一，中柴康隆，若林胜，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP