半导体构造、半导体构造形成方法、导光导管和光信号传播组合件技术

本发明专利技术包含其中纳入有稀土元素的光信号导管。所述光信号导管可（例如）含有纳入介电材料基质内的稀土元素。举例来说，铒或铈可位于散布在光信号导管的介电材料各处的硅纳米晶体内。所述介电材料可界定用于光信号的路径，且可包裹在护套中，所述护套有助于保持所述光信号沿着所述路径。所述护套可包含任何合适的屏障材料，且可（例如）含有一种或一种以上金属材料。本发明专利技术还包含形成光信号导管的方法，其中这些方法中的一些方法是其中将所述光信号导管形成为半导体构造的一部分的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于半导体构造、半导体构造形成方法、导光导管和光信号传播组合件。
技术介绍
光信号有许多应用。举例来说，光信号经常用于在较远距离上传送数据。导光导管 (例如，比如光纤电缆)可用作光信号的通道。然而，光信号在从一个点行进到另一个 点期间可能会变得降级，且因此可能需要沿着信号通道在各种间隔处刷新光信号。光信号的另一使用是在超快计算机中。许多物理效应以非常高的频率使作为信息的 可靠载体的电子的性能发生降级，从而致使所述电子无法用来以超快的处理器速度传送 信息。然而，光子可能是具有此类超快处理器速度的信息的可行载体。光信号的又一使用是用于在可能具有非常高的辐射的环境下利用的处理器中传送 信息。虽然此类环境可能对利用电子的信号传送造成许多问题，但利用光子的信号传送 在此类条件下可能保持相对稳固。在高辐射环境下利用信息传送的应用包括军事应用和 外空间技术应用。以上列举的实例只是针对光信号技术已经开发或正被开发的许多应用中的少数几 者。考虑到光信号技术的许多应用，将需要开发出用于改进光信号传播和传送的装置和 方法。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术包含一种光引导导管。所述导管包含光借以迁移的内部材料 以及包围所述内部材料的护套(或屏障)。所述护套经配置以大致保持所述光沿着由内 部材料界定的路径迁移。所述内部材料包括其中散布着一种或一种以上稀土元素的基 质，其中在所述基质的至少一部分内所述一种或一种以上稀土元素的总浓度为至少约 lxlO^个原子/cm3。正如所属领域的技术人员已知的，稀土元素是原子序数为58到71 的元素中的任何元素。在一个方面中，本专利技术包含一种半导体构造，所述构造包括半导体衬底和由所述衬 底支撑的波导。所述波导包括一种或一种以上稀土元素，其中这些元素在所述波导的至 少一个区段内存在的总浓度为至少约lxlO"个原子/cm3。在一个方面中，本专利技术包含一种光信号传播组合件。所述组合件包括光信号输入端、光信号放大器、光信号接收器和光信号导管。所述光信号放大器经配置以从所述输入端 接收光信号并放大所述光信号，且所述光信号导管经配置以将经放大的信号从放大器引 导到接收器。所述光信号放大器包括基质材料内的一种或一种以上稀土元素。在特定方 面中，所述稀土元素可包含铈、铒、钕和镱中的一者或一者以上。在一个方面中，本专利技术包含一种形成半导体构造的方法。提供半导体衬底，且将一 个或一个以上沟道蚀刻到所述衬底中。所述沟道中的至少一者装衬有第一屏障材料且接 着用波导材料填充。所述波导材料中的至少一些掺杂有一种或一种以上稀土元素。接着， 在波导材料上方形成第二屏障材料，其中所述第二屏障材料沿着所述至少一个沟道的侧 壁接触所述第一屏障材料。 附图说明下文参看以下附图描述本专利技术的优选实施例。图1是根据本专利技术示范性方面的光学装置组合件的概略横截面俯视图。 图2是沿着图1的线2-2的概略横截面图。图3是根据本专利技术另一示范性方面的光学装置组合件的概略横截面俯视图。 图4是根据本专利技术示范性方面的初步处理阶段处的半导体构造的片段的概略横截面图。图5是图4处理阶段之后的处理阶段处所示的图4的片段的视图。 图6是图5处理阶段之后的处理阶段处所示的图4的片段的视图。 图7是图6处理阶段之后的处理阶段处所示的图4的片段的视图。 图8是图7处理阶段之后的处理阶段处所示的图4的片段的视图。 图9是包括沿线8-8的图8的片段的示范性构造的俯视图。 图IO是图8处理阶段之后的处理阶段处所示的图4的片段的视图。 具体实施例方式本专利技术的揭示内容是为了促进美国专利法"为了促进科学与实用技术的进步"("to promote the progress of science and useful arts",第1章，第8节)的本质用途而提交的。本专利技术包含光波导和光放大器，以及形成光波导和光放大器的方法。在本专利技术的一 些方面中，认识到可利用稀土元素来放大光信号。可将所述稀土元素纳入到光互连中， 且在特定方面中将其纳入到集成电路光互连中，以维持沿着所述光互连迁移的光信号的 信号强度。在一些方面中，可利用所述稀土元素来放大光互连的至少一区段内的光信号 强度。在一些方面中，可考虑将稀土元素纳入在导光导管内，其中术语"导光导管"用来 一般性地指代任何具有用于光的路径的装置，其中包含光波导和光放大器。稀土元素可借以放大光信号或至少帮助维持光信号的机理在于，所述元素可产生额 外光子，所述额外光子的相位和轨迹与撞击所述元素的光子的相位和轨迹相同。本专利技术 的一个方面是认识到在芯片上集成电路光互连中纳入稀土元素可能是有利的，特别是在 稀土元素处于硅纳米晶体内的情况下。当稀土元素被具有适当能量的光子激发时，散布 在电介质(例如二氧化硅)中的硅纳米晶体中的稀土元素可导致光放大。对于铒来说， 这可能(例如)在室温下在lxl0—"每平方厘米的估计激发横截面的情况下以大约1540 run 的波长产生发射。此效应可用于增强光借以传送通过材料的量子效率。铒、镱、钕和铈可特别适合于纳入到介电波导材料中。举例来说，铒离子具有的量 子能级允许以800 nm波长、980 nm波长和1480nm波长激发。稀土元素在集成电路的常用电介质(例如，比如二氧化硅)中的溶解度往往较低。 这可能是有益的，因为间质稀土元素(例如，比如铒)将不会实质性改变电介质的物理 性质(例如，折射率和介电常数)。在导光导管内纳入各种数量和类型的稀土元素可使得能够针对特定应用而调整所 述导管的性质。参看图I到图IO描述本专利技术的示范性方面。参看图1和图2，所述两图说明构造10,其包括从光信号输入端14延伸到光信号 接收器16的导光导管12。光信号输入端可以是将光信号引导到导管12中的任何元件，且光信号接收器16可 以是来自导管12的光信号被馈入进去的任何元件。举例来说，在一些方面中，输入端 14可对应于光纤电缆，并且可在输入端与导管12之间提供适当的透镜和/或其它装置， 使得将来自光纤电缆的光信号传送到导管12。类似地，在一些方面中，接收器16可对 应于光纤电缆，并且可在接收器与导管12之间提供适当的透镜和/或其它装置，使得将 来自导管的光信号传送到光纤电缆。作为另一实例，输入端14可对应于将光数据信号 引导到导管12的高频处理器，且接收器16可对应于经配置以存储或利用光数据信号内 含有的数据的系统。将光引导导管12展示为由衬底18支撑。此衬底可以是适合于支撑光引导导管的任 何元件，且在一些方面中，其可包括单晶硅。在这些方面中，衬底可称为半导体衬底。 为了帮助解释所附权利要求书，将术语"半传导衬底"和"半导体衬底"定义为意指任 何包括半传导材料的构造，所述半传导材料包含但不限于例如半传导晶片等大块半传导 材料(以单独的形式或以上面包括其它材料的组合件形式)以及半传导材料层(以单独的形式或以包括其它材料的组合件形式)。术语"衬底"是指任何支撑结构，其中包含 但不限于半传导衬底。可能有利的是，衬底为半导体衬底，因为这可允许针对制造光引 导导管利用半导体处理技术。如果衬底18是半导体衬底，则所述衬底可均质地为半导体组合物(如图所示)，或 者可包括多个不同组合物层。如果衬底均质地为半导体组合物，则衬底可(例如)包括 单晶硅、主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光引导导管，其包括：　内部材料，光迁移穿过所述内部材料；　护套，其围绕所述内部材料且经配置以大致使光沿着由所述内部材料界定的路径迁移；且　其中所述内部材料包括其中散布有一种或一种以上稀土元素的基质；在所述基质的至少一部分内所述一种或一种以上稀土元素的总浓度为至少约１×１０↑［１６］个原子／ｃｍ↑［３］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德拉穆利，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]