硅上分布式反馈（DFB）激光器和包括硅上DFB激光器的集成器件制造技术

一种分布式反馈(DFB)激光器，包括具有第一表面和第二表面的衬底，其中该衬底包括硅；位于衬底的第二表面上方的多个浅沟槽隔离(STIs)；位于多个STIs和衬底上方的光栅区域，其中光栅区域包括III

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅上分布式反馈(DFB)激光器和包括硅上DFB激光器的集成器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2020年2月27日受让给受让人的、题为“DISTRIBUTED FEEDBACK(DFB)LASER ON SILICON AND INTEGRATED DEVICE COMPRISING A DFB LASER ON SILICON”的非临时申请号16/803,668的优先权并特此通过引用明确并入本文。


[0003]各种特征涉及分布式反馈(DFB)激光器，但是更具体地涉及硅上DFB激光器和包括硅上DFB激光器的集成器件。

技术介绍

[0004]图1图示了激光二极管100。激光二极管100包括第一掺杂半导体层102、第二掺杂半导体层104、第一电极层120和第二电极层140。激光二极管100被配置为将电能转换为光。即，第一电极层120和第二电极层140之间的电压可以使光子从第一掺杂半导体层102和第二掺杂半导体层104生成。而激光二极管100可以直接将电能转换为光，激光二极管100可能具有有限的性能能力。一直存在对提供和改进激光器的性能的需要。

技术实现思路

[0005]各种特征涉及分布式反馈(DFB)激光器，但是更具体地涉及硅上DFB激光器和包括硅上DFB激光器的集成器件。
[0006]一个示例提供了一种分布式反馈(DFB)激光器，其包括具有第一表面和第二表面的衬底，其中所述衬底包括硅；位于衬底的第二表面上方的多个浅沟槽隔离(STI)；位于多个STI和衬底上方的光栅区域，其中光栅区域包括III
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V半导体材料；位于光栅区域上方的非有意掺杂(NID)区域；以及位于NID区域上方的接触区域。
[0007]另一个示例提供了一种集成器件，其包括衬底、位于衬底上方的分布式反馈(DFB)激光器和位于衬底上方的晶体管。衬底包括第一表面和第二表面。衬底包括硅。DFB激光器包括位于衬底的第二表面上方的多个浅沟槽隔离(STI)；位于多个STI和衬底上方的光栅区域，其中光栅区域包括III
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V半导体材料；位于光栅区域上方的非有意掺杂(NID)区域；以及位于NID区域上方的接触区域。
[0008]另一个示例提供了一种装置，该装置包括衬底、位于衬底上方的分布式反馈(DFB)激光器和位于衬底上方的晶体管。衬底包括第一表面和第二表面。衬底包括硅。DFB激光器包括位于衬底的第二表面上方的多个浅沟槽隔离(STI)；位于多个STI和衬底上方的用于折射光栅的部件，其中用于折射光栅的部件包括III
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V半导体材料；位于用于折射光栅的部件上方的非有意掺杂(NID)区域；以及位于NID区域上方的接触区域。
[0009]另一个示例提供了一种用于制造分布式反馈(DFB)激光器的方法。制造DFB激光器的方法包括提供包含硅的衬底。制造DFB激光器的方法包括在衬底上方形成多个浅沟槽隔
离(STI)。制造DFB激光器的方法包括在多个STI和衬底上方形成光栅区域，其中光栅区域包括III
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V半导体材料。制造DFB激光器的方法包括在光栅区域上方形成非有意掺杂(NID)区域。该方法在NID区域上方形成接触区域。
附图说明
[0010]当结合附图进行以下阐述的详细描述时，各种特征、性质和优点可以变得明显，其中相同的参考符号自始至终对应地表示。
[0011]图1图示了激光二极管。
[0012]图2图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0013]图3图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的剖面图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0014]图4图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括空隙和包含硅的衬底。
[0015]图5图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0016]图6图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0017]图7图示了另一个示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0018]图8图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括空隙和包含硅的衬底。
[0019]图9图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0020]图10图示了示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0021]图11图示了在集成器件中紧邻晶体管实现的示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图。
[0022]图12图示了在集成器件中紧邻晶体管实现的示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图。
[0023]图13图示了在集成器件中紧邻晶体管实现的示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图。
[0024]图14图示了在集成器件中紧邻晶体管实现的示例性分布式反馈(DFB)激光器的视图。
[0025]图15(包括图15A
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图15D)图示了用于制造包括包含硅的衬底的分布式反馈(DFB)激光器的示例性序列。
[0026]图16(包括图16A
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图16C)图示了用于制造包括至少一个空隙和包含硅的衬底的分布式反馈(DFB)激光器的示例性序列。
[0027]图17(包括图17A
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图17D)图示了用于在包含硅的衬底上制造紧邻晶体管的分布式反馈(DFB)激光器的示例性序列。
[0028]图18图示了用于制造分布式反馈(DFB)激光器的方法的示例性流程图，该激光器包括包含硅的衬底。
[0029]图19图示了包括分布式反馈(DFB)激光器的集成器件的视图，该激光器包括包含硅的衬底。
203被配置为帮助防止电流泄漏。多个STI 203可以通过互补金属氧化物半导体(CMOS)过程而被形成在衬底202的第二表面上方。CMOS过程可以是前端制程(FEOL)过程的一部分。如将在下文进一步描述的，可以通过沉积过程、光刻过程、蚀刻过程、填充过程、抛光过程和/或去除过程来形成多个STI 203。
[0041]光栅区域204位于多个STI 203上方。光栅区域204的部分也可以位于来自多个STI 203的STI之间。光栅区域204包括重复图案的形状和/或表面。如图2中所示，光栅区域204包括重复图案的脊240。在一些实现中，脊240可以是相同的脊或类似的脊。脊240可以彼此大致相等地间隔开。脊240可以彼此平行。脊240可以沿Y方向伸长。脊240的表面可以是对角的。如图2中所示，光栅区域204的重复图案可以包括对角表面的重复图案。光栅区域204还可以包括重复图案的垂直表面(例如，沿Z轴)和对角表面。光栅区域204可以被配置为为激光器提供光学反馈的衍射光栅。光栅区域204可以被配置为提供干涉光栅(例如，布拉格散射)。光栅区域204可以使一个或多个光子(例如，光)在特定方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种分布式反馈(DFB)激光器，包括：包括第一表面和第二表面的衬底，其中所述衬底包括硅；多个浅沟槽隔离(STI)，位于所述衬底的所述第二表面上方；光栅区域，位于所述多个STI和所述衬底上方，其中所述光栅区域包括III
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V半导体材料；非有意掺杂(NID)区域，位于所述光栅区域上方；以及接触区域，位于所述NID区域上方。2.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述III
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V半导体材料包括砷化镓(GaAs)和/或磷化铟(InP)。3.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述NID区域被配置为波导。4.根据权利要求1所述的DFB激光器，还包括：第一金属层，位于所述衬底的所述第一表面上方；以及第二金属层，位于所述接触区域上方，其中所述接触区域被配置为为所述第二金属层提供接触。5.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述光栅区域包括N型掺杂剂或P型掺杂剂。6.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述衬底包括N型硅，其中所述光栅区域包括P型掺杂剂，并且其中所述接触区域包括N型掺杂剂。7.根据权利要求6所述的DFB激光器，其中所述光栅区域包括掺杂有P型掺杂剂的砷化镓(GaAs)，并且其中所述接触区域包括掺杂有N型掺杂剂的GaAs。8.根据权利要求6所述的DFB激光器，其中所述光栅区域包括掺杂有P型掺杂剂的磷化铟(InP)，并且其中所述接触区域包括掺杂有N型掺杂剂的InP。9.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述衬底包括P型硅，其中所述光栅区域包括N型掺杂剂，并且其中所述接触区域包括P型掺杂剂。10.根据权利要求9所述的DFB激光器，其中所述光栅区域包括掺杂有N型掺杂剂的砷化镓(GaAs)，并且其中所述接触区域包括掺杂有P型掺杂剂的GaAs。11.根据权利要求9所述的DFB激光器，其中所述光栅区域包括掺杂有N型掺杂剂的磷化铟(InP)，并且其中所述接触区域包括掺杂有P型掺杂剂的InP。12.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述NID区域包括砷化镓(GaAs)和/或砷化铝镓(AlGaAs)。13.根据权利要求1所述的DFB激光器，其中所述NID区域包括量子阱(QW)结构和/或量子点(QD)结构。
14.根据权利要求1所述的DFB激光器，还包括位于所述NID区域和所述多个STI之间的至少一个空隙。15.根据权利要求1所述的DFB激光器，还包括位于所述光栅区域和所述NID区域之间的区域，其中所述区域包括III
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V半导体材料。16.根据权利要求15所述的DFB激光器，其中所述光栅区域是未掺杂的，其中所述区域包括N型掺杂剂，其中所述接触区域包括P型掺杂剂。17.根据权利要求16所述的DFB激光器，其中所述光栅区域、所述区域和所述接触区域包括砷化镓(GaAs)和/或磷化铟(InP)。18.根据权利要求15所述的DFB激光器，其中所述光栅区域是未掺杂的，其中所述区域包括P型掺杂剂，其中所述接触区域包括N型掺杂剂。19.根据权利要求18所述的DFB激光器，其中所述光栅区域、所述区域和所述接触区域包括砷化镓(GaAs)和/或磷化铟(InP)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶耿名，杨斌，李夏，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：