发明名称 用以制造光滙流排之结构及方法
摘要 光汇流排(10)藉由发送和接收在围体(enclosure)内的光源(14,168)与光检测器(15,181)之间的发射讯号(emissions)来传达两个外部元件之间的资料。可能将每个光源和光检测器(optical detector)加以配对,以便形成一个光源-检测器对(source-detector pair)。能够将光源和光检测器形成在一种至少形成围体的一部份的半导体结构内。半导体结构包括高品质单晶材料磊晶层(166),藉由形成一种用来生长单晶层(monocrystalline layers)的顺应基底(compliantsubstrate),就能够生长该磊晶层,以便覆盖着诸如大型矽晶圆(silicon wafers)的单晶基底(161)。适应缓冲层(164)包括:单晶氧化物层,藉由氧化矽非结晶界面层(162),将它与矽晶圆加以隔开。适应缓冲层(accommodatingbuffer layer)与垫底(underlying)矽基底之间的任何晶格不匹配(lattice mismatch)则是由非结晶界面层(amorphous interfacelayer)加以处理。
申请公布号 TW589464 申请公布日期 2004.06.01
申请号 TW091109532 申请日期 2002.05.08
申请人 摩托罗拉公司 发明人 乔治 法利亚司
分类号 G02B1/02;H01L31/12;G02B6/28;H04B10/00 主分类号 G02B1/02
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种光滙流排包括: 一种至少具有第一侧面和第二侧面的围体,每个侧 面都包括一种半导体结构,其中该半导体结构包括 : 一单晶矽基底; 覆盖着单晶矽基底之一非结晶氧化物材料; 覆盖着非结晶氧化物材料之一非结晶钙钛矿氧化 物材料;以及 覆盖着非结晶钙钛矿氧化物材料之一单晶化合物 半导体材料; 形成在第一侧面之半导体结构内的第一光源-检测 器对,其中第一光源-检测器对包括第一半导体光 源和第一半导体光检测器;以及 形成在第二侧面之半导体结构内的第二光源-检测 器对,其中第二光源-检测器对包括第二半导体光 源和第二半导体光检测器。2.根据申请专利范围 第1项之光滙流排,其中第二半导体光检测器能够 检测出来自第一半导体光源的发射讯号。3.根据 申请专利范围第1项之光滙流排,其中围体之一个 或更多内表面对于来自第一和第二半导体光源的 发射讯号都是实质上不具反射性的。4.根据申请 专利范围第1项之光滙流排,其中第一侧面具有多 数光源-检测器对,每对都具有形成在半导体结构 内之一半导体光源和一半导体光检测器;而第二侧 面则具有一内表面,其中:内表面其中至少一部份 对于来自诸多半导体光源的发射讯号是具有至少 部份反射性的。5.根据申请专利范围第4项之光滙 流排,其中多数光源-检测器对中的两个或更多光 源-检测器对都是被电互连的。6.根据申请专利范 围第4项之光滙流排,其中将内表面之具有至少部 份反射性的部份加以整形,以补偿讯号等待时间。 7.根据申请专利范围第1项之光滙流排,其中至少一 个半导体光检测器是一族群IV半导体光学元件和 一化合物半导体光学元件其中之一。8.根据申请 专利范围第1项之光滙流排,其中至少一个半导体 光源是一族群IV半导体光学元件和一化合物半导 体光学元件其中之一。9.根据申请专利范围第1项 之光滙流排,进一步包括:遍及至少一个半导体光 源的一种发射分散材料(emission-dispersing material)。 10.根据申请专利范围第9项之光滙流排,其中发射 分散材料是:一种具有高折射率的透明介电质封装 (dielectric encapsulate)和一种嵌入粒子(particles)的透 明聚合物封装其中之一,其中粒子具有的折射率与 聚合物材料的不同。11.根据申请专利范围第1项之 光滙流排,其中:将第一光源-检测器对耦合到光滙 流排外部的第一元件,并且将第二光源-检测器对 耦合到光滙流排外部的第二元件;其中藉由第二半 导体光检测器检测出来自第一半导体光源的发射 讯号,第一元件就会将资讯传送到第二元件。12.根 据申请专利范围第1项之光滙流排,进一步包括:至 少部份地形成在半导体结构内的处理电路。13.一 种光滙流排包括: 具有第一表面的第一侧面,第一侧面包括一种半导 体结构,其中该半导体结构包括: 一单晶矽基底; 覆盖着单晶矽基底之一非结晶氧化物材料; 覆盖着非结晶氧化物材料之一单晶钙钛矿氧化物 材料;以及 覆盖着单晶钙钛矿氧化物材料之一单晶化合物半 导体材料; 形成在半导体结构内的第一和第二光源-检测器对 ,其中每个光源-检测器对都包括一半导体光源和 一半导体光检测器;以及 具有第二表面的第二侧面,其中:第二表面其中至 少一部份对于来自诸多半导体光源中的一个或更 多光源之发射讯号是具有至少部份反射性的; 其中诸多半导体光检测器中的一个或更多光检测 器都能够检测出反射发射讯号,且其中第一和第二 表面都被封闭,以阻绝外部辐射发射讯号。14.根据 申请专利范围第13项之光滙流排,其中第一表面和 第二表面中的一个或更多表面包括一种发射分散 材料。15.根据申请专利范围第13项之光滙流排,其 中将第二表面之具有至少部份反射性的部份加以 整形,以补偿讯号等待时间。16.根据申请专利范围 第13项之光滙流排,其中第一表面和第二表面中的 一个或更多表面对于发射讯号都是具有部份吸收 性的。17.根据申请专利范围第13项之光滙流排,其 中第二侧面包括半导体结构,光滙流排进一步包括 形成在第二侧面之半导体结构内的一个或更多光 源-检测器对。18.根据申请专利范围第17项之光滙 流排,其中:第一表面其中至少一部份对于来自第 二侧面之诸多半导体光源中的一个或更多光源之 发射讯号是具有至少部份反射性的。19.根据申请 专利范围第18项之光滙流排,其中将第一表面之具 有至少部份反射性的部份加以整形,以补偿讯号等 待时间。20.一种用来制造光滙流排的方法包括: 由一种半导体结构中形成一个或更多光源-检测器 对,形成的步骤包括以下步骤: 提供一单晶矽基底; 沉积覆盖着单晶矽基底的第二区域之一单晶钙钛 矿氧化膜,该膜具有的厚度小于可能会导致应变感 应(strain-induced)缺陷之材料的厚度; 在单晶钙钛矿氧化膜与单晶矽基底之间的界面处 形成一单晶氧化物界面层; 以磊晶方式形成覆盖着单晶钙钛矿氧化膜之一单 晶化合物半导体层;以及 形成在单晶化合物半导体层内的一个或更多光学 元件,其中每个光学元件都是一光检测器和一光源 其中之一; 形成使用半导体结构之一围体,其中一个或更多光 学元件面对着该围体之一内面;以及 密封该围体,以阻绝外部辐射发射讯号。21.根据申 请专利范围第20项之方法,其中形成一个或更多光 源-检测器对的步骤进一步包括:至少部份地形成 一个或更多光学元件在一区域中的单晶矽基底内 之步骤,其中每个光学元件都是一光检测器和一光 源其中之一。22.根据申请专利范围第20项之方法, 其中形成一围体的步骤包括:将半导体结构的每个 边缘与另一半导体结构之一边缘连结起来,以便形 成一种多面结构。23.根据申请专利范围第22项之 方法,其中每个半导体结构都包括:在单晶化合物 半导体层内的一个或更多光学元件,其中每个光学 元件都是一光检测器和一光源其中之一。24.根据 申请专利范围第20项之方法,其中形成一围体的步 骤包括:从半导体结构中加以蚀刻围体,并且将一 个或更多光学元件曝露于围体。25.根据申请专利 范围第20项之方法,进一步包括:提供一种对于来自 光源之发射讯号是具有至少部份反射性的表面之 步骤,其中形成一围体的步骤包括:将表面与具有 面对着表面之一个或更多光学元件的半导体结构 加以隔开,并且该表面实质上平行于半导体结构。 26.根据申请专利范围第25项之方法,其中将具有至 少部份反射性的表面加以整形,以补偿讯号等待时 间。27.一种在使用光滙流排对两个元件之间的通 讯方法包括: 产生在第一元件处之一讯号; 产生来自一光源的辐射发射讯号以回应该讯号,该 光源形成在一种半导体结构内,而半导体结构则包 括:一单晶矽基底,覆盖着单晶矽基底之一非结晶 氧化物材料,覆盖着非结晶氧化物材料之一单晶钙 钛矿氧化物材料,以及覆盖着单晶钙钛矿氧化物材 料之一单晶化合物半导体材料; 检测出在一光检测器处的辐射发射讯号,该光检测 器形成在第二半导体结构内,而第二半导体结构则 包括:一单晶矽基底,覆盖着单晶矽基底之一非结 晶氧化物材料,覆盖着非结晶氧化物材料之一单晶 钙钛矿氧化物材料,以及覆盖着单晶钙钛矿氧化物 材料之一单晶化合物半导体材料; 重新产生来自辐射发射讯号之讯号;以及 将重新产生的讯号传送到第二元件。图式简单说 明: 图1是以截面图来概略地图解说明:根据本发明之 一实施例的光滙流排之概念图; 图2,3及4都是以截面图来概略地图解说明:根据本 发明之各种实施例的半导体元件结构; 图5以曲线图来图解说明:在最大可得薄膜厚度与 主体晶体和生长结晶覆叠层(overlayer)间的晶格不 匹配之间的关系; 图6图解说明:包括一单晶适应缓冲层之一结构的 一种高解析度透射式电子显微照片(Transmission Electron Micrograph); 图7图解说明:包括一单晶适应缓冲层之一结构的 一种x射线绕射光谱(x-ray diffraction spectrum); 图8图解说明:包括非结晶氧化物层之一结构的一 种高解析度透射式电子显微照片; 图9图解说明:包括非结晶氧化物层之一结构的一 种x射线绕射光谱; 图10到13都是以截面图来概略地图解说明:根据本 发明之另一实施例的一种元件结构之形成; 图14到17都是图解说明:在图10到13中所图解说明的 元件结构之一可能的分子键合结构(molecular bonding structure); 图18到21都是以截面图来概略地图解说明:根据本 发明之又一实施例的一种元件结构之形成; 图22到24都是以截面图来概略地图解说明:根据本 发明之一元件结构的又一实施例之形成; 图25是以截面图来概略地图解说明:一种能够根据 本发明的各种实施例而使用的元件结构;以及 图26到28包括:根据此处所显示,另一种积体电路之 一部份的截面图之图示例,该积体电路包括:一半 导体雷射及一光电二极体。
地址 美国
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