(57)【要約】  多層デバイス(100、200、300、400、500)は、電子デバイス層(104、204、304、404、504)と、電子デバイス層(104、204、304、404、504)に関連付けられる第１の電極(110、210、410、510)と、光学層(108、208、308、408、508)と、光学層(108、208、308、408、508)に関連付けられる第２の電極(112、212、412、512)と、第1の電極と第2の電極との間に設けられた絶縁層(106、206、306、406、506)とを含む。第1の電極及び第2の電極は互いに容量結合され、第1の電極と第2の電極との間で電気信号を伝送することによって、電子デバイス層(104、204、304、404、504)と光学層(108、208、308、408、508)との間の電気通信を容易にする。電気信号は、絶縁層(106、206、306、406、506)を通じて伝送され得る。更に、電子デバイス層(104、204、304、404、504)及び光学層(108、208、308、408、508)は、第1の電極(110、210、410、510)と第2の電極(112、212、412、512)との間の容量結合を通じて、互いに電気通信することができる。【選択図】図１
2010516057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイス層（104、204、304、404、504）と、
第１の電極（110、210、410、510）と、
光学層（108、208、308、408、508）と、
前記光学層（108、208、308、408、508）に関連付けられた第２の電極（112、212、412、512）と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられた絶縁層（106、206、306、406、506）とを含み、前記第１の電極及び前記第２の電極は互いに容量結合し、前記絶縁層を通して前記第１の電極と前記第２の電極との間で電気信号を伝送することによって、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）と前記光学層（108、208、308、408、508）との間の電気通信を容易にする、多層デバイス（100、200、300、400、500）。
【請求項２】
前記多層デバイス（100、200、300、400、500）が、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）に隣接する金属相互接続層（102、202、324、402、502）を更に含み、前記第１の電極（110、210、410、510）が前記金属相互接続層（102、202、324、402、502）内に設けられる、請求項１に記載の多層デバイス（100、200、300、400、500）。
【請求項３】
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）が、前記第１の電極と前記第２の電極との間の容量結合を増強するドープされた領域（214）を含む、請求項１に記載の多層デバイス（100、200、300、400、500）。
【請求項４】
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）が、前記第１の電極と前記第２の電極との間の容量結合を増強するように構成された電気部品（315）を含む、請求項１に記載の多層デバイス（100、200、300、400、500）。
【請求項５】
前記絶縁層（106、206、306、406、506）及び前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）のうちの少なくとも一方が、凹部（415、515）を含む、請求項１に記載の多層デバイス（100、200、300、400、500）。
【請求項６】
多層デバイス（100、200、300、400、500）の電子デバイス層（104、204、304、404、504）と光学層（108、208、308、408、508）との間の電気通信の方法であって、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）及び前記光学層（108、208、308、408、508）が、絶縁層（106、206、306、406、506）によって少なくとも部分的に分離され、前記方法が、
第１の電極（110、210、410、510）と第２の電極（112、212、412、512）とを容量結合（602）し、前記第１の電極（110、210、410、510）が前記多層デバイス（100、200、300、400、500）の前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）に関連付けられ、前記第２の電極（112、212、412、512）が前記多層デバイス（100、200、300、400、500）の前記光学層（108、208、308、408、508）に関連付けられ、及び
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）と前記光学層（108、208、308、408、508）との間に設けられた絶縁体材料を通じて、前記第１の電極と前記第２の電極との間で電気信号を伝送すること（604）を含む、方法。
【請求項７】
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）の少なくとも一部をドープして、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）の前記少なくとも一部の導電率を増大させることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の電極と前記第２の電極との間で電気信号を伝送することが、
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）の前記ドープされた一部を通じて前記電気信号を伝送することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）が、少なくとも１つの電気部品を含み、前記第１の電極（110、210、410、510）と前記第２の電極（112、212、412、512）とを容量結合することが、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記容量結合を増強するために、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）の前記少なくとも１つの電気部品（315）を用いて前記第１の電極と前記第２の電極とを容量結合することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記電気信号を伝送することが、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の前記容量結合を増強するように、前記電子デバイス層（104、204、304、404、504）の前記少なくとも１つの電気部品（315）を用いて前記電気信号を伝送することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される実施形態は概して、多層電子デバイスに関し、より詳細には、多層電子デバイスの層を容量結合して、多層デバイスの層間における電気通信を容易にすることに関する。
【０００２】
背景
コンピュータチップのような電子デバイスは、益々複雑になりつつある。コンピュータチップに追加される能動素子および電子回路が増えると、能動素子と回路との間の電気通信の方法もコンピュータチップに追加されなければならない。電子デバイスの同じ層上にある回路は、電子デバイスの上方に１つ又は複数の金属相互接続層を形成することによって電気接続され得る。金属相互接続は、電子デバイス間を相互接続して、電子デバイスの１つの層の電子デバイス間で電気信号を伝送するのを容易にする役割を果たす導電性材料である。
【０００３】
しかしながら、現在では、互いの上に積み重ねられた複数の平行な層を含む多層構造を有するコンピュータチップが開発されている。多層構造によって、設計の自由度を高めることが可能になり、信号経路長が大幅に短縮される。多層構造は、それぞれが演算回路に有用な電子デバイスを含む電子デバイス層を含むことができ、光デバイス層及び絶縁層も含むこともできる。現在、複数の層の間での電気通信は、導電結合の過程を通じて容易にされる。導電結合では、絶縁層の全厚を貫通してバイアを形成することによって、複数の層を通じて電気信号が伝達される。それらのバイアは導電性材料で充填され、その導電性材料が種々の層を物理的に接続する。
【０００４】
多層デバイスの複数の層を貫通して垂直方向に接続用バイアを形成することは、製造工程にかなりの複雑性を追加する。バイアをエッチングするのに要求される許容誤差が、それら層上のデバイス及び他の回路構成要素の密度を制限する。更に、バイアの直列抵抗によって、抵抗−キャパシタンス（ＲＣ）時間遅延が生じ、電力損失が増加する。抵抗は、導電性構成要素間に意図しない絶縁体材料が形成される結果として生じることが多い。例えば、電気部品の処理に起因して、導電性構成要素間に、偶発的に酸化物層が形成される場合がある。従って、多層デバイスの複数の層を物理的なコネクタで導電接続する従来の方法は、問題を生じる。
【０００５】
概要
多層デバイスは、電子デバイス層と、当該電子デバイス層に関連付けられる第１の電極と、光学層と、当該光学層に関連付けられる第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられる絶縁層とを含む。第１の電極及び第２の電極は互いに容量結合し、第１の電極と第２の電極との間で電気信号を伝送することによって、電子デバイス層と光学層との間の電気通信を容易にする。当該電気信号は、絶縁層を介して伝送され得る。
【０００６】
多層デバイスの電子デバイス層と光学層との間の電気通信方法は、第１の電極と第２の電極とを容量結合することを含む。第１の電極は多層デバイスの電子デバイス層に関連付けられ、第２の電極は多層デバイスの光学層に関連付けられる。第１の電極及び第２の電極によって、電子デバイス層又は光学層のいずれかにおいて生成され得る電気信号を、電子デバイス層と光学層との間で伝送することが可能になる。
【０００７】
実施形態の以下の詳細な説明を参照し、その際に添付の図面に関連して検討することにより、実施形態の種々の特徴をよりよく理解することができるようになるので、それらの特徴を更に十分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による、第１及び第２の容量結合される電極を有する多層デバイスを示す図である。
【図２】一実施形態による、第１及び第２の容量結合される電極と、ドープされた領域とを有する多層デバイスを示す図である。
【図３】一実施形態による、電極に容量結合される電気部品を有する多層デバイスを示す図である。
【図４】一実施形態による、第１及び第２の容量結合される電極と、凹部（リセス）とを有する多層デバイスを示す図である。
【図５】一実施形態による、第１及び第２の容量結合される電極と、凹部とを有する多層デバイスを示す図である。
【図６】一実施形態による、電子デバイス層と光学層との間の電気通信の方法に関する流れ図である。
【０００９】
詳細な説明
簡単にするために、且つ例示の目的のために、実施形態の原理が、主にその例を参照することによって説明される。以下の説明では、それらの実施形態への完全な理解を与えるために、多数の具体的な細部が記載される。しかしながら、これらの具体的な細部に限定することなく、それらの実施形態を実施することができることは当業者には明らかになるであろう。また、それらの実施形態を不必要に不明瞭にしないように、よく知られている方法及び構造は詳細には説明されていない。
【００１０】
多層化デバイス、及び多層デバイスの電子デバイス層と光学層との間の電気通信方法が開示される。以下で更に詳細に説明されるように、電子デバイス層は、トランジスタのような、集積回路内で見出される電子デバイスを含む少なくとも１つの電気部品を有する層を含むことができる。同様に、光学層は、光変調器のような、少なくとも１つの光学デバイスを有する層であり、その層は、電子素子または光電子素子も有することができる。電子デバイス層と光学層との間の電気通信の方法は、第１の電極と第２の電極とを容量結合することを含む。キャパシタンス（静電容量）は、所与の電位の場合に蓄積（又は分離）される電荷の量の尺度であり、容量結合は、２つの電極間の相互キャパシタンスによって、一方の電極から別の電極に電気信号を伝達することを指している。以下で更に詳細に説明されるように、電極間で伝達される電気信号を用いて、情報を伝えることができる。第１及び第２の電極は、電荷を伝達することができる任意の導電性又は半導電性要素とすることができる。
【００１１】
図１は、一実施形態による、多層デバイス１００を示す。多層デバイス１００は、金属相互接続層１０２と、電子デバイス層１０４と、絶縁層１０６と、光学層１０８とを含む。図１に示される多層デバイス１００が４つの個別の層を示す簡略化された実施形態であること、及び任意の数の異なる層が多層デバイス１００の中に存在することができることは当業者には理解されよう。更に、それらの異なる層を、相応に適した任意の順序又は配列で配置することができる。例えば、電子デバイス層１０４及び金属相互接続層１０２は、任意の数の複数の層を含むことができ、及び／又は光学層１０８の下に配置されてもよい。更に、光学層１０８は、相互接続を含むことができるか、又は光学層１０８に隣接して付加的な相互接続の層を有することもできる。
【００１２】
上述したように、電子デバイス層１０４は、相応に適した任意の数及びタイプの電子部品を含むことができる。例えば、電子デバイス層１０４は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路に見出される任意の電子デバイスを含むことができる。電子デバイス及び相互接続は、ＣＭＯＳ集積回路を形成することができる。ＣＭＯＳ集積回路の例には、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等が含まれる。ＣＭＯＳチップは、論理機能を果たすために、相補的で、対称的なｐ型及びｎ型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、又はＭＯＳ  ＦＥＴ）対を含むことができる。ＭＯＳＦＥＴは、デジタル回路及びアナログ回路の両方において一般的な電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。電子デバイス層１０４は、相応に適した任意の数の構成要素を含むことができ、相応に適した任意の数の層を有することができる。また、電子デバイス層１０４は、当該技術分野において知られている任意の導電性材料、半導電性材料、又は絶縁体材料を含むこともできる。
【００１３】
金属相互接続層１０２は、電子デバイス層１０４の構成要素を相互接続するのに適している任意の適切な要素を含むことができる。相互接続用の要素は当該技術分野において知られており、相応に適した任意の導電性材料または半導電性材料を含むことができる。
【００１４】
光学層１０８は、少なくとも１つの光学デバイスを含むことができる。例えば、光学層１０８は、導波路、光検出器、光を変調するためのデバイス、光をルーティングするためのデバイス等を含むことができる。光学層１０８は、電気信号を光信号に変換するためのデバイス、及び光信号を電気信号に変換するためのデバイスを含むこともできる。例えば、光学層１０８内の光学デバイスは、光を光検出器にルーティングし、その光を光電流に変換することができる。その光電流を、例えば、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）によって、従来のデジタル電圧信号に変換することができる。相応に適した任意の数及びタイプの光学デバイスを光学層１０８内に含むことができることは当業者には理解されよう。同様に、光学層１０８は、非光電子回路及び／又は非光電子デバイスも含むことができる。
【００１５】
図１に示されるように、電子デバイス層１０４及び光学層１０８は、絶縁層１０６によって分離される。絶縁層１０６は、電流の流れを阻止することができる相応に適した任意の材料とすることができる。例えば、絶縁層１０６は、二酸化シリコン又は相応に適した任意の絶縁体材料を含むことができ、概ね均一な材料、又は種々の材料から成る混合物又は層を含むことができる。以下で更に詳細に説明されるように、絶縁層１０６は、相応に適した任意のサイズ又は厚みとすることができ、概ね均一の厚みとすることができるか、又は厚みを変更することができる。絶縁層１０６は、電子デバイス層１０４と光学層１０８との間に設けられ、電子デバイス層１０４に電気絶縁性を提供し、且つ光学層１０８に光閉じ込めを提供することができる。
【００１６】
絶縁層１０６は、電子デバイス層１０４の構成要素と、光学層１０８の光学デバイス及び電子デバイスとの間で直接的な物理的電気伝導性を概ね阻止する。それゆえ、本明細書に記載される実施形態によれば、第１の電極１１０と第２の電極１１２とを容量結合することにより、電子デバイス層１０４と光学層１０８との間での通信を容易にすることができる。
【００１７】
第１の電極１１０は電子デバイス層１０４に関連付けられることができ、一方、第２の電極１１２は光学層１０８に関連付けられることができる。用語「関連付けられる」は概して、それら電極が、それぞれの層の構成要素又はデバイスと直接的に電気通信することを意味する。例えば、第１の電極１１０は、第１のコネクタ１１１によって、電子デバイス層１０４に接続され得る。他の実施形態では、第１の電極１１０及び第１のコネクタ１１１は、電子デバイス層１０４又は金属相互接続層１０２の一部であってもよい。第１のコネクタ１１１は、第１の電極１１０を電子デバイス層１０４に、又は電子デバイス層１０４の構成要素に接続することができる任意のデバイス又は領域とすることができる。例えば、第１のコネクタ１１１は、第１の電極１１０と、例えば、ＦＥＴのソース又はドレイン領域とを接続するワイヤとすることができる。上記のように、第１のコネクタ１１１は金属相互接続層１０２の構成要素とすることができるか、又は第１のコネクタ１１１は、第１の電極１１０を電子デバイス層１０４に接続するために多層デバイス１００に追加されるワイヤとすることができる。同様に、第２の電極１１２は、第２のコネクタ１１３によって、光学層、又は光学層１０８の光学デバイスに接続されることができ、そのコネクタは第１のコネクタ１１１と類似していてもよいし、又は異なってもよい。
【００１８】
第１の電極１１０及び第２の電極１１２は互いに容量結合され、電気信号が第１の電極１１０と第２の電極１１２との間で伝達され得るようにする。電気信号は、第１の電極１１０から第２の電極１１２に、又はその逆に伝送され得る。即ち、電気信号は、電子デバイス層１０４又は光学層１０８のいずれかに含まれる構成要素によって生成されることができ、係る構成要素から発生することができる。かくして、第１の電極１１０及び第２の電極１１２は、電子デバイス層１０４又は光学層１０８のいずれかにおいて生成された電気信号が他方の層に容量的に伝達されることを可能にすることによって、電子デバイス層１０４内に含まれる構成要素と光学層１０８内に含まれる構成要素との間の電気通信を容易にする。
【００１９】
第１の電極１１０及び第２の電極１１２はそれぞれ、電子デバイス層１０４及び光学層１０８に対して、相応に適した任意の位置に配置され得る。例えば、図１に示されるように、第１の電極１１０は概ね、電子デバイス層１０４の上に、又は金属相互接続層１０２の中に配置され得る。しかしながら、第１の電極１１０は、電子デバイス層１０４の下に配置されるか、又は電子デバイス層１０４の中に埋め込まれてもよい。同様に、第２の電極１１２は、光学層１０８の上に、下に、又は中に配置され得る。
【００２０】
第１の電極１１０及び第２の電極１１２の配置、並びに種々の層の相対的な厚みは、第１の電極１１０と第２の電極１１２との間の容量結合を最適にするように変更され得る。例えば、図１に示されるように、第１の電極１１０及び第２の電極１１２は、多層デバイス１００の平行な層に対して概ね同じ水平方向の位置にあるように、互いに概ね垂直に位置合わせされる。
【００２１】
第１の電極１１０と第２の電極１１２との間の容量結合を更に増強するために、第１の電極１１０と第２の電極１１２との間の距離が短くなるように、種々の層の厚みを薄くすることもできる。例えば、第１の電極１１０と第２の電極１１２が互いに物理的に非常に接近するように、少なくとも第１の電極１１０と第２の電極１１２との間の領域において、絶縁層１０６の厚みを薄くすることができる。例えば、絶縁層１０６の全領域の厚みを薄くすることができるか、又は絶縁層１０６の残りの部分の厚みを変更することなく、第１の電極１１０と第２の電極１１２との間の絶縁層１０６の領域の厚みを薄くすることができるように、絶縁層１０６の一部の厚みだけを薄くすることができる。多層デバイス１００の所望の特性に応じて、多層デバイス１００の各層の厚みを増減することができることは当業者には理解されよう。
【００２２】
図２は、別の実施形態による、多層デバイス２００を示す。多層デバイス２００は、図１に示される多層デバイス１００と概ね類似する。多層デバイス２００は、金属相互接続層２０２と、電子デバイス層２０４と、絶縁層２０６と、光学層２０８とを含む。多層デバイス２００は、電子デバイス層２０４に関連付けられる第１の電極２１０及び第１のコネクタ２１１と、光学層２０８に関連付けられる第２の電極２１２及び第２のコネクタ２１３とを含む。電子デバイス層２０４と光学層２０８との間の電気通信のために、第１の電極２１０及び第２の電極２１２は互いに容量結合される。
【００２３】
図２に更に示されるように、多層化デバイス２００の電子デバイス層２０４は、ドープされた領域２１４を含む。ドープするプロセスは、或る領域に或る材料を加えることを意味する。ドープされた領域２１４は、ドープされたシリコンのような、半導体材料を含むことができ、ドーパントが電子デバイス層２０４の画定された部分に加えられる。ドープされた領域２１４は、第１の電極２１０に隣接する領域において電子デバイス層２０４の導電率を局所的に増大させて、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間で電気信号が更に容易に伝達されることを可能にすることによって、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間の容量結合を増強することができる。本質的に、ドープされた領域２１４は、第１の電極２１０の延長部分としての役割を果たす。
【００２４】
図２に示されるように、ドープされた領域２１４は、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間に配置され、電子デバイス層２０４の全厚に及ぶ。しかしながら、ドープされた領域２１４が電子デバイス層２０４の厚みの任意の長さにわたって、且つ任意の構成において延在することができることは当業者には理解されよう。例えば、ドープされた領域２１４は、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間にある単一の垂直ストリップ又は一連のストリップとすることができる。別の例として、ドープされた領域２１４は、電子デバイス層２０４の厚みよりも短い距離だけ延在することができる。同様に、ドープされた領域２１４は、概ね均質の材料、又は概ね不均質の材料から形成され得る。
【００２５】
ドープされた領域２１４の厚み、長さ、構成及び材料を全て変更して、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間の容量結合を実質的に最適にすることができる。例えば、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間の容量結合によって、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間で電気信号が最適に伝えられることが可能になる場合には、ドープされた領域２１４は不要であるか、又は望ましくないかもしれない。例えば、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間の絶縁層２０６及び／又は電子デバイス層２０４の厚みは、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間で最適に容量結合することを可能にするほど十分に薄くすることができる。一実施形態では、多層デバイス２００において用いられる材料に応じて、約５ナノメートル（ｎｍ）〜５００ナノメートルの厚みの絶縁層２０６によって、第１の電極２１０及び第２の電極２１２を互いにほぼ最適に容量結合することが可能になり、それにより、ドープされた領域２１４の必要性を減らすことができる。
【００２６】
しかしながら、別の実施形態では、例えば、約２５０ｎｍ又は５００ｎｍを超える、絶縁層２０６の厚み及び／又は電子デバイス層２０４の厚みにより、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間で電気信号が最適なレベルで伝えられる能力が低減する場合がある。従って、この実施形態では、電子デバイス層２０４内にドープされた領域２１４を形成して、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間の容量結合を大幅に増強することができる。これらの例では、或る範囲の距離が用いられるが、第１の電極２１０と第２の電極２１２との間で最適な容量結合を達成する距離は、多層デバイス２００を形成するために用いられる材料、及び多層化デバイス２００の最終的な用途に望ましい種々の仕様に応じて、大幅に異なることは当業者には理解されよう。
【００２７】
更に、図３に示されるように、ドープされた領域２１４として、ＦＥＴのソース又はドレインのように、電子デバイス層２０４の全体を構成する構成要素とすることができる。このようにして、光学層２０８と電子デバイス層２０４との間での直接的な通信が可能である。この特定の実施形態では、第１の電極２１０及び第１のコネクタ２１１は必要とされないかもしれない。
【００２８】
図３は、別の実施形態による、多層デバイス３００を示す。多層デバイス３００は、図１に示される多層デバイス１００に類似することができる。多層デバイス３００は、金属相互接続層３２４と、電子デバイス層３０４と、絶縁層３０６と、光学層３０８とを含む。また、多層デバイス３００は、光学層３０８に関連付けられる電極３１２及びコネクタ３１３も含む。多層デバイス３００は、電子デバイス層３０４に関連付けられるＦＥＴゲート３２２及び電気部品３１５を含む。電気部品３１５は、ＦＥＴ又は電子デバイス層３０４に関連付けられる任意の導電性要素とすることができる。例えば、電気部品３１５は、より高濃度に一般にドープされる、ソース領域及びドレイン領域のようなＦＥＴの一部とすることができる。従って、電気部品３１５は、図１及び図２にそれぞれ示される第１の電極１１０及び２１０と概ね同じ機能を果たすことができるので、第１の電極１１０及び２１０と概ね等価であると見なされ得る。即ち、電子デバイス層３０４は、電子デバイス層３０４の電気部品３１５を通じて、光学層３０８の電極３１２に容量結合され得る。
【００２９】
この例では、電子デバイス層３０４内のＦＥＴのソース領域及びドレイン領域が説明されるが、相応に適した任意の電気部品又はデバイスを用いて、電子デバイス層３０４と光学層３０８の電極３１２との間の電気通信を容易にすることができることは当業者には理解されよう。
【００３０】
図４は、別の実施形態による、多層デバイス４００を示す。多層デバイス４００は、図１に示される多層デバイス１００に概ね類似する。多層デバイス４００は、金属相互接続層４０２と、電子デバイス層４０４と、絶縁層４０６と、光学層４０８とを含む。また、多層デバイス４００は、電子デバイス層４０４に関連付けられる第１の電極４１０及び第１のコネクタ４１１と、光学層４０８に関連付けられる第２の電極４１２及び第２のコネクタ４１３とを含む。
【００３１】
図４では、第１の電極４１０と第２の電極４１２との間の容量結合を増強するために、絶縁層４０６内に凹部（リセス）４１５が含まれる。凹部４１５は、第２の電極４１２の上方にある絶縁層４０６の一部をエッチング除去することにより形成され得る。このエッチングは、当該技術分野において知られている任意のプロセスによって実行され得る。更に、絶縁層４０６の相応に適した任意の部分がエッチング除去され得る。凹部４１５は、金属のような、半導電性又は導電性材料を含む、材料４１７で充填され得る。凹部４１５が材料４１７で充填される場合には、多層デバイス４００の範囲から逸脱することなく、第２の電極４１２及び材料４１７は、単一の一体部品として形成され得る。かくして、例えば、凹部４１５は、絶縁層４０６の中に延在して第２の電極４１２としての役割を果たす導電性材料で充填され得る。
【００３２】
充填された凹部４１５は、例えば、第１の電極４１０と第２の電極４１２との間でほぼ最適なレベルで電気信号を容易に伝送することができない場所に形成され得る。例えば、第１の電極４１０と第２の電極４１２との間の距離が、第１の電極４１０と第２の電極４１２との間で電気信号が容易に伝えられるのを実質的に妨げるほど十分に大きい場合がある。従って、第１の電極４１０と第２の電極４１２との間の電気通信を容易にするために、絶縁層４０６内に凹部４１５を形成することができる。凹部４１５が、図２及び図３にそれぞれ示される多層デバイス２００及び３００と共に使用され得ることも当業者には理解されよう。即ち、多層デバイス２００及び３００の絶縁層２０６及び３０６は、図４に示される凹部４１５にほぼ類似する凹部を含むこともできる。
【００３３】
図５は、別の実施形態による、多層デバイス５００を示す。多層デバイス５００は、図１に示される多層デバイス１００にほぼ類似する。多層デバイス５００は、金属相互接続層５０２と、電子デバイス層５０４と、絶縁層５０６と、光学層５０８とを含む。また、多層デバイス５００は、電子デバイス層５０４に関連付けられる第１の電極５１０及び第１のコネクタ５１１と、光学層５０８に関連付けられる第２の電極５１２及び第２のコネクタ５１３とを含む。
【００３４】
図５では、電子デバイス層５０４内に凹部５１５が含まれ、第１の電極５１０が絶縁層５０６と物理的に直に接触して配置されることを可能にし、かくして、第１の電極５１０及び第２の電極５１２を近づけることによって、第１の電極５１０と第２の電極５１２との間の容量結合を増強する。凹部５１５は、電子デバイス層５０４の半導体領域を実質的に除去することによって形成され得る。その除去プロセスは、当該技術分野において知られている任意のエッチング方法を含むことができる。更に、図５は、絶縁層５０６と直接的に接触して配置される第１の電極５１０を示すが、当業者には理解されるように、凹部５１５によって第１の電極５１０が絶縁層５０６に非常に接近しているが、絶縁層５０６とは物理的に直に接触しないように、電子デバイス層５０４内の半導体材料が除去される任意の部分を少なくすることもできる。従って、電子デバイス層５０４の半導体材料の相応に適した任意の部分をエッチング除去して、凹部５１５を形成することができる。
【００３５】
図１〜図５にそれぞれ示される多層デバイス１００〜５００の具現化形態を通じて、多層デバイスの電子デバイス層及び光学層が互いに有効に、且つ容量的に通信することができる。言い換えると、電子デバイス層および光学層は、互いに物理的に直に接触する必要なしに電気信号を交換することによって、互いに通信することができる。かくして、その多層デバイスは特に、電子デバイス層と光学層との間の絶縁層を用いて動作するように設計されるので、電子デバイス層と光学層との間に意図しない絶縁層が形成されることに関連する問題が実質的に避けられる。更に、第１の電極と第２の電極との間の信号周波数が高くなると、電極間のインピーダンスが減少するので、電極間の容量結合が大きくなる。電極間の結合容量を比較的大きく設計して、多層デバイス内にある、浮遊容量を含む任意の他の容量性要素の影響を低減する。
【００３６】
図６は、一実施形態による、多層デバイスの電子デバイス層と光学層との間の電気通信を容易にする方法６００の流れ図を示す。例えば、方法６００を用いて、図１に示される、多層デバイス１００の電子デバイス層１０４と光学層１０８との間の電気通信を容易にすることができる。方法６００は、限定ではなく一例として、図１、図２、図４及び図５に関して説明される。方法６００に付加的なステップを追加することができること、そして同様に、方法６００の範囲から逸脱することなく、図６に略述されるステップのうちのいくつかを省略するか、変更するか、又は配列し直すことができることは当業者には理解されよう。
【００３７】
ステップ６０２では、方法６００は、第１の電極１１０、２１０、４１０、５１０と第２の電極１１２、２１２、４１２、５１２とを、又は電気部品３１５と電極３１２とを容量結合することを含む。第１の電極１１０、２１０、４１０、５１０又は電気部品３１５は、多層デバイス１００、２００、４００、５００の電子デバイス層１０４、２０４、３０４、４０４、５０４に関連付けられ、第２の電極１１２、２１２、４１２、５１２又は電極３１２は、多層デバイス１００、２００、３００、４００、５００の光学層１０８、２０８、３０８、４０８、５０８に関連付けられる。電子デバイス層１０４、２０４、３０４、４０４、５０４と光学層１０８、２０８、３０８、４０８、５０８との間に、絶縁層１０６、２０６、３０６、４０６、５０６が配置され得る。
【００３８】
図６には明記されないが、第１の電極１１０、２１０、４１０、５１０を第２の電極１１２、２１２、４１２、５１２に容量結合するステップは、ドープされた領域２１４（図２）、凹部４１５（図４）又は凹部５１５（図５）のうちの１つ又は複数を挿入することを更に含むことができる。
【００３９】
ステップ６０４では、方法６００は、第１の電極１１０、２１０、４１０、５１０と第２の電極１１２、２１２、４１２、５１２との間で、又は電気部品３１５と電極３１２との間で電気信号を伝送することを含む。その電気信号は、電子デバイス層１０４、２０４、３０４、４０４、５０５と光学層１０８、２０８、３０８、４０８、５０８との間に設けられた絶縁層１０６、２０６、３０６、４０６、５０６の絶縁体材料を通じて伝送され得る。
【００４０】
例を参照しながら実施形態が説明されてきたが、当業者は、説明された実施形態に種々の変更を加えることができるであろう。本明細書において用いられる用語及び説明は、単なる例示のために記載されており、限定することは意図されていない。特に、それらの方法は例によって説明されてきたが、それらの方法のステップは、例示されたものとは異なる順序で、又は同時に実行されてもよい。添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物において規定されるような思想及び範囲内で、これらの変形形態及び他の変形形態が可能であることは当業者には理解されよう。
【図１】
2010516057.tif 000003
【図２】
2010516057.tif 000004
【図３】
2010516057.tif 000005
【図４】
2010516057.tif 000006
【図５】
2010516057.tif 000007
【図６】
2010516057.tif 000008
【国際調査報告】
2010516057.tif 000009
2010516057.tif 000010