(57)【要約】【課題】光捕捉の効率を向上させることができる光電デバイスを提供する。【解決手段】光電デバイスは、基板（１２）を含む。基板（１２）は、当該基板（１２）を貫通する開口を有する。光電デバイスは、開口上を含む基板上の絶縁層（１４）をさらに含む。光電デバイスは、絶縁層（１４）上の活性層（１６）をさらに含む。光電デバイスは、活性層（１６）内に形成された光活性デバイス（２０，２２，２４）をさらに含む。当該光活性デバイス（２０，２２，２４）は、開口の上にある。光電デバイス（２０，２２，２４）は、活性層（１６）内に形成された能動電子回路（２６）をさらに含む。光電デバイスは、開口内にある絶縁層上の反射層をさらに含む。【選択図】図１
2013246444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電デバイスであって、
基板であって、前記基板は該基板を貫通する開口を有する、前記基板と、
前記開口上を含む前記基板上の絶縁層と、
前記絶縁層上の活性層と、
前記活性層内に形成された光活性デバイスであって、該光活性デバイスは前記開口上にある、前記光活性デバイスと、
前記活性層内に形成された能動電子回路と、
前記開口内にある前記絶縁層上の反射層とを備える、光電デバイス。
【請求項２】
前記反射層は金属層を含む、請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項３】
前記光活性デバイスは第１の面積を有し、
前記開口は第２の面積を有し、
前記第１の面積は前記第２の面積に実質的に等しい、請求項２に記載の光電デバイス。
【請求項４】
前記光活性デバイスは実質的に前記開口に位置決めされる、請求項３に記載の光電デバイス。
【請求項５】
前記反射層は、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、スズ、およびニッケルから成る群のうちの１つを含む、請求項３に記載の光電デバイス。
【請求項６】
前記活性層はシリコン層を含む、請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項７】
前記光活性デバイスは回折格子結合器を含む、請求項６に記載の光電デバイス。
【請求項８】
前記活性層は、
前記絶縁層上のシリコン層と、
前記シリコン層上の配線層とを備える、請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項９】
前記光活性デバイスは光検出器を含む、請求項８に記載の光電デバイス。
【請求項１０】
前記絶縁層と前記基板との間の接触面は、前記反射層と前記絶縁層との間の接触面と同一平面上にあり、
前記光電デバイスは、前記反射層のすべてを被覆する保護層をさらに備える、請求項１に記載の光電デバイス。
【請求項１１】
基板、該基板上の絶縁層、および該絶縁層上の活性層を使用して光電デバイスを製造する方法であって、
前記基板を貫通して前記絶縁層への開口を形成すること、
前記開口における前記絶縁層上に反射層を形成すること、
前記開口上の前記活性層内に光活性デバイスを形成すること、
前記活性層内に能動電子回路を形成することを備える、方法。
【請求項１２】
前記光活性デバイスを前記開口に位置決めすることをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射層を形成することは、前記反射層が、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、スズ、およびニッケルから成る群のうちの１つを含むことをさらに特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記活性層はシリコン層を含み、
前記光活性デバイスを形成することは、回折格子結合器を形成することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記活性層は、前記絶縁層上のシリコン層と、該シリコン層上の配線層とを含み、
前記光活性デバイスを形成することは、光検出器を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記反射層のすべてを被覆する保護層を形成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記絶縁層内に前記開口を形成することは、
前記基板上にハードマスクを形成すること、
前記ハードマスク内に開口を形成すること、
前記開口を通じて前記ハードマスク内に供給される第１のエッチング液を使用して前記基板をエッチングし、第２のエッチング液に切り替えて前記絶縁層までのエッチングを完了することを含み、
前記第２のエッチング液は、酸化物に対して選択的であるシリコンエッチング液を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板を前記絶縁層まで貫通する第２の開口を形成すること、
前記第２の開口における前記絶縁層上に第２の反射層を形成すること、
前記第２の開口上の前記活性層内に第２の光活性デバイスを形成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
光電デバイスであって、
シリコン基板であって、該基板を貫通する第１の開口および該基板を貫通する第２の開口を有する、前記シリコン基板と、
前記第１の開口上および前記第２の開口上を含む前記基板上の絶縁層と、
前記絶縁層上のシリコン層および該シリコン層上の配線層を有する活性層と、
前記活性層内かつ前記第１の開口上の回折格子結合器と、
前記活性層内かつ前記第２の開口上の光検出器と、
前記活性層内に形成された能動電子回路と、
前記第１の開口内の前記絶縁層上の第１の反射層と、
前記第２の開口内の前記絶縁層上の第２の反射層とを備える、光電デバイス。
【請求項２０】
前記回折格子結合器は前記第１の開口に位置決めされ、
前記光検出器は前記第２の開口に位置決めされ、
前記光電デバイスは、
前記第１の反射層上の第１の保護層と、
前記第２の反射層上の第２の保護層とをさらに備える、請求項１９に記載の光電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には光電デバイス（photronic device）に関し、より具体的には、反射体（reflector）を有する光電デバイスおよび光電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電デバイスは一般的に、光デバイス（photonic devices）および電子デバイスの両方を含む。光デバイスは、たとえば、導波路のような受動光デバイス、ならびに、回折格子結合器（grating coupler）および光検出器のような光活性デバイスを含み得る。光デバイスの性能は、捕捉することができる光の量に応じて決まる。それゆえ、光デバイスからの光のいかなる損失も、光学効率を低減し、したがって性能を低減する結果をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００８７１３７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２１４６４３号明細書
【特許文献３】米国特許第７２２０６３２号明細書
【特許文献４】米国特許第７２６２１１７号明細書
【特許文献５】米国特許第７６１３３６９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面は、光電デバイスである。光電デバイスは、基板であって、前記基板は該基板を貫通する開口を有する、前記基板と、前記開口上を含む前記基板上の絶縁層と、前記絶縁層上の活性層と、前記活性層内に形成された光活性デバイスであって、該光活性デバイスは前記開口上にある、前記光活性デバイスと、前記活性層内に形成された能動電子回路と、前記開口内にある前記絶縁層上の反射層とを備える。
【０００５】
本発明の一側面は、光電デバイスを製造する方法である。光電デバイスを製造する方法は、基板、該基板上の絶縁層、および該絶縁層上の活性層を使用し、前記基板を貫通して前記絶縁層への開口を形成すること、前記開口における前記絶縁層上に反射層を形成すること、前記開口上の前記活性層内に光活性デバイスを形成すること、前記活性層内に能動電子回路を形成することを備える。
【０００６】
本発明の一側面は、光電デバイスである。光電デバイスは、シリコン基板であって、該基板を貫通する第１の開口および該基板を貫通する第２の開口を有する、前記シリコン基板と、前記第１の開口上および前記第２の開口上を含む前記基板上の絶縁層と、前記絶縁層上のシリコン層および該シリコン層上の配線層を有する活性層と、前記活性層内かつ前記第１の開口上の回折格子結合器と、前記活性層内かつ前記第２の開口上の光検出器と、前記活性層内に形成された能動電子回路と、前記第１の開口内の前記絶縁層上の第１の反射層と、前記第２の開口内の前記絶縁層上の第２の反射層とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による、処理の一段階における光電デバイスを示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図１の光電デバイスを示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図２の光電デバイスを示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図３の光電デバイスを示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図４の光電デバイスを示す断面図。
【図６】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図５の光電デバイスを示す断面図。
【図７】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図６の光電デバイスを示す断面図。
【図８】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図７の光電デバイスを示す断面図。
【図９】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図８または図１０の光電デバイスを示す断面図。
【図１０】本発明の一実施形態による、処理における後続の段階における図７の光電デバイスを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は例として示されており、添付の図面によって限定されない。図面において、同様の参照符号は類似の要素を示す。図面内の要素は簡潔かつ明瞭にするために示されており、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。
【０００９】
多くの光デバイスの性能は捕捉することができる光の量に応じて決まるため、光デバイスの性能は、光捕捉の効率を向上させることによって向上され得る。一実施形態では、１つまたは複数の光活性デバイスがシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板内に集積される。光活性デバイスは、光検出器のように、光を補足するか、または、回折格子結合器のように、光を方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）させ得る。１つまたは複数の光活性デバイスの各々の下にウェハ裏面反射体（wafer back-side reflector）が形成される。これらのウェハ裏面反射体は、光を反射して光活性デバイス内に戻すことによって、光捕捉または光方向転換の効率を向上させ得る。一実施形態では、ウェハ裏面反射体は各々、１つまたは複数の光活性デバイスの各々の下で支持構造内に形成された空洞内に形成される。
【００１０】
図１は、光電デバイス１０を断面図の形式で示している。一実施形態では、デバイス１０は半導体ウェハの一部分であり、切断路（saw street）４０および４２を含む。切断路はデバイス１０の回路を取り囲み、デバイス１０を個片化するために切断されることになる領域を示している。デバイス１０は、第１の領域１１、第２の領域１３、および第３の領域１５を含む。領域１１および１３内に光デバイスが形成され、領域１５内に電子デバイスが形成される。デバイス１０は、支持基板１２、基板１２上の絶縁層１４、絶縁層１４上のシリコン層１６、および、絶縁層１４の上の配線層（interconnect layer）１８を含む。シリコン層１６および絶縁層１４は、ＳＯＩ基板の上部シリコン層および絶縁層に対応し得る。支持基板１２はシリコン基板であり得る。領域１１内のシリコン層１６は、シリコン層１６内に形成された回折格子結合器２０を含む。領域１３内のシリコン層１６は、シリコン層１６内に形成された回折格子結合器２２、および、回折格子結合器２２上で配線層１８内に形成された光検出器２４を含む。領域１５は、シリコン層１６の中およびその上に形成された能動電子回路２６を含む。なお、回折格子結合器２０および２２ならびに光検出器２４はすべて、光活性デバイスと称される場合がある。さらに、これらの光活性デバイスの各々は、必要に応じて任意のタイプの光活性デバイスに置き換えられてもよい。
【００１１】
なお、シリコン層１６は、分離領域（たとえば、シャロートレンチ分離、ディープトレンチ分離、他）をも含み得る。なお、配線層１８は、絶縁（すなわち、誘電体）層内に形成された任意の数の配線層を含んでよい。配線層１８の複数の部分は、一切相互接続のない絶縁層のみを含み得る。たとえば、相互接続は領域１１内では配線層１８内に形成されない場合があり、領域１３内で配線層１８の一部分内のみに形成される場合がある。なお、シリコン層１６および配線層１８は、まとめて活性層と称される場合がある。また、なお、活性層はシリコン層１６および配線層１８のうちの一方のみを指す場合がある。それゆえ、活性層内に形成された光活性デバイスまたは電子デバイスは、シリコン層１６内にのみ、配線層１８内にのみ、または、シリコン層１６内と配線層１８内の両方に形成され得る。
【００１２】
図１は、デバイス１０内の光および電子信号の例も示している。入射光２８は、回折格子結合器２０によって方向転換されて、制御された光３０によって示されるように、シリコン層１６の面内を領域１３に向けて進行する。すなわち、制御された光３０は、回折格子結合器２０によって制御された入射光２８の光に対応し、９０度屈折してシリコン層１６によって形成された導波路内に配向される。しかしながら、入射光２８のうちのいくらかは制御してシリコン層１６内に向けられず、代わりに、制御されずに伝達された光３２によって示されるように、回折格子結合器２０を通じて絶縁層１４内に伝達される。それゆえ、制御されずに伝達された光３２は、適切な方向において導波路に入らないという点において、失われる光に対応する。制御された光３０は、シリコン層１６内を回折格子結合器２２まで進行し、当該格子結合器は、捕捉される回折光３４によって示されるように、光を光検出器２４内に方向転換して捕捉する。回折格子結合器２２が光検出器２４内に方向転換することができる制御される光３０の光が多いほど、光検出器２４の性能は良好になる。しかしながら、回折格子結合器２２は光を回折させるため、いくらかの光は、捕捉されない回折光３６によって示されるように、光検出器２４から逸れて回折され、したがって光検出器２４によって捕捉されない。それゆえ、捕捉されない回折光３６は、光検出器２４によって捕捉されないという点において、失われる光に対応する。
【００１３】
光検出器２４は捕捉された回折光３４を電気信号３８によって表される電気信号に変換し、当該信号は、配線層１８によって領域１５内の電子回路２６に送信される。失われる光３２および３６は光検出器２４によって捕捉されず、したがって電気信号に変換されないため、この光は結果として光電デバイス１０の性能を低減することになり得る。下記により詳細に記載されるように、支持基板１２内で各光活性デバイス（たとえば、回折格子結合器２０および回折格子結合器２２／光検出器２４）の下に空洞が形成されることになり、それによって、空洞内に、光活性デバイスの下で絶縁層１４と接触する反射層が形成され得る。なお、本明細書における記載において、デバイス１０の上面は、配線層１８およびシリコン層１６を有する面を指す。すなわち、デバイス１０の光電回路（photronic circuitry）はウェハの上面に位置する。本明細書における記載において、デバイス１０の裏面は、支持基板１２を有するとともに、デバイス１０の上面と対向する面を指す。それゆえ、図１において、上面は、配線層１８の露出面を指し、底面は基板１２の露出面を指し得る。
【００１４】
図２は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。配線層１８上に（デバイス１０の上面で）保護層４４が形成され、配線層１８の上面金属を保護する。一実施形態では、保護層４４は、ブランケット堆積される窒化チタン層である。保護層４４の上に（デバイス１０の上面で）保護層４６が形成される。一実施形態では、保護層４６は、ブランケット堆積される、リンをドープされたシリコンガラス（ＰＳＧ）、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）酸化物、または酸窒化物である。
【００１５】
図３は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。保護層４６がパターニングされて、切断路によって画定される領域内で保護層４６の上部が除去される。このようにして、保護層４６のスタンドオフ部分４８および５０が切断路上に残る。それゆえ、保護層４６のスタンドオフ部分４８および５０は、光活性デバイス２０、２２、および２４ならびに電子デバイス２６上のような、切断路によって画定される領域内の保護層４６の残りの部分と比較して、より厚い。
【００１６】
図４は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。図４において、デバイス１０は上下反転され、デバイス１０の裏面が露出するようにその上面を下にして置かれる。なお、保護層４６は、裏面処理を実行しながらデバイス１０の光電回路の保護を提供する。さらになお、スタンドオフ５０と４８との間にある保護層４６のより薄い部分がデバイス１０の上面におけるフォトロニック面（photronic surface）のトポグラフィを保護している一方で、スタンドオフ５０および４８は、デバイス１０を支持している。なお、スタンドオフは上面のトポグラフィを保護するのに十分な厚さを有する。
【００１７】
図５は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。一実施形態では、支持基板１２が薄くされる。一実施形態では、支持基板１２の厚さの約半分が除去される。次いで、パターニングされたハードマスク層５２が支持基板１２の上に形成される。なお、代替の実施形態では、支持基板１２は、パターニングされたハードマスク層５２が形成される前に薄くされなくてもよい。パターニングされたハードマスク層５２は、回折格子結合器２０に対応する開口５４、ならびに、回折格子結合器２２および光検出器２４に対応する開口５６を含む。すなわち、開口５４は対応する光活性デバイス（回折格子結合器２０）に位置決めされ、開口５６は対応する光活性デバイス（回折格子結合器２２および光検出器２４）に位置決めされる。
【００１８】
図６は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。パターニングされたハードマスク５２の開口５４および５６を通じて被着される第１のエッチャントを用いて、基板１２内に第１の深さまでエッチングが実行される。このようにして、開口５６および５４が基板１２内に第１の深さまで伸長し、それぞれ光活性デバイス２２および２０の上の開口が形成される。示されている実施形態では、開口５６および５４は基板１２を貫通して絶縁層１４まで完全に伸長してはいない。すなわち、基板１２の残りの部分６０および５８が、それぞれ開口５６および５４の各々の底部に残る。一実施形態では、残りの部分６０および５８の厚さは約５〜２５マイクロメートル（ミクロン）の範囲内にある。
【００１９】
図７は、処理における後続の段階にある光電デバイス１０を断面図の形式で示している。一実施形態では、パターニングされたハードマスク層５２が除去される。パターニングされたハードマスク層５２が除去された後、第１のエッチング液とは異なる第２のエッチング液を使用してエッチングが実行され、開口５４および５６が絶縁層１４まで伸長して、それによって、それらの開口の各々の中で絶縁層１４が露出される。一実施形態では、このエッチングは、たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）のような、酸化物に対して選択的であるシリコンエッチング液を第２のエッチング液として使用して実行される。この実施形態では、基板１２はシリコン基板であり、ＴＭＡＨまたはＫＯＨが酸化物に対して選択的であるシリコンエッチング液である。酸化物に対して選択的であるシリコンエッチング液を使用することによって、より制御の利いたエッチングが可能になり、それによって、開口５６および５４が基板１２の残りの部分５８および６０を通じて伸長されて絶縁層１４が露出され得るが、絶縁層１４のかなりの部分がエッチング除去されることは一切ない。このようにして、用途によっては重要であり得る絶縁層１４の厚さ全体が残り得る。
【００２０】
絶縁層１４の厚さが重要でないか、または薄くされることができる用途におけるような、代替の実施形態では、パターニングされたハードマスク層５２を使用する図６を参照して上述したエッチングは、開口５６および５４が絶縁層１４内まで伸長するように形成されるように実行されてよい。この実施形態では、ハードマスク層５２は除去されず、開口５６および５４は図７の第２のエッチング液を必要とすることなく、同じエッチング液を使用する同じエッチング工程において完全にエッチングされる。それゆえ、この代替の実施形態が実行される場合、パターニングされたハードマスク層５２は依然として図８〜図１０内に存在することになることに留意されたい。
【００２１】
なお、開口５６および５４のような、基板１２内に形成される開口の各々は、対応する光活性デバイスに位置決めされる。さらに、各開口の面積は、対応する光活性デバイスの面積と実質的に同じであり得る。たとえば、開口５６は回折格子結合器２２および光検出器２４に位置決めされ、回折格子結合器２２の面積と実質的に同じ面積を有し、開口５４は回折格子結合器２０に位置決めされ、回折格子結合器２０の面積と実質的に同じ面積を有し得る。対応する光活性デバイスに位置決めされた基板１２内の開口（開口５６および５４など）は、任意の形状のものであり、一実施形態では、少なくとも３０マイクロメートル（ミクロン）の幅を有する。代替的には、それらは少なくとも７０マイクロメートル（ミクロン）もしくは少なくとも１００マイクロメートル（ミクロン）または少なくとも１３０マイクロメートル（ミクロン）の幅を有し得る。開口が円形状の開口である一実施形態では、幅は開口の直径に対応する。
【００２２】
別の実施形態では、基板１２内に形成され光活性デバイス２０、２２、および２４に位置決めされた開口５６および５４は、光活性能動デバイスよりも大きくてもよい。この実施形態では、後続の反射体（すなわち、反射層）形成に及ぼす空洞（すなわち、開口）の縁部の影響が低減される。たとえば、開口５６は回折格子結合器２２および光検出器２４に位置決めされ、回折格子結合器２２の面積よりも３０マイクロメートル（ミクロン）大きい面積を有し、開口５４は回折格子結合器２０に位置決めされ、回折格子結合器２０の面積よりも３０マイクロメートル（ミクロン）大きい面積を有し得る。
【００２３】
図８は、処理における後続の段階の光電デバイス１０を断面図の形式で示している。基板１２上ならびに開口５６および５４の中に反射層６２が形成される。一実施形態では、反射層６２は、プラズマ気相成長（ＰＶＤ）、蒸着プロセス、または原子層成長（ＡＬＤ）によって形成され得る等角層（conformal layer）である。代替的には、はんだジェット法（ｓｏｌｄｅｒ  ｊｅｔ  ｍｅｔｈｏｄ）が使用されてもよい。下記により詳細に記載されるように、反射層６２は開口５６および５４の底部に形成され、光活性デバイス２２および２０上で絶縁層１４と直接物理的に接触し、それによって、反射層６２はデバイス２２および２０の各々をカバーする。それゆえ、一実施形態では、反射層６２の、絶縁層１４と接触する基板１２の開口内に形成される各部分は、対応する光活性デバイスの面積と実質的に同じ面積を有する。また、なお、絶縁層１４と基板１２との間の接触面は、（開口５４および５６の各々の中の）反射層６２と絶縁層１４との間の接触面と同一平面上にある。
【００２４】
一実施形態では、反射層６２は、たとえば、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、スズ、もしくはニッケル、またはそれらの組み合わせを含む金属層である。反射層６２のために選択される特定の材料および形成される材料の厚さは、伝達されている光の波長ならびに材料の伝達および吸収特性に基づく。たとえば、一実施形態では、入射光２８の波長は赤外線であり、たとえば、１２６０〜１６５０ナノメートルの範囲内の波長を有する。この例では、反射層６２は３５ナノメートル（ｎｍ）よりも大きい厚さを有するアルミニウムおよび銅の層であり得る。反射層６２の上に保護層６４が形成される。一実施形態では、保護層６４は、スピンオンプロセスまたはスプレー式プロセスを使用して形成される。この例では、保護層６４は、フォトレジスト、ポリイミド、有機材料、またはガラスであり得る。一実施形態では、保護層６４は、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって施される酸窒化物であり得る。一実施形態では、保護層６４は、反射層６２のすべてを被覆する。
【００２５】
図９は、処理における後続の段階の光電デバイス１０を断面図の形式で示している。図９において、デバイス１０はその裏面が下になるように再び上下反転され、上面が再び露出される。上面が露出されると、保護層４４および４６は除去される。なお、反射層６２が絶縁層１４の下でかつ光活性デバイス２０および２２の下の開口５４および５６内に位置することによって、失われた光が反射されて光活性デバイスに戻って、光学効率を向上させることができる。たとえば、開口５４内の反射層６２は、反射光６６によって示されるように、制御されずに伝達される光３２のいくらかまたはすべてを反射して回折格子結合器２０に戻すことができる。同様に、反射光６８によって示されるように、開口５６内の反射層６２は、捕捉されない回折光３６のいくらかまたはすべてを反射して回折格子結合器２２、および光検出器２４に戻すことができる。
【００２６】
一実施形態では、図８の後でかつ図９の前に光電デバイス１０に追加の処理が実施され得る。この追加の処理は、図１０に示されている。図１０において、反射層６２および保護層６４のうちの開口５４および５６内にない部分を除去するために、光電デバイス１０に対して研磨またはリフトオフが実行され得る。このようにして、基板１２が露出される。一実施形態では、研磨またはリフトオフの後、保護層６４の残りの部分は、反射層６２のすべての残りの部分を被覆している。なお、代替の実施形態では、この研磨またはリフトオフは実行されず、その場合、プロセスは図８に示されている処理段階から、研磨またはリフトオフすることなく図９に示されている処理段階に進む。
【００２７】
これまでで、光デバイスの下に形成される開口内の反射層を使用することによって光学効率を向上させ得る方法が理解されるはずである。一実施形態では、光電デバイス（たとえば、デバイス１０）は、基板（たとえば、基板１２）と、基板の上の絶縁層（たとえば、絶縁層１４）と、絶縁層の上の活性層（たとえば、層１６および１８のうちの一方または両方）とを含む。光電デバイスは、活性層内に形成された光活性デバイス（たとえば、デバイス２０、２２、および２４）と能動電子回路（たとえば、回路２６）の両方を含む。基板は、各光活性デバイスに対応する開口（たとえば、開口５４および５６）を含み、各光活性デバイスは対応する開口の上にある。各開口内では、絶縁層の上に反射層（たとえば、反射層６２）が形成される。このように、各光活性デバイスは対応する開口の上に形成され、絶縁層は光デバイスと開口との間にあり、開口内で絶縁層上に反射性材料が形成されて、前に制御されなかったかまたは捕捉されなかった任意の光を反射して対応する光デバイスに戻す。
【００２８】
代替の実施形態では、他のタイプの光活性デバイスが使用されてもよい。たとえば、反射層は、回折格子結合器２０および２２がそうするように光を受け取るのではなく、デバイスの外部に光を提供する回折格子結合器の下に形成されてもよい。また、反射層は光検出器の下に形成されてもよく、ここで、光検出器の下に回折格子結合器は設けられない。この実施形態では、光検出器は配線層１８内に形成され、シリコン層１６内へと下方に伸長し得る。光は垂直方向において受け取られ（すなわち、光検出器に対する入射光がデバイスの上面から受け取られ、光はデバイスの上面に垂直な方向において提供される）、そうでなければ失われるであろう、光検出器を通じて伝達される光は、反射層によって反射されて光検出器に戻ることができる。このようにして、光学効率が向上され得る。
【００２９】
本発明を実装する装置は、大部分について、当業者に既知の電子コンポーネントおよび回路から成っているため、本発明の基礎となる概念の理解および評価のために、ならびに本発明の教示を分かりにくくせず当該教示から注意を逸らさせないために、回路の詳細は上記で例示されているように必要と考えられる範囲を超えては説明されない。
【００３０】
その上、本明細書および特許請求の範囲における「正面」、「裏」、「上部」、「底」、「上」、「下」などの用語は、存在する場合、説明を目的として使用されており、必ずしも永久的な相対位置を記述するために使用されてはいない。このように使用される用語は、本明細書に記載されている本発明の実施形態がたとえば、本明細書において例示または他の様態で記載されている以外の方向で動作することが可能であるように、適切な状況下で置き換え可能であることが理解される。
【００３１】
本明細書において、具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲に明記されているような本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな改変および変更を為すことができる。たとえば、反射層６２のような反射層は、さまざまな異なる構成およびタイプの光活性デバイスのために使用されてよい。したがって、本明細書および図面は限定的な意味ではなく例示とみなされるべきであり、すべてのこのような改変が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本明細書において具体的な実施形態に関して記載されているいかなる利益、利点、または問題に対する解決策も、任意のまたはすべての請求項の重要な、必要とされる、または基本的な特徴または要素として解釈されるようには意図されていない。
【００３２】
本明細書において使用される場合、「結合されている」という用語は、直接結合または機械的結合に限定されるようには意図されていない。
別途記載されない限り、「第１の」および「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。したがって、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的なまたは他の優先順位付けを示すようには意図されていない。
【００３３】
以下は本発明のさまざまな実施形態である。
項目１は、光電デバイスである。光電デバイスは、基板であって、前記基板は当該基板を貫通する開口を有する、前記基板と、開口上を含む前記基板の上の絶縁層と、絶縁層上の活性層と、活性層内に形成された光活性デバイスであって、当該光活性デバイスは開口上にある、前記光活性デバイスと、活性層内に形成された能動電子回路と、開口内にある絶縁層上の反射層とを含む。項目２は、反射層が金属層を含む、項目１の光電デバイスを含む。項目３は、光活性デバイスが第１の面積を有し、開口が第２の面積を有し、第１の面積は第２の面積に実質的に等しい、項目２の光電デバイスを含む。項目４は、光活性デバイスが実質的に開口に位置決めされる、項目３の光電デバイスを含む。項目５は、反射層が、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、スズ、およびニッケルから成る群のうちの１つを含む、項目３の光電デバイスを含む。項目６は、活性層がシリコン層を含む、項目１の光電デバイスを含む。項目７は、光活性デバイスが回折格子結合器を含む、項目６の光電デバイスを含む。項目８は、活性層が、絶縁層上のシリコン層と、シリコン層上の配線層とを含む、項目１の光電デバイスを含む。項目９は、光活性デバイスが光検出器を含む、項目８の光電デバイスを含む。項目１０は、絶縁層と基板との間の接触面が、反射層と絶縁層との間の接触面と同一平面上にあり、光電デバイスが、反射層のすべてを被覆する保護層をさらに含む、項目１の光電デバイスを含む。
【００３４】
項目１１は、基板、当該基板上の絶縁層、および当該絶縁層上の活性層を使用して光電デバイスを製造する方法であって、当該方法は、基板を貫通して絶縁層への開口を形成すること、開口における絶縁層上に反射層を形成すること、開口上の活性層内に光活性デバイスを形成すること、活性層内に能動電子回路を形成することを含む、方法を含む。項目１２は、光活性デバイスを開口に位置決めさせることをさらに含む、項目１１の方法を含む。項目１３は、反射層を形成することが、反射層が、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、スズ、およびニッケルから成る群のうちの１つを含むことをさらに特徴とする、項目１２の方法を含む。項目１４は、活性層がシリコン層を含み、光活性デバイスを形成することが回折格子結合器を形成することを含む、項目１３の方法を含む。項目１５は、活性層が、絶縁層上のシリコン層と、シリコン層上の配線層とを含み、光活性デバイスを形成することが、光検出器を形成することを含む、項目１１の方法を含む。項目１６は、反射層のすべてを被覆する保護層を形成することをさらに含む、項目１１の方法を含む。項目１７は、絶縁層内に開口を形成することが、基板上にハードマスクを形成すること、ハードマスク内に開口を形成すること、基板を第１の深さまでエッチングするために開口を通じてハードマスクに供給される第１のエッチング液を使用して基板をエッチングして、第２のエッチング液に切り替えて絶縁層までのエッチングを完了することを含み、第２のエッチング液は、酸化物に対して選択的であるシリコンエッチング液を含む、項目１１の方法を含む。項目１８は、基板を絶縁層まで貫通する第２の開口を形成すること、第２の開口内で絶縁層上に第２の反射層を形成すること、第２の開口上の活性層内に第２の光活性デバイスを形成することをさらに含む、項目１１の方法を含む。
【００３５】
項目１９は、光電デバイスである。光電デバイスは、シリコン基板であって、当該基板を貫通する第１の開口および当該基板を貫通する第２の開口を有する、前記シリコン基板と、第１の開口上および第２の開口上を含む基板上の絶縁層と、絶縁層上のシリコン層および当該シリコン層上の配線層を有する活性層と、活性層内かつ第１の開口上の回折格子結合器と、活性層内でかつ第２の開口上の光検出器と、活性層内に形成される能動電子回路と、第１の開口内の絶縁層上の第１の反射層と、第２の開口内の絶縁層上の第２の反射層とを含む、光電デバイスを含む。項目２０は、格子結合器が第１の開口に位置決めされ、光検出器が第２の開口に位置決めされ、光電デバイスが、第１の反射層上の第１の保護層と、第２の反射層上の第２の保護層とをさらに含む、項目１９の光電デバイスを含む。
【符号の説明】
【００３６】
１２…基板、１４…絶縁層、１６…活性層、２０，２２，２４…光活性デバイス、２６…能動電子回路。
【図１】
2013246444.tif 000003
【図２】
2013246444.tif 000004
【図３】
2013246444.tif 000005
【図４】
2013246444.tif 000006
【図５】
2013246444.tif 000007
【図６】
2013246444.tif 000008
【図７】
2013246444.tif 000009
【図８】
2013246444.tif 000010
【図９】
2013246444.tif 000011
【図１０】
2013246444.tif 000012