[发明专利]用于对半导体光子器件进行折射指数调整的机构

权利要求书

1.一种半导体光子器件，包括：

基板；

设置在所述基板上方的波导，其中，所述波导具有包括具有第一折射指数的非晶硅的第一区段，以及包括具有不同于所述第一折射指数的第二折射指数的晶体硅的第二区段；以及

在所述波导的所述第一区段附近的加热元件，其中，所述加热元件被布置成产生热量，以将所述波导的所述第一区段的所述非晶硅转化成具有第三折射指数的部分或完全结晶的晶体硅，所述第一区段中的非晶硅已经形成有由注入到所述第一区段中的元素引起的硅晶格缺陷。

2.根据权利要求1所述的半导体光子器件，其中，注入到所述第一区段中的所述元素包括Ge、Si、硼、砷、磷、碳、氦或锑。

3.根据权利要求1所述的半导体光子器件，其中，在从大约30KEV到120KEV的范围中的注入能量下，将所述元素以从大约3*10¹³/cm²到大约5*10¹⁵/cm²的范围中的注入离子剂量注入到所述第一区段中。

4.根据权利要求1所述的半导体光子器件，其中，所述加热元件包括多晶Si、TiN、TaN、氧化铟锡(ITO)、透明导体、电阻性金属材料、pn结或掺杂的硅。

5.根据权利要求1所述的半导体光子器件，其中，所述加热元件将产生热量，以使所述第一区段的所述非晶硅升温到大约400℃到大约800℃的温度，从而将所述波导的所述第一区段的所述非晶硅转化成所述部分或完全结晶的晶体硅。

6.根据权利要求1所述的半导体光子器件，还包括反馈环路，以控制所述发热元件产生热量，以使所述第一区段的所述非晶硅升温，从而将所述波导的所述第一区段的所述非晶硅转化成具有所述第三折射指数的所述部分或完全结晶的所述晶体硅，使得所述第三折射指数基本等于所述第二折射指数。

7.根据权利要求1所述的半导体光子器件，其中，所述第一区段具有体积，使得在所述波导的所述第一区段的所述非晶硅被转化成所述完全结晶的晶体硅时，与具有带有所述非晶硅的所述第一区段的所述波导相比，在所述波导中传播的光中的相位偏移大于或等于2π。

8.根据权利要求1所述的半导体光子器件，还包括：

注入区，所述注入区包含注入到所述第一区段中的所述元素，其中，所述注入区包括所述波导的所述第一区段，并且还交叠或覆盖所述加热元件的一部分。

9.根据权利要求8所述的半导体光子器件，其中，所述加热元件是围绕所述波导的侧表面形成的pn结或掺杂的硅，并且所述注入区进一步延伸以包括所述pn结或所述掺杂的硅的一部分。

10.根据权利要求8所述的半导体光子器件，其中，所述加热元件包括形成在所述波导上方的金属材料，并且所述注入区覆盖所述波导的表面的一部分。

11.根据权利要求8所述的半导体光子器件，其中，所述波导为脊型波导，并且所述加热元件是围绕所述波导的两侧形成的pn结或掺杂的硅，并且所述注入区包括所述pn结或所述掺杂的硅的一部分。

12.根据权利要求1所述的半导体光子器件，还包括：

一个或多个电介质层，所述一个或多个电介质层被设置成嵌入所述波导和所述加热元件，其中，所述一个或多个电介质层包括电介质材料。

13.根据权利要求12所述的半导体光子器件，其中，所述电介质材料包括选自由二氧化硅(SiO₂)、碳掺杂氧化物(CDO)、氮化硅、全氟环丁烷、聚四氟乙烯、氟硅酸盐玻璃(FSG)、有机聚合物、倍半硅氧烷、硅氧烷以及有机硅酸盐玻璃构成的组的材料。