CN107290873A - 光调变器 - Google Patents
光调变器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107290873A CN107290873A CN201610201820.6A CN201610201820A CN107290873A CN 107290873 A CN107290873 A CN 107290873A CN 201610201820 A CN201610201820 A CN 201610201820A CN 107290873 A CN107290873 A CN 107290873A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor structure
- height
- doped portion
- light modulator
- dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 142
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 30
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 19
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- CEPICIBPGDWCRU-UHFFFAOYSA-N [Si].[Hf] Chemical compound [Si].[Hf] CEPICIBPGDWCRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILCYGSITMBHYNK-UHFFFAOYSA-N [Si]=O.[Hf] Chemical compound [Si]=O.[Hf] ILCYGSITMBHYNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- ZQXQADNTSSMHJI-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+) oxygen(2-) tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[Ta+5].[Hf+4] ZQXQADNTSSMHJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+) oxygen(2-) zirconium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[O--].[Zr+4].[Hf+4] KQHQLIAOAVMAOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUVFGOLWQIXGBP-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Hf+4] KUVFGOLWQIXGBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940125730 polarisation modulator Drugs 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
一种光调变器，包含基材、第一半导体结构、第二半导体结构以及介电结构。基材具有主要表面以及实质上垂直主要表面的第一方向。第一半导体结构具有第一导电类型，且位于主要表面上。第二半导体结构具有第二导电类型，且位于主要表面上，其中第一半导体结构与第二半导体结构在第一方向上不重叠。介电结构位于主要表面上，并从主要表面沿第一方向向上延伸，且介电结构夹置在第一半导体结构以及第二半导体结构之间。此光调变器能够将光线限制在主动区域内传递，而得到性能更好的光调变器。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光调变器，且特别是有关于一种光相位调变器。
背景技术
光调变器广泛地应用在各种光学领域中，光调变器的种类包含振幅调变器、相位调变器及偏振调变器等。光相位调变器可以用来控制光的相位，典型的光相位调变器例如为普克尔盒(Pockels cells)或液晶盒装置等电光调变装置(electro-optic modulators)。各式各样的光相位调变器被应用在集成光学系统(integrated optics)中，光线在光学系统的波导结构(waveguide)中传递，并且光的相位在波导结构中被控制或改变。举例而言，光相位调变器可用以改变激光共振器内的激光波长。光相位调变器也可应用在稳定激光的频率。在光纤通信系统中，光相位调变器可应用于编码信息的发送。此外，光调变器也可应用在光子芯片中。
发明内容
本发明的一方面是提供一种光调变器。根据本发明的各种实施方式，在此揭露的光调变器能够将光线限制或集中在主动区域内传递，因此得到性能更好的光调变器。再者，此光调变器能够实现适合的掺质浓度梯度，不需要厚度方向上形成掺质浓度梯度。
此光调变器包含一基材、一第一半导体结构、一第二半导体结构以及一介电结构。基材具有一主要表面以及实质上垂直主要表面的一第一方向。第一半导体结构具有第一导电类型，且位于主要表面上。第二半导体结构具有第二导电类型，且位于主要表面上，其中第一半导体结构与第二半导体结构在第一方向上不重叠。介电结构位于主要表面上，并从主要表面沿第一方向向上延伸，且介电结构夹置在第一半导体结构以及第二半导体结构之间。第一半导体结构、第二半导体结构以及介电结构形成一光波导结构，提供一近似椭圆或圆形的光通道。
在某些实施方式中，第一半导体结构及第二半导体结构分别具有一第一顶面以及一第二顶面，且介电结构不覆盖第一顶面和第二顶面。
在某些实施方式中，第一半导体结构的第一顶面在实质上相同的一第一高度横向延伸至接触介电结构。
在某些实施方式中，第二半导体结构的第二顶面在实质上相同的一第二高度横向延伸至接触介电结构。
在某些实施方式中，第一高度与第二高度实质上相同。
在某些实施方式中，介电结构隔离第一半导体结构与第二半导体结构，使第一半导体结构与第二半导体结构不直接接触。
在某些实施方式中，介电结构具有一高度及一宽度，且高度大于宽度。
在某些实施方式中，介电结构的高度实质上等于第一半导体结构的一厚度及第二半导体结构的一厚度。
在某些实施方式中，高度对宽度的比值为约10至约500。
在某些实施方式中，第一半导体结构以及第二半导体结构分别具有一第一宽度及一第二宽度，且第一宽度实质上等于第二宽度。
在某些实施方式中，第一半导体结构包含一第一掺杂部分以及一第二掺杂部分，第一掺杂部分接触介电结构，且位于介电结构与第二掺杂部分之间，其中第一掺杂部分的一掺杂浓度小于第二掺杂部分的一掺杂浓度。
在某些实施方式中，第一掺杂部分的一高度大于第二掺杂部分的一高度。
在某些实施方式中，第一掺杂部分包含一竖立部以及一延伸部，竖立部接触介电结构，延伸部由竖立部横向延伸至第二掺杂部分，且竖立部的一高度大于延伸部的一高度。
在某些实施方式中，竖立部的高度实质上等于介电结构的一高度，且延伸部的高度实质上等于第二掺杂部分的一高度。
在某些实施方式中，第二半导体结构包含一第四掺杂部分以及一第五掺杂部分，第四掺杂部分接触介电结构，且位于介电结构与第五掺杂部分之间，其中第四掺杂部分的一掺杂浓度小于第五掺杂部分的一掺杂浓度。
在某些实施方式中，第四掺杂部分的一高度大于第五掺杂部分的一高度。
在某些实施方式中，第四掺杂部分包含一竖立部以及一延伸部，竖立部接触介电结构，延伸部由竖立部横向延伸至第五掺杂部分，且竖立部的一高度大于延伸部的一高度。
在某些实施方式中，竖立部的高度实质上等于介电结构的一高度，且延伸部的高度实质上等于第五掺杂部分的一高度。
附图说明
图1绘示本发明一比较例的光调变器的剖面示意图；
图2绘示本发明一比较例的光调变器的光线强度分布模拟结果示意图；
图3绘示本发明某些实施方式的光调变器的立体示意图；
图4绘示本发明某些实施方式的光调变器的剖面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。
在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
在本文中使用空间相对用语，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，这是为了便于叙述一元件或特征与另一元件或特征之间的相对关系，如图中所绘示。这些空间上的相对用语的真实意义包含其他的方位。例如，当图示上下翻转180度时，一元件与另一元件之间的关系，可能从“下方”、“之下”变成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空间上的相对叙述也应作同样的解释。
图1绘示本发明一比较例的光调变器10的剖面示意图。光调变器10主要包含P型多晶硅层11、N型多晶硅层12、氧化物层13、导电接触结构14、导电接触结构15以及基材17。P型多晶硅层11包含P+区域11a以及P区域11b，N型多晶硅层12包含N+区域12a以及N+区域12b。导电接触结构14及导电接触结构15分别接触P+区域11a及N+区域12a。P型多晶硅层11与N型多晶硅层12的一部分重叠，氧化物层13夹置在P型多晶硅层11与N型多晶硅层12的重叠部分之间。P型多晶硅层11、氧化物层13及N型多晶硅层12的重叠区域构成光调变器10的主动区域16。请注意，在主动区域16中，P型多晶硅层11、氧化物层13以及N型多晶硅层12是在垂直基板17的方向上堆叠配置。此外，P型多晶硅层11与N型多晶硅层12必须横向延伸以配置导电接触结构14及导电接触结构15。
氧化物层13可被理解为“栅介电层”，当P型多晶硅层11与N型多晶硅层12之间产生电位差时，氧化物层13的相对两侧便聚集自由载子18(freecarrier)。当光线在主动区域16中沿着垂直纸面的方向19传递时，聚集的自由载子18能改变光线的相位，因此构成可调整光线相位的光调变器10。
根据上述光调变器10的操作原理，吾人希望所传递的光线能够被集中在主动区域16内，避免光线逸散到主动区域16之外，才能让光调变器10提供更佳的性能。
图2绘示光调变器10的光线强度分布的模拟结果示意图。在图2中可以发现，光线强度分布被P型多晶硅层11及N型多晶硅层12扭曲，光线强度分布会沿着P型多晶硅层11及N型多晶硅层12横向的延伸出去(或称为扩散出去)，导致光线不能全部集中在主动区域中。在主动区域区域以外传递的光线无法被改变相位，因此限制了光调变器10的性能。
另一方面，吾人希望在氧化物层13的相对两侧聚集更多的自由载子，以便能够更有效的改变光的相位。但另一方面，吾人却又不希望氧化物层13的相对两侧存在太高的掺质浓度，因为掺杂的物质对于光线的传递会造成阻碍。所以，两者间存在相互冲突的折衷(trade-off)。
所以，光调变器10存在两项技术缺点，其一是光线强度分布被扭曲，无法有效地集中在主动区域；其二是很难控制或调整氧化物层13相对两侧的浓度，以达到减少光线传递阻碍的目的。
本发明的发明人即是根据以上的发现以及研究，而提出本发明的多个实施方式，以改善上述光调变器10的缺点。图3绘示本发明各种实施方式的光调变器100的立体示意图。光调变器100包含基材110、第一半导体结构120、第二半导体结构130以及介电结构140。本发明的技术思想，主要是将光调变器100的结构改为：在远离介电结构140的区域中提供较高的掺质浓度，以促使介电结构140的相对两侧能够产生更多的自由载子。但是，在邻近介电结构140的区域存在较低的掺质浓度，降低此区域的掺质浓度可以有效地减少光线传递的阻碍。
基材110具有主要表面112以及实质上垂直主要表面112的第一方向D1。在某些实施方式中，半导体基材110包含掺杂或未掺杂的硅晶圆、或半导体上绝缘体(SOI)基材、或类似的半导体材料。
第一半导体结构120位于主要表面112上，而且第一半导体结构120具有第一导电类型。举例而言，第一半导体结构120可包含N型半导体材料或P型半导体材料。第一半导体结构120的例示半导体材料包含N型掺杂或P型掺杂的多晶硅、非晶硅、单晶硅或类似的材料。掺质可例如为3A族或5A族的元素或含有3A族或5A族元素的化合物或类似的材料。
第二半导体结构130位于主要表面112上，而且第二半导体结构130具有第二导电类型。请注意，第二半导体结构130与第一半导体结构120在第一方向D1上不会彼此重叠。更详细的说，从第一方向D1观察时(即图3显示的示意图)，第二半导体结构130与第一半导体结构120之间存在一个间距，因此第二半导体结构130不会与第一半导体结构120重叠。此外，第二半导体结构130的第二导电类型与第一半导体结构120的第一导电类型不同。举例而言，当第一半导体结构120包含N型半导体材料时，第二半导体结构130可包含P型半导体材料；或者当第一半导体结构120包含P型半导体材料时，第二半导体结构130可包含N型半导体材料。
介电结构140从基材110的主要表面112沿第一方向D1向上延伸，并且夹置在第一半导体结构120与第二半导体结构130之间。在本发明的某些实施方式中，第一半导体结构120具有第一侧壁120S，第二半导体结构130具有第二侧壁130S。在具体实施例中，第一侧壁120S及第二侧壁130S实质上沿着第一方向D1延伸，而且第一侧壁120S与第二侧壁130S相对。介电结构140夹置在第一半导体结构120的第一侧壁120S与第二半导体结构130的第二侧壁130S之间，从而实体上隔离第一半导体结构120与第二半导体结构130，使第一半导体结构120与第二半导体结构130不直接接触。
介电结构140可以是任何适合的介电材料，例如氮化硅、氧化硅、掺杂的硅玻璃等介电材料，介电结构140也可以由低介电系数的介电材料所形成，例如磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟硅玻璃(FSG)、碳化硅材料、或上述的组合或类似材料。介电结构140也可以由高介电系数的介电材料所形成，例如氧化铪(HfO2)、氧化铪硅(HfSiO)、铪氮氧化硅(HfSiON)、铪氧化钽(HfTaO)、铪氧化钛(HfTiO)、氧化铪锆(HfZrO)或类似材料。
在本发明的某些实施方式中，介电结构140实体接触第一半导体结构120，而且介电结构140与第一半导体结构120的接触面(或称为界面)延伸到基材110的主要表面112。在另外某些实施方式中，介电结构140实体接触第二半导体结构130，而且介电结构140与第二半导体结构130的接触面或界面延伸到基材110的主要表面112。
在本发明的某些实施方式中，介电结构140的高度H大于宽度W。在某些实施例中，介电结构140的高度H对宽度W的比值(H/W)可为约10至约500，例如为约15、约20、约30、约50、约100、约200、约300或约400。在某些实施例中，介电结构140的高度H为约0.05μm至约5μm，例如为约0.1μm、约0.2μm、约0.5μm、约1μm、约2μm或约4μm。
在本发明的某些实施方式中，第一半导体结构120及第二半导体结构130分别具有第一顶面120T以及第二顶面130T。第一顶面120T在实质上相同的一第一高度L1上横向延伸至接触介电结构140，而且第二顶面130T在实质上相同的一第二高度L2上横向延伸至接触介电结构140。在某些实施例中，第一高度L1实质上等于第二高度L2。亦即，第一半导体结构的第一顶面120T与第二半导体结构的第二顶面130T在实质上相同的一水平高度上延伸。
在本发明的某些实施方式中，介电结构140不覆盖第一半导体结构120的第一顶面120T和第二半导体结构130的第二顶面130T。因此，从第一方向D1观察，第一半导体结构120、介电结构140及第二半导体结构130不会互相重叠。在另外某些实施方式中，第一半导体结构120以及第二半导体结构130不会覆盖介电结构140的顶面。
在另外某些实施方式中，介电结构140的底面140B、第一半导体结构120的底面120B以及第二半导体结构130的底面130B直接接触基材110的主要表面112。
在本发明的某些实施方式中，从第一方向D1观察时，第一半导体结构120及第二半导体结构130是以介电结构140为对称轴呈现镜像对称。在多个实施例中，第一半导体结构120及第二半导体结构130分别具有第一宽度W1及第二宽度W2，而且第一宽度W1实质上等于第二宽度W2。在另外某些实施方式中，在光调变器100的剖面结构中，第一半导体结构120以及第二半导体结构130是以介电结构140为对称轴呈现水平对称结构。在某些实施例中，介电结构140的高度H实质上等于第一半导体结构120的厚度T1及第二半导体结构130的厚度T2。
在本发明的多个实施方式中，光调变器100的第一半导体结构120、第二半导体结构130及介电结构140是横向地配置在同一平面上，第一半导体结构120、第二半导体结构130及介电结构140的空间集合即定义了光调变器100的主动区域101的范围。既使光线强度分布沿着第一及第二半导体结构横向的延伸出去，光线仍然被限制在主动区域101内。所以，根据本发明的各种实施方式，能够将光线限制在主动区域内传递。此外，通过调整第一半导体结构120、第二半导体结构130及介电结构140的宽度及厚度，便能调整主动区域101的范围。因此，本发明彻底改善了图1的光调变器10无法将光线集中在主动区域的技术缺点。
根据本发明的多个实施方式，光线强度分布103呈现类似椭圆形状的分布，如图3所示。在邻近介电结构140的区域具有相对较高的光强度，在远离介电结构140的区域具有相对较低的光强度。在多个实施例中，光线强度分布103是以介电结构140为对称轴呈现对称分布。根据本发明的多个具体实施例，第一半导体结构、第二半导体结构以及介电结构形成一光波导结构，而提供一近似椭圆或圆形的光通道或光线强度分布。
根据本发明的另外某些实施方式，第一半导体结构120包含多个掺杂区，例如第一掺杂区121、第二掺杂区122及第三掺杂区123。第一掺杂区121的掺质浓度小于第二掺杂区122的掺质浓度，而且第二掺杂区122的掺质浓度小于第三掺杂区123的掺质浓度。换言之，在第一半导体结构120中，第一掺杂区121具有最小的掺质浓度，而第三掺杂区123具有最大的掺质浓度。类似地，第二半导体结构130也可包含多个掺杂区，例如第四掺杂区131、第五掺杂区132及第六掺杂区133。第四掺杂区131的掺质浓度小于第五掺杂区132的掺质浓度，而且第五掺杂区132的掺质浓度小于第六掺杂区133掺质浓度。换言之，在第二半导体结构130中，第四掺杂区131具有最小的掺质浓度，而第六掺杂区133具有最大的掺质浓度。
位在远离介电结构140的第三掺杂区123及第六掺杂区133具有最高的掺质浓度，用以促使介电结构140的相对两侧产生更多的自由载子。位在毗邻介电结构140的第一掺杂区121及第四掺杂区131具有最低的掺质浓度，毗邻介电结构140的区域具有较大的光线强度，降低此区域的掺质浓度可以有效地减少光线传递的阻碍。在此实施方式中，不同的掺杂区是水平方向的配置，所以能够利用植入掺杂技术轻易的形成多个不同掺质浓度的区域，此方式相较于在同一水平的半导体层上，以离子植入方式于厚度方向造成掺质浓度梯度来形成不同掺质浓度的区域的方法，本发明所提供的实施方式可以达到更精准地控制浓度分布的效果。
根据本发明的某些实施方式，第一半导体结构120的第一宽度W1、介电结构140的宽度W以及第二半导体结构130的第二宽度W2的总和定义了光调变器100的宽度Q，而且介电结构140的高度H定义光调变器100的厚度T，上述光调变器100的宽度Q可例如为约0.2μm至约10μm，且光调变器100的厚度T可例如为约0.1μm至约5μm。
在另外某些实施方式中，光调变器100可更包含第一导电接触结构151以及第二导电接触结构152，分别接触第一半导体结构120与第二半导体结构130。在某些实施例中，第一导电接触结构151接触第一半导体结构120的第三掺杂区123，第二导电接触结构152接触第二半导体结构130的第六掺杂区133。第一导电接触结构151及第二导电接触结构152用以对第一半导体结构120与第二半导体结构130提供电压讯号，让第一半导体结构120与第二半导体结构130之间产生电位差。
图4绘示本发明另外某些实施方式的光调变器100a的剖面示意图。在图4中，相同或相似于图3绘示的光调变器100的元件以相同或相似的元件符号表示。光调变器100a的第一半导体结构120包含第一掺杂部分121”、第二掺杂部分122”以及第三掺杂部分123”。第一掺杂部分121”的掺质浓度小于第二掺杂部分122”的掺质浓度，而且第二掺杂部分122”的掺质浓度小于第三掺杂部分123”的掺质浓度。类似地，第二半导体结构130包含第四掺杂部分131”、第五掺杂部分132”及第六掺杂部分133”。第四掺杂部分131”的掺质浓度小于第五掺杂部分132”的掺质浓度，而且第五掺杂部分132”的掺质浓度小于第六掺杂部分133”的掺质浓度。光调变器100a的其中一特征是，第一掺杂部分121”的高度H1大于第二掺杂部分122”的高度H2，而且第四掺杂部分131”的高度H3大于第五掺杂部分132”的高度H4。
在某些实施方式中，第一掺杂部分121”包含竖立部126以及延伸部127。竖立部126接触介电结构140，延伸部127由竖立部126横向延伸至第二掺杂部分122”，而且竖立部126的高度H1大于延伸部127的高度H2。在某些实施例中，竖立部126与介电结构140具有实质上相同的高度H1，而且延伸部127、第二掺杂部分122”与第三掺杂部分123”具有实质上相同的高度H2。高度H1可例如为约150nm至约300nm，高度H2可例如为约50nm至约130nm。在某些实施例中，第一掺杂部分121”的顶面与第二掺杂部分122”的顶面之间的落差G1为高度H1的约50％至约70％。
类似地，第四掺杂部分131”包含竖立部136以及延伸部137。竖立部136接触介电结构140，延伸部137由竖立部136横向延伸至第五掺杂部分132”，而且竖立部136的高度H3大于延伸部137的高度H4。在某些实施例中，竖立部136与介电结构140具有实质上相同的高度H3，而且延伸部137、第五掺杂部分132”与第六掺杂部分133”具有实质上相同的高度H4。高度H3可例如为约150nm至约300nm，高度H4可例如为约50nm至约130nm。在某些实施例中，第四掺杂部分131”的顶面与第五掺杂部分132”的顶面之间的落差G2为高度H3的约50％至约70％。在一特定实例中，高度H1实质上等于高度H3，且高度H2实质上等于高度H4。
竖立部126、竖立部136及介电结构140形成光调变器100a的脊形波导(Ridge waveguide)结构。在某些实施例中，竖立部126的宽度E1、竖立部136宽度E2及介电结构140的宽度E3的总宽度E为竖立部126的高度H1(或竖立部136的高度H3)的约1.5倍至约2.5倍。总宽度E可例如为约400nm至约450nm，较佳为约410nm至约430nm。
根据本发明的某些实施方式，竖立部126及竖立部136可用以限制及调整光调变器100a中的光线强度分布103。如图4所示，光调变器100a中的光线强度分布103能够有效地被竖立部126及竖立部136限制在总宽度E的范围内。此外，竖立部126、136的高度H1、H3对于光线强度分布103也有影响，可以通过调整竖立部126、136的高度H1、H3而得到近似于圆形的光线强度分布103。因此，本发明某些实施方式中所述的竖立部的宽度及/或高度的特征或比例具有特定的技术功效，并非单纯的设计变更或简单改变。
光调变器100a可以选择性地包含介电层160、第一导电接触结构151以及第二导电接触结构152。介电层160位在第一半导体结构120、第二半导体结构130以及介电结构140的上方。介电层160具有第一开口161以及第二开口162，分别对准第三掺杂部分123”以及第六掺杂部分133”。第一导电接触结构151和第二导电接触结构152分别经由第一开口161和第二开口162电性连接第三掺杂部分123”以及第六掺杂部分133”。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (18)
1.一种光调变器，其特征在于，包含：
一基材，具有一主要表面以及垂直该主要表面的一第一方向；
一第一半导体结构，具有第一导电类型，且位于该主要表面上；
一第二半导体结构，具有第二导电类型，且位于该主要表面上，其中该第一半导体结构与该第二半导体结构在该第一方向上不重叠；以及
一介电结构，位于该主要表面上，并从该主要表面沿该第一方向向上延伸，且该介电结构夹置在该第一半导体结构以及该第二半导体结构之间；
其中该第一半导体结构、该第二半导体结构、以及该介电结构形成一光波导结构，提供一近似椭圆或圆形的光通道。
2.如权利要求1所述的光调变器，其特征在于，该第一半导体结构及该第二半导体结构分别具有一第一顶面以及一第二顶面，且该介电结构不覆盖该第一顶面和该第二顶面。
3.如权利要求2所述的光调变器，其特征在于，该第一半导体结构的该第一顶面在相同的一第一高度横向延伸至接触该介电结构。
4.如权利要求3所述的光调变器，其特征在于，该第二半导体结构的该第二顶面在相同的一第二高度横向延伸至接触该介电结构。
5.如权利要求4所述的光调变器，其特征在于，该第一高度与该第二高度相同。
6.如权利要求1所述的光调变器，其特征在于，该介电结构隔离该第一半导体结构与该第二半导体结构，使该第一半导体结构与该第二半导体结构不直接接触。
7.如权利要求1所述的光调变器，其特征在于，该介电结构具有一高度及一宽度，且该高度大于该宽度。
8.如权利要求7所述的光调变器，其特征在于，该介电结构的该高度等于该第一半导体结构的一厚度及该第二半导体结构的一厚度。
9.如权利要求7所述的光调变器，其特征在于，该高度对该宽度的比值为10至500。
10.如权利要求1所述的光调变器，其特征在于，该第一半导体结构以及该第二半导体结构分别具有一第一宽度及一第二宽度，且该第一宽度等于该第二宽度。
11.如权利要求1所述的光调变器，其特征在于，该第一半导体结构包含一第一掺杂部分以及一第二掺杂部分，该第一掺杂部分接触该介电结构，且位于该介电结构与该第二掺杂部分之间，其中该第一掺杂部分的一掺杂浓度小于该第二掺杂部分的一掺杂浓度。
12.如权利要求11所述的光调变器，其特征在于，该第一掺杂部分的一高度大于该第二掺杂部分的一高度。
13.如权利要求11所述的光调变器，其特征在于，该第一掺杂部分包含一竖立部以及一延伸部，该竖立部接触该介电结构，该延伸部由该竖立部横向延伸至该第二掺杂部分，且该竖立部的一高度大于该延伸部的一高度。
14.如权利要求13所述的光调变器，其特征在于，该竖立部的该高度等于该介电结构的一高度，且该延伸部的该高度等于该第二掺杂部分的一高度。
15.如权利要求11所述的光调变器，其特征在于，该第二半导体结构包含一第四掺杂部分以及一第五掺杂部分，该第四掺杂部分接触该介电结构，且位于该介电结构与该第五掺杂部分之间，其中该第四掺杂部分的一掺杂浓度小于该第五掺杂部分的一掺杂浓度。
16.如权利要求15所述的光调变器，其特征在于，该第四掺杂部分的一高度大于该第五掺杂部分的一高度。
17.如权利要求15所述的光调变器，其特征在于，该第四掺杂部分包含一竖立部以及一延伸部，该竖立部接触该介电结构，该延伸部由该竖立部横向延伸至该第五掺杂部分，且该竖立部的一高度大于该延伸部的一高度。
18.如权利要求17所述的光调变器，其特征在于，该竖立部的该高度等于该介电结构的一高度，且该延伸部的该高度等于该第五掺杂部分的一高度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610201820.6A CN107290873A (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 光调变器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610201820.6A CN107290873A (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 光调变器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107290873A true CN107290873A (zh) | 2017-10-24 |
Family
ID=60086941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610201820.6A Withdrawn CN107290873A (zh) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | 光调变器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107290873A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004007251A1 (de) * | 2004-02-10 | 2005-09-08 | Infineon Technologies Ag | Elektrooptischer Modulator |
| CN1764863A (zh) * | 2003-03-25 | 2006-04-26 | 斯欧普迪克尔股份有限公司 | 高速硅基电光调制器 |
| CN101135749A (zh) * | 2006-08-30 | 2008-03-05 | 中国科学院半导体研究所 | 双电容金属氧化物半导体硅基高速高调制效率电光调制器 |
| CN101842736A (zh) * | 2007-08-08 | 2010-09-22 | 新加坡科技研究局 | 电光设备及其制备方法 |
| CN104885003A (zh) * | 2012-12-27 | 2015-09-02 | 株式会社藤仓 | 光波导元件以及光调制器 |
-
2016
- 2016-04-01 CN CN201610201820.6A patent/CN107290873A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1764863A (zh) * | 2003-03-25 | 2006-04-26 | 斯欧普迪克尔股份有限公司 | 高速硅基电光调制器 |
| DE102004007251A1 (de) * | 2004-02-10 | 2005-09-08 | Infineon Technologies Ag | Elektrooptischer Modulator |
| CN101135749A (zh) * | 2006-08-30 | 2008-03-05 | 中国科学院半导体研究所 | 双电容金属氧化物半导体硅基高速高调制效率电光调制器 |
| CN101842736A (zh) * | 2007-08-08 | 2010-09-22 | 新加坡科技研究局 | 电光设备及其制备方法 |
| CN104885003A (zh) * | 2012-12-27 | 2015-09-02 | 株式会社藤仓 | 光波导元件以及光调制器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11886056B2 (en) | Electro-optical modulator using waveguides with overlapping ridges | |
| US10955692B2 (en) | Optoelectronic component | |
| JP4871413B2 (ja) | 電気光学デバイスおよび電気光学デバイス製造方法 | |
| US10133098B2 (en) | MOS capacitor optical modulator with transparent conductive and low-refractive-index gate | |
| US20160313577A1 (en) | Dual-junction optical modulator and the method to make the same | |
| US9640702B2 (en) | High-speed germanium PIN photodiode | |
| US9429774B2 (en) | Optic modulator and method of manufacturing the same | |
| CN110325900B (zh) | 波导光电器件 | |
| KR101961237B1 (ko) | 게르마늄-실리콘 전계 흡수 모듈레이터 | |
| US10162200B1 (en) | Electro-optic phase modulator and method of manufacturing the same | |
| JPH03196120A (ja) | 光変調器 | |
| US9612459B2 (en) | Silicon optical modulator using asymmetric shallow waveguide and the method to make the same | |
| CN105960607A (zh) | 叉指型光调制器 | |
| CN105487263B (zh) | 硅基脊型波导调制器及其制造方法 | |
| US11586059B2 (en) | Silicon photonics modulator using TM mode and with a modified rib geometry | |
| KR102163885B1 (ko) | 전계흡수 광변조 소자 및 그 제조 방법 | |
| US11075307B2 (en) | Compact electro-optical devices with laterally grown contact layers | |
| CN106291990B (zh) | 硅基注氧电容型电光调制器 | |
| EP3462232B1 (en) | Electro-absorption modulator | |
| CN106898947A (zh) | 一种激光器及其制作方法 | |
| US9184191B2 (en) | Method providing an epitaxial photonic device having a reduction in defects and resulting structure | |
| US10976490B2 (en) | Optoelectronic device and method of manufacturing the same | |
| CN107290873A (zh) | 光调变器 | |
| TW201734581A (zh) | 光調變器 | |
| US11988939B2 (en) | Method for producing an electro-optical phase shifter based on ferroelectric materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171024 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |