CN114284382A - 半导体器件以及用于形成半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体器件。半导体器件包含位于第一介电层上方的波导。波导的第一部分具有第一宽度，且波导的第二部分具有大于第一宽度的第二宽度。半导体器件包含第一掺杂半导体结构和第二掺杂半导体结构。波导的第二部分位于第一掺杂半导体结构与第二掺杂半导体结构之间。

Description

半导体器件以及用于形成半导体器件的方法
技术领域
在本发明的实施例中阐述的技术大体来说涉及半导体器件，且更具体来说，涉及半导体器件以及用于形成半导体器件的方法。
背景技术
半导体器件用于大量电子器件中，所述电子器件例如移动电话、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、手表、游戏系统以及各种其它工业、商业以及消费电子产品。半导体器件通常包括半导体部分和形成于半导体部分内部的布线部分。
发明内容
本发明实施例提供一种半导体器件，包括：波导，位于第一介电层上方，其中：所述波导的第一部分具有第一宽度；以及所述波导的第二部分具有大于所述第一宽度的第二宽度；第一掺杂半导体结构；以及第二掺杂半导体结构，其中所述波导的所述第二部分位于所述第一掺杂半导体结构与所述第二掺杂半导体结构之间。
本发明实施例提供一种用于形成半导体器件的方法，包括：在第一介电层上方形成半导体层；使所述半导体层图案化以形成包括波导的图案化半导体层，其中所述波导包括：第一部分，具有第一宽度；以及第二部分，具有大于所述第一宽度的第二宽度，其中所述波导的所述第二部分位于所述图案化半导体层的第一部分与所述图案化半导体层的第二部分之间；掺杂所述图案化半导体层的所述第一部分以形成与所述波导的所述第二部分相邻的n掺杂半导体结构；以及掺杂所述图案化半导体层的所述第二部分以形成与所述波导的所述第二部分相邻的p掺杂半导体结构。
本发明实施例提供一种半导体器件，包括：波导，位于第一介电层上方，其中：所述波导的第一部分具有第一宽度；所述波导的第二部分具有大于所述第一宽度的第二宽度；所述波导的第三部分从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分；所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第三部分的第一侧延伸到所述波导的所述第三部分的第二侧的第一锥形侧壁；以及所述波导的所述第三部分的所述第一侧与所述波导的所述第一部分相邻，且所述波导的所述第三部分的所述第二侧与所述波导的所述第二部分相邻；n掺杂半导体结构；以及p掺杂半导体结构，其中所述波导的所述第二部分位于所述n掺杂半导体结构与所述p掺杂半导体结构之间。
附图说明
当结合随附图式阅读时从以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据业界的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1A到图1B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图2A到图2B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图3A到图3B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图4A到图4B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图5A到图5B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图6A到图6B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图7A到图7B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图8A到图8B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图9A到图9B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图10A到图10B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图11A到图11B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图12A到图12B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图13A到图13B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图14A到图14B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图15A到图15B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图16A到图16B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图17A到图17B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图18A到图18B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图19A到图19B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图20A到图20B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图21A到图21B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图22A到图22B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图23A到图23B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图24A到图24B示出根据一些实施例的处于制造阶段的半导体器件。
图25示出根据一些实施例的半导体器件。
图26示出根据一些实施例的半导体器件。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的具体实例是为了简化本公开。当然，这些组件和布置仅为实例且并不意图作为限制。举例来说，在以下描述中，在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包含第一特征与第二特征直接接触地形成的实施例，且还可包含可在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征与第二特征可以不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复附图标号和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的，且本身并不指定所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
此外，为易于描述，在本文中可使用例如“在……之下”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“上部”以及类似物的空间相关术语来描述如图中所示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除图式中所示出的定向之外，空间相对术语意图涵盖器件在使用或操作时的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可同样相应地进行解释。
一些实施例涉及一种半导体器件。根据一些实施例，半导体器件包括波导、第一掺杂半导体结构以及第二掺杂半导体结构。波导包括具有第一宽度的第一部分和具有大于第一宽度的第二宽度的第二部分。波导的第二部分位于第一掺杂半导体结构与第二掺杂半导体结构之间。在一些实施例中，第一掺杂半导体结构为n掺杂半导体结构，且第二掺杂半导体结构为p掺杂半导体结构。波导、第一掺杂半导体结构或第二掺杂半导体结构中的至少一个的其它结构和/或配置在本公开的范围内。
在一些实施例中，半导体器件包括通信器件(例如，接收器、传输器、收发器)、光子器件(例如，基于硅的光子集成电路(integrated circuit,IC))或不同类型的器件中的至少一个。半导体器件配置成用于光通信或光信号的传播中的至少一个。半导体器件的其它结构和/或配置在本公开的范围内。
在一些实施例中，波导的第二部分、第一掺杂半导体结构或第二掺杂半导体结构中的至少一个形成调制结构或相移器结构中的至少一个。在一些实施例中，将自由载流子注入到波导的第二部分中以进行以下操作中的至少一个：控制经由波导传播的光信号、调制光信号或提供光信号的相移。将波导的第二部分实施为具有大于第一宽度的第二宽度实现波导的第二部分中的光信号的较低信号损耗。
在一些实施例中，波导包括位于波导的第一部分与波导的第二部分之间的第三部分。波导的第三部分包括从波导的第一部分延伸到波导的第二部分的第一锥形侧壁或从波导的第一部分延伸到波导的第二部分的第二锥形侧壁中的至少一个。波导的第三部分的其它结构和/或配置在本公开的范围内。将波导的第三部分实施为具有第一锥形侧壁或第二锥形侧壁中的至少一个进行以下操作中的至少一个：提供光信号的第一模式的激发或抑制光信号的一种或多种模式(例如，除光信号的第一模式以外的一种或多种模式)的形成。
图1A到图15B示出根据一些实施例的处于各种制造阶段的半导体器件100。图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、图11A、图12A、图13A、图14A以及图15A示出处于各种制造阶段的半导体器件100的俯视图。图1B、图2B、图3B、图4B、图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、图11B、图12B、图13B、图14B以及图15B示出分别沿着图1A、图2A、图3A、图4A、图5A、图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、图11A、图12A、图13A、图14A以及图15A的线B-B截取的半导体器件100的横截面图。
在一些实施例中，半导体器件100包括通信器件、接收器、传输器、收发器、光子器件、基于硅的光子IC或不同类型的器件中的至少一个。半导体器件100配置成用于光通信或光信号的传播中的至少一个。半导体器件100的其它结构和/或配置在本公开的范围内。
图1A和图1B示出根据一些实施例的半导体器件100。在一些实施例中，半导体器件100包括第一介电层104和衬底102。衬底102包括外延层、绝缘体上硅(silicon-on-insulator,SOI)结构、晶片或由晶片形成的管芯中的至少一个。衬底102的其它结构和/或配置在本公开的范围内。衬底102包括硅、锗、碳化物、砷化物、镓、砷、磷化物、铟、锑化物、SiGe、SiC、GaAs、GaN、GaP、InGaP、InP、InAs、InSb、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、GaInAsP或其它合适的材料中的至少一种。根据一些实施例，衬底102包括单晶硅、具有<100>晶向的晶体硅、具有<110>晶向的晶体硅或其它合适的材料。在一些实施例中，衬底102包括至少一个掺杂区。
在一些实施例中，第一介电层104形成于衬底102上方。第一介电层104进行以下操作中的至少一个：上覆于衬底102、与衬底102的顶部表面直接接触或与衬底102的顶部表面间接接触。在一些实施例中，一个或多个层(例如，缓冲层)位于第一介电层104与衬底102之间。
在一些实施例中，第一介电层104包括硅、氮化物、氧化物(例如SiO2)或其它合适的材料中的至少一种。第一介电层104的其它结构和/或配置在本公开的范围内。第一介电层104通过物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)、溅镀、化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、低压CVD(low pressure CVD,LPCVD)、原子层化学气相沉积(atomic layer chemical vapor deposition,ALCVD)、超高真空CVD(ultrahighvacuum CVD,UHVCVD)、减压CVD(reduced pressure CVD,RPCVD)、原子层沉积(atomiclayer deposition,ALD)、分子束外延法(molecular beam epitaxy,MBE)、液相外延法(liquid phase epitaxy,LPE)、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
图2A和图2B示出根据一些实施例的形成于第一介电层104上方的半导体层202。半导体层202进行以下操作中的至少一个：上覆于第一介电层104、与第一介电层104的顶部表面直接接触或与第一介电层104的顶部表面间接接触。在一些实施例中，一个或多个层(例如，缓冲层)位于半导体层202与第一介电层104之间。半导体层202包括半导体材料或其它合适的材料中的至少一种。根据一些实施例，半导体层202包括硅(例如单晶硅)、具有<100>晶向的晶体硅、具有<110>晶向的晶体硅或其它合适的材料。半导体层202的其它结构和/或配置在本公开的范围内。在一些实施例中，半导体层202具有在约2,000埃与约4,000埃之间的厚度204。厚度204的其它值在本公开的范围内。
图3A和图3B示出根据一些实施例的形成于半导体层202上方的第一光刻胶302。第一光刻胶302上覆于半导体层202。第一光刻胶302通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
第一光刻胶302包括光敏材料，其中第一光刻胶302的性质(例如，溶解度)受到光影响。第一光刻胶302为负性光刻胶或正性光刻胶。就负性光刻胶来说，负性光刻胶的区在由光源照射时变为不溶解的，使得在随后的显影阶段期间将溶剂施加于负性光刻胶去除负性光刻胶的非照射区。因此，形成于负性光刻胶中的图案为由光源与负性光刻胶之间的模板(例如，掩模)的不透明区限定的图案的负像。在正性光刻胶中，正性光刻胶的照射区变为可溶解的且在显影期间经由施加溶剂来去除。因此，形成于正性光刻胶中的图案为光源与正性光刻胶之间的模板(例如，掩模)的不透明区的正图像。
图4A和图4B示出根据一些实施例的由第一光刻胶302形成的第一图案化光刻胶402。在一些实施例中，第一图案化光刻胶402覆盖半导体层202的部分以在刻蚀工艺期间保护或掩蔽半导体层202的部分。
图5A和图5B示出根据一些实施例的使用第一图案化光刻胶402图案化半导体层202以形成图案化半导体层502。在一些实施例中，执行刻蚀工艺以形成图案化半导体层502，其中第一图案化光刻胶402允许在刻蚀工艺期间施加的一种或多种刻蚀剂去除半导体层202的部分，而第一图案化光刻胶402保护或掩蔽半导体层202的由第一图案化光刻胶402覆盖的部分。刻蚀工艺为干式刻蚀工艺、湿式刻蚀工艺、各向异性刻蚀工艺、各向同性刻蚀工艺或其它合适的工艺中的至少一种。刻蚀工艺使用氟化氢(hydrogen fluoride,HF)、稀释的HF、氯化合物(例如，氯化氢(hydrogen chloride,HCl2))、硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)、四氟甲烷(tetrafluoromethane,CF4)或其它合适的材料中的至少一种。用于形成图案化半导体层502的其它工艺和/或技术在本公开的范围内。
图6A和图6B示出根据一些实施例的去除第一图案化光刻胶402。在形成图案化半导体层502之后去除第一图案化光刻胶402。通过化学机械平坦化(chemical mechanicalplanarization,CMP)、刻蚀或其它合适的技术中的至少一种来去除第一图案化光刻胶402。根据一些实施例，使用HF、稀释的HF、氯化合物(例如HCl2)、H2S或其它合适的材料中的至少一种来对第一图案化光刻胶402进行剥除或洗掉中的至少一个。
图案化半导体层502包括波导602，所述波导602包括第一部分602a和第二部分602b。波导602的第一部分602a的第一宽度612小于波导602的第二部分602b的第二宽度614。在一些实施例中，第二宽度614比第一宽度612大至少三倍、比第一宽度612大至少四倍或比第一宽度612大至少五倍。第一宽度612在约10,000埃到约30,000埃之间。第二宽度614在约30,000埃到约150,000埃之间，例如在约70,000埃到约120,000埃之间。第一宽度612和第二宽度614的其它值在本公开的范围内。波导602的第二部分602b位于图案化半导体层502的第一部分502a与图案化半导体层502的第二部分502b之间。
在一些实施例中，波导602包括位于波导602的第一部分602a与波导602的第二部分602b之间的第三部分602c。波导602的第三部分602c从波导602的第一部分602a延伸到波导602的第二部分602b。在一些实施例中，波导602的第三部分602c的第三宽度616沿着波导602的第三部分602c从波导602的第一部分602a延伸到波导602的第二部分602b的方向618增加。在一些实施例中，在波导602的第三部分602c的第一侧620处，第三宽度616约等于波导602的第一部分602a的第一宽度612。在一些实施例中，在波导602的第三部分602c的第一侧620处，第三宽度616与波导602的第一部分602a的第一宽度612不同。在一些实施例中，在波导602的第三部分602c的第二侧622处，第三宽度616约等于波导602的第二部分602b的第二宽度614。在一些实施例中，在波导602的第三部分602c的第二侧622处，第三宽度616与波导602的第二部分602b的第二宽度614不同。
在一些实施例中，第三部分602c具有第一锥形侧壁604和第二锥形侧壁606。波导602的第三部分602c的第一锥形侧壁604具有第一斜率。波导602的第三部分602c的第二锥形侧壁606具有第二斜率。第一斜率在极性上相对于第二斜率相反。在一些实施例中，第二斜率的绝对值约等于第一斜率的绝对值。在一些实施例中，第二斜率的绝对值与第一斜率的绝对值不同。第一锥形侧壁604和第二锥形侧壁606从波导602的第三部分602c的第一侧620延伸到波导602的第三部分602c的第二侧622。第一侧620与波导602的第一部分602a相邻，且第二侧622与波导602的第二部分602b相邻。在一些实施例中，第一锥形侧壁604和第二锥形侧壁606从波导602的第一部分602a延伸到波导602的第二部分602b。
在一些实施例中，波导602包括第四部分602d。在一些实施例中，波导602的第一部分602a沿着与方向618相反的方向延伸或波导602的第四部分602d沿着方向618延伸。波导602的第四部分602d的第四宽度632小于波导602的第二部分602b的第二宽度614。在一些实施例中，第二宽度614比第四宽度632大至少三倍，比第四宽度632大至少四倍或比第四宽度632大至少五倍。第四宽度632在约10,000埃与约30,000埃之间。第四宽度632的其它值在本公开的范围内。在一些实施例中，第四宽度632约等于第一宽度612。在一些实施例中，第四宽度632与第一宽度612不同。
在一些实施例中，波导602包括位于波导602的第四部分602d与波导602的第二部分602b之间的第五部分602e。波导602的第五部分602e从波导602的第二部分602b延伸到波导602的第四部分602d。在一些实施例中，波导602的第五部分602e的第五宽度630沿着与方向618相反的方向增加。在一些实施例中，在波导602的第五部分602e的第一侧636处，第五宽度630约等于波导602的第四部分602d的第四宽度632。在一些实施例中，在波导602的第五部分602e的第一侧636处，第五宽度630与波导602的第四部分602d的第四宽度632不同。在一些实施例中，在波导602的第五部分602e的第二侧634处，第五宽度630约等于波导602的第二部分602b的第二宽度614。在一些实施例中，在波导602的第五部分602e的第二侧634处，第五宽度630与波导602的第二部分602b的第二宽度614不同。在一些实施例中，波导602的第五部分602e的第五宽度630沿着与方向618相反的方向增加的速率约等于波导602的第三部分602c的第三宽度616沿着方向618增加的速率。在一些实施例中，波导602的第五部分602e的第五宽度630沿着与方向618相反的方向增加的速率与波导602的第三部分602c的第三宽度616沿着方向618增加的速率不同。
在一些实施例中，第五部分602e具有第三锥形侧壁608和第四锥形侧壁610。波导602的第五部分602e的第三锥形侧壁608具有第三斜率。波导602的第五部分602e的第四锥形侧壁610具有第四斜率。第三斜率在极性上相对于第四斜率相反。在一些实施例中，第四斜率的绝对值约等于第三斜率的绝对值。在一些实施例中，第四斜率的绝对值与第三斜率的绝对值不同。第三锥形侧壁608和第四锥形侧壁610从波导602的第五部分602e的第一侧636延伸到波导602的第五部分602e的第二侧634。第一侧636与波导602的第四部分602d相邻，且第二侧634与波导602的第二部分602b相邻。在一些实施例中，第三锥形侧壁608和第四锥形侧壁610从波导602的第四部分602d延伸到波导602的第二部分602b。
第二部分602b的长度626在约150微米到约350微米之间，例如在约200微米到约300微米之间。波导602的第三部分602c的长度624在约25微米到约200微米之间，例如在约50微米到约150微米之间。波导602的第五部分602e的长度628在约25微米到约200微米之间，如在约50微米到约150微米之间。长度626、长度624以及长度628的其它值在本公开的范围内。在一些实施例中，长度624约等于长度628。在一些实施例中，长度624与长度628不同。
图7A和图7B示出根据一些实施例的形成于波导602、图案化半导体层502的第一部分502a、图案化半导体层502的第二部分502b、第一介电层104或衬底102中的至少一个上方的第二光刻胶702。第二光刻胶702上覆于波导602、图案化半导体层502的第一部分502a、图案化半导体层502的第二部分502b或第一介电层104中的至少一个。第二光刻胶702通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
图8A和图8B示出根据一些实施例的由第二光刻胶702形成的第二图案化光刻胶802。第二图案化光刻胶802限定暴露图案化半导体层502的第一部分502a的开口804。
图9A和图9B示出根据一些实施例的使用第二图案化光刻胶802掺杂图案化半导体层502的第一部分502a以形成第一n掺杂半导体结构902。掺杂图案化半导体层502的第一部分502a以通过离子植入、分子扩散或其它合适的技术中的至少一种来形成第一n掺杂半导体结构902。在一些实施例中，通过增加或减少用于将掺杂剂引导到图案化半导体层502的第一部分502a中的电压来控制图案化半导体层502的第一部分502a中的掺杂剂的深度。用于进行以下操作中的至少一个的其它工艺和/或技术在本公开的范围内：掺杂图案化半导体层502的第一部分502a或形成第一n掺杂半导体结构902。在一些实施例中，第一n掺杂半导体结构902具有梯度，使得掺杂剂的浓度在方向904上改变，例如升高或降低。在一些实施例中，第一n掺杂半导体结构902包括n型掺杂剂。第一n掺杂半导体结构902的其它配置在本公开的范围内。
图10A和图10B示出根据一些实施例的去除第二图案化光刻胶802。在掺杂图案化半导体层502的第一部分502a以形成第一n掺杂半导体结构902之后去除第二图案化光刻胶802。通过CMP、刻蚀或其它合适的技术中的至少一种来去除第二图案化光刻胶802。根据一些实施例，使用HF、稀释的HF、氯化合物(例如HCl2)、H2S或其它合适的材料中的至少一种来对第二图案化光刻胶802进行剥除或洗掉中的至少一个。
图11A和图11B示出根据一些实施例的形成于波导602、第一n掺杂半导体结构902、图案化半导体层502的第二部分502b、第一介电层104或衬底102中的至少一个上方的第三光刻胶1102。第三光刻胶1102上覆于波导602、图案化半导体层502的第二部分502b、第一介电层104或第一n掺杂半导体结构902中的至少一个。第三光刻胶1102通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
图12A和图12B示出根据一些实施例的由第三光刻胶1102形成的第三图案化光刻胶1202。第三图案化光刻胶1202限定暴露图案化半导体层502的第二部分502b的开口1204。
图13A和图13B示出根据一些实施例的使用第三图案化光刻胶1202掺杂图案化半导体层502的第二部分502b以形成第一p掺杂半导体结构1302。掺杂图案化半导体层502的第二部分502b以通过离子植入、分子扩散或其它合适的技术中的至少一种来形成第一p掺杂半导体结构1302。在一些实施例中，通过增加或减少用于将掺杂剂引导到图案化半导体层502的第二部分502b中的电压来控制图案化半导体层502的第二部分502b中的掺杂剂的深度。用于进行以下操作中的至少一个的其它工艺和/或技术在本公开的范围内：掺杂图案化半导体层502的第二部分502b或形成第一p掺杂半导体结构1302。在一些实施例中，第一p掺杂半导体结构1302具有梯度，使得掺杂剂的浓度在方向904上改变，例如升高或降低。在一些实施例中，第一p掺杂半导体结构1302包括p型掺杂剂。第一p掺杂半导体结构1302的其它配置在本公开的范围内。
图14A和图14B示出根据一些实施例的去除第三图案化光刻胶1202。在掺杂图案化半导体层502的第二部分502b以形成第一p掺杂半导体结构1302之后去除第三图案化光刻胶1202。通过CMP、刻蚀或其它合适的技术中的至少一种来去除第三图案化光刻胶1202。根据一些实施例，使用HF、稀释的HF、氯化合物(例如HCl2)、H2S或其它合适的材料中的至少一种来对第三图案化光刻胶1202进行剥除或洗掉中的至少一个。
图15A和图15B示出根据一些实施例的形成于第一介电层104上方的第二介电层1502。第二介电层1502包括硅、氮化物、氧化物(例如SiO2)或其它合适的材料中的至少一种。第二介电层1502通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
在一些实施例中，第二介电层1502与第一介电层104的顶部表面直接接触。第二介电层1502与第一介电层104不同，例如具有不同的材料组合物，使得在第二介电层1502与第一介电层104之间限定出界面。在一些实施例中，第二介电层1502不具有与第一介电层104不同的材料组合物。然而，因为第二介电层1502和第一介电层104是分离的、不同的以及其它的层，所以在第二介电层1502与第一介电层104之间限定出界面。在一些实施例中，第二介电层1502与第一介电层104的顶部表面间接接触，其中一个或多个层(例如，缓冲层)位于第二介电层1502与第一介电层104之间。
第二介电层1502进行以下操作中的至少一个：上覆于波导602、与波导602的顶部表面直接接触或与波导602的顶部表面间接接触。第二介电层1502进行以下操作中的至少一个：上覆于第一n掺杂半导体结构902、与第一n掺杂半导体结构902的顶部表面直接接触或与第一n掺杂半导体结构902的顶部表面间接接触。第二介电层1502进行以下操作中的至少一个：上覆于第一p掺杂半导体结构1302、与第一p掺杂半导体结构1302的顶部表面直接接触或与第一p掺杂半导体结构1302的顶部表面间接接触。在一些实施例中，一个或多个层(例如，缓冲层)位于第二介电层1502与波导602、第一n掺杂半导体结构902或第一p掺杂半导体结构1302中的至少一个之间。
在一些实施例中，光信号经由半导体器件100的波导602中的至少一些传播。在一些实施例中，波导602由具有比波导602的折射率更小的折射率的材料(例如第一介电层104或第二介电层1502中的至少一个的部分)包围。在例如第一介电层104或第二介电层1502中的至少一个包括SiO2的一些实施例中，包围波导602的材料的折射率在约1.4与约1.6之间。在例如波导602为硅波导的一些实施例中，波导602的折射率在约3.3与约3.7之间。在一些实施例中，波导602或包围波导602的材料中的至少一个配置成将光信号引导到波导602中或通过波导602。在一些实施例中，包围波导602的材料的折射率小于波导602的折射率提供由包围波导602的材料反射的光信号中的至少一些，使得光信号进行以下操作中的至少一个：保留在波导602内或被禁止从波导602离开以便经由波导602进行传播。在一些实施例中，光信号在方向618上传播。在一些实施例中，光信号在与方向618不同(例如，与方向618相反)的方向上传播。
在一些实施例中，半导体器件100的波导602的第二部分602b、第一n掺杂半导体结构902或第一p掺杂半导体结构1302中的至少一个形成调制结构(例如PIN调制结构)，所述调制结构包括：p型区，所述p型区包括第一p掺杂半导体结构1302；n型区，所述n型区包括第一n掺杂半导体结构902；以及本征区，所述本征区包括波导602的第二部分602b。在一些实施例中，调制结构包括可变光学交流发电机(Variable Optical Alternator,VOA)结构、可变功率交流发电机结构、低速PIN(Low Speed PIN,LSPIN)调制结构或其它结构中的至少一个。波导602的第二部分602b的材料吸收或折射率中的至少一个取决于波导602的第二部分602b的自由载流子浓度。在一些实施例中，调制结构用于例如通过将正向偏压施加到调制结构来调制光信号以达到以下效果中的至少一个：例如增加波导602的第二部分602b的自由载流子浓度或将电流或自由载流子中的至少一个注入到波导602的第二部分602b中。使用调制结构例如通过控制施加到调制结构的正向偏压的电压来对光信号的相位或功率中的至少一个进行控制或调制中的至少一个。在一些实施例中，正向偏压的施加包括以下中的至少一个：将第一电压(例如，正电压)施加到第一p掺杂半导体结构1302或将第二电压(例如，负电压或接地)施加到第一n掺杂半导体结构902。在一些实施例中，施加到调制结构的功率在第一操作频率下操作，例如打开和关闭。在一些实施例中，注入到波导602的第二部分602b中的自由载流子浓度或电流中的至少一个取决于第一n掺杂半导体结构902中的掺杂剂(例如，n型掺杂剂)的深度或第一p掺杂半导体结构1302中的掺杂剂(例如，p型掺杂剂)的深度中的至少一个。在一些实施例中，第一n掺杂半导体结构902中的掺杂剂的深度或第一p掺杂半导体结构1302中的掺杂剂的深度中的至少一个是基于波导602的第二部分602b的期望自由载流子浓度、通过波导602的第二部分602b的期望电流、光信号的期望相移、光信号的期望功率变化或与调制结构相关联的其它合适的参数中的至少一个。在一些实施例中，通过波导602的第二部分602b的电流、第一电压、第二电压或第一操作频率中的至少一个是基于光信号的期望相移、光信号的期望功率变化或与调制结构相关联的其它合适的参数中的至少一个。
与包括带有位于p型半导体结构与n型半导体结构之间的波导的部分的结构的一些半导体结构相比，将波导602的第二部分602b实施为具有第二宽度614提供光信号的较低信号损耗，其中波导的部分的宽度为以下情况中的至少一种：小于波导602的第二部分602b的第二宽度614，或小于或等于波导602的第一部分602a的第一宽度612。在一些实施例中，光信号的较低信号损耗为波导602的第二部分602b的较大宽度的结果，其中波导602的第二部分602b的较大宽度产生调制结构的一种或多种特性，从而与前述半导体结构相比，不引起光信号的信号损耗或引起减少的信号损耗。在一些实施例中，一种或多种特性包括波导602的第二部分602b中的自由载流子、注入到波导602的第二部分602b中的电流、正向偏压或其它特性中的至少一个。在一些实施例中，如果波导602的第二部分602b的宽度小于在约30,000埃到约150,000埃之间的第二宽度614(例如如果第二部分602b的宽度为约10,000埃)，那么波导602的第二部分602b中的光信号的信号损耗为约-171.7分贝/厘米。在一些实施例中，如果波导602b的第二部分602b具有在约30,000埃到约120,000埃之间的第二宽度614，那么波导602的第二部分602b中的光信号的信号损耗在约-42.8分贝/厘米到约-0.4分贝/厘米之间，例如如果第二宽度614为约10,000埃，那么信号损耗为约-1.1分贝/厘米。
在一些实施例中，波导602、波导602的第一部分602a或波导602的第四部分602d中的至少一个配置成传播具有单一模式(例如，基本模式)的光信号。在一些实施例中，将波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个实施为具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个进行以下操作中的至少一个：提供单一模式的激发或抑制光信号的一种或多种模式(例如，除单一模式以外的一种或多种模式)的形成，其中一种或多种模式可在没有波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个的情况下以其它方式形成，所述第三部分602c或第五部分602e具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个。在一些实施例中，将波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个实施为具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个抑制光信号的损耗，这种情形可在没有波导602的位于波导602的第一部分602a与第二部分602b之间的第三部分602c或没有波导602的位于波导602的第四部分602d与第二部分602b之间的第五部分602e中的至少一个的情况下以其它方式发生，例如光由于波导602的第一部分602a与第二部分602b之间的大小差异或波导602的第四部分602d与第二部分602b之间的大小差异中的至少一个而逸出波导602的结果。
图16A到图24B示出根据一些实施例的处于各种制造阶段的半导体器件1600。图16A、图17A、图18A、图19A、图20A、图21A、图22A、图23A以及图24A示出处于各种制造阶段的半导体器件1600的俯视图。图16B、图17B、图18B、图19B、图20B、图21B、图22B、图23B以及图24B示出分别沿着图16A、图17A、图18A、图19A、图20A、图21A、图22A、图23A以及图24A的线B-B截取的半导体器件1600的横截面图。
在一些实施例中，半导体器件1600包括通信器件、接收器、传输器、收发器、光子器件、基于硅的光子IC或不同类型的器件中的至少一个。半导体器件1600配置成用于光通信或光信号的传播中的至少一个。半导体器件1600的其它结构和/或配置在本公开的范围内。
在一些实施例中，半导体器件1600包括半导体器件100的至少一些元件、结构、层、特征等，例如衬底102、第一介电层104、波导602、第一n掺杂半导体结构902或第一p掺杂半导体结构1302中的至少一个。在一些实施例中，用于形成半导体器件100的一种或多种技术(例如，图1A到图15B中所绘示的和/或相对于图1A到图15B所描述的一种或多种技术)可用于形成半导体器件1600。
图16A和图16B示出根据一些实施例的形成于波导602、第一n掺杂半导体结构902、第一p掺杂半导体结构1302、第一介电层104或衬底102中的至少一个上方的第四光刻胶1602。第四光刻胶1602上覆于波导602、第一p掺杂半导体结构1302、第一n掺杂半导体结构902或第一介电层104中的至少一个。第四光刻胶1602通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
图17A和图17B示出根据一些实施例的由第四光刻胶1602形成的第四图案化光刻胶1702。第四图案化光刻胶1702限定暴露波导602的第二部分602b的第一子部分的开口1704。
图18A和图18B示出根据一些实施例的使用第四图案化光刻胶1702掺杂波导602的第二部分602b的第一子部分以形成第一n掺杂区1802。掺杂波导602的第二部分602b的第一子部分以通过离子植入、分子扩散或其它合适的技术中的至少一种来形成第一n掺杂区1802。在一些实施例中，通过增加或减少用于将掺杂剂引导到波导602的第二部分602b的第一子部分中的电压来控制波导602的第二部分602b的第一子部分中的掺杂剂的深度。用于进行以下操作中的至少一个的其它工艺和/或技术在本公开的范围内：掺杂波导602的第二部分602b的第一子部分或形成第一n掺杂区1802。在一些实施例中，第一n掺杂区1802具有梯度，使得掺杂剂的浓度在方向904上改变，例如升高或降低。第一n掺杂区1802与第一n掺杂半导体结构902呈以下关系中的至少一种：接触或相邻。在一些实施例中，第一n掺杂区1802包括n型掺杂剂。第一n掺杂区1802的其它配置在本公开的范围内。
图19A和图19B示出根据一些实施例的去除第四图案化光刻胶1702。在掺杂波导602的第二部分602b的第一子部分以形成第一n掺杂区1802之后去除第四图案化光刻胶1702。通过CMP、刻蚀或其它合适的技术中的至少一种来去除第四图案化光刻胶1702。根据一些实施例，使用HF、稀释的HF、氯化合物(例如HCl2)、H2S或其它合适的材料中的至少一种来对第四图案化光刻胶1702进行剥除或洗掉中的至少一个。
图20A和图20B示出根据一些实施例的形成于波导602、第一n掺杂半导体结构902、第一p掺杂半导体结构1302、第一介电层104或衬底102中的至少一个上方的第五光刻胶2002。第五光刻胶2002上覆于波导602、第一p掺杂半导体结构1302、第一n掺杂半导体结构902或第一介电层104中的至少一个。第五光刻胶2002通过PVD、溅镀、CVD、LPCVD、ALCVD、UHVCVD、RPCVD、ALD、MBE、LPE、旋涂、生长或其它合适的技术中的至少一种来形成。
图21A和图21B示出根据一些实施例的由第五光刻胶2002形成的第五图案化光刻胶2102。第五图案化光刻胶2102限定暴露波导602的第二部分602b的第二子部分的开口2104。
图22A和图22B示出根据一些实施例的使用第五图案化光刻胶2102掺杂波导602的第二部分602b的第二子部分以形成第一p掺杂区2202。掺杂波导602的第二部分602b的第二子部分以通过离子植入、分子扩散或其它合适的技术中的至少一种来形成第一p掺杂区2202。在一些实施例中，通过增加或减少用于将掺杂剂引导到波导602的第二部分602b的第二子部分中的电压来控制波导602的第二部分602b的第二子部分中的掺杂剂的深度。用于进行以下操作中的至少一个的其它工艺和/或技术在本公开的范围内：掺杂波导602的第二部分602b的第二子部分或形成第一p掺杂区2202。在一些实施例中，第一p掺杂区2202具有梯度，使得掺杂剂的浓度在方向904上改变，例如升高或降低。第一p掺杂区2202位于第一n掺杂区1802与第一p掺杂半导体结构1302之间。第一p掺杂区2202与第一p掺杂半导体结构1302呈以下关系中的至少一种：接触或相邻。在一些实施例中，第一p掺杂区2202与第一n掺杂区1802呈以下关系中的至少一种：接触或相邻。在一些实施例中，第一p掺杂区2202包括p型掺杂剂。第一p掺杂区2202的其它配置在本公开的范围内。
在一些实施例中，第一n掺杂区1802的第一掺杂剂浓度(例如，第一n掺杂区1802中的n型掺杂剂的浓度)低于第一n掺杂半导体结构902的第二掺杂剂浓度(例如，第一n掺杂半导体结构902中的n型掺杂剂的浓度)。在一些实施例中，第一p掺杂区2202的第三掺杂剂浓度(例如，第一p掺杂区2202中的p型掺杂剂的浓度)低于第一p掺杂半导体结构1302的第四掺杂剂浓度(例如，第一p掺杂半导体结构1302中的p型掺杂剂的浓度)。
图23A和图23B示出根据一些实施例的去除第五图案化光刻胶2102。在掺杂波导602的第二部分602b的第二子部分以形成第一p掺杂区2202之后去除第五图案化光刻胶2102。通过CMP、刻蚀或其它合适的技术中的至少一种来去除第五图案化光刻胶2102。根据一些实施例，使用HF、稀释的HF、例如HCl2的氯化合物、H2S或其它合适的材料中的至少一种来对第五图案化光刻胶2102进行剥除或洗掉中的至少一个。
图24A和图24B示出根据一些实施例的形成于波导602、第一n掺杂半导体结构902、第一p掺杂半导体结构1302和第一介电层104上方的第二介电层1502。
在一些实施例中，波导602的第二部分602b包括耗尽区2502。图25示出根据一些实施例的半导体器件1600，其中波导602的第二部分602b包括耗尽区2502。在一些实施例中，耗尽区2502位于第一p掺杂区2202与第一n掺杂区1802之间。耗尽区2502的其它配置在本公开的范围内。
在一些实施例中，光信号经由半导体器件1600的波导602中的至少一些传播。在一些实施例中，波导602由具有比波导602的折射率更小的折射率的材料(例如第一介电层104或第二介电层1502中的至少一个的部分)包围。在一些实施例中，波导602或包围波导602的材料中的至少一个配置成将光信号引导到波导602中或通过波导602。在一些实施例中，包围波导602的材料的折射率小于波导602的折射率提供由包围波导602的材料反射的光信号中的至少一些，使得光信号进行以下操作中的至少一个：保留在波导602内或被禁止从波导602离开以便经由波导602进行传播。
在一些实施例中，半导体器件1600的波导602的第二部分602b、第一n掺杂半导体结构902或第一p掺杂半导体结构1302中的至少一个形成相移器结构，例如PN相移器结构、PN耗尽相移器或光调制器结构。在一些实施例中，相移器结构用于例如通过控制施加到相移器结构的电压以进行以下操作中的至少一个来提供光信号的相移：将反向偏压施加到相移器结构或改变耗尽区2502的大小。在一些实施例中，反向偏压的施加包括施加以下电压中的至少一个：将第三电压(例如，负电压或接地)施加到第一p掺杂半导体结构1302或将第四电压(例如，正电压)施加到第一n掺杂半导体结构902。
在一些实施例中，施加到相移器结构的功率在第二操作频率下操作，例如打开和关闭。在一些实施例中，第二操作频率高于第一操作频率。在一些实施例中，波导602的第二部分602b中的自由载流子浓度中的至少一个取决于第一n掺杂半导体结构902中的掺杂剂(例如，n型掺杂剂)的深度或第一p掺杂半导体结构1302中的掺杂剂(例如，p型掺杂剂)的深度中的至少一个。在一些实施例中，第一n掺杂半导体结构902中的掺杂剂的深度或第一p掺杂半导体结构1302中的掺杂剂的深度中的至少一个是基于波导602的第二部分602b的期望自由载流子浓度、光信号的期望相移或与相移器结构相关联的其它合适的参数中的至少一个。在一些实施例中，通过波导602的第二部分602b的电流、第三电压、第四电压或第二操作频率中的至少一个是基于光信号的期望相移或与相移器结构相关联的其它合适的参数中的至少一个。
与包括带有位于p型半导体结构与n型半导体结构之间的波导的部分的结构的一些半导体结构相比，将波导602的第二部分602b实施为具有第二宽度614提供光信号的较低信号损耗，其中波导的部分的宽度为以下情况中的至少一种：小于波导602的第二部分602b的第二宽度614，或小于或等于波导602的第一部分602a的第一宽度612。在一些实施例中，光信号的较低信号损耗为波导602的第二部分602b的较大宽度的结果，其中波导602的第二部分602b的较大宽度产生相移器结构的一种或多种特性，从而与前述半导体结构相比，不引起光信号的信号损耗或引起减少的信号损耗。在一些实施例中，一种或多种特性包括波导602的第二部分602b中的自由载流子、反向偏压或其它特性中的至少一个。
在一些实施例中，波导602、波导602的第一部分602a或波导602的第四部分602d中的至少一个配置成传播具有单一模式(例如，基本模式)的光信号。在一些实施例中，将波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个实施为具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个进行以下操作中的至少一个：提供单一模式的激发或抑制光信号的一种或多种模式(例如，除单一模式以外的一种或多种模式)的形成，其中一种或多种模式可在没有波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个的情况下以其它方式形成，所述第三部分602c或第五部分602e具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个。在一些实施例中，将波导602的第三部分602c或第五部分602e中的至少一个实施为具有锥形侧壁604、锥形侧壁606、锥形侧壁608或锥形侧壁610中的至少一个抑制光信号的损耗，这种情形可在没有波导602的位于波导602的第一部分602a与第二部分602b之间的第三部分602c或没有波导602的位于波导602的第四部分602d与第二部分602b之间的第五部分602e中的至少一个的情况下以其它方式发生，例如光由于波导602的第一部分602a与第二部分602b之间的大小差异或波导602的第四部分602d与第二部分602b之间的大小差异中的至少一个而逸出波导602的结果。
图26示出根据一些实施例的半导体器件2600。半导体器件2600包括通信器件，例如接收器、传输器、收发器等中的至少一个。在一些实施例中，第一光信号经由第一波导2602传播到1×2多模干涉仪(multi-mode interferometer,MMI)2604。1×2MMI 2604将第一光信号分成经由第二波导2606(例如，波导602)传播的第二光信号和经由第三波导2608(例如，波导602)传播的第三光信号。第二光信号经由第二波导2606传播到第一相移器结构2610(例如，半导体器件1600的相移器结构)或第一调制结构2612(例如，半导体器件100的调制结构)中的至少一个。第三光信号经由第三波导2608传播到第二相移器结构2614(例如，半导体器件1600的相移器结构)或第二调制结构2616(例如，半导体器件100的调制结构)中的至少一个。在一些实施例中，第二波导2606或第三波导2608中的至少一个具有弯曲部(例如，图26中所绘示)，使得第一相移器结构2610或第一调制结构2612中的至少一个与第二相移器结构2614或第二调制结构2616中的至少一个之间的距离超过阈值距离。
第一相移器结构2610或第一调制结构2612中的至少一个将经由第二波导2606传播的第四光信号输出到2×1MMI 2618。在一些实施例中，第一相移器结构2610或第一调制结构2612中的至少一个提供第二光信号的相移、功率降低等中的至少一个，使得第四光信号与第二光信号具有相位差、功率差等中的至少一个。在一些实施例中，第二相移器结构2614或第二调制结构2616中的至少一个将经由第三波导2608传播的第五光信号输出到2×1MMI2618。在一些实施例中，第二相移器结构2614或第二调制结构2616中的至少一个提供第三光信号的相移、功率降低等中的至少一个，使得第五光信号与第三光信号具有相位差、功率差等中的至少一个。在一些实施例中，2×1MMI 2618配置成将第四光信号和第五光信号组合到经由第六波导2620传播的第六光信号。在一些实施例中，第六光信号与第一光信号具有一个或多个差，例如幅度差、功率差、相位差或其它差中的至少一个。考虑了用1×2定向耦合器(directional coupler,DC)替换1×2MMI 2604或用2×1DC替换2×1MMI 2618中的至少一个的实施例。
根据一些实施例，本文中所公开的一个或多个层、特征、结构、元件等中的至少一个与本文中所公开的一个或多个层、特征、结构、元件等中的另一个直接接触。根据一些实施例，例如在存在一个或多个介入的、分离的以及其它的层、特征、结构、元件等的情况下，本文中所公开的一个或多个层、特征、结构、元件等中的至少一个不与本文中所公开的一个或多个层、特征、结构、元件等中的另一个直接接触。
在一些实施例中，提供一种半导体器件。半导体器件包含位于第一介电层上方的波导。波导的第一部分具有第一宽度。波导的第二部分具有大于第一宽度的第二宽度。半导体器件包含第一掺杂半导体结构。半导体器件包含第二掺杂半导体结构。波导的第二部分位于第一掺杂半导体结构与第二掺杂半导体结构之间。
在相关实施例中，所述波导的第三部分从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分；以及所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分的第一锥形侧壁。
在相关实施例中，所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分的第二锥形侧壁；以及所述第一锥形侧壁具有第一斜率，且所述第二锥形侧壁具有第二斜率；以及所述第二斜率在极性上相对于所述第一斜率相反。
在相关实施例中，所述第二斜率的绝对值等于所述第一斜率的绝对值。
在相关实施例中，所述的半导体器件包括：第二介电层，位于所述第一介电层上方，其中：所述第一掺杂半导体结构的第一侧壁与所述第二介电层的第一侧壁相邻；以及所述第二掺杂半导体结构的第二侧壁与所述第二介电层的第二侧壁相邻。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分包括n掺杂区和p掺杂区。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分的所述n掺杂区与所述第一掺杂半导体结构相邻；以及所述波导的所述第二部分的所述p掺杂区与所述第二掺杂半导体结构相邻。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分包括所述n掺杂区与所述p掺杂区之间的耗尽区。
在相关实施例中，所述n掺杂区的第一掺杂剂浓度低于所述第一掺杂半导体结构的第二掺杂剂浓度；以及所述p掺杂区的第三掺杂剂浓度低于所述第二掺杂半导体结构的第四掺杂剂浓度。
在相关实施例中，所述第一掺杂半导体结构为n掺杂半导体结构；以及所述第二掺杂半导体结构为p掺杂半导体结构。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分的所述第二宽度比所述波导的所述第一部分的所述第一宽度大至少三倍。
在一些实施例中，提供一种用于形成半导体器件的方法。方法包含在第一介电层上方形成半导体层。方法包含图案化半导体层以形成包含波导的图案化半导体层。波导包含具有第一宽度的第一部分和具有大于第一宽度的第二宽度的第二部分。波导的第二部分位于图案化半导体层的第一部分与图案化半导体层的第二部分之间。方法包含掺杂图案化半导体层的第一部分以形成与波导的第二部分相邻的n掺杂半导体结构。方法包含掺杂图案化半导体层的第二部分以形成与波导的第二部分相邻的p掺杂半导体结构。
在相关实施例中，使所述半导体层图案化包括将所述波导形成为包括具有第一锥形侧壁和第二锥形侧壁的第三部分；所述波导的所述第三部分位于所述波导的所述第一部分与所述波导的所述第二部分之间；所述第一锥形侧壁具有第一斜率，且所述第二锥形侧壁具有第二斜率；以及所述第二斜率在极性上相对于所述第一斜率相反。
在相关实施例中，所述的方法包括：在所述第一介电层上方形成第二介电层，其中：所述n掺杂半导体结构的第一侧壁与所述第二介电层的第一侧壁相邻；以及所述p掺杂半导体结构的第二侧壁与所述第二介电层的第二侧壁相邻。
在相关实施例中，所述的方法包括：掺杂所述波导的所述第二部分的第一子部分以形成n掺杂区；以及掺杂所述波导的所述第二部分的第二子部分以形成p掺杂区。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分的所述n掺杂区与所述n掺杂半导体结构相邻；以及所述波导的所述第二部分的所述p掺杂区与所述p掺杂半导体结构相邻。
在一些实施例中，提供一种半导体器件。半导体器件包含位于第一介电层上方的波导。波导的第一部分具有第一宽度。波导的第二部分具有大于第一宽度的第二宽度。波导的第三部分从波导的第一部分延伸到波导的第二部分。波导的第三部分具有从波导的第三部分的第一侧延伸到波导的第三部分的第二侧的第一锥形侧壁。波导的第三部分的第一侧与波导的第一部分相邻，且波导的第三部分的第二侧与波导的第二部分相邻。半导体器件包含n掺杂半导体结构和p掺杂半导体结构。波导的第二部分位于n掺杂半导体结构与p掺杂半导体结构之间。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分包括n掺杂区和p掺杂区。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分的所述n掺杂区与所述n掺杂半导体结构相邻；以及所述波导的所述第二部分的所述p掺杂区与所述p掺杂半导体结构相邻。
在相关实施例中，所述波导的所述第二部分包括所述n掺杂区与所述p掺杂区之间的耗尽区。
前文概述若干实施例的特征，使得本领域的技术人员可更好地理解本公开的各方面。本领域的技术人员应了解，其可易于使用本公开作为设计或修改用于进行本文中所引入的实施例的相同目的或实现相同优点的其它工艺和结构的基础。本领域的技术人员还应认识到，此类等效构造并不脱离本公开的精神和范围，且本领域的技术人员可在不脱离本公开的精神和范围的情况下在本文中进行各种改变、替代和更改。
虽然已利用特定于结构特征或方法动作的语言来描述主题，但应理解，所附权利要求书的主题不必限于上文所描述的具体特征或动作。相反，公开上文所描述的具体特征和动作作为实施权利要求中的至少一些的实例形式。
本文中提供实施例的各种操作。描述操作中的一些或全部的顺序不应解释为暗示这些操作一定是依赖于顺序的。应了解具有本说明书的益处的替代定序。另外，应理解，并非所有操作都一定存在于本文中所提供的每个实施例中。此外，应理解，并非所有操作都一定在一些实施例中。
应了解，本文中所描绘的层、特征、元件等以相对于彼此的特定尺寸(例如，结构尺寸或定向)示出，例如，为了简单起见和易于理解，在一些实施例中，相同的实际尺寸与本文中所示出的尺寸基本上不同。另外，存在用于形成本文中所提及的层、区、特征、元件等的各种技术，例如刻蚀技术、平坦化技术、植入技术、掺杂技术、旋涂技术、溅镀技术、生长技术或沉积技术(例如化学气相沉积(CVD))中的至少一种。
此外，“示例性”在本文中用来指充当实例、情形、说明等，且并不一定是有利的。如本申请中所使用，“或”意图指包含性的“或”，而不是排它性的“或”。另外，除非另外规定或根据要涉及单数形式的上下文可知，否则如本申请和所附权利要求书中所使用的“一(a/an)”通常解释为指“一个或多个”。此外，A和B中的至少一个和/或类似物通常指A或B或A和B两者。此外，就使用“包含”、“具有(having/has/with)”或其变型来说，此类术语意图以类似于术语“包括”的方式而为包含性的。此外，除非另外规定，否则“第一”、“第二”或类似物并不意图暗示时间方面、空间方面、定序等。相反，这些术语仅用作特征、元件、物品等的标识符、名称等。举例来说，第一元件和第二元件通常对应于元件A和元件B，或两种不同或两种相同元件，或同一元件。
此外，尽管已相对于一个或多个实施方案绘示和描述了本公开，但本领域的一般技术人员在阅读和理解了本说明书和附图的基础上将设想到等效的更改和修改。本公开包括所有此类修改和更改，且仅受限于所附权利要求书的范围。尤其是对于通过上述组件(例如，元件、资源等)来执行的各种功能，除非另有指示，否则用于描述此类组件的术语意图对应于执行所描述组件的指定功能(例如，功能上等效的)的任何组件，即使结构上不等效于所公开的结构也是如此。另外，虽然可能已相对于若干实施方案中的仅一个公开了本公开的特定特征，但此特征可与其它实施方案的一个或多个其它特征组合，如对于任何给定或特定的应用来说是符合期望的且有利的。

Claims (10)

1.一种半导体器件，包括：
波导，位于第一介电层上方，其中：
所述波导的第一部分具有第一宽度；以及
所述波导的第二部分具有大于所述第一宽度的第二宽度；
第一掺杂半导体结构；以及
第二掺杂半导体结构，其中所述波导的所述第二部分位于所述第一掺杂半导体结构与所述第二掺杂半导体结构之间。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中：
所述波导的第三部分从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分；以及
所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分的第一锥形侧壁。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中：
所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分的第二锥形侧壁；以及
所述第一锥形侧壁具有第一斜率，且所述第二锥形侧壁具有第二斜率；以及
所述第二斜率在极性上相对于所述第一斜率相反。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，包括：
第二介电层，位于所述第一介电层上方，其中：
所述第一掺杂半导体结构的第一侧壁与所述第二介电层的第一侧壁相邻；以及
所述第二掺杂半导体结构的第二侧壁与所述第二介电层的第二侧壁相邻。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中：
所述波导的所述第二部分包括n掺杂区和p掺杂区。
6.一种用于形成半导体器件的方法，包括：
在第一介电层上方形成半导体层；
使所述半导体层图案化以形成包括波导的图案化半导体层，其中所述波导包括：
第一部分，具有第一宽度；以及
第二部分，具有大于所述第一宽度的第二宽度，其中所述波导的所述第二部分位于所述图案化半导体层的第一部分与所述图案化半导体层的第二部分之间；
掺杂所述图案化半导体层的所述第一部分以形成与所述波导的所述第二部分相邻的n掺杂半导体结构；以及
掺杂所述图案化半导体层的所述第二部分以形成与所述波导的所述第二部分相邻的p掺杂半导体结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
使所述半导体层图案化包括将所述波导形成为包括具有第一锥形侧壁和第二锥形侧壁的第三部分；
所述波导的所述第三部分位于所述波导的所述第一部分与所述波导的所述第二部分之间；
所述第一锥形侧壁具有第一斜率，且所述第二锥形侧壁具有第二斜率；以及
所述第二斜率在极性上相对于所述第一斜率相反。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：
在所述第一介电层上方形成第二介电层，其中：
所述n掺杂半导体结构的第一侧壁与所述第二介电层的第一侧壁相邻；以及
所述p掺杂半导体结构的第二侧壁与所述第二介电层的第二侧壁相邻。
9.一种半导体器件，包括：
波导，位于第一介电层上方，其中：
所述波导的第一部分具有第一宽度；
所述波导的第二部分具有大于所述第一宽度的第二宽度；
所述波导的第三部分从所述波导的所述第一部分延伸到所述波导的所述第二部分；
所述波导的所述第三部分具有从所述波导的所述第三部分的第一侧延伸到所述波导的所述第三部分的第二侧的第一锥形侧壁；以及
所述波导的所述第三部分的所述第一侧与所述波导的所述第一部分相邻，且所述波导的所述第三部分的所述第二侧与所述波导的所述第二部分相邻；
n掺杂半导体结构；以及
p掺杂半导体结构，其中所述波导的所述第二部分位于所述n掺杂半导体结构与所述p掺杂半导体结构之间。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中：
所述波导的所述第二部分包括n掺杂区和p掺杂区。
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