本發(fā)明是有關(guān)于一種光調(diào)變器，且特別是有關(guān)于一種光相位調(diào)變器。

背景技術(shù)：

光調(diào)變器廣泛地應(yīng)用在各種光學(xué)領(lǐng)域中，光調(diào)變器的種類包含振幅調(diào)變器、相位調(diào)變器及偏振調(diào)變器等。光相位調(diào)變器可以用來(lái)控制光的相位，典型的光相位調(diào)變器例如為普克爾盒(pockelscells)或液晶盒裝置等電光調(diào)變裝置(electro-opticmodulators)。各式各樣的光相位調(diào)變器被應(yīng)用在集成光學(xué)系統(tǒng)(integratedoptics)中，光線在光學(xué)系統(tǒng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(waveguide)中傳遞，并且光的相位在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中被控制或改變。舉例而言，光相位調(diào)變器可用以改變激光共振器內(nèi)的激光波長(zhǎng)。光相位調(diào)變器也可應(yīng)用在穩(wěn)定激光的頻率。在光纖通信系統(tǒng)中，光相位調(diào)變器可應(yīng)用于編碼信息的發(fā)送。此外，光調(diào)變器也可應(yīng)用在光子芯片中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一方面是提供一種光調(diào)變器。根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，在此揭露的光調(diào)變器能夠?qū)⒐饩€限制或集中在主動(dòng)區(qū)域內(nèi)傳遞，因此得到性能更好的光調(diào)變器。再者，此光調(diào)變器能夠?qū)崿F(xiàn)適合的摻質(zhì)濃度梯度，不需要厚度方向上形成摻質(zhì)濃度梯度。

此光調(diào)變器包含一基材、一第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、一第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及一介電結(jié)構(gòu)?；木哂幸恢饕砻嬉约皩?shí)質(zhì)上垂直主要表面的一第一方向。第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有第一導(dǎo)電類型，且位于主要表面上。第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有第二導(dǎo)電類型，且位于主要表面上，其中第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在第一方向上不重疊。介電結(jié)構(gòu)位于主要表面上，并從主要表面沿第一方向向上延伸，且介電結(jié)構(gòu)夾置在第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間。第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及介電結(jié)構(gòu)形成一光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，提供一近似橢圓或圓形 的光通道。

在某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別具有一第一頂面以及一第二頂面，且介電結(jié)構(gòu)不覆蓋第一頂面和第二頂面。

在某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一頂面在實(shí)質(zhì)上相同的一第一高度橫向延伸至接觸介電結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施方式中，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二頂面在實(shí)質(zhì)上相同的一第二高度橫向延伸至接觸介電結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施方式中，第一高度與第二高度實(shí)質(zhì)上相同。

在某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)隔離第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，使第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不直接接觸。

在某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)具有一高度及一寬度，且高度大于寬度。

在某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)的高度實(shí)質(zhì)上等于第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一厚度及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一厚度。

在某些實(shí)施方式中，高度對(duì)寬度的比值為約10至約500。

在某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別具有一第一寬度及一第二寬度，且第一寬度實(shí)質(zhì)上等于第二寬度。

在某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含一第一摻雜部分以及一第二摻雜部分，第一摻雜部分接觸介電結(jié)構(gòu)，且位于介電結(jié)構(gòu)與第二摻雜部分之間，其中第一摻雜部分的一摻雜濃度小于第二摻雜部分的一摻雜濃度。

在某些實(shí)施方式中，第一摻雜部分的一高度大于第二摻雜部分的一高度。

在某些實(shí)施方式中，第一摻雜部分包含一豎立部以及一延伸部，豎立部接觸介電結(jié)構(gòu)，延伸部由豎立部橫向延伸至第二摻雜部分，且豎立部的一高度大于延伸部的一高度。

在某些實(shí)施方式中，豎立部的高度實(shí)質(zhì)上等于介電結(jié)構(gòu)的一高度，且延伸部的高度實(shí)質(zhì)上等于第二摻雜部分的一高度。

在某些實(shí)施方式中，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包含一第四摻雜部分以及一第五摻雜部分，第四摻雜部分接觸介電結(jié)構(gòu)，且位于介電結(jié)構(gòu)與第五摻雜部分之間，其中第四摻雜部分的一摻雜濃度小于第五摻雜部分的一摻雜濃度。

在某些實(shí)施方式中，第四摻雜部分的一高度大于第五摻雜部分的一高度。

在某些實(shí)施方式中，第四摻雜部分包含一豎立部以及一延伸部，豎立部接 觸介電結(jié)構(gòu)，延伸部由豎立部橫向延伸至第五摻雜部分，且豎立部的一高度大于延伸部的一高度。

在某些實(shí)施方式中，豎立部的高度實(shí)質(zhì)上等于介電結(jié)構(gòu)的一高度，且延伸部的高度實(shí)質(zhì)上等于第五摻雜部分的一高度。

附圖說(shuō)明

圖1繪示本發(fā)明一比較例的光調(diào)變器的剖面示意圖；

圖2繪示本發(fā)明一比較例的光調(diào)變器的光線強(qiáng)度分布模擬結(jié)果示意圖；

圖3繪示本發(fā)明某些實(shí)施方式的光調(diào)變器的立體示意圖；

圖4繪示本發(fā)明某些實(shí)施方式的光調(diào)變器的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，下文針對(duì)了本發(fā)明的實(shí)施方式與具體實(shí)施例提出了說(shuō)明性的描述；但這并非實(shí)施或運(yùn)用本發(fā)明具體實(shí)施例的唯一形式。以下所揭露的各實(shí)施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實(shí)施例中附加其他的實(shí)施例，而無(wú)須進(jìn)一步的記載或說(shuō)明。

在以下描述中，將詳細(xì)敘述許多特定細(xì)節(jié)以使讀者能夠充分理解以下的實(shí)施例。然而，可在無(wú)此等特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其他情況下，為簡(jiǎn)化附圖，熟知的結(jié)構(gòu)與裝置僅示意性地繪示于圖中。

在本文中使用空間相對(duì)用語(yǔ)，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，這是為了便于敘述一元件或特征與另一元件或特征之間的相對(duì)關(guān)系，如圖中所繪示。這些空間上的相對(duì)用語(yǔ)的真實(shí)意義包含其他的方位。例如，當(dāng)圖示上下翻轉(zhuǎn)180度時(shí)，一元件與另一元件之間的關(guān)系，可能從“下方”、“之下”變成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空間上的相對(duì)敘述也應(yīng)作同樣的解釋。

圖1繪示本發(fā)明一比較例的光調(diào)變器10的剖面示意圖。光調(diào)變器10主要包含p型多晶硅層11、n型多晶硅層12、氧化物層13、導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)14、導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)15以及基材17。p型多晶硅層11包含p+區(qū)域11a以及p區(qū)域11b，n型多晶硅層12包含n+區(qū)域12a以及n+區(qū)域12b。導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)14及導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)15分別接觸p+區(qū)域11a及n+區(qū)域12a。p型多晶硅層11與n型多 晶硅層12的一部分重疊，氧化物層13夾置在p型多晶硅層11與n型多晶硅層12的重疊部分之間。p型多晶硅層11、氧化物層13及n型多晶硅層12的重疊區(qū)域構(gòu)成光調(diào)變器10的主動(dòng)區(qū)域16。請(qǐng)注意，在主動(dòng)區(qū)域16中，p型多晶硅層11、氧化物層13以及n型多晶硅層12是在垂直基板17的方向上堆疊配置。此外，p型多晶硅層11與n型多晶硅層12必須橫向延伸以配置導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)14及導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)15。

氧化物層13可被理解為“柵介電層”，當(dāng)p型多晶硅層11與n型多晶硅層12之間產(chǎn)生電位差時(shí)，氧化物層13的相對(duì)兩側(cè)便聚集自由載子18(freecarrier)。當(dāng)光線在主動(dòng)區(qū)域16中沿著垂直紙面的方向19傳遞時(shí)，聚集的自由載子18能改變光線的相位，因此構(gòu)成可調(diào)整光線相位的光調(diào)變器10。

根據(jù)上述光調(diào)變器10的操作原理，吾人希望所傳遞的光線能夠被集中在主動(dòng)區(qū)域16內(nèi)，避免光線逸散到主動(dòng)區(qū)域16之外，才能讓光調(diào)變器10提供更佳的性能。

圖2繪示光調(diào)變器10的光線強(qiáng)度分布的模擬結(jié)果示意圖。在圖2中可以發(fā)現(xiàn)，光線強(qiáng)度分布被p型多晶硅層11及n型多晶硅層12扭曲，光線強(qiáng)度分布會(huì)沿著p型多晶硅層11及n型多晶硅層12橫向的延伸出去(或稱為擴(kuò)散出去)，導(dǎo)致光線不能全部集中在主動(dòng)區(qū)域中。在主動(dòng)區(qū)域區(qū)域以外傳遞的光線無(wú)法被改變相位，因此限制了光調(diào)變器10的性能。

另一方面，吾人希望在氧化物層13的相對(duì)兩側(cè)聚集更多的自由載子，以便能夠更有效的改變光的相位。但另一方面，吾人卻又不希望氧化物層13的相對(duì)兩側(cè)存在太高的摻質(zhì)濃度，因?yàn)閾诫s的物質(zhì)對(duì)于光線的傳遞會(huì)造成阻礙。所以，兩者間存在相互沖突的折衷(trade-off)。

所以，光調(diào)變器10存在兩項(xiàng)技術(shù)缺點(diǎn)，其一是光線強(qiáng)度分布被扭曲，無(wú)法有效地集中在主動(dòng)區(qū)域；其二是很難控制或調(diào)整氧化物層13相對(duì)兩側(cè)的濃度，以達(dá)到減少光線傳遞阻礙的目的。

本發(fā)明的發(fā)明人即是根據(jù)以上的發(fā)現(xiàn)以及研究，而提出本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，以改善上述光調(diào)變器10的缺點(diǎn)。圖3繪示本發(fā)明各種實(shí)施方式的光調(diào)變器100的立體示意圖。光調(diào)變器100包含基材110、第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130以及介電結(jié)構(gòu)140。本發(fā)明的技術(shù)思想，主要是將光調(diào)變器100的結(jié)構(gòu)改為：在遠(yuǎn)離介電結(jié)構(gòu)140的區(qū)域中提供較高的摻質(zhì)濃度，以促 使介電結(jié)構(gòu)140的相對(duì)兩側(cè)能夠產(chǎn)生更多的自由載子。但是，在鄰近介電結(jié)構(gòu)140的區(qū)域存在較低的摻質(zhì)濃度，降低此區(qū)域的摻質(zhì)濃度可以有效地減少光線傳遞的阻礙。

基材110具有主要表面112以及實(shí)質(zhì)上垂直主要表面112的第一方向d1。在某些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基材110包含摻雜或未摻雜的硅晶圓、或半導(dǎo)體上絕緣體(soi)基材、或類似的半導(dǎo)體材料。

第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120位于主要表面112上，而且第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120具有第一導(dǎo)電類型。舉例而言，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120可包含n型半導(dǎo)體材料或p型半導(dǎo)體材料。第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的例示半導(dǎo)體材料包含n型摻雜或p型摻雜的多晶硅、非晶硅、單晶硅或類似的材料。摻質(zhì)可例如為3a族或5a族的元素或含有3a族或5a族元素的化合物或類似的材料。

第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130位于主要表面112上，而且第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130具有第二導(dǎo)電類型。請(qǐng)注意，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120在第一方向d1上不會(huì)彼此重疊。更詳細(xì)的說(shuō)，從第一方向d1觀察時(shí)(即圖3顯示的示意圖)，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120之間存在一個(gè)間距，因此第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130不會(huì)與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120重疊。此外，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的第二導(dǎo)電類型與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的第一導(dǎo)電類型不同。舉例而言，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)120包含n型半導(dǎo)體材料時(shí)，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130可包含p型半導(dǎo)體材料；或者當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)120包含p型半導(dǎo)體材料時(shí)，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130可包含n型半導(dǎo)體材料。

介電結(jié)構(gòu)140從基材110的主要表面112沿第一方向d1向上延伸，并且?jiàn)A置在第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130之間。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120具有第一側(cè)壁120s，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130具有第二側(cè)壁130s。在具體實(shí)施例中，第一側(cè)壁120s及第二側(cè)壁130s實(shí)質(zhì)上沿著第一方向d1延伸，而且第一側(cè)壁120s與第二側(cè)壁130s相對(duì)。介電結(jié)構(gòu)140夾置在第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的第一側(cè)壁120s與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的第二側(cè)壁130s之間，從而實(shí)體上隔離第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130，使第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130不直接接觸。

介電結(jié)構(gòu)140可以是任何適合的介電材料，例如氮化硅、氧化硅、摻雜的硅玻璃等介電材料，介電結(jié)構(gòu)140也可以由低介電系數(shù)的介電材料所形成，例 如磷硅酸鹽玻璃(psg)、硼磷硅玻璃(bpsg)、氟硅玻璃(fsg)、碳化硅材料、或上述的組合或類似材料。介電結(jié)構(gòu)140也可以由高介電系數(shù)的介電材料所形成，例如氧化鉿(hfo2)、氧化鉿硅(hfsio)、鉿氮氧化硅(hfsion)、鉿氧化鉭(hftao)、鉿氧化鈦(hftio)、氧化鉿鋯(hfzro)或類似材料。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)140實(shí)體接觸第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120，而且介電結(jié)構(gòu)140與第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的接觸面(或稱為界面)延伸到基材110的主要表面112。在另外某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)140實(shí)體接觸第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130，而且介電結(jié)構(gòu)140與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的接觸面或界面延伸到基材110的主要表面112。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)140的高度h大于寬度w。在某些實(shí)施例中，介電結(jié)構(gòu)140的高度h對(duì)寬度w的比值(h/w)可為約10至約500，例如為約15、約20、約30、約50、約100、約200、約300或約400。在某些實(shí)施例中，介電結(jié)構(gòu)140的高度h為約0.05μm至約5μm，例如為約0.1μm、約0.2μm、約0.5μm、約1μm、約2μm或約4μm。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130分別具有第一頂面120t以及第二頂面130t。第一頂面120t在實(shí)質(zhì)上相同的一第一高度l1上橫向延伸至接觸介電結(jié)構(gòu)140，而且第二頂面130t在實(shí)質(zhì)上相同的一第二高度l2上橫向延伸至接觸介電結(jié)構(gòu)140。在某些實(shí)施例中，第一高度l1實(shí)質(zhì)上等于第二高度l2。亦即，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第一頂面120t與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的第二頂面130t在實(shí)質(zhì)上相同的一水平高度上延伸。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)140不覆蓋第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的第一頂面120t和第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的第二頂面130t。因此，從第一方向d1觀察，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、介電結(jié)構(gòu)140及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130不會(huì)互相重疊。在另外某些實(shí)施方式中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130不會(huì)覆蓋介電結(jié)構(gòu)140的頂面。

在另外某些實(shí)施方式中，介電結(jié)構(gòu)140的底面140b、第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的底面120b以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的底面130b直接接觸基材110的主要表面112。

在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，從第一方向d1觀察時(shí)，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130是以介電結(jié)構(gòu)140為對(duì)稱軸呈現(xiàn)鏡像對(duì)稱。在多個(gè)實(shí)施 例中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130分別具有第一寬度w1及第二寬度w2，而且第一寬度w1實(shí)質(zhì)上等于第二寬度w2。在另外某些實(shí)施方式中，在光調(diào)變器100的剖面結(jié)構(gòu)中，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130是以介電結(jié)構(gòu)140為對(duì)稱軸呈現(xiàn)水平對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，介電結(jié)構(gòu)140的高度h實(shí)質(zhì)上等于第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的厚度t1及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的厚度t2。

在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式中，光調(diào)變器100的第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130及介電結(jié)構(gòu)140是橫向地配置在同一平面上，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130及介電結(jié)構(gòu)140的空間集合即定義了光調(diào)變器100的主動(dòng)區(qū)域101的范圍。既使光線強(qiáng)度分布沿著第一及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)橫向的延伸出去，光線仍然被限制在主動(dòng)區(qū)域101內(nèi)。所以，根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，能夠?qū)⒐饩€限制在主動(dòng)區(qū)域內(nèi)傳遞。此外，通過(guò)調(diào)整第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130及介電結(jié)構(gòu)140的寬度及厚度，便能調(diào)整主動(dòng)區(qū)域101的范圍。因此，本發(fā)明徹底改善了圖1的光調(diào)變器10無(wú)法將光線集中在主動(dòng)區(qū)域的技術(shù)缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，光線強(qiáng)度分布103呈現(xiàn)類似橢圓形狀的分布，如圖3所示。在鄰近介電結(jié)構(gòu)140的區(qū)域具有相對(duì)較高的光強(qiáng)度，在遠(yuǎn)離介電結(jié)構(gòu)140的區(qū)域具有相對(duì)較低的光強(qiáng)度。在多個(gè)實(shí)施例中，光線強(qiáng)度分布103是以介電結(jié)構(gòu)140為對(duì)稱軸呈現(xiàn)對(duì)稱分布。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施例，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及介電結(jié)構(gòu)形成一光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而提供一近似橢圓或圓形的光通道或光線強(qiáng)度分布。

根據(jù)本發(fā)明的另外某些實(shí)施方式，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120包含多個(gè)摻雜區(qū)，例如第一摻雜區(qū)121、第二摻雜區(qū)122及第三摻雜區(qū)123。第一摻雜區(qū)121的摻質(zhì)濃度小于第二摻雜區(qū)122的摻質(zhì)濃度，而且第二摻雜區(qū)122的摻質(zhì)濃度小于第三摻雜區(qū)123的摻質(zhì)濃度。換言之，在第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120中，第一摻雜區(qū)121具有最小的摻質(zhì)濃度，而第三摻雜區(qū)123具有最大的摻質(zhì)濃度。類似地，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130也可包含多個(gè)摻雜區(qū)，例如第四摻雜區(qū)131、第五摻雜區(qū)132及第六摻雜區(qū)133。第四摻雜區(qū)131的摻質(zhì)濃度小于第五摻雜區(qū)132的摻質(zhì)濃度，而且第五摻雜區(qū)132的摻質(zhì)濃度小于第六摻雜區(qū)133摻質(zhì)濃度。換言之，在第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130中，第四摻雜區(qū)131具有最小的摻質(zhì)濃度，而第六 摻雜區(qū)133具有最大的摻質(zhì)濃度。

位在遠(yuǎn)離介電結(jié)構(gòu)140的第三摻雜區(qū)123及第六摻雜區(qū)133具有最高的摻質(zhì)濃度，用以促使介電結(jié)構(gòu)140的相對(duì)兩側(cè)產(chǎn)生更多的自由載子。位在毗鄰介電結(jié)構(gòu)140的第一摻雜區(qū)121及第四摻雜區(qū)131具有最低的摻質(zhì)濃度，毗鄰介電結(jié)構(gòu)140的區(qū)域具有較大的光線強(qiáng)度，降低此區(qū)域的摻質(zhì)濃度可以有效地減少光線傳遞的阻礙。在此實(shí)施方式中，不同的摻雜區(qū)是水平方向的配置，所以能夠利用植入摻雜技術(shù)輕易的形成多個(gè)不同摻質(zhì)濃度的區(qū)域，此方式相較于在同一水平的半導(dǎo)體層上，以離子植入方式于厚度方向造成摻質(zhì)濃度梯度來(lái)形成不同摻質(zhì)濃度的區(qū)域的方法，本發(fā)明所提供的實(shí)施方式可以達(dá)到更精準(zhǔn)地控制濃度分布的效果。

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的第一寬度w1、介電結(jié)構(gòu)140的寬度w以及第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的第二寬度w2的總和定義了光調(diào)變器100的寬度q，而且介電結(jié)構(gòu)140的高度h定義光調(diào)變器100的厚度t，上述光調(diào)變器100的寬度q可例如為約0.2μm至約10μm，且光調(diào)變器100的厚度t可例如為約0.1μm至約5μm。

在另外某些實(shí)施方式中，光調(diào)變器100可更包含第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)151以及第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)152，分別接觸第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130。在某些實(shí)施例中，第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)151接觸第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120的第三摻雜區(qū)123，第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)152接觸第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130的第六摻雜區(qū)133。第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)151及第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)152用以對(duì)第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130提供電壓訊號(hào)，讓第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120與第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130之間產(chǎn)生電位差。

圖4繪示本發(fā)明另外某些實(shí)施方式的光調(diào)變器100a的剖面示意圖。在圖4中，相同或相似于圖3繪示的光調(diào)變器100的元件以相同或相似的元件符號(hào)表示。光調(diào)變器100a的第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120包含第一摻雜部分121”、第二摻雜部分122”以及第三摻雜部分123”。第一摻雜部分121”的摻質(zhì)濃度小于第二摻雜部分122”的摻質(zhì)濃度，而且第二摻雜部分122”的摻質(zhì)濃度小于第三摻雜部分123”的摻質(zhì)濃度。類似地，第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130包含第四摻雜部分131”、第五摻雜部分132”及第六摻雜部分133”。第四摻雜部分131”的摻質(zhì)濃度小于第五摻雜部分132”的摻質(zhì)濃度，而且第五摻雜部分132”的摻質(zhì)濃度小于第六 摻雜部分133”的摻質(zhì)濃度。光調(diào)變器100a的其中一特征是，第一摻雜部分121”的高度h1大于第二摻雜部分122”的高度h2，而且第四摻雜部分131”的高度h3大于第五摻雜部分132”的高度h4。

在某些實(shí)施方式中，第一摻雜部分121”包含豎立部126以及延伸部127。豎立部126接觸介電結(jié)構(gòu)140，延伸部127由豎立部126橫向延伸至第二摻雜部分122”，而且豎立部126的高度h1大于延伸部127的高度h2。在某些實(shí)施例中，豎立部126與介電結(jié)構(gòu)140具有實(shí)質(zhì)上相同的高度h1，而且延伸部127、第二摻雜部分122”與第三摻雜部分123”具有實(shí)質(zhì)上相同的高度h2。高度h1可例如為約150nm至約300nm，高度h2可例如為約50nm至約130nm。在某些實(shí)施例中，第一摻雜部分121”的頂面與第二摻雜部分122”的頂面之間的落差g1為高度h1的約50％至約70％。

類似地，第四摻雜部分131”包含豎立部136以及延伸部137。豎立部136接觸介電結(jié)構(gòu)140，延伸部137由豎立部136橫向延伸至第五摻雜部分132”，而且豎立部136的高度h3大于延伸部137的高度h4。在某些實(shí)施例中，豎立部136與介電結(jié)構(gòu)140具有實(shí)質(zhì)上相同的高度h3，而且延伸部137、第五摻雜部分132”與第六摻雜部分133”具有實(shí)質(zhì)上相同的高度h4。高度h3可例如為約150nm至約300nm，高度h4可例如為約50nm至約130nm。在某些實(shí)施例中，第四摻雜部分131”的頂面與第五摻雜部分132”的頂面之間的落差g2為高度h3的約50％至約70％。在一特定實(shí)例中，高度h1實(shí)質(zhì)上等于高度h3，且高度h2實(shí)質(zhì)上等于高度h4。

豎立部126、豎立部136及介電結(jié)構(gòu)140形成光調(diào)變器100a的脊形波導(dǎo)(ridgewaveguide)結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，豎立部126的寬度e1、豎立部136寬度e2及介電結(jié)構(gòu)140的寬度e3的總寬度e為豎立部126的高度h1(或豎立部136的高度h3)的約1.5倍至約2.5倍。總寬度e可例如為約400nm至約450nm，較佳為約410nm至約430nm。

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式，豎立部126及豎立部136可用以限制及調(diào)整光調(diào)變器100a中的光線強(qiáng)度分布103。如圖4所示，光調(diào)變器100a中的光線強(qiáng)度分布103能夠有效地被豎立部126及豎立部136限制在總寬度e的范圍內(nèi)。此外，豎立部126、136的高度h1、h3對(duì)于光線強(qiáng)度分布103也有影響，可以通過(guò)調(diào)整豎立部126、136的高度h1、h3而得到近似于圓形的光線強(qiáng)度分 布103。因此，本發(fā)明某些實(shí)施方式中所述的豎立部的寬度及/或高度的特征或比例具有特定的技術(shù)功效，并非單純的設(shè)計(jì)變更或簡(jiǎn)單改變。

光調(diào)變器100a可以選擇性地包含介電層160、第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)151以及第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)152。介電層160位在第一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)120、第二半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)130以及介電結(jié)構(gòu)140的上方。介電層160具有第一開(kāi)口161以及第二開(kāi)口162，分別對(duì)準(zhǔn)第三摻雜部分123”以及第六摻雜部分133”。第一導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)151和第二導(dǎo)電接觸結(jié)構(gòu)152分別經(jīng)由第一開(kāi)口161和第二開(kāi)口162電性連接第三摻雜部分123”以及第六摻雜部分133”。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。