專利名稱：電光設(shè)備及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及電光設(shè)備領(lǐng)域。舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種電光調(diào) 制器及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，硅基調(diào)制器受到相當(dāng)多的關(guān)注。硅中的調(diào)制機(jī)制受自由載流子等離子體 分散效應(yīng)(FCPD)的支配。當(dāng)自由載流子的濃度變化致使折射率和消光系數(shù)或吸光系數(shù)相 應(yīng)發(fā)生改變時(shí)，將發(fā)生所述FCPD效應(yīng)，其導(dǎo)致相移?？梢酝ㄟ^(guò)使用p-i-n 二極管或基于金 屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)電容器的設(shè)備結(jié)構(gòu)改變自由載流子的濃度。pin提供高效的折射率變化并由此提供高的相位調(diào)制效率。盡管如此，由于其載流 子重組過(guò)程較長(zhǎng)，其調(diào)制速度很難高于IGHz。相反地，MOS調(diào)制方式能夠提供高的調(diào)制速度 和零直流功率。然而，在MOS的積累過(guò)程中，載流子聚集在柵介質(zhì)附近很薄的區(qū)域內(nèi)，例如， 大約為IOnm的薄層。因此，自由載流子光重疊很小，導(dǎo)致對(duì)于類似的施加的電場(chǎng)或功率，實(shí) 際折射率變化效率相對(duì)較低。當(dāng)需要產(chǎn)生η相移來(lái)獲得信號(hào)調(diào)制時(shí)，將需要較長(zhǎng)的移相器 長(zhǎng)度。關(guān)于使用p-i-n 二極管改變自由載流子濃度，Qianfan Xu等發(fā)表的 "Micrometre-scale silicon electro-optic modulator，，，Nature,卷 435,325-327 頁(yè)， 2005公開(kāi)了一種方案，該出版物公開(kāi)了一種硅電光調(diào)制器。該調(diào)制器由一耦合到單波導(dǎo)的 環(huán)形諧振腔組成。其波導(dǎo)傳輸對(duì)信號(hào)波長(zhǎng)高度敏感，并且在與整數(shù)個(gè)導(dǎo)波波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的環(huán) 周長(zhǎng)的波長(zhǎng)處大大減少。通過(guò)調(diào)整該環(huán)形諧振腔的有效指數(shù)來(lái)改變共振波長(zhǎng)，這引起了對(duì) 傳輸信號(hào)的強(qiáng)調(diào)制。因此，通過(guò)使用嵌入該環(huán)形諧振腔內(nèi)的P-i-n結(jié)注入電子和空穴來(lái)對(duì) 該環(huán)形諧振腔的有效指數(shù)進(jìn)行電調(diào)制。Fuwan Gan 等發(fā)表的“High-speed silicon electrooptic modulatordesign，，， IEEE Photonics Technology Letters，卷 17，No. 5，2005 年 5 月，1007-1009，公開(kāi)了另 一種類似的使用P-i-n 二極管的方案。該出版物公開(kāi)了一種基于高指數(shù)對(duì)比度分裂脊 (split-ridge)波導(dǎo)和集成p-i-n 二極管區(qū)的高速電子載流子注入調(diào)制器。該分裂脊波導(dǎo) 包括經(jīng)由一薄的低指數(shù)層與一高指數(shù)板分離的高指數(shù)脊，由此結(jié)合了隱埋波導(dǎo)和脊波導(dǎo)的 優(yōu)點(diǎn)。分裂該脊波導(dǎo)的指數(shù)層相當(dāng)薄，使得其可以充當(dāng)散熱片為該波導(dǎo)的板部分提供較好 的散熱。光學(xué)模式極好地沿水平方向限定于脊內(nèi)，其大大減少了由于高摻雜的接觸區(qū)域和 側(cè)壁粗糙度所導(dǎo)致的損失。Ching Eng Png ^ ^ ^ 的 “Optical Phase Modulators for MHz andGHz Modulation in Silicon-On-Insulator(SOI)Journal of LightwaveTechnology,^ 22, No. 6，2004年6月，公開(kāi)了又一種使用p-i-n 二極管的方案。該出版物公開(kāi)了一種基于絕緣 體上覆硅(SOI)的材料的低損耗單模式光相位調(diào)制器。該調(diào)制器通過(guò)注入自由載流子改變 導(dǎo)向區(qū)域內(nèi)的折射率來(lái)工作。已優(yōu)化了本征區(qū)域內(nèi)的被注入的自由載流子和傳播的光學(xué)模 式之間的重疊，并且已應(yīng)用了兩個(gè)η+區(qū)結(jié)合為一個(gè)共陰極的特定的PIN器件幾何結(jié)構(gòu)。
關(guān)于使用MOS電容器改變自由載流子的濃度，美國(guó)專利6，845，198公開(kāi)了一種方案。該專利公開(kāi)了一種基于形成具有第一電導(dǎo)性的柵極區(qū)以與第二傳導(dǎo)類型本體區(qū)部分重 疊的、且具有插入并置于該柵極和本體區(qū)的連續(xù)部分之間的相對(duì)較薄的介電層的硅基電光 調(diào)制器。該調(diào)制器可以形成于SOI平臺(tái)上，且具有形成于該SOI結(jié)構(gòu)的相對(duì)較薄的硅表面 層中的本體區(qū)以及由相對(duì)較薄的硅層覆蓋該SOI結(jié)構(gòu)而形成的柵極區(qū)?？刂圃摉艠O和本體 區(qū)中的摻雜質(zhì)以在該電介質(zhì)上方和下方形成輕摻雜區(qū)，從而限定該設(shè)備的作用區(qū)。該光電 場(chǎng)本質(zhì)上與該作用設(shè)備區(qū)內(nèi)的自由載流子濃度區(qū)一致。調(diào)制信號(hào)的應(yīng)用使得自由載流子同 時(shí)在該介質(zhì)的兩側(cè)同步積累、損耗或反向，從而高速工作。Ansheng Liu ^ 1R ^ 白勺 “Scaling the Modulation Bandwidth andPhase Efficiency of a Silicon Optical Modulator", IEEE Journal ofselected topics in quantum electronics，卷11，No. 2，2005年3/4月，公開(kāi)了一種使用MOS電容器的類似方 案。該出版物公開(kāi)了一種基于包含MOS電容器的硅波導(dǎo)移相器的全硅光調(diào)制器。該出版物 公開(kāi)了如下內(nèi)容縮小波導(dǎo)尺寸以及減小柵氧化物層厚度能顯著提高相位調(diào)制效率，因?yàn)?該MOS電容器的電壓感應(yīng)電荷層的光場(chǎng)增強(qiáng)了，而這又導(dǎo)致折射率的變化，并且由此因自 由載流子分散效應(yīng)而改變了硅中的相位。Ling Liao 等發(fā)表的"Phase Modulation Efficiency and TransmissionLoss of Silicon Optical Phase Shifters", IEEE Journal of QuantumElectronics,^ 41,No. 2, 2005年2月，公開(kāi)了另一種使用MOS電容器的方案。該出版物集中于分析基于MOS電容器 的波導(dǎo)移相器的相位調(diào)制效率和光損失。在該出版物中，總共構(gòu)造了 9種使用多晶硅并且 其特征在于波長(zhǎng)為1. 55μπι左右的設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)照顯示，減小波導(dǎo)尺寸、將 電容器的柵極氧化物放置在光學(xué)模式中心附近以及減少氧化物厚度都顯著提高了相位調(diào) 制效率。Xiaoguang Tu 等發(fā)表的"A High-performance Si-based MOSElectrooptic Phase Modulator With a Shunt-Capacitor Configuration", Journal of Lightwave Technology，卷24，No. 2，2006年2月，公開(kāi)了又一種使用MOS電容器的方案。該出版物提 出通過(guò)引入兩個(gè)介電層以及使用高封閉波導(dǎo)設(shè)計(jì)來(lái)加強(qiáng)光重疊。在長(zhǎng)度為Icm的設(shè)備上加 壓IV時(shí)，為實(shí)現(xiàn)180度或π相移，其Vji LJI品質(zhì)因數(shù)近似為1. OVcm。該出版物公開(kāi)了一 種包括集成于一個(gè)SOI波導(dǎo)上的兩個(gè)旁路氧化物層電容器的新穎的硅基MOS電光相位調(diào)制 器。通過(guò)在該電極上施加正偏置而產(chǎn)生的自由載流子分散效應(yīng)改變?cè)搩蓚€(gè)柵極氧化物層附 近的折射率。已經(jīng)完成了結(jié)合了光導(dǎo)模式傳播特性的自由載流子分布的理論計(jì)算，并且分 析了諸如作用區(qū)的寬度和摻雜等級(jí)等結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。K. E. Moselund 等發(fā)表的 “Compact gate-all-around silicon lightmodulator for ultra high speed operation”，Sensors and ActuatorsA130_131，220-227 頁(yè)，2006 也通過(guò)提出一種全環(huán)柵極(GAA)亞微米級(jí)波導(dǎo)試圖增強(qiáng)光重疊并且獲得了 0. 45Vcm的 VjiLji。該出版物公幵了一種由被薄柵極氧化和多晶硅柵極包圍的硅納米線(Si-Nff)組成 的GAA MOS電容器。光在整個(gè)GAA結(jié)構(gòu)中傳播，而不僅僅是在Si-Nff中傳播。C. A. Barrios 等發(fā)表 的“ Modeling and analysis of high—speedelectro—optic modulation in high confinement silicon waveguides usingmetal-oxide-semiconductor configurationJournal of Applied Physics，卷96，No. 11，2004年12月，公開(kāi)了又一種使用MOS電容器的方案。該出版物對(duì)一種使用了 MOS結(jié) 構(gòu)的硅電光波導(dǎo)調(diào)制器的電學(xué)和光學(xué)特性進(jìn)行了分析。在不同的MOS 二極管工作模式和不 同的柵極氧化厚度下對(duì)該設(shè)備的性能進(jìn)行了研究。該波導(dǎo)調(diào)制器的結(jié)構(gòu)由一個(gè)長(zhǎng)寬比較高 的肋狀SOI波導(dǎo)組成，其具有限定在肋的每一側(cè)的板中的高摻雜區(qū)。多晶硅層充當(dāng)柵電極， 而位于側(cè)面的高摻雜區(qū)充當(dāng)?shù)仉姌O。位于上方的SiO2包覆層覆蓋所述整個(gè)結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供一種電光設(shè)備。該電光設(shè)備包括絕緣層，沉積于該絕 緣層上方并摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)，沉積于該絕緣層上方并摻雜有 第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)，以及沉積于該絕緣層上方且位于該第一半導(dǎo)體區(qū) 和第二半導(dǎo)體區(qū)之間的電光作用區(qū)。該電光作用區(qū)包括摻雜有該第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的 第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)，摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)，以及位 于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間的絕緣結(jié)構(gòu)，其中，該絕緣結(jié)構(gòu) 垂直于該絕緣層的表面延伸，使得該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)與第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)在垂 直于該絕緣層表面的方向上不存在重疊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中提供了一種制備電光設(shè)備的方法。該方法包括在一絕 緣層上形成摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)，在該絕緣層上形成摻雜有第二 傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)，以及在該絕緣層上以及該第一半導(dǎo)體區(qū)和該第二半導(dǎo) 體區(qū)之間形成一電光作用區(qū)。形成該電光作用區(qū)包括形成一個(gè)摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜 原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)，形成摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用 區(qū)，以及在該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間形成絕緣結(jié)構(gòu)，其中， 該絕緣結(jié)構(gòu)垂直于該絕緣層的表面延伸，使得該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)與第二半導(dǎo)體部分 作用區(qū)在垂直于該絕緣層表面的方向上不存在重疊。


在附圖中，不同視圖的相同的引用符號(hào)指代同一部件。該附圖未必用于縮放，重點(diǎn) 通常反而在于例示本發(fā)明的原理。在下面的說(shuō)明中，將參照下面的附圖描述本發(fā)明的多個(gè) 實(shí)施，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備的剖視圖；圖2A-2Q示出了例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備和光探測(cè)器的制備過(guò)程的 各個(gè)頂視圖和剖視圖；圖3示出了例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備的制備方法的流程圖；圖4A-4D示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用不同摻雜方案的電光設(shè)備的剖視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備的橫向電(TE)光強(qiáng)圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在肋狀物的高度的中間處水平切開(kāi)時(shí)的光學(xué) 模式分布概要載流子積累和消耗的圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的效率和V π L π對(duì)Vd的變化的圖；圖8Α示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的速度對(duì)板摻雜濃度的圖；圖8Β示出了根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施例的DC損耗板對(duì)層摻雜濃度的圖。
具體實(shí)施例方式雖然已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能理解，在不脫離由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以做 出很多形式上和細(xì)節(jié)上的變化。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)所限定，并且在所述 權(quán)利要求書(shū)的等同物的含義和范圍的范圍內(nèi)的所有改進(jìn)因此也被包含在內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種能夠同時(shí)獲得高相位效率和高速度的電光 設(shè)備。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電光設(shè)備100的剖視圖。該電光設(shè)備100 包括一個(gè)起始絕緣層102或介電層。該絕緣層102可以是氧化物層，例如二氧化硅(SiO2), 或隱埋氧化物層。不過(guò)，其它任何適用的絕緣材料都可以用于該絕緣層102。該電光設(shè)備 100還包括沉積于該絕緣層102上方并摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)域 104以及沉積于該絕緣層102上方并摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)106。典 型地，該第一半導(dǎo)體區(qū)104為體硅(Si)基底(或晶片)并且該第二半導(dǎo)體區(qū)106為多晶硅 (poly-Si)。不過(guò)，根據(jù)所選擇的設(shè)備構(gòu)造處理技術(shù)，該第一半導(dǎo)體區(qū)104也可以為poly-Si 并且該第二半導(dǎo)體區(qū)域106也可以為塊Si基底。其它任何適用的半導(dǎo)體材料都可以用于 該第一半導(dǎo)體區(qū)104和第二半導(dǎo)體區(qū)106。典型地，該第一傳導(dǎo)類型為ρ傳導(dǎo)類型并且該第 二傳導(dǎo)類型為η傳導(dǎo)類型。盡管如此，只要該第一和第二傳導(dǎo)類型因所選擇的電偏置條件 而不同時(shí)，該第一傳導(dǎo)類型也可以為η傳導(dǎo)類型并且該第二傳導(dǎo)類型也可以為ρ傳導(dǎo)類型。該電光設(shè)備100進(jìn)一步包括沉積于該絕緣層102上方且位于該第一半導(dǎo)體區(qū)域 104和第二半導(dǎo)體區(qū)域106之間的電光作用區(qū)108。該電光作用區(qū)108包括摻雜有第一傳 導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110，摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo) 體部分作用區(qū)112，以及位于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)112之 間的絕緣結(jié)構(gòu)114，其中，該絕緣結(jié)構(gòu)114垂直于該絕緣層102的表面延伸，使得該第一半導(dǎo) 體部分作用區(qū)110與第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)112在垂直于該絕緣層102表面的方向上不存 在重疊。該絕緣結(jié)構(gòu)114自該絕緣層102的表面經(jīng)過(guò)該電光作用區(qū)108延伸至該電光作用 區(qū)108的頂部。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110與該第一半導(dǎo)體區(qū)104電接觸，并且該第二 半導(dǎo)體部分作用區(qū)112與該第二半導(dǎo)體區(qū)106電接觸。該電光作用區(qū)108具有一肋狀物，其相對(duì)于該絕緣層102的表面具有高于該第一 半導(dǎo)體區(qū)104和第二半導(dǎo)體區(qū)106的高度。該電光作用區(qū)108的寬度用W表示，寬度范圍 為大約1000Α至7000Α，并且其高度用H表示，高度范圍為大約1000Α至4000Α。典型的W/H 可以為4000Α/2500Α。該第一半導(dǎo)體區(qū)域104的寬度用Warml表示，寬度范圍為大約OA至 3000Α,并且該第二半導(dǎo)體區(qū)106的寬度用Warm2表示，寬度范圍也為大約OA至3000A。臂 長(zhǎng)的選擇為從接近光學(xué)輪廓的中心位置到高摻雜物區(qū)域的電阻相關(guān)值(concern)和光損 耗之間。該第一半導(dǎo)體區(qū)104和第二半導(dǎo)體區(qū)106的高度用h表示，高度范圍為大約1000A 至 7000A。典型地，該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110與該第一半導(dǎo)體區(qū)104為相同材質(zhì)并且該 第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)112與該第二半導(dǎo)體區(qū)106為相同材質(zhì)。典型地，該第一半導(dǎo)體部 分作用區(qū)110與該第一半導(dǎo)體區(qū)104 —樣為體硅(Si)基底(或晶片)并且該第二半導(dǎo)體 部分作用區(qū)112與該第二半導(dǎo)體區(qū)106—樣為多晶硅(poly-Si)。不過(guò)，該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)Iio也可以為poly-Si并且該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)112也可以為塊Si基底。其 它任何適用的半導(dǎo)體材料都可以用于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110和第二半導(dǎo)體部分作 用區(qū)112。該絕緣結(jié)構(gòu)114可以為介電層或氧化物層，例如Si02。不過(guò)，其它任何適用的絕緣 材料都可以用于該絕緣結(jié)構(gòu)114。該絕緣結(jié)構(gòu)114在自該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)110至該 第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)112的方向上具有用Tox表示的2nm左右至50nm左右范圍內(nèi)的厚 度，典型地，該厚度介于5nm至30nm之間。該電介質(zhì)應(yīng)該能夠以電學(xué)方式促使載流子密度 發(fā)生變化，從而使其有效地積累或消耗，而對(duì)導(dǎo)光的光損耗很小。
該第一半導(dǎo)體區(qū)104進(jìn)一步與一具有相應(yīng)的傳導(dǎo)性類型的電極116相接觸，并且 該第二半導(dǎo)體區(qū)106也進(jìn)一步與一具有相應(yīng)的傳導(dǎo)性類型的電極118相接觸。該電光設(shè)備100進(jìn)一步包括一氧化物包覆層120，其覆蓋該電極116，118、該第一 和第二半導(dǎo)體區(qū)104，106、該第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)110，112以及該絕緣結(jié)構(gòu)114。 典型地，該氧化物包覆層120為SiO2，但是其它任何適用的絕緣材料都可以用于該氧化物包 覆層120。該包覆層用于提供包覆物至波導(dǎo)或移相器材料之間的足夠的折射率比，這樣光可 以被限制并且由此在較低的傳播損耗和最小的傳播缺失的情況下有效地被導(dǎo)入該包覆層 內(nèi)。空氣具有較大的折射率比，但在實(shí)際的設(shè)備應(yīng)用中，仍需要該結(jié)構(gòu)作為機(jī)械周邊用于進(jìn) 一步的設(shè)備集成。氧化物具有較小的折射率并且通常用作包覆層以及電絕緣膜以便與用作 偏壓的電子電極相接觸。圖2A-2Q示出了例示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備200和光探測(cè)器202的制備 過(guò)程的各個(gè)頂視圖和剖視圖，其中，兩個(gè)設(shè)備都是一體式的。圖2A示出了起始半導(dǎo)體基底204。作為示例，該起始半導(dǎo)體基底204為絕緣體上 覆硅(SOI)結(jié)構(gòu)。該SOI結(jié)構(gòu)204包括一半導(dǎo)體設(shè)備層206，其通過(guò)一隱埋氧化(BOX)層 210或一絕緣層垂直地與一支撐基底208分離。該絕緣層210將該設(shè)備層206與該支撐基 底208電絕緣。該SOI結(jié)構(gòu)204可以由諸如晶片鍵合或注氧隔離(SIMOX)技術(shù)的任意標(biāo)準(zhǔn) 工藝制成。在圖2A中例示出的本發(fā)明的實(shí)施例中，該設(shè)備層206典型地為塊Si，但其也可 以由任何適用的半導(dǎo)體材料制成，包括但不限于poly-Si、砷化鎵(GaAs)、鍺(Ge)或硅鍺 (SiGe)。該設(shè)備層206的厚度典型地介于但不限于2nm左右至1 μ m左右之間。該支撐基底 208可以由任何適用的半導(dǎo)體材料制成，包括但不限于Si、藍(lán)寶石、多晶硅(polysilicon)、 二氧化硅或氮化硅(Si3N4)。該支撐基底208的厚度典型地介于500 μ m左右至1000 μ m左 右之間。典型地，該厚度由晶片的尺寸決定。典型地，該絕緣層210為對(duì)硅酸乙酯(TE0S)、 硅烷(SiH4)或硅的熱氧化、玻璃、氮化硅(Si3N4)或碳化硅進(jìn)行處理而獲得的Si02。典型地， 該絕緣層210的厚度介于但不限于500A左右至5 μ m左右的范圍內(nèi)。優(yōu)選更薄的絕緣層用 于上述結(jié)構(gòu)中被導(dǎo)入該波導(dǎo)內(nèi)的光的光限制。接下來(lái)，圖2B示出了沉積于該半導(dǎo)體設(shè)備層206上的介電層212.該介電層212 可以為氧化物層，例如約lOOArmstrong的SiO2作為硬掩膜層沉積前的墊氧化物層。不過(guò)， 其他任何絕緣材料都可以用于該介電層212。然后對(duì)該半導(dǎo)體設(shè)備層206摻雜ρ型雜質(zhì)， 例如硼(B)，以使該半導(dǎo)體設(shè)備層呈現(xiàn)為ρ型。硼的植入量的一些例子分別為6E12，60KeV; 4E12,20Kev ；3E12, IOOKev0植入操作后存在退火步驟以激活該植入物。這一步驟之后為光阻去除(ras)和濕清潔。隨后，圖2C示出了沉積于該介電層212上的Si3N4硬掩膜層214。該Si3N4硬掩膜 層214在隨后的蝕刻步驟中保護(hù)該介電層212。圖2D至2Q示出了對(duì)電光設(shè)備200沿線A-A所做的剖視圖和對(duì)電光設(shè)備202沿線 B-B所做的剖視圖。圖2D中，該Si3N4硬掩膜層214上沉積有光阻劑層(未示出)。然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光 刻工藝將該光阻劑層圖形化以形成硅波導(dǎo)216。隨后，將該圖形化的光阻劑層用作掩膜，該 硬掩膜214的未被該光阻劑掩膜覆蓋的部分經(jīng)諸如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)的各向異性刻蝕處 理后被蝕刻掉。然后，該介電層和該硅設(shè)備層206也經(jīng)刻蝕形成硅波導(dǎo)216。這一步驟之后 為PRS和濕清潔。在圖2E中，氧化物層218，例如SiO2，熱生長(zhǎng)為垂直柵極絕緣層以將一 poly-Si層 220與Si設(shè)備層206完全絕緣。接下來(lái)，poly-Si層220沉積在該Si3N4硬掩膜層214和 該絕緣層210上方。隨后，對(duì)該poly-Si220摻雜η型雜質(zhì)，該雜質(zhì)與該被摻雜的Si設(shè)備層 206具有相反的傳導(dǎo)性類型。通過(guò)植入或擴(kuò)散完成摻雜過(guò)程。η型雜質(zhì)的一些例子包括砷 (As)和磷(ρ)。在圖2F中，該poly-Si層220上沉積有一光阻劑層(未示出)。然后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光 刻工藝將該光阻劑層圖形化以形成poly-Si波導(dǎo)222。隨后，將該圖形化的光阻劑層用作掩 膜，poly-Si 220的未被該掩膜覆蓋的部分經(jīng)諸如RIE的各向異性刻蝕處理后被蝕刻掉以 形成該poly-Si波導(dǎo)222。在圖2G中，該poly-Si 220、Si3N4214和絕緣層210上方沉積有一介電層224。典 型地，該介電層224為但不限于Si02。接下來(lái)，在圖2H中，該介電層224上方沉積有一光阻劑層(未示出)并且形成有 一 Si波導(dǎo)反向掩膜圖案。然后將該圖形化的光阻劑層用作掩膜，對(duì)該介電層224進(jìn)行刻蝕， 并進(jìn)行濕清潔處理。在圖21中，對(duì)該poly-Si 220層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理，使得大約500Armstrong 的Si3N4層214被保留。然后通過(guò)濕清潔移除該Si3N4層214。在圖2J中，為該電光設(shè)備200或調(diào)制器刻蝕出N+區(qū)226和P+區(qū)228，并植入各自 的η型和ρ型摻雜物。然后在圖2Κ中，為光探測(cè)器的Ge窗口的隨后的選擇性生長(zhǎng)沉積一介電層230。在圖2L中，該光探測(cè)器的Ge窗口 232被打開(kāi)。并且在圖2Μ中，Ge外延234在該 光探測(cè)器的Ge窗口 232中選擇性生長(zhǎng)。然后在圖2Ν中，各η型和ρ型摻雜物被植入該Ge 外延234內(nèi)以形成各N+區(qū)236和P+區(qū)238。這一步驟之后是退火。在圖20中，沉積有一厚介電層或絕緣結(jié)構(gòu)240用于波導(dǎo)包覆，例如Si02。然后在 圖2P中，將調(diào)制器接觸空穴242和光探測(cè)器接觸空穴244圖形化。這一步驟之后是刻蝕和 濕清潔。最后，在圖2Q中，在該接觸空穴242和244中分別沉積有金屬層246。該金屬層 246通常為氮化鈦(TiN)或鋁(Al)。然后將諸如該絕緣結(jié)構(gòu)240上方所示出的的層的金屬 墊圖形化。這一步驟之后是刻蝕和濕清潔。然后制備完成。圖3示出了例示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例的電光設(shè)備的制備方法的流程圖。該方法300由具有起始半導(dǎo)體基底204的302開(kāi)始。然后在304中，在該半導(dǎo)體基底204上沉 積一介電層212。進(jìn)一步，在306中，在該介電層212上沉積一 Si3N4硬掩模層214。接下 來(lái)，在308中，在該Si3N4硬掩模層214上沉積一光阻劑層。使用光刻蝕工藝將該光阻劑層 圖形化以形成硅導(dǎo)波圖案。將該圖形化光阻劑層用作掩膜，將Si3N4硬掩模中未被該光阻劑 掩膜覆蓋的部分刻蝕掉。然后，該介電層212和Si設(shè)備層206也經(jīng)刻蝕以形成硅波導(dǎo)216。 這一步驟之后是PRS和濕清潔。然后在310中，氧化物層218熱生長(zhǎng)，緊接著進(jìn)行poly-Si 220沉積和poly-Si層摻雜處理。在312中，形成poly-Si波導(dǎo)圖案222，并在Si3N4硬掩模 214和介電層210上沉積聚乙烯蝕刻蝕刻阻止層。在314中，進(jìn)一步沉積一介電層224。然 后316中，在該介電層224上將波導(dǎo)反向掩模圖形化。這一步驟之后是刻蝕和濕清潔。在 318中，在該poly-Si 220上執(zhí)行CMP處理并且將該Si3N4硬掩模214濕移除。在320中， 刻蝕出電光調(diào)制器的N+區(qū)226和P+區(qū)228，并分別植入η型和ρ型摻雜原子。在322中， 為SEG Ge窗口沉積一介電層230。步驟324中，形成光探測(cè)器Ge窗口開(kāi)口 232。然后在 326中，Ge外延234在該光探測(cè)器鍺窗口開(kāi)口 232中生長(zhǎng)。然后步驟328中，將各η型和ρ 型摻雜原子植入該光探測(cè)器的N+區(qū)236和P+區(qū)238內(nèi)。這一步驟之后是退火。步驟330 中，為波導(dǎo)包覆沉積一厚介電層240。然后在332中，將調(diào)制器接觸空穴242和光探測(cè)器接 觸空穴244圖形化，之后進(jìn)行刻蝕和濕清潔處理。最后，在334中，將金屬層246沉積進(jìn)入 各接觸空穴242和244內(nèi)。這一步驟之后是將金屬墊圖形化、刻蝕和濕清潔處理。然后制備完成。圖4Α至4D示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的采用不同的摻雜方案的電光設(shè)備的各個(gè) 剖視圖。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402包括第一摻雜區(qū)406和第二摻雜區(qū)408，并且該第二 半導(dǎo)體部分作用區(qū)404包括第一摻雜區(qū)410和第二摻雜區(qū)412。該第一摻雜區(qū)406和410 被限定為一鄰近于該絕緣結(jié)構(gòu)的垂直拉長(zhǎng)的區(qū)，并且該第二摻雜區(qū)408和412被限定為更 鄰近各自的第一半導(dǎo)體區(qū)414和第二半導(dǎo)體區(qū)416的水平拉長(zhǎng)的區(qū)域。典型地，各第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)402和404的第一摻雜區(qū)406和410通 常具有與該第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)402和404相近的高度。典型地，該高度在100 至500Α的范圍內(nèi)。典型地，各第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)402和404的第一摻雜區(qū)406 和410具有在自該絕緣結(jié)構(gòu)418的方向上延伸而出的Onm至300nm范圍內(nèi)的厚度或?qū)挾取５湫偷?，各第一和第二半?dǎo)體部分作用區(qū)402和404的第二摻雜區(qū)408和412具 有與該第一和第二半導(dǎo)體區(qū)414和416相近的高度。典型地，該高度在250A至1000A的范 圍內(nèi)。此外，各第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)402和404的第二摻雜區(qū)408和412具有在 自該絕緣結(jié)構(gòu)418的方向上延伸而出、與該第一和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)402和404相近 的厚度或?qū)挾?。典型地，各第一和第二半?dǎo)體部分作用區(qū)402和404的第二摻雜區(qū)408和 412的寬度在0至3000A的范圍內(nèi)。圖4A示出了該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406的一部分和第二摻 雜區(qū)域408的一部分在交集處重疊。類似，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第一摻雜區(qū)410 的一部分和第二摻雜區(qū)412的一部分在交集處重疊。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406和第二摻雜區(qū)408的摻雜濃度高 于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的剩余區(qū)域的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用 區(qū)404的第一摻雜區(qū)410和第二摻雜區(qū)412的摻雜濃度高于該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的剩余區(qū)域的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406和第二摻雜區(qū)408具有與該第一 半導(dǎo)體區(qū)414相同的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第一摻雜區(qū)410 和第二摻雜區(qū)412具有與該第二半導(dǎo)體區(qū)416相同的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406和第二摻雜區(qū)408以及該第一半 導(dǎo)體區(qū)414具有與該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第一摻雜區(qū)410和第二摻雜區(qū)412以及 該第二半導(dǎo)體區(qū)416相近的摻雜濃度。高摻雜的目的是為了減少接觸電阻和層電阻。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406和第二摻雜區(qū)408以及該第一半 導(dǎo)體區(qū)414的摻雜濃度在IO19CnT3至102°cm_3的范圍內(nèi)。該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第 一摻雜區(qū)410和第二摻雜區(qū)412以及該第二半導(dǎo)體區(qū)416的摻雜濃度在IO17CnT3至IO19CnT3 的范圍內(nèi)。摻雜區(qū)406、408、410，412為載流子從接觸位置至該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402 和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404更快速地流入流出提供了低阻路徑，為SiO2界面處的累積更 高的載流子濃度提供了來(lái)自本體(即，鄰近于該垂直電介質(zhì)的區(qū)域，418)的更豐富的載流 子源存儲(chǔ)量，并且由此更好的改變了相位變化。圖4B示出了第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第二摻雜區(qū)408的摻雜濃度高于該第 一半導(dǎo)體部 分作用區(qū)402的剩余區(qū)域的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404 的第二摻雜區(qū)412的摻雜濃度高于該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的剩余區(qū)域的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第二摻雜區(qū)408具有與該第一半導(dǎo)體區(qū)414相同 的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第二摻雜區(qū)412具有與該第二半導(dǎo) 體區(qū)416相同的摻雜濃度。可以使用不同的摻雜方案并且進(jìn)行特定優(yōu)化。稍后還可以引入 分級(jí)濃度曲線以將電阻最優(yōu)化并且將影響第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402或絕緣結(jié)構(gòu)418或第 二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404中的光傳輸?shù)膫鞑p耗的摻雜物減少到最少。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第二摻雜區(qū)408以及該第一半導(dǎo)體區(qū)414具有與 該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第二摻雜區(qū)412以及該第二半導(dǎo)體區(qū)416相近的摻雜濃 度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第二摻雜區(qū)408以及該第一半導(dǎo)體區(qū)414的摻雜 濃度在IO16CnT3至102°cm_3的范圍內(nèi)。該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第二摻雜區(qū)412以 及該第二半導(dǎo)體區(qū)416的摻雜濃度在IO16CnT3至102°cm_3的范圍內(nèi)。圖4C示出了第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406的摻雜濃度高于該第 一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的剩余區(qū)域的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404 的第一摻雜區(qū)410的摻雜濃度高于該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的剩余區(qū)域的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的剩余區(qū)域具有與該第一半導(dǎo)體區(qū)414相同的摻雜 濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的剩余區(qū)域具有與該第二半導(dǎo)體區(qū)416相同 的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406的摻雜濃度接近但區(qū)別于該第二 半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第一摻雜區(qū)410的摻雜濃度。該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402的第一摻雜區(qū)406中的摻雜濃度在IO16CnT3至 IO20Cm-3的范圍內(nèi)。該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404的第一摻雜區(qū)410的摻雜濃度在1019cm_3 至IO2ciCnT3的范圍內(nèi)。
圖4D示出了該第一半導(dǎo)體區(qū)414的摻雜濃度高于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)402 的摻雜濃度。類似地，該第二半導(dǎo)體區(qū)416的摻雜濃度高于該第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)404 的摻雜濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用一種二維電子仿真包Avant ！ MEDICI模擬施加有任何偏置的波導(dǎo)內(nèi)的電 學(xué)特性。所提出的電光設(shè)備或調(diào)制器將在純消耗模式下工作。該設(shè)備的仿真建議平帶 電壓為VFB = 0.93V。其中，硅介質(zhì)和氧化物介質(zhì)各自的擊穿電場(chǎng)為大約3. 0e5Vcm-l和 5. 5e6Vcm-l，仿真建議消耗模式下的最小Vd為0. 15V，由硅擊穿效應(yīng)限定。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電光設(shè)備的橫向電(TE)光強(qiáng)圖500。局部摻雜 模式致使高摻雜帶與除該介電層外的最高光強(qiáng)區(qū)域的較薄的部分重疊。而較高的摻雜濃度 可以產(chǎn)生更高的運(yùn)行速度以及更好的相位效率，載流子吸收損耗也將增加。完成了包括瞬 時(shí)速度分析、相位效率分析和損耗分析的三級(jí)分析，且除介電層外，還采用了約25nm的最 優(yōu)摻雜帶厚度。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在肋狀物的高度的中間處水平切開(kāi)時(shí)的 光學(xué)模式分布概要對(duì)載流子積累和消耗的圖600。該肋狀物波導(dǎo)中心寬度為大約0. 45 μ m。 曲線602表示光學(xué)模式分布。曲線604表示Vd = VFB = 0.93V時(shí)的直流(DC)載流子累積。 氧化物邊緣附近的載流子波峰是由采用了圖4D中的摻雜方案的高摻雜帶產(chǎn)生的。因?yàn)橛?效的載流子調(diào)制區(qū)域較窄，載流子主要向該氧化物邊緣 聚集。曲線606表示Vd = 0. 15V時(shí)的載流子消耗概要。在Vd = 0. 15V時(shí)，左側(cè)的空穴 和右側(cè)的電子被耗盡，在該氧化物邊緣附近形成槽。這顯然是因?yàn)樵谧罡吖鈴?qiáng)區(qū)域附近發(fā) 生了載流子調(diào)制。在圖6中，最強(qiáng)的TE電場(chǎng)區(qū)域與垂直的氧化物位置一致。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的效率和VJILJI分別對(duì)Vd的變化的圖。曲線 702表示效率相對(duì)Vd的變化，704表示V π L π對(duì)Vd的變化。圖7中，V π L π的品質(zhì)因數(shù) 為0. 36Vcm(Lp或Vp的定義是指在VP的偏置下，為獲得Pi的總相移，光在波導(dǎo)內(nèi)的傳播距 離，這樣，MZI的輸出處的光界面將被取消以生成信號(hào)0)，此時(shí)Vji Vd-VFB。VjiLji的 這一值意味著對(duì)于0.78Vpp左右的調(diào)制信號(hào)，設(shè)備長(zhǎng)度L π僅為4.5nm左右(MZI結(jié)構(gòu)的 輸出處光強(qiáng)由最高至最低)。圖7中示出，VjiLji的值隨著|Vd-VFB|的值的增加而增加。 由此可以將該品質(zhì)因數(shù)的值改進(jìn)為在Vd為0. 8V左右時(shí)降低到0. IVcm,然而傳輸損耗將會(huì) 很高。經(jīng)計(jì)算，Vd = 0. 15V時(shí)DC損耗為lldB/Ln (每Lu)。多晶硅損耗占lldB/L π中 的約6. 7dB/LJi，表現(xiàn)為DC損耗的60%。這一結(jié)果是在多晶硅具有大約50dB/cm的損耗率 的假設(shè)條件下得出的。因此，可以清楚地看出，減少多晶硅損耗對(duì)于改善傳輸損耗是必不可 少的。還可以通過(guò)將多晶硅置換為單晶硅來(lái)減小這一數(shù)值，其有可能將總損耗減少到小于 5dB/L π左右。Vd = 0. 15V時(shí)，將每Lji的電壓依賴損耗(VDL)的仿真值設(shè)為-1. 5dB/L π 左右，由于載流子撤離效應(yīng)，其為負(fù)值。由于該數(shù)值小于DC損耗，減少損耗的關(guān)鍵仍在于改 進(jìn)Poly-Si的品質(zhì)或置換多晶硅。為了對(duì)結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)反應(yīng)進(jìn)行仿真，在ρ側(cè)電極上施加Von = 0. 15V并且Voff = VFB = 0. 93V的矩形脈沖，并保持η側(cè)電極接地。逐漸上升過(guò)程和逐漸下降過(guò)程之間的一個(gè) IOOps的時(shí)間間隙產(chǎn)生了一個(gè)l/(2*100ps) = 5GHz的偽信號(hào)，其高于IMHz以確保不會(huì)產(chǎn) 生反向。獲得了 Tr (10-90% ) = 4ps以及Tf (10-90%) = 13. 5ps的瞬時(shí)上升時(shí)間，其中，Tr和Tf分別代表上升時(shí)間和下降時(shí)間。然后根據(jù)所示出的方程式(1)可以獲得3dB的調(diào) 制帶寬。經(jīng)計(jì)算，固有截止帶寬為40GHz。
(1)基于MOS的設(shè)備具有DC功率為0的優(yōu)勢(shì)。僅在開(kāi)關(guān)過(guò)程中消耗功率并且最大 理論AC功率發(fā)生在最小電阻狀態(tài)下。由于損耗區(qū)將損耗電容而不是電阻，最強(qiáng)損耗狀 態(tài)將具有最低的電阻。在Vd = 0. 15V時(shí)，經(jīng)計(jì)算，電阻為大約2.74e3Q.um，并且采用 Vpp = 2*Vss = 0. 93V-0. 15V,最大理論 AC 功率可以確定為 Pac = l/2*Vss2/Rlowest = 1/2* (1/2* (0. 93V-0. 15V)) 2/ (2. 74e3 Ω . um) = 2. 7755e_5W/um。對(duì)于約 4. 5mm 的相移距離 L π來(lái)說(shuō)，最大理論P(yáng)ac近似為0. 125W。圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的速度對(duì)板摻雜濃度的圖。曲線802表示載流 子積累速度對(duì)板濃度，曲線804表示載流子消耗速度對(duì)板濃度。各曲線802和804顯示，使 用載流子消耗模式，設(shè)備能夠具有達(dá)到或超過(guò)80GHz的很高的速度，但使用積累模式時(shí)仍 能獲得高于20GHz的速度。由消耗獲得的高速通常被理解為歸因于額外的連續(xù)模式消耗電 容所導(dǎo)致的總有效電容的降低。圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的DC損耗對(duì)(vs)板摻雜濃度的圖。曲線808 表示載流子積累的DC損耗對(duì)(vs)板濃度，曲線810表示載流子消耗的DC損耗對(duì)(vs)板 濃度。圖8B顯示了由摻雜物載流子吸收機(jī)制產(chǎn)生的高損耗的代價(jià)與更高速度性能之間的 權(quán)衡。
權(quán)利要求
一種電光設(shè)備，包括絕緣層；沉積于所述絕緣層上方并摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)；沉積于所述絕緣層上方并摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)；沉積于所述絕緣層上方且位于所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)之間的電光作用區(qū)，所述電光作用區(qū)包括摻雜有所述第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)；摻雜有所述第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)；位于所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間的絕緣結(jié)構(gòu)，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)垂直于所述絕緣層的表面延伸，使得所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)在垂直于所述絕緣層表面的方向上不存在重疊。
2.一種電光設(shè)備，包括 絕緣層；沉積于所述絕緣層上方并摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)； 沉積于所述絕緣層上方并摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)； 沉積于所述絕緣層上方且位于所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)之間的電光作 用區(qū)，所述電光作用區(qū)包括摻雜有所述第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 摻雜有所述第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 位于所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間的絕緣結(jié)構(gòu)，其 中，所述絕緣結(jié)構(gòu)自所述絕緣層的表面經(jīng)過(guò)所述電光作用區(qū)延伸至所述電光作用區(qū)的頂 部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述絕緣層為氧化物層。
4.如權(quán)利要求3所述的電光設(shè)備， 其中，所述氧化物層為二氧化硅層。
5.如權(quán)利要求3所述的電光設(shè)備， 其中，所述氧化物層為隱埋氧化物層。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)由硅制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)由多晶硅制成。
8.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述第一傳導(dǎo)類型為P傳導(dǎo)類型。
9.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述第二傳導(dǎo)類型為η傳導(dǎo)類型。
10.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述電光作用區(qū)具有肋狀物，其相對(duì)于所述絕緣層的表面具有高于所述第一半 導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)的高度。
11.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)與所述第一半導(dǎo)體區(qū)電接觸。
12.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)與所述第二半導(dǎo)體區(qū)電接觸。
13.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)由硅制成。
14.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)由多晶硅制成。
15.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備， 其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)在從所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)至所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的 方向上具有2nm左右至50nm左右范圍內(nèi)的厚度。
16.如權(quán)利要求15所述的電光設(shè)備，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)在從所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)至所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的 方向上具有5nm左右至30nm左右范圍內(nèi)的厚度。
17.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)具 有與所述第二摻雜區(qū)大致相同的摻雜濃度。
18.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)具 有與所述第二摻雜區(qū)大致相同的摻雜濃度。
19.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度低于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
20.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度低于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
21.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度高于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
22.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度高于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
23.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度高于所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)的摻雜濃度。
24.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度高于所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的摻雜濃度。
25.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO17CnT3左右。
26.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO18CnT3左右。
27.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO17CnT3左右。
28.如權(quán)利要求1或2所述的電光設(shè)備，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO18CnT3左右。
29.一種電光設(shè)備的制備方法，所述方法包括在絕緣層上形成第一半導(dǎo)體區(qū)并且摻雜所述第一傳導(dǎo)類型摻雜原子； 在所述絕緣層上形成第二半導(dǎo)體區(qū)并且摻雜所述第二傳導(dǎo)類型摻雜原子； 在所述絕緣層上以及在所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)之間形成電光作用區(qū)， 形成所述電光作用區(qū)包括形成摻雜有所述第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 形成摻雜有所述第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 在所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間形成絕緣結(jié)構(gòu)，其中，所 述絕緣結(jié)構(gòu)垂直于所述絕緣層的表面延伸，使得所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和所述第二半 導(dǎo)體部分作用區(qū)在垂直于所述絕緣層表面的方向上不存在重疊。
30.一種電光設(shè)備的制備方法，所述方法包括在絕緣層上形成第一半導(dǎo)體區(qū)并且摻雜第一傳導(dǎo)類型摻雜原子； 在所述絕緣層上形成第二半導(dǎo)體區(qū)并且摻雜第二傳導(dǎo)類型摻雜原子； 在所述絕緣層上以及在所述第一半導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)之間形成電光作用區(qū)， 形成所述電光作用區(qū)包括形成摻雜有所述第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 形成摻雜有所述第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)； 在所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間形成絕緣結(jié)構(gòu)，其 中，所述絕緣結(jié)構(gòu)自所述絕緣層的表面經(jīng)過(guò)所述電光作用區(qū)延伸至所述電光作用區(qū)的頂 部。
31.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述絕緣層為氧化物層。
32.如權(quán)利要求31所述的方法， 其中，所述氧化物層為二氧化硅層。
33.如權(quán)利要求31所述的方法， 其中，所述氧化物層為隱埋氧化層。
34.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)由硅制成。
35.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)由多晶硅制成。
36.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述第一傳導(dǎo)類型為P傳導(dǎo)類型。
37.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述第二傳導(dǎo)類型為η傳導(dǎo)類型。
38.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述電光作用區(qū)具有肋狀物，其相對(duì)于所述絕緣層的表面具有高于所述第一半 導(dǎo)體區(qū)和所述第二半導(dǎo)體區(qū)的高度。
39.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)與所述第一半導(dǎo)體區(qū)電接觸。
40.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)與所述第二半導(dǎo)體區(qū)電接觸。
41.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)由硅制成。
42.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)由多晶硅制成。
43.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)在從所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)至所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的 方向上具有2nm左右至50nm左右范圍內(nèi)的厚度。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述絕緣結(jié)構(gòu)在從所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)至所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的 方向上具有5nm左右至30nm左右范圍內(nèi)的厚度。
45.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)具 有與所述第二摻雜區(qū)大致相同的摻雜濃度。
46.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)具 有與所述第二摻雜區(qū)大致相同的摻雜濃度。
47.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度低于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
48.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度低于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
49.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度高于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
50.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)包括第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)的 摻雜濃度高于所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度。
51.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度高于所述第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)的摻雜濃度。
52.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度高于所述第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)的摻雜濃度。
53.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO17CnT3左右。
54.如權(quán)利要求29或30所述的方法， 其中，所述第一半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO18CnT3左右。
55.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO17CnT3左右。
56.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度為IO18CnT3左右。
全文摘要
公開(kāi)了一種電光設(shè)備。該電光設(shè)備包括絕緣層，沉積于該絕緣層上方并摻雜有第一傳導(dǎo)類型的摻雜原子的第一半導(dǎo)體區(qū)，沉積于該絕緣層上方并摻雜有第二傳導(dǎo)類型的摻雜原子的第二半導(dǎo)體區(qū)，以及沉積于該絕緣層上方且位于該第一半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)之間的電光作用區(qū)。該電光作用區(qū)包括摻雜有第一傳導(dǎo)類型摻雜原子的第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)，摻雜有第二傳導(dǎo)類型摻雜原子的第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)，以及位于該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)和第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)之間的絕緣結(jié)構(gòu)，其中，該絕緣結(jié)構(gòu)垂直于該絕緣層的表面延伸，使得該第一半導(dǎo)體部分作用區(qū)與第二半導(dǎo)體部分作用區(qū)在垂直于該絕緣層的該表面的方向上不存在重疊。還公開(kāi)了一種電光設(shè)備的制備方法。
文檔編號(hào)G02F1/025GK101842736SQ200780100177
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者于明彬, 宋軍峰, 緯·伊普·洛, 郭強(qiáng)·帕特里克·羅, 齊遜·達(dá)里爾·王 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局