Ge光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种Ge光电探测器及其制备方法，其中，Ge光电探测器包括热源层，进一步的还包括导热层；从而通过具有高阻值的热源层作为热源，以升高Ge吸收层的温度，使得Ge吸收层的禁带宽度降低，从而使得能量低于原Ge吸收层禁带宽度的光子被吸收，以增大Ge吸收层的吸收系数，实现Ge光电探测器探测范围的延伸，以扩大应用范围，以及通过位于Ge吸收层与热源层之间的具有较高热导率的导热层，有效地将热源层产生的热源传递到Ge吸收层，从而有效调整Ge光电探测器的响应度；因此，本发明专利技术可提供一种制备工艺简单，且可有效提高Ge光电探测器在长波长条件下的吸收系数，以扩大Ge光电探测器的探测范围及应用范围。

【技术实现步骤摘要】
Ge光电探测器及其制备方法
本专利技术属于光电子
，涉及一种Ge光电探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。硅基Ge光电探测器，因其与CMOS工艺兼容，且便于集成，在光通信、光互联和光传感等领域有着广泛的应用。相较于面入射型光电探测器，波导型探测器能避免光探测器速率和量子效率间相互制约的问题，且可以与波导光路集成，更容易实现高速高响应度，是实现高速光通信和光互联芯片的核心器件之一。然而，Ge材料在波长大于1.55μm时，吸收系数会急剧下降，这使得Ge光电探测器无法满足L带(长波长波段，波长范围1.56μm～1.63μm)乃至U带(超长波长波段，波长范围1.63μm～1.68μm)的应用要求。为解决Ge材料在长波长下，吸收系数低的问题，现有技术中，通常在Ge材料中引入Sn材料，以延伸Ge光电探测器的探测范围，然而Sn材料的引入会增加工艺的难度，同时，Sn材料的引入还会降低Ge材料的热稳定性，从而限制了实际的应用。因此，提供一种新型的Ge光电探测器及其制备方法，实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种Ge光电探测器及其制备方法，用于解决现有技术中Ge光电探测器在长波长条件下，吸收系数低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种Ge光电探测器，包括：Si波导，所述Si波导包括依次叠置的底Si层、埋氧层及顶Si层；其中，所述顶Si层包括水平方向依次排列的P型掺杂接触区、I型区及N型掺杂接触区；Ge吸收层，所述Ge吸收层位于所述I型区上；钝化层，所述钝化层覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；热源层，所述热源层位于所述Ge吸收层的上方；金属电极，所述金属电极贯穿所述钝化层，且与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触。可选地，所述热源层与所述Ge吸收层之间的所述钝化层的厚度D的范围包括D≥0.5μm。可选地，所述热源层包括TiN层及TaN层中的一种或组合。可选地，还包括位于所述Ge吸收层与所述热源层之间的导热层，且所述导热层的热导率大于所述钝化层。可选地，所述导热层的相对两面分别与所述Ge吸收层及热源层相接触，其中，所述导热层包括AlN层。本专利技术还提供一种Ge光电探测器的制备方法，包括以下步骤：提供SOI衬底；进行光刻，形成Si波导，所述Si波导包括依次叠置的底Si层、埋氧层及顶Si层；通过离子注入，在所述顶Si层中分别形成P型掺杂接触区及N型掺杂接触区，以在所述顶Si层中形成水平方向依次排列的P型掺杂接触区、I型区及N型掺杂接触区；于所述I型区上形成Ge吸收层；形成钝化层，所述钝化层覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；形成热源层，所述热源层位于所述Ge吸收层的上方；形成金属电极，所述金属电极贯穿所述钝化层，且与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触。可选地，在形成所述Ge吸收层之后及形成所述金属电极之前包括以下步骤：形成第一钝化层，以覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；于所述Ge吸收层的上方形成热源层；形成包覆所述热源层的第二钝化层；形成贯穿所述第二钝化层及第一钝化层的沟槽，并填充所述沟槽，以形成与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触的金属电极。可选地，所述热源层与所述Ge吸收层之间的所述第一钝化层的厚度D的范围包括D≥0.5μm，其中，所述热源层包括TiN层及TaN层中的一种或组合；所述第一钝化层包括SiO2层；所述第二钝化层包括SiO2层。可选地，在形成所述Ge吸收层之后及形成所述金属电极之前包括以下步骤：形成第一钝化层，以覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层，并进行平坦化，以显露所述Ge吸收层；于所述Ge吸收层的上方依次形成导热层及热源层；形成包覆所述热源层及导热层的第二钝化层；形成贯穿所述第二钝化层及第一钝化层的沟槽，并填充所述沟槽，以形成与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触的金属电极。可选地，所述导热层的相对两面分别与所述Ge吸收层及热源层相接触，所述导热层的厚度H的范围包括H≥0.5μm，其中，所述热源层包括TiN层及TaN层中的一种或组合；所述导热层包括AlN层；所述第一钝化层包括SiO2层；所述第二钝化层包括SiO2层。如上所述，本专利技术的Ge光电探测器及其制备方法，通过具有高阻值的热源层作为热源，以升高Ge吸收层的温度，使得Ge吸收层的禁带宽度降低，从而使得能量低于原Ge吸收层禁带宽度的光子被吸收，以增大Ge吸收层的吸收系数，实现Ge光电探测器探测范围的延伸，以扩大应用范围；进一步的，通过位于Ge吸收层与热源层之间的具有较高热导率的导热层，还可有效地将热源层产生的热源传递到Ge吸收层，从而有效调整Ge光电探测器的响应度；因此，本专利技术可提供一种制备工艺简单，且可有效提高Ge光电探测器在长波长条件下的吸收系数，以扩大Ge光电探测器的探测范围及应用范围。附图说明图1显示为本专利技术中制备Ge光电探测器的工艺流程示意图。图2～图5显示为实施例一中制备一种Ge光电探测器各步骤所呈现的结构示意图。图6～图9显示为实施例二中制备另一种Ge光电探测器各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明110、210Si波导111、211底Si层112、212埋氧层113、213顶Si层1131、2131P型掺杂接触区1132、2132I型区1133、2133N型掺杂接触区120、220Ge吸收层130、230第一钝化层140、240热源层150、250第二钝化层160、260金属电极300导热层D、H厚度具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一参阅图5，本实施例提供一种Ge光电探测器，所述Ge光电探测器包括Si波导110、Ge吸收层120、第一钝化层130、热源层140、第二钝化层150及金属电160。其中，所述Si波导110包括依次叠置的底Si层111、埋氧层112及顶Si层113；其中，所述顶Si层113包括水平方向依次排列的P型掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ge光电探测器，其特征在于，包括：/nSi波导，所述Si波导包括依次叠置的底Si层、埋氧层及顶Si层；其中，所述顶Si层包括水平方向依次排列的P型掺杂接触区、I型区及N型掺杂接触区；/nGe吸收层，所述Ge吸收层位于所述I型区上；/n钝化层，所述钝化层覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；/n热源层，所述热源层位于所述Ge吸收层的上方；/n金属电极，所述金属电极贯穿所述钝化层，且与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ge光电探测器，其特征在于，包括：
Si波导，所述Si波导包括依次叠置的底Si层、埋氧层及顶Si层；其中，所述顶Si层包括水平方向依次排列的P型掺杂接触区、I型区及N型掺杂接触区；
Ge吸收层，所述Ge吸收层位于所述I型区上；
钝化层，所述钝化层覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；
热源层，所述热源层位于所述Ge吸收层的上方；
金属电极，所述金属电极贯穿所述钝化层，且与所述P型掺杂接触区及N型掺杂接触区相接触。


2.根据权利要求1所述的Ge光电探测器，其特征在于：所述热源层与所述Ge吸收层之间的所述钝化层的厚度D的范围包括D≥0.5μm。


3.根据权利要求1所述的Ge光电探测器，其特征在于：所述热源层包括TiN层及TaN层中的一种或组合。


4.根据权利要求1所述的Ge光电探测器，其特征在于：还包括位于所述Ge吸收层与所述热源层之间的导热层，且所述导热层的热导率大于所述钝化层。


5.根据权利要求4所述的Ge光电探测器，其特征在于：所述导热层的相对两面分别与所述Ge吸收层及热源层相接触，其中，所述导热层包括AlN层。


6.一种Ge光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供SOI衬底；
进行光刻，形成Si波导，所述Si波导包括依次叠置的底Si层、埋氧层及顶Si层；通过离子注入，在所述顶Si层中分别形成P型掺杂接触区及N型掺杂接触区，以在所述顶Si层中形成水平方向依次排列的P型掺杂接触区、I型区及N型掺杂接触区；
于所述I型区上形成Ge吸收层；
形成钝化层，所述钝化层覆盖所述P型掺杂接触区、N型掺杂接触区及Ge吸收层；
形成热源层，所述热源层位于所述Ge吸收层的上方；
形成金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：方青，张馨丹，邵瑶，胡鹤鸣，顾苗苗，陈华，张志群，陈晓峰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，国网上海能源互联网研究院有限公司，哈尔滨众达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53