一种锗硅光电探测器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种锗硅光电探测器，其特征在于，包括：硅平板波导层，以及位于所述硅平板波导层上的锗吸收层和脊波导层；其中，所述锗吸收层包括间隔设置的第一锗吸收区和第二锗吸收区；所述脊波导层包括位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间的第一波导区；所述脊波导层用于接收光信号，并通过所述第一波导区将接收到的所述光信号传递至所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区；所述第一波导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。

【技术实现步骤摘要】
一种锗硅光电探测器


[0001]本专利技术涉及光电探测
，具体涉及一种锗硅光电探测器。

技术介绍

[0002]硅光芯片的制备工艺与标准半导体工艺兼容，芯片具有成本低、集成度高的优点，已经被业界广泛采用。在光通信领域，硅光芯片的接收端通常使用波导型锗硅光电探测器将光信号转化为电信号。
[0003]但是，目前的波导型锗硅光电探测器在高功率信号输入的情况下，锗吸收层会容易出现饱和吸收状态，导致信号产生畸变，造成信息解码出错。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例为解决
技术介绍
中存在的至少一个问题而提供一种锗硅光电探测器。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]本专利技术实施例一方面提供了一种锗硅光电探测器，包括：硅平板波导层，以及位于所述硅平板波导层上的锗吸收层和脊波导层；其中，
[0007]所述锗吸收层包括间隔设置的第一锗吸收区和第二锗吸收区；
[0008]所述脊波导层包括位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间的第一波导区；所述脊波导层用于接收光信号，并通过所述第一波导区将接收到的所述光信号传递至所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区；所述第一波导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。
[0009]上述方案中，所述脊波导层还包括第二波导区；所述第二波导区位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间且与所述第一波导区相连接，所述第一波导区和所述第二波导区在沿光信号的传递方向上依次布置；
[0010]所述第二波导区的宽度不变；或者，所述第二波导区的宽度沿所述光信号的传递方向变窄，所述第二波导区的宽度的变化率小于等于所述第一波导区的宽度的变化率。
[0011]上述方案中，沿光信号的传递方向上所述第一波导区和所述第二波导区的总长度大于或等于所述锗吸收层的长度。
[0012]上述方案中，所述脊波导层还包括与所述第一波导区相连接的第三波导区；所述脊波导层通过所述第三波导区接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第一波导区。
[0013]上述方案中，所述脊波导层的材料为硅。
[0014]上述方案中，所述锗吸收层与所述脊波导层之间的间距小于5μm。
[0015]上述方案中，所述第一锗吸收区与所述第二锗吸收区相对于所述脊波导层对称分布。
[0016]上述方案中，所述锗硅光电探测器还包括：第一电极和第二电极；
[0017]所述第一电极与所述锗吸收层电性连接；所述第二电极与所述硅平板波导层电性连接。
[0018]上述方案中，在所述硅平板波导层内形成有邻接设置的第一掺杂区和第二掺杂区；所述第一掺杂区和所述第二掺杂区的掺杂类型相同；所述第二掺杂区的掺杂浓度大于所述第一掺杂区的掺杂浓度；
[0019]所述脊波导层和所述锗吸收层位于所述第一掺杂区的上方；所述第二电极位于所述第二掺杂区的上方。
[0020]本专利技术实施例提供了一种锗硅光电探测器，其特征在于，包括：硅平板波导层，以及位于所述硅平板波导层上的锗吸收层和脊波导层；其中，所述锗吸收层包括间隔设置的第一锗吸收区和第二锗吸收区；所述脊波导层包括位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间的第一波导区；所述脊波导层用于接收光信号，并通过所述第一波导区将接收到的所述光信号传递至所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区；所述第一波导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。本专利技术实施例中，通过在硅平板波导层上设置脊波导层，并且脊波导层的第一波导区的宽度沿光信号的传递方向变窄，如此，使得入射的光信号在宽度变窄的第一波导区中，光模斑慢慢变大而被第一波导区两侧的第一锗吸收区和第二锗吸收区逐渐吸收，这就相当于将锗吸收层吸收入射的光信号的过程做了分布式吸收，使得光信号的吸收分布更加均匀，提高了锗吸收层吸收光信号的效率，即使在高功率信号输入的情况下，锗吸收层也能够吸收很强的光信号，从而避免了锗吸收层一开始就吸收很强的光信号而达到饱和吸收状态，产生信号畸变，造成信息解码出错。
附图说明
[0021]图1为相关技术中的锗硅光电探测器的俯视图；
[0022]图2为相关技术中的锗硅光电探测器的侧面剖视图；
[0023]图3为本专利技术实施例提供的锗硅光电探测器的俯视图；
[0024]图4a为本专利技术实施例提供的锗硅光电探测器沿图3中虚线A-A方向的侧面剖视图；
[0025]图4b为本专利技术实施例提供的锗硅光电探测器沿图3中虚线B-B方向的侧面剖视图；
[0026]图5a-5b为脊波导层的第二波导区的其他实施例的结构俯视图；
[0027]图6a-6d为本专利技术实施例提供的锗硅光电探测器在制备过程中的器件结构剖面示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]11-衬底；12-埋氧层；13-顶硅层；120、20-硅平板波导层；21-第一掺杂区；22-第二掺杂区(第二电极接触区)；
[0030]130、30-锗吸收层；31-第一锗吸收区；32-第二锗吸收区；33-第一电极接触区；
[0031]40-脊波导层；41-第一波导区；42-第二波导区；43-第三波导区；143-入射硅波导区；
[0032]51-第一电极；52-第二电极；
[0033]60-填充层。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图更详细地描述本专利技术公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0035]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。
[0036]在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0037]应当明白，当元件或层被称为“在
……
上”、“与
……
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
……
上”、“与
……
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锗硅光电探测器，其特征在于，包括：硅平板波导层，以及位于所述硅平板波导层上的锗吸收层和脊波导层；其中，所述锗吸收层包括间隔设置的第一锗吸收区和第二锗吸收区；所述脊波导层包括位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间的第一波导区；所述脊波导层用于接收光信号，并通过所述第一波导区将接收到的所述光信号传递至所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区；所述第一波导区的宽度沿光信号的传递方向变窄。2.根据权利要求1所述的锗硅光电探测器，其特征在于，所述脊波导层还包括第二波导区；所述第二波导区位于所述第一锗吸收区和所述第二锗吸收区之间且与所述第一波导区相连接，所述第一波导区和所述第二波导区在沿光信号的传递方向上依次布置；所述第二波导区的宽度不变；或者，所述第二波导区的宽度沿所述光信号的传递方向变窄，所述第二波导区的宽度的变化率小于等于所述第一波导区的宽度的变化率。3.根据权利要求2所述的锗硅光电探测器，其特征在于，沿光信号的传递方向上所述第一波导区和所述第二波导区的总长度大于或等于所述锗吸收层的长度。4.根据权利要求1所述的锗...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈代高，肖希，王磊，胡晓，张宇光，张红广，刘敏，吴定益，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：