暗电流消除的硅基锗PIN探测器及半导体设备制造技术

本发明专利技术提供了一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器及半导体设备，探测器包括：衬底层；下埋氧层，其形成在所述衬底层上；顶层硅，所述顶层硅通过掺杂形成位于中间的n掺杂区域以及位于n掺杂区域两侧的两个p掺杂区域；且在n掺杂区域的中间的硅脊波导层；锗吸收层，其配置在所述硅脊波导层上；上埋氧层，其形成在所述顶层硅上；第一电极对，其设置在所述上埋氧层，并通与顶层硅的两个p掺杂区域电连接；第二电极对，设置在所述上埋氧层，并与顶层硅的n掺杂区域的两侧电连接；第三电极，其设置在所述上埋氧层，并与所述锗吸收层电连接。基于本实施例的暗电流消除的硅基锗PIN探测器，通过采用多电极结构的设计，有效的减小暗电流，并降低误码率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
暗电流消除的硅基锗PIN探测器及半导体设备


[0001]本专利技术涉及光电探测领域，具体而言，涉及一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器及半导体设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量快速发展。
[0003]随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。硅(Si)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的光电探测器，它的作用就是把入射的光信号转化为电信号，以便后续的信号处理电路进行分析。硅基锗光电探测器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。
[0004]近年来，在学术界和工业界的持续创新努力下，各种高性能指标的波导集成的硅基锗光电探测器不断被提出，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。
[0005]然而由于硅基锗探测器的制备需要将锗异质外延生长在硅基底上，硅与锗的晶格失配约4％，导致锗吸收区内存在大量缺陷，从而使探测器中使用过程中产生大量暗电流，而暗电流增加了误码率和能耗。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器，以改善上述问题。
[0007]本专利技术实施例提供了一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器，其包括：
[0008]衬底层；
[0009]下埋氧层，其形成在所述衬底层上；
[0010]顶层硅，所述顶层硅通过掺杂形成位于中间的n掺杂区域以及位于n掺杂区域两侧的两个p掺杂区域；且在n掺杂区域的中间的硅脊波导层；
[0011]锗吸收层，其配置在所述硅脊波导层上；
[0012]上埋氧层，其形成在所述顶层硅上；
[0013]第一电极对，其设置在所述上埋氧层，并通与顶层硅的两个p掺杂区域电连接；
[0014]第二电极对，其设置在所述上埋氧层，并与顶层硅的n掺杂区域的两侧电连接；
[0015]第三电极，其设置在所述上埋氧层，并与所述锗吸收层电连接。
[0016]优选地，所述下埋氧层以及所述上埋氧层均为二氧化硅。
[0017]优选地，所述上埋氧层上形成有通孔，电极通过通孔与顶层硅形成电连接。
[0018]优选地，所述锗吸收层为n掺杂的锗吸收层。
[0019]优选地，所述第三电极用于接入高压，所述第二电极对用于接入中压，所述第一电极对用于接入低压。
[0020]本专利技术实施例还提供了一种半导体设备，其包括上述的暗电流消除的硅基锗PIN探测器。
[0021]基于本实施例的暗电流消除的硅基锗PIN探测器，通过采用了多电极结构的设计，可以有效的减小暗电流，并降低误码率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1是本专利技术第一实施例提供的暗电流消除的硅基锗PIN探测器的结构图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]请参阅图1，本专利技术第一实施例提供了一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器，其包括：
[0027]衬底层10。
[0028]其中，所述衬底层10可为硅衬底。
[0029]下埋氧层20，其形成在所述衬底层10上。
[0030]顶层硅30，所述顶层硅30通过掺杂形成位于中间的n掺杂区域31以及位于n掺杂区域31两侧的两个p掺杂区域32；且在n掺杂区域31的中间的硅脊波导层33。
[0031]在本实施例中，衬底层10、下埋氧层20以及顶层硅共同构成SOI衬底。其中，形成所述SOI衬底可以有多种方法，在一种可选实现方式中，可以采用注氧隔离技术(SIMOX)形成所述SOI衬底，即：提供衬底；向所述衬底注入氧离子，形成所述埋氧层20，所述埋氧层20将所述衬底分隔成上下两部分，即位于所述埋氧层20下方的所述衬底层10，位于所述埋氧层20上方的部分为所述顶硅层30。在另一种可选实现方式中，可以采用键合减薄技术(BE)形成所述SOI衬底，这些方案都在本专利技术的保护范围之内，本专利技术在此不做赘述。
[0032]在本实施例中，在获得所述SOI衬底后，可通过对所述顶层硅30进行刻蚀以及掺
杂，从而使得所述顶层硅30形成包括位于中间的n掺杂区域31以及位于n掺杂区域31两侧的两个p掺杂区域32；且在n掺杂区域31的中间形成有硅脊波导层33。
[0033]锗吸收层40，其配置在所述硅脊波导层33上。
[0034]具体地，在本实施例中，所述锗吸收层为n掺杂的锗吸收层。
[0035]上埋氧层50，其形成在所述顶层硅30上。
[0036]在本实施例中，所述上埋氧层50可为二氧化硅。
[0037]第一电极对，其设置在所述上埋氧层50，并与顶层硅的两个p掺杂区域电连接。
[0038]其中，具体地，所述第一电极对包括两个第一电极60，所述上埋氧层50开设有两个第一通孔51，所述的两个第一电极60通过两个所述第一通孔51分别与两个p掺杂区域32电连接。
[0039]第二电极对，其设置在所述上埋氧层50，并与顶层硅的n掺杂区域的两侧电连接。
[0040]其中，具体地，所述第二电极对包括两个第二电极70，所述上埋氧层50开设有两个第二通孔52，所述的两个第二电极70通过两个所述第二通孔52分别与n掺杂区域31的两侧电连接。
[0041]第三电极80，其设置在所述上埋氧层50，并与所述锗吸收层40电连接。
[0042]其中，具体地，上埋氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种暗电流消除的硅基锗PIN探测器，其特征在于，包括：衬底层；下埋氧层，其形成在所述衬底层上；顶层硅，所述顶层硅通过掺杂形成位于中间的n掺杂区域以及位于n掺杂区域两侧的两个p掺杂区域；且在n掺杂区域的中间的硅脊波导层；锗吸收层，其配置在所述硅脊波导层上；上埋氧层，其形成在所述顶层硅上；第一电极对，其设置在所述上埋氧层，并通与顶层硅的两个p掺杂区域电连接；第二电极对，其设置在所述上埋氧层，并与顶层硅的n掺杂区域的两侧电连接；第三电极，其设置在所述上埋氧层，并与所述锗吸收层电连接。2.根据权利要求1所述的暗电流消除的硅基锗PIN探测器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔积适，
申请(专利权)人：三明学院，
类型：发明
国别省市：