硅基锗光电探测器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106328751A(43)申请公布日2017.01.11(21)申请号201510382643.1(22)申请日2015.07.02(71)申请人中兴通讯股份有限公司地址518057广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦法务部(72)发明人周治平涂芝娟华锋王会涛张琦(74)专利代理机构深圳市世纪恒程知识产权代理事务所44287代理人胡海国(51)Int.Cl.H01L31/101(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称硅基锗光电探测器(57)摘要本发明公开了一种硅基锗光电探测器，包括由上至下依次层叠的光波导层、硅氧化层和硅衬底，所述光波导层包括沿着光信号的传播方向依次分布的光耦合区、平面光波导区和光输出区，所述光耦合区上形成有用于接收光信号并将所述光信号引导至所述平面光波导区的耦合光栅；所述硅基锗光电探测器还包括叠在所述光输出区上的锗层、叠在所述锗层上的硅覆盖层、形成在所述硅覆盖层上的第一电极和形成在所述光输出区上的第二电极，所述锗层接收来自所述光输出区的光信号并将所述光信号转换为电信号。通过引入硅覆盖层，大大提高了带宽，同时大大降低了器件的暗电流，使器件的综合性能指标得到提高，能更好地满足高速光通信和光互连系统的要求。CN106328751ACN106328751A权利要求书1/1页1.一种硅基锗光电探测器，其特征在于，包括由上至下依次层叠的光波导层、硅氧化层和硅衬底，所述光波导层包括沿着光信号的传播方向依次分布的光耦合区、平面光波导区和光输出区，所述光耦合区上形成有用于接收光信号并将所述光信号引导至所述平面光波导区的耦合光栅；所述硅基锗光电探测器还包括叠在所述光输出区上的锗层、叠在所述锗层上的硅覆盖层、形成在所述硅覆盖层上的第一电极和形成在所述光输出区上的第二电极，所述锗层接收来自所述光输出区的光信号并将所述光信号转换为电信号。2.如权利要求1所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述硅覆盖层为N型半导体层，所述光输出区为P型半导体层。3.如权利要求1所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述光波导层还包括自所述光输出区的端面沿着光信号的传播方向延伸出的光反射区，所述光反射区上形成有用于将未被所述锗层吸收的光信号反射至所述光输出区的反射光栅。4.如权利要求3所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述反射光栅为布拉格反射光栅。5.如权利要求1所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述硅覆盖层上设有若干间隔排布的第一电极通孔，所述光输出区上设有若干间隔排布的第二电极通孔，所述第一电极插入所述第一电极通孔内，所述第二电极插入所述第二电极通孔内，并且所述第一电极通孔和所述第二电极通孔内分别填充有接触材料。6.如权利要求5所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述第一电极通孔为圆形孔，或者所述第一电极通孔和所述第二电极通孔均为圆形孔。7.如权利要求5所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述接触材料为掺杂铝的氮化钽。8.如权利要求1所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述第二电极分布在所述硅覆盖层的相对两侧，所述第一电极与两所述第二电极之间分别通过一片上电阻连接。9.如权利要求1至8中任一项所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述耦合光栅为全刻蚀光栅、浅刻蚀光栅、均匀光栅和二元闪耀光栅中的一种。10.如权利要求1至8中任一项所述的硅基锗光电探测器，其特征在于，所述硅覆盖层、锗层、光波导层、硅氧化层和硅衬底结合形成堆叠结构，所述硅基锗光电探测器还包括形成在所述堆叠结构的表面上的保护层。2CN106328751A说明书1/4页硅基锗光电探测器技术领域[0001]本发明涉及光电探测器技术领域，尤其涉及一种硅基锗光电探测器。背景技术[0002]在半导体光电探测器中，光电探测器暴露于光源时经由探测材料吸收光能并转换成电子信号而输出电流，可通过此用于光通讯及光探测。[0003]作为硅基光电集成技术中的重要代表之一的硅基锗光电探测器，经过几十年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。根据其光的入射角度，光电探测器可分为垂直入射(自由空间)和边入射(波导集成)这两种类型。其中波导集成的光电探测器由于光的传播和吸收沿着波导方向，而载流子输运则沿着与之相垂直的方向，因此在保持吸收区厚度不变的前提下，可以通过增大吸收长度来提高器件的响应度。[0004]近年来，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，部分性能指标已经达到了商用三五族探测器的水平。比如现有对接耦合的Ge波导探测器，其能在零偏压下很好地工作在40Gb/s的光纤传输系统中，响应度0.8A/W，但是器件的暗电流比较大，在-1V下的暗电流达4μA，器件的暗电流密度达80A/cm