[實用新型]一種光電探測器、光電集成電路及光通信系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220106311.2
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN202513189U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周志文;葉劍鋒;張衛(wèi)豐
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H01L31/112
• 分類號: H01L31/112;H01L27/144
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 陳世洪

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電探測器、光電集成電路及光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光電探測器是光通信、光互連和光電集成技術(shù)中關(guān)鍵的光電器件之一。信息技術(shù)向超大容量信息傳輸、超高密度信息存儲等方向飛速發(fā)展，要求光電探測器具有更小的尺寸和更高的響應(yīng)度。然而由于材料吸收系數(shù)小，為了獲得高的響應(yīng)度，器件的尺寸通常比較大。

實用新型內(nèi)容

本實用新型實施例的目的在于提供一種光電探測器，旨在解決現(xiàn)有光電探測器尺寸偏大、響應(yīng)度偏低的問題。

本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種光電探測器，其由場效應(yīng)晶體管改制而成，包括襯底、于所述襯底邊角處形成的源區(qū)和漏區(qū)、于所述襯底表面形成的柵區(qū)以及于所述源區(qū)和漏區(qū)表面形成的電極，所述柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)。

本實用新型實施例的另一目的在于提供一種光電集成電路，所述光電集成電路采用上述光電探測器。

本實用新型實施例的另一目的在于提供一種光通信系統(tǒng)，所述光通信系統(tǒng)包括上述光電探測器。

本實用新型實施例將場效應(yīng)晶體管的柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)，將所述場效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為光電探測器的電極，從而將場效應(yīng)晶體管改制成光電探測器。所述柵區(qū)吸收入射光時，于所述場效應(yīng)晶體管的源區(qū)與漏區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道，使所述場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測器尺寸較小，響應(yīng)度較高，適用于各種光電集成電路及光通信系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的另一光電探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型實施例將場效應(yīng)晶體管的柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)，將所述場效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為光電探測器的電極，從而將場效應(yīng)晶體管改制成光電探測器。所述柵區(qū)吸收入射光時，于所述場效應(yīng)晶體管的源區(qū)與漏區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道，使所述場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測器尺寸較小，響應(yīng)度較高，適用于各種光電集成電路及光通信系統(tǒng)。

以下結(jié)合具體實施例對本實用新型的實現(xiàn)進行詳細(xì)描述。

如圖1、2所示，本實用新型實施例提供的光電探測器由場效應(yīng)晶體管改制而成，將所述場效應(yīng)晶體管的柵區(qū)30作為入射光的吸收區(qū)，將所述場效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為所述光電探測器的電極。所述柵區(qū)30吸收入射光時，于所述場效應(yīng)晶體管的源區(qū)21與漏區(qū)22間形成導(dǎo)電溝道40，使所述場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于該場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測器尺寸較小，響應(yīng)度較高。

通常，所述場效應(yīng)晶體管的柵區(qū)30及襯底由不同半導(dǎo)體材料制成，制作所述柵區(qū)30的材料的禁帶寬度較所述襯底的小，且兩者的價帶帶階大于導(dǎo)帶帶階。入射光照射至所述柵區(qū)30使其產(chǎn)生電子-空穴對，由于所述柵區(qū)30與襯底的價帶帶階大而導(dǎo)帶帶階小，所述柵區(qū)30內(nèi)的電子自由地移至襯底，而空穴被限制在所述柵區(qū)30內(nèi)并集中在柵區(qū)30的底部。因空穴帶正電荷，吸引電子堆積在襯底表面，在襯底內(nèi)形成導(dǎo)通源區(qū)21與漏區(qū)22的導(dǎo)電溝道40，這樣大量電子從源區(qū)21移至漏區(qū)22，在電極上產(chǎn)生較大的光電流。入射光未照射至柵區(qū)30時，導(dǎo)電溝道40未能形成，源區(qū)21與漏區(qū)22間無法導(dǎo)通，電極上的暗電流很微弱。

上述襯底優(yōu)選為Si襯底或SOI襯底，制作所述柵區(qū)30的材料優(yōu)選為Ge。其中，SOI襯底14包括自下而上依次疊置的底層支撐層Si?11、埋層二氧化硅(SiO2)12以及頂層Si?13。于頂層Si?13的邊角處形成源區(qū)21和漏區(qū)22，于襯底表面上形成柵區(qū)30，柵區(qū)30的材料為另一種半導(dǎo)體(如Ge)，于源區(qū)21和漏區(qū)22表面上分別形成金屬電極51、52。入射光60水平照射至柵區(qū)30，柵區(qū)30吸收入射光60后，產(chǎn)生電子-空穴對，在頂層Si?13內(nèi)形成導(dǎo)電溝道40，該導(dǎo)電溝道40導(dǎo)通源區(qū)21與漏區(qū)22，產(chǎn)生光電流，如圖1所示。