[發明專利]倒錐型大功率硅鍺光電探測器及提高入射光功率的方法

有效

• 申請號: 201611156831.3
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106784072B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 王磊;肖希;陳代高;李淼峰
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/028;H01L31/105
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

1.一種倒錐型大功率硅鍺光電探測器，制作在SOI晶圓(1)上，其特征在于：該探測器包括入射波導(2)、第一重摻雜區(3)、第二重摻雜區(4)、第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、鍺波導(7)、本征區(8)，光從入射波導(2)入射，所述第一重摻雜區(3)、第二重摻雜區(4)、第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)組成有兩層臺階的單脊波導結構，第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)的橫截面圍成梯形，在梯形與入射波導(2)連接處，梯形寬度與入射波導(2)寬度相等，梯形沿著光傳播方向寬度由寬變窄；鍺波導(7)的橫截面為梯形，寬度沿著光傳播方向由窄變寬；本征區(8)的橫截面為梯形，寬度沿著光傳播方向由寬變窄；

所述入射波導(2)的縱截面為有兩層臺階的單脊波導結構，其中，下層臺階的高度為h1，上層臺階的高度為h2，所述第一重摻雜區(3)、第二重摻雜區(4)的高度為h1，所述第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)的高度為h1+h2。

2.如權利要求1所述的倒錐型大功率硅鍺光電探測器，其特征在于：所述第一輕摻雜區(5)和第二輕摻雜區(6)之間有本征區(8)，第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)均在鍺波導(7)下方，且均與鍺波導(7)接觸，第一重摻雜區(3)與第一輕摻雜區(5)接觸，第二重摻雜區(4)與第二輕摻雜區(6)接觸。

3.如權利要求1所述的倒錐型大功率硅鍺光電探測器，其特征在于：所述入射波導(2)、第一重摻雜區(3)、第二重摻雜區(4)、第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)的材料均為硅。

4.如權利要求1所述的倒錐型大功率硅鍺光電探測器，其特征在于：所述第一重摻雜區(3)的摻雜類型與第二重摻雜區(4)的摻雜類型相反；第一輕摻雜區(5)的摻雜類型與第一重摻雜區(3)摻雜類型相同；第二輕摻雜區(6)的摻雜類型與第二重摻雜區(4)的摻雜類型相同。

5.如權利要求1所述的倒錐型大功率硅鍺光電探測器，其特征在于：所述第一輕摻雜區(5)的摻雜濃度d₅比第一重摻雜區(3)的摻雜濃度d₃低，10＜d₃/d₅＜10³。

6.如權利要求1所述的倒錐型大功率硅鍺光電探測器，其特征在于：所述第二輕摻雜區(6)的摻雜濃度d₆比第二重摻雜區(4)的摻雜濃度d₄低，10＜d₄/d₆＜10³。

7.一種應用于權利要求1所述倒錐型大功率硅鍺光電探測器的提高入射光功率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

光從入射波導(2)入射后，進入第一重摻雜區(3)、第二重摻雜區(4)、第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)組成的單脊波導結構，光功率主要集中在第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)和本征區(8)形成的范圍內，由于第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)、本征區(8)在光傳播方向上是由寬變窄的梯形結構，而鍺波導(7)在光傳播方向上是由窄變寬的梯形結構，在光功率的傳播的途中，緩慢而逐漸從第一輕摻雜區(5)、第二輕摻雜區(6)和本征區(8)形成的范圍耦合進入鍺波導(7)，因此，在光傳播的途中，光功率逐漸的被鍺波導(7)吸收，提高硅鍺光電探測器的入射光功率。