[發明專利]一種光電探測器

有效

• 申請號: 201911382842.7
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111129202B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡曉;肖希;王磊;陳代高;張宇光;李淼峰
• 申請（專利權）人: 武漢光谷信息光電子創新中心有限公司
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/0232
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 李路遙;張穎玲

為解決現有光電探測器具有飽和吸收效應明顯、響應度較低的問題，本申請實施例提供一種光電探測器，涉及光電探測器技術領域，所述光電探測器包括：硅層，所述硅層包括第一摻雜類型的摻雜區；與所述硅層接觸的鍺層，所述鍺層包括第二摻雜類型的摻雜區；第一層波導，所述第一層波導包括設置在所述鍺層上方的第一探測耦合區；第二層波導，所述第二層波導包括設置在所述鍺層側面的第二探測耦合區；其中，所述第一層波導和所述第二層波導用于傳輸光信號，所述第一層波導和所述第二層波導分別通過所述第一探測耦合區和所述第二探測耦合區將所述光信號耦合至所述鍺層；所述鍺層用于探測所述光信號，并將所述光信號轉換為電信號。

技術領域

本申請實施例涉及光電探測器技術領域，特別涉及一種光電探測器。

背景技術

硅光子技術是基于硅和硅基襯底材料(如SiGe/Si、絕緣體上硅等)，利用現有互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工藝進行光器件開發和集成的新一代技術。硅光子技術結合了集成電路技術的超大規模、超高精度制造的特性和光子技術超高速率、超低功耗的優勢，是應對摩爾定律失效的顛覆性技術。這種結合得力于半導體晶圓制造的可擴展性，因而能夠降低成本。光電探測器作為硅光子架構的核心器件之一，具有實現光信號到電信號轉換的功能。但晶體硅材料的能帶結構決定其在光通信波段探測效率很低，雖然III-V族半導體材料更適合用于光電探測器，但是III-V族半導體材料與硅工藝不兼容，無法與硅進行有效的單片集成；考慮到鍺材料與CMOS工藝的兼容性，本領域提出了采用鍺材料作為光吸收層材料而形成鍺硅光電探測器的技術。然而，目前的鍺硅光電探測器具有飽和吸收效應明顯、響應度低等缺點，因此有待進一步的改進。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例為解決現有技術中存在的至少一個問題而提供一種光電探測器。

為達到上述目的，本申請實施例的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本申請實施例提供一種光電探測器，包括：

硅層，所述硅層包括第一摻雜類型的摻雜區；

與所述硅層接觸的鍺層，所述鍺層包括第二摻雜類型的摻雜區；

第一層波導，所述第一層波導包括設置在所述鍺層上方的第一探測耦合區；

第二層波導，所述第二層波導包括設置在所述鍺層側面的第二探測耦合區；

其中，所述第一層波導和所述第二層波導用于傳輸光信號，所述第一層波導和所述第二層波導分別通過所述第一探測耦合區和所述第二探測耦合區將所述光信號耦合至所述鍺層；所述鍺層用于探測所述光信號，并將所述光信號轉換為電信號。

在一種可選的實施方式中，所述第一層波導還包括與所述第一探測耦合區連接的第一層間耦合區；

所述第二層波導還包括與所述第二探測耦合區連接的第二層間耦合區；

所述第一層波導和所述第二層波導之間通過所述第一層間耦合區和所述第二層間耦合區的層間耦合實現光信號傳遞；所述第一層間耦合區和所述第二層間耦合區的光信號分別傳輸至所述第一探測耦合區和所述第二探測耦合區。

在一種可選的實施方式中，所述第一層波導用于接收光信號，并在所述第一層間耦合區將接收的光信號通過層間耦合傳遞至所述第二層波導的所述第二層間耦合區。

在一種可選的實施方式中，所述第一層間耦合區和所述第二層間耦合區之間的距離為50nm-1500nm。

在一種可選的實施方式中，沿光信號的傳輸方向上，所述第一層間耦合區的橫截面積變小，所述第二層間耦合區的橫截面積變大。

在一種可選的實施方式中，所述第一層間耦合區和所述第二層間耦合區在所述硅層上的正投影至少部分重合。