用于没有锗层接触的硅上锗光电探测器的方法和系统技术方案

公开了用于没有锗层接触的硅上锗光电探测器的方法和系统，并且在具有光电探测器的半导体晶片内，其中，所述光电探测器包括n型硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个上的金属接触，可以包括：接收光信号；在所述锗层中吸收光信号；从吸收的光信号生成电信号；以及经由所述n型硅层和所述p型硅层将电信号传送出所述光电探测器。所述光电探测器可以包括水平或垂直结双异质结构，其中，所述锗层位于n型硅层和p型硅层之上。本征掺杂的硅层可以位于在n型硅层和p型硅层之间的锗层之下。锗层的顶部部分可以被p掺杂。

【技术实现步骤摘要】
交叉引用相关申请本申请要求于2014年12月1日提交的美国临时申请62/086,137的优先权和权益，该案之全文通过引用结合于此。
本公开的某些实施方式涉及半导体光子学。更具体而言，本公开的某些实施方式涉及用于没有锗层接触(contact)的硅上锗光电探测器(germanium-on-siliconphotodetector)的方法和系统。
技术介绍
随着数据网络逐步增长以满足不断增长的带宽要求，铜数据通道的缺点变得明显。由辐射电磁能量造成的信号衰减和串扰是这种系统的设计师遇到的主要障碍。通过均衡、编码以及屏蔽，这些障碍可以在某种程度上缓解，但是这些技术需要相当大的功率、复杂度以及电缆大体积问题(cablebulkpenalties)，同时仅仅提供够能够获得的较小改进以及非常有限的可扩展性。由于没有这种通道限制，所以光学通信被视为铜链路的继承者。通过比较该系统和参照附图在本申请的剩余部分中阐述的本公开，对于本领域的技术人员而言，常见的以及传统的方法的其他限制和缺点是显而易见的。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及一种用于光学通信的方法，所述方法包括：在具有光电探测器的半导体晶片中，所述光电探测器包括n型硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个层上的金属接触：接收光信号；在所述锗层中吸收光信号；从吸收的光信号生成电信号；以及经由所述n型硅层和所述p型硅层将所述电信号传送出所述光电探测器。本专利技术的实施方式还涉及一种用于通信的系统，所述系统包括：具有光电探测器的半导体晶片，所述光电探测器包括n型硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个层上的金属接触，所述光电探测器可操作为：接收光信号；在所述锗层中吸收光信号；从吸收的光信号生成电信号；以及经由所述n型硅层和所述p型硅层将所述电信号传送出所述光电探测器。通过以下描述和附图，更完整地理解本公开的各种优点、方面和新的特征以及所显示的其实施方式的细节。附图说明图1A是根据本公开的一个示例实施方式的具有没有锗层接触的具有锗探测器的启用光子(photonically-enabled)的集成电路的方框图。图1B是示出根据本公开的一个示例实施方式的示例性启用光子的集成电路的示图。图1C是示出根据本公开的一个示例实施方式的耦合至光纤电缆的启用光子的集成电路的示图。图2示出根据本公开的一个示例实施方式的在锗层上具有接触的锗光电探测器。图3A示出根据本公开的一个示例实施方式的在锗上没有接触的锗光电探测器。图3B示出在图3A中显示的光电探测器结构的带图。图4示出根据本公开的一个示例实施方式的水平双异质结构的截面。图5示出根据本公开的一个示例实施方式的垂直双异质结锗光电探测器。图6示出根据本公开的一个示例实施方式的表面照明的水平双异质结构锗光电探测器。图7示出根据本公开的一个示例实施方式的垂直结表面照明的光电二极管。图8示出根据本公开的一个示例实施方式的用于评估n型隧穿接触的测试结构。图9示出根据本公开的一个示例实施方式的用于评估p型隧穿接触的测试结构。图10示出根据本公开的一个示例实施方式的4探头异质结构(4-probeheterostructure)测试结构。具体实施方式本公开的某些方面可出现在用于没有锗层接触的硅上锗光电探测器的方法和系统中。本公开的示例性方面可以包括：在具有光电探测器的半导体晶片(semiconductordie)内，所述光电探测器包括n型硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个层上的金属接触(metalcontact)：接收光信号；在所述锗层中吸收光信号；从吸收的光信号生成电信号；以及经由所述n型硅层和所述p型硅层将所述电信号传送出所述光电探测器。所述光电探测器可以包括水平结双异质结构，其中，所述锗层位于所述n型硅层和所述p型硅层之上。本征掺杂的硅层可以位于在所述n型硅层和所述p型硅层之间的锗层之下。锗层的最接近所述p型硅层的部分可以被p掺杂。所述光电探测器可以包括垂直结双异质结构，其中，所述锗层位于低掺杂的(lower-doped，更低掺杂的)n型硅层之上。所述n型硅层和所述p型硅层可以在位于所述锗层之下的低掺杂的硅层的相反侧上，其中，所述p型硅层和所述低掺杂的n型硅层与所述锗层接触，而所述n型硅层不与所述锗层接触。所述锗层的顶部部分可以是掺杂的p型。所述光电探测器可以包括表面照明的双异质结构光电探测器(surface-illuminateddoubleheterostructurephotodetector)。在所述表面照明的双异质结构光电探测器内的所述n型硅层和所述p型硅层可以包括相互交叉的手指。半导体晶片可以是硅互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片。图1A是根据本公开的一个示例实施方式的具有没有锗层接触的锗探测器的启用光子的集成电路的方框图。参照图1A，示出了关于启用光子的集成电路130的光电子器件，所述启用光子的集成电路包括光调制器105A-105D、光电二极管111A-111D、监测光电二极管113A-113H、以及光学器件，所述光学器件包括耦合器103A-103K、光学终端115A-115D以及光栅耦合器117A-117H。还示出了电气器件和电路，包括放大器107A-107D、模拟和数字控制电路109、以及控制部分112A-112D。例如，放大器107A-107D可以包括跨阻抗和限制放大器(TIA/LA)。在一个实例场景中，启用光子的集成电路130包括CMOS光子芯片，具有与IC130的顶部表面耦合的激光组件101。激光组件101可以包括一个或多个半导体激光器，在其内具有隔离器、透镜和/或转子，用于将一个或多个CW光信号引入耦合器103A中。启用光子的集成电路130可以包括单个芯片(chip)，或者可以集成在多个晶片上，例如，具有一个或多个电子晶片和一个或多个光子晶片。经由装配于启用光子的集成电路130内的光波导110，在光学器件和光电子器件之间传送光信号。单模或多模波导可以用于光子集成电路内。单模操作使得能够直接连接至光信号处理和联网元件。术语“单模”可以用于支持横电(TE)和横磁(TM)这两个偏振中的每个的单个模式的波导，或者用于完全是单个模式并且仅仅支持偏振为TE(包括与支持波导的衬底平行的电场)的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学通信的方法，所述方法包括：在具有光电探测器的半导体晶片中，所述光电探测器包括n型硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个层上的金属接触：接收光信号；在所述锗层中吸收光信号；从吸收的光信号生成电信号；以及经由所述n型硅层和所述p型硅层将所述电信号传送出所述光电探测器。

【技术特征摘要】
2014.12.01 US 62/086,137;2015.10.29 US 14/926,9161.一种用于光学通信的方法，所述方法包括：
在具有光电探测器的半导体晶片中，所述光电探测器包括n型
硅层、锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每
个层上的金属接触：
接收光信号；
在所述锗层中吸收光信号；
从吸收的光信号生成电信号；以及
经由所述n型硅层和所述p型硅层将所述电信号传送出所述光
电探测器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电探测器包括水平结双
异质结构，其中，所述锗层位于所述n型硅层和所述p型硅层之上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，本征掺杂的硅层位于在所述n
型硅层和所述p型硅层之间的所述锗层之下。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述锗层的最接近所述p型硅
层的部分被p掺杂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电探测器包括垂直结双
异质结构，其中，所述锗层位于低掺杂的n型硅层之上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述n型硅层和所述p型硅层
在位于所述锗层之下的所述低掺杂的硅层的相反侧上，其中，所述
p型硅层和所述低掺杂的n型硅层与所述锗层接触，而所述n型硅
层不与所述锗层接触。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述锗层的顶部部分是掺杂的
p型。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电探测器包括表面照明
的双异质结构光电探测器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述表面照明的双异质结构
光电探测器中的所述n型硅层和所述p型硅层包括相互交叉的手指。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述表面照明的双异质结构
光电探测器中的所述n型硅层和所述p型硅层包括在所述表面照明
的双异质结构光电探测器的外边缘的环形结构。
11.一种用于通信的系统，所述系统包括：
具有光电探测器的半导体晶片，所述光电探测器包括n型硅层、
锗层、p型硅层、以及在所述n型硅层和所述p型硅层的每个层...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡姆扬·霍恩，詹洛伦佐·马西尼，苏巴尔·萨尼，
申请(专利权)人：卢克斯特拉有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US