经微结构增强吸收的光敏器件制造技术
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经微结构增强吸收的光敏器件相关申请的引用本专利申请要求下述每个临时申请的权益并将下述每个临时申请通过引用并入本文：2014年11月18日提交的美国临时申请序列号62/081,538；2014年12月11日提交的美国临时申请序列号62/090,879；2015年1月5日提交的美国临时申请序列号62/100,025；2015年2月3日提交的美国临时申请序列号62/111,582；2015年3月27日提交的美国临时申请序列号62/139,511；2015年4月27日提交的美国临时申请序列号62/153,443；2015年4月29日提交的美国临时申请序列号62/154,675；2015年5月6日提交的美国临时申请序列号62/157,876；2015年6月5日提交的美国临时申请序列号62/171,915；2015年6月11日提交的美国临时申请序列号62/174,498；2015年6月15日提交的美国临时申请序列号62/175,855；2015年6月21日提交的美国临时申请序列号62/182,602；2015年7月6日提交的美国临时申请序列号62/188,876；2015年7月...
【技术保护点】
一种用于数据通信的集成检测器/处理器电路，所述集成检测器/处理器电路包括形成在单个半导体芯片中的电子处理器和具有经微结构增强的光吸收的光电检测器两者，所述单个半导体芯片包括：光电检测器，所述光电检测器形成在半导体衬底上并且包括光子吸收区，所述光子吸收区被配置成从被调制以用于数据通信的光源信号吸收光子并提供与所述光源信号对应的输出电信号；所述光子吸收区中包括朝向所述衬底延伸的多个孔并且被配置成在多个孔处同时接收同一源信号；电子处理器，所述电子处理器也形成在所述半导体衬底上并且与所述光子吸收区操作上相关联以从所述光子吸收区接收所述输出电信号并将所述输出电信号处理为经处理的输出，...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 US 62/081,538;2014.12.11 US 62/090,879;1.一种用于数据通信的集成检测器/处理器电路，所述集成检测器/处理器电路包括形成在单个半导体芯片中的电子处理器和具有经微结构增强的光吸收的光电检测器两者，所述单个半导体芯片包括：光电检测器，所述光电检测器形成在半导体衬底上并且包括光子吸收区，所述光子吸收区被配置成从被调制以用于数据通信的光源信号吸收光子并提供与所述光源信号对应的输出电信号；所述光子吸收区中包括朝向所述衬底延伸的多个孔并且被配置成在多个孔处同时接收同一源信号；电子处理器，所述电子处理器也形成在所述半导体衬底上并且与所述光子吸收区操作上相关联以从所述光子吸收区接收所述输出电信号并将所述输出电信号处理为经处理的输出，由此形成接收所述光源信号并输出经处理的输出的单个半导体芯片；其中，所述光子吸收区和所述电子处理器各自的厚度具有相同数量级；以及阴极区和阳极区与所述光子吸收区操作上相关联，并且反向偏置电路系统被配置成在所述阴极区与所述阳极区之间施加电压，使得与所述阳极区相比所述阴极区被驱动至更正的电压。2.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区的厚度在0.5微米至5微米的范围内。3.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述电子处理器包括专用集成电路(ASIC)，所述专用集成电路包括互补金属氧化物半导体(CMOS)器件、双极(Bi)器件和BiCMOS器件中至少之一。4.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在800nm至900nm的波长处吸收超过40％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。5.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在800nm至900nm的波长处吸收超过50％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。6.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在800nm至900nm的波长处吸收超过60％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。7.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在1400nm至1700nm的波长处吸收超过40％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。8.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在1400nm至1700nm的波长处吸收超过50％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。9.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成在1400nm至1700nm的波长处吸收超过60％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。10.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成以在800nm至900nm的源信号波长的为至少20nm的选定波长跨度上变化小于20％的吸收百分比来吸收入射源信号。11.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区被配置成以在1400nm至1700nm的源信号波长的为至少20nm的波长跨度上变化小于20％的吸收百分比来吸收入射源信号。12.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，每个孔具有与所述衬底的表面平行的截面，并且所述截面的最大尺寸在400nm与2500nm之间，以及每个孔的中心与所述多个孔中的最近相邻孔的中心间隔小于3500nm。13.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器还包括以1019每cm3或超过1019每cm3高掺杂并且位于所述光子吸收区两侧的P层和N层，以及所述光子吸收区被至多以1016每cm3轻掺杂或者非有意掺杂。14.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器包括雪崩光电检测器。15.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区包括Si。16.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光子吸收区包括Ge。17.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器包括锥形孔或阶梯孔，所述锥形孔或阶梯孔被配置成容纳用于传送所述源信号的光纤并且将所述光纤的端部保持在距所述光子吸收区选定距离处。18.根据权利要求17所述的集成检测器/处理电路，还包括：在所述光纤的所述端部与所述光子吸收区之间的透镜。19.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器包括反射结构，所述反射结构被配置成引起所述源信号的多次反射，从而使所述源信号多次穿过所述光子吸收区。20.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器被配置成从所述光子吸收区的两个相对侧接收所述源信号。21.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述孔被配置成在多组孔处将光转换成电信号时引起耦合谐振，从而增强源信号吸收。22.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，还包括：形成在所述半导体衬底上并且具有相应光子吸收区的一个或更多个附加光电检测器，相应光子吸收区接收相应附加源信号并提供与其对应的相应输出电信号；以及一个或更多个附加电子处理器，所述附加电子处理器也形成在所述半导体衬底上并且与所述附加光电检测器的相应光子吸收区操作上相关联以从相应光子吸收区接收所述相应输出电信号并处理所述相应输出电信号。23.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，与无孔但其他方面相同的光电检测器相比，所述多个孔在包括所述源信号的波长的波长范围内增强光子的吸收。24.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述电子处理器包括选自下述的一种或更多种类型：跨阻抗放大器、信号处理电子器件和路由电子器件。25.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，与其阳极区和阴极区操作上连接到常规接合焊盘但其他方面相同的光电检测器相比，与所述光电检测器相关联的电容减小。26.根据权利要求1所述的集成检测器/处理电路，其中，所述光电检测器还包括倍增区，以及所述光电检测器是被配置成在800纳米至900纳米的源信号波长处以大于10千兆比特每秒的数据带宽来检测所述源信号并且具有大于2的增益的雪崩光电二极管。27.一种光学/电子系统，包括：光电检测器和有源电子电路，二者构建在同一半导体衬底上并且彼此操作上相关联从而形成单个集成电路芯片；激光器，所述激光器以千兆比特每秒的数据速率被调制从而产生以千兆比特每秒的速率传送信息的光源信号；以及光纤，所述光纤与所述激光器相关联以在所述光纤的输入端接收所述光源信号并将所述光源信号输送到所述光纤的输出端；其中，所述光电检测器与所述光纤的所述输出端相关联以从所述输出端接收所述光源信号，并且所述光电检测器被配置成将所述光源信号转换为电输出信号；以及其中，所述有源电子电路与所述光电检测器相关联以从所述光电检测器接收输出电信号，并且所述有源电子电路被配置成对所述电输出信号进行处理并输出经处理的电信号。28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述源信号和所述电输出信号中的每一个以至少5千兆比特每秒的速率被调制。29.根据权利要求27所述的系统，其中，所述光电检测器和所述有源电子电路具有相同数量级的厚度。30.根据权利要求27所述的系统，其中，所述光电检测器包括光子吸收区，所述光子吸收区包括朝向所述半导体衬底延伸的多个孔，其中，多个孔被配置成同时接收同一源信号。31.根据权利要求27所述的系统，包括位于所述光子吸收区两侧的高掺杂的P层和N层，以及其中，所述光子吸收区的厚度在0.1微米至5.0微米的范围内，并且与P区和N区相比所述光子吸收区是非有意掺杂的或者是轻掺杂的。32.根据权利要求27所述的系统，其中，所述光电检测器被偏置以使电子或空穴中至少之一在沿着所述光电检测器接收所述源信号的方向的方向上被扫掠。33.根据权利要求27所述的系统，其中，所述光电检测器和所述有源电子电路中的每一个是硅基的。34.根据权利要求27所述的系统，其中，所述光电检测器是雪崩光电检测器。35.一种具有经微结构增强的光吸收的光电检测器，包括：光子吸收区，所述光子吸收区的厚度在0.5微米与5微米之间，以及所述光子吸收区被配置成从被调制以用于数据通信的源信号吸收光子并提供与所述源信号对应的输出电信号；所述光子吸收区包括延伸通过所述光子吸收区的厚度的至少一部分的多个孔并且被配置成在多个孔处同时接收同一源信号；以及所述光子吸收区被配置成在800nm至900nm范围和1400nm至1700nm范围中至少之一中的波长处吸收超过40％的入射源信号并提供与其对应的输出电信号。36.根据权利要求35所述的光电检测器...
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