光电二极管以及光电转换器制造技术

本公开的各种实施例涉及光电二极管以及光电转换器。光电二极管包括由本征锗形成的有源区域。有源区域位于在硅层中形成的腔内。腔由相对的侧壁限定，侧壁相对于与硅层的底表面垂直的方向成角度。成角度的侧壁支持具有最小晶格缺陷的本征锗的外延生长。

Photodiodes and photoelectric converters

Various embodiments of the present disclosure relate to photodiodes and photoelectric converters. The photodiode includes an active region formed by intrinsic germanium. The active region is located in the cavity formed in the silicon layer. The cavity is defined by the opposite side wall, which is at an angle to the direction perpendicular to the bottom surface of the silicon layer. The angled sidewalls support the epitaxial growth of germanium with minimal lattice defects.

【技术实现步骤摘要】
光电二极管以及光电转换器
本公开涉及光子学，并且更特别地涉及将光信号转换成电信号的转换器或者光电转换器。
技术介绍
光纤使得能够以光信号的形式传送数据，然后将其转换为电信号。通过光纤的数据传送的速度由分别位于光纤上游和下游的电光转换器(调制器)和光电转换器(解调器或光电检测器)限制。例如，当前将光信号转换成电信号的转换器的技术允许近似25Gbps的(千兆位每秒)的传送速度。能够增加传送速度将是所期望的。
技术实现思路
在第一方面，提供了一种光电二极管，包括：硅层，具有下表面和上表面，并且还包括从上表面延伸到硅层中的腔，腔具有相对的侧壁；以及有源区域，包括在腔内的锗区，其中锗区与腔的相对的侧壁接触，并且其中在与下表面的平面正交的方向和相对的侧壁的平面之间的角度大于近似10°。根据一个实施例，角度在从近似10°至近似20°的范围内。根据一个实施例，硅层的下表面搁置在绝缘层的上表面上。根据一个实施例，锗区与绝缘层的上表面接触。根据一个实施例，在相对的侧壁之间的腔的最大宽度小于近似700nm。根据一个实施例，在相对的侧壁之间的腔的最大宽度在从近似400nm至近似600nm的范围内。根据一个实施例，锗区在硅层的上表面上方延伸。根据一个实施例，光电二极管进一步被配置为接收用于检测的光，其中光在与腔的相对的侧壁平行的方向上传播。根据一个实施例，光电二极管还包括：在硅层内的第一掺杂区，邻近相对的侧壁中的第一侧壁，第一掺杂区掺杂有第一导电类型掺杂剂；以及在硅层内的第二掺杂区，邻近相对的侧壁中的第二侧壁，第二掺杂区掺杂有第二导电类型掺杂剂。根据一个实施例，腔具有的深度小于硅层的厚度，并且其中相对的侧壁在腔的底部处彼此接触，并且其中腔在与下表面垂直的横截面中具有三角形的形状。在第二方面，提供了一种光电转换器，包括：光电二极管，其中光电二极管包括：硅层，具有下表面和上表面，并且还包括从上表面延伸到硅层中的腔，腔具有相对的侧壁；和有源区域，包括在腔内的锗区，其中锗区与腔的相对的侧壁接触，并且其中在与下表面的平面正交的方向和相对的侧壁的平面之间的角度大于近似10°；以及波导，被配置为将光传播到有源区域。根据一个实施例，波导包括绝缘材料的沟槽，沟槽界定硅层的区域，区域被配置为接收光。根据一个实施例，腔位于区域内。根据一个实施例，光在与腔的相对的侧壁平行的方向上传播。根据一个实施例，沟槽的高度基本上等于硅层的厚度的一半。根据一个实施例，角度在近似10°至近似20°的范围内。根据一个实施例，光电转换器还包括：在硅层内的第一掺杂区，邻近相对的侧壁中的第一侧壁，第一掺杂区掺杂有第一导电类型掺杂剂；以及在硅层内的第二掺杂区，邻近相对的侧壁中的第二侧壁，第二掺杂区掺杂有第二导电类型掺杂剂。根据一个实施例，在第一掺杂区和第二掺杂区之间测量电压。根据一个实施例，波导包括绝缘材料的沟槽，沟槽界定硅层的区域，区域被配置为接收光，并且其中还包括用于第一掺杂区和第二掺杂区的电接触，电接触位于硅层的对应的第一部分和第二部分上，第一部分和第二部分通过绝缘材料的沟槽与区域分离。在一个实施例中，光电二极管包括有源区域，有源区域包括在第一硅层中的至少一个第一锗区，第一锗区在沿着与第一层的平面正交的平面的横截面中仅具有两侧与第一层接触。根据一个实施例，所述侧中的每侧形成与第一层的平面正交的方向的、大于近似10°的角度。根据一个实施例，第一层的平面通过由第一层的两个最长侧形成的参考框架进行限定。根据一个实施例，所述角度在与第一层的平面正交的方向上在近似10°和近似20°之间。根据一个实施例，第一层搁置在由绝缘材料制成的第二层上。根据一个实施例，第一区与第二层接触。根据一个实施例，第一区的宽度小于近似700nm。根据一个实施例，第一区的宽度在近似400至近似600nm的范围内。根据一个实施例，有源区域包括在第一层外侧的第二锗区。一个实施例提供了一种光电转换器，其包括诸如先前所描述的光电二极管。根据一个实施例，转换器包括波导。根据一个实施例，波导包括绝缘材料的沟槽，该沟槽界定第一层的区域，所述区域能够接收光信号。根据一个实施例，第一区位于所述区域中。根据一个实施例，在第一层的部分之间测量电压，部分通过由绝缘材料制成的沟槽来与第一区分离。根据一个实施例，沟槽的高度基本上等于第一层的厚度的一半。附图说明在结合附图的对特定实施例的以下非限制性描述中，将详细讨论前述和其他特征和优点，其中：图1A至图1C分别是俯视图以及沿着平面B-B和平面C-C的截面图，示意性地图示了将光信号转换成电信号的转换器的一个示例；图2A和图2B分别是俯视图和沿着平面B-B的截面图，示意性地图示了制造将光信号转换成电信号的转换器的一个实施例的步骤；图3A和图3B分别是俯视图和沿着平面B-B的截面图，示意性地图示了制造将光信号转换成电信号的转换器的一个实施例的另一步骤；图4A和图4B分别是俯视图和沿着平面B-B的截面图，示意性地图示了制造将光信号转换成电信号的转换器的一个实施例的另一步骤；图5是示意性地图示了将光信号转换成电信号的转换器的另一实施例的截面图；以及图6是示意性地图示了将光信号转换成电信号的转换器的另一实施例的截面图。具体实施方式在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记指定，并且进一步地，各个附图未按比例绘制。为清楚起见，仅示出了并且详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)、或者限定相对位置的术语(诸如术语“上方”、“下方”、“较高”、“较低”等)、或者限定方向的术语(诸如术语“水平”、“垂直”等)时，其参考附图中的有关元件的取向。术语“近似”、“基本上”、“大约”和“大概”在本文中用于指定所讨论的值的正或负10％的公差，优选地正负5％的公差。图1A至图1C分别是俯视图以及沿着图1A的平面B-B和平面C-C的截面图，示意性地图示了将光信号转换成电信号的转换器10。转换器10在输入处从光纤12接收光信号。例如，光纤12和转换器10可以由具有多路复用功能的光电路分离，或者由能够接收和发射源自光纤的光信号的设备分离。转换器10包括衬底(未示出，例如，由硅制成)。衬底覆盖有绝缘体层13(图1B和图1C)。层13覆盖有硅层14。填充有绝缘体的沟槽16(图1A和图1C)在层14中形成。沟槽16的高度基本上等于层14的厚度的一半。沟槽16界定区18，区18由图1C中的虚线界定。层14进一步覆盖有绝缘体层20(图1A中未示出)。区18由沟槽16水平界定，并且由层13和层20垂直界定，区18形成波导轴，即光信号传播的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电二极管，其特征在于，包括：/n硅层，具有下表面和上表面，并且还包括从所述上表面延伸到所述硅层中的腔，所述腔具有相对的侧壁；以及/n有源区域，包括在所述腔内的锗区，其中所述锗区与所述腔的所述相对的侧壁接触，并且其中在与所述下表面的平面正交的方向和所述相对的侧壁的平面之间的角度大于近似10°。/n

【技术特征摘要】
20180307 FR 18519891.一种光电二极管，其特征在于，包括：
硅层，具有下表面和上表面，并且还包括从所述上表面延伸到所述硅层中的腔，所述腔具有相对的侧壁；以及
有源区域，包括在所述腔内的锗区，其中所述锗区与所述腔的所述相对的侧壁接触，并且其中在与所述下表面的平面正交的方向和所述相对的侧壁的平面之间的角度大于近似10°。


2.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述角度在从近似10°至近似20°的范围内。


3.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述硅层的所述下表面搁置在绝缘层的上表面上。


4.根据权利要求3所述的光电二极管，其特征在于，所述锗区与所述绝缘层的所述上表面接触。


5.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，在所述相对的侧壁之间的所述腔的最大宽度小于近似700nm。


6.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，在所述相对的侧壁之间的所述腔的最大宽度在从近似400nm至近似600nm的范围内。


7.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述锗区在所述硅层的所述上表面上方延伸。


8.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，进一步被配置为接收用于检测的光，其中所述光在与所述腔的所述相对的侧壁平行的方向上传播。


9.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，还包括：
在所述硅层内的第一掺杂区，邻近所述相对的侧壁中的第一侧壁，所述第一掺杂区掺杂有第一导电类型掺杂剂；以及
在所述硅层内的第二掺杂区，邻近所述相对的侧壁中的第二侧壁，所述第二掺杂区掺杂有第二导电类型掺杂剂。


10.根据权利要求1所述的光电二极管，其特征在于，所述腔具有的深度小于所述硅层的厚度，并且其中所述相对的侧壁在所述腔的底部处彼此接触，并且其中所述腔在与所述下表面垂直的横截面中具有三角形的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·鲍多特，N·维利耶，S·克勒梅，D·佩利谢尔塔农，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR