一种雪崩光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种侧向结构雪崩光电探测器及其制备方法，其中，所述侧向结构雪崩光电探测器包括：衬底，包括一第一半导体材料区；在第一半导体材料区内形成有雪崩区；第一外延生长层，形成为吸收区；第一外延生长层的上表面为吸光面且凸出于第一半导体材料区的上表面；第一外延生长层的下表面低于第一半导体材料区的上表面；第二外延生长层，至少包括沿第一方向上位于第一外延生长层两侧的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分分别覆盖第一外延生长层的凸出于第一半导体材料区之上的两侧壁，第一部分和第二部分分别形成为第一电荷区和第二电荷区的至少一部分；第一电荷区、吸收区、第二电荷区和雪崩区在第一方向上至少部分交叠。

【技术实现步骤摘要】
一种雪崩光电探测器及其制备方法
本专利技术涉及光子集成芯片探测
，尤其涉及一种雪崩光电探测器及其制备方法。
技术介绍
光电探测器是光通信、光互连和光电集成技术中关键的光电器件之一，目前在军事和国民经济的各个领域都有广泛的用途，而雪崩光电探测器又以高响应度和灵敏度受到市场欢迎。然而，目前的雪崩光电探测器具有增益带宽积不理想且吸收区内电场分布不均匀等缺点，因此有待进一步的改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例为解决
技术介绍
中存在的至少一个问题而提供一种雪崩光电探测器及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例一方面提供了一种侧向结构雪崩光电探测器，包括：衬底，所述衬底包括一第一半导体材料区；在所述第一半导体材料区内形成有所述雪崩光电探测器的雪崩区；第一外延生长层，采用不同于第一半导体材料的第二半导体材料形成在所述衬底上；所述第一外延生长层形成为所述雪崩光电探测器的吸收区；所述第一外延生长层的上表面为吸光面，所述吸光面凸出于所述第一半导体材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底包括一第一半导体材料区；在所述第一半导体材料区内形成有所述雪崩光电探测器的雪崩区；/n第一外延生长层，采用不同于第一半导体材料的第二半导体材料形成在所述衬底上；所述第一外延生长层形成为所述雪崩光电探测器的吸收区；所述第一外延生长层的上表面为吸光面，所述吸光面凸出于所述第一半导体材料区的上表面；所述第一外延生长层的下表面低于所述第一半导体材料区的上表面；所述吸收区和所述雪崩区沿平行衬底平面的第一方向上间隔设置；/n第二外延生长层，采用第一半导体材料形成在所述衬底上；所述第二外延生长层至少包括沿所述第一方向上位于所述第一外延生长层...

【技术特征摘要】
1.一种侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括一第一半导体材料区；在所述第一半导体材料区内形成有所述雪崩光电探测器的雪崩区；
第一外延生长层，采用不同于第一半导体材料的第二半导体材料形成在所述衬底上；所述第一外延生长层形成为所述雪崩光电探测器的吸收区；所述第一外延生长层的上表面为吸光面，所述吸光面凸出于所述第一半导体材料区的上表面；所述第一外延生长层的下表面低于所述第一半导体材料区的上表面；所述吸收区和所述雪崩区沿平行衬底平面的第一方向上间隔设置；
第二外延生长层，采用第一半导体材料形成在所述衬底上；所述第二外延生长层至少包括沿所述第一方向上位于所述第一外延生长层两侧的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别覆盖所述第一外延生长层的凸出于所述第一半导体材料区之上的两侧壁，所述第一部分和所述第二部分分别形成为第一电荷区和第二电荷区的至少一部分；
所述第一电荷区、所述吸收区、所述第二电荷区和所述雪崩区在所述第一方向上至少部分交叠。


2.根据权利要求1所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，
所述衬底为绝缘体上硅衬底，所述第一半导体材料区为所述绝缘体上硅衬底的顶硅层所在的区域；
所述第一外延生长层的下表面低于所述第一半导体材料区的上表面，具体包括：所述第一外延生长层的底端嵌于所述顶硅层内。


3.根据权利要求1所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，所述第二外延生长层位于所述第一半导体材料区与所述第一外延生长层之间，所述第二外延生长层的一侧与所述第一半导体材料区接触，另一侧与所述第一外延生长层的侧壁接触。


4.根据权利要求1所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，所述第二外延生长层内具有P型掺杂。


5.根据权利要求1至4中任意一项所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，所述第一半导体材料为硅；所述第二半导体材料为锗。


6.根据权利要求1所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，还包括：
光波导，在所述第一外延生长层上方延伸，并与所述第一外延生长层的上表面相隔一预设距离；
所述光波导至少包括第一波导部和第二波导部；其中，
所述第一波导部用于将光信号耦合至所述第一外延生长层，所述第一波导部包括供光信号输入的第一端，以及沿光信号的传播方向上与所述第一端相对的第二端；
所述第二波导部沿所述光信号的传播方向布置在所述第二端的外侧，所述第二波导部形成为分布式布拉格反射器结构。


7.根据权利要求6所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，所述分布式布拉格反射器结构的周期宽度为200nm～500nm；其中，光波导材料的占空比为30～70％。


8.根据权利要求6所述的侧向结构雪崩光电探测器，其特征在于，还包括：
第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极和所述第二金属电极均沿垂直所述衬底平面方向而设置；
所述第一半导体材料区内还形成有掺杂类型相反的第一接触区和第二接触区，所述第一电荷区、所述吸收区、所述第二电荷区和所述雪崩区在所述第一方向上位于所述第一接触区和所述第二接触区之间；所述第一金属电极和所述第二金属电极分别与所述第一接触区和所述第二接触区接触；
所述第一金属电极和所述第二金属电极中任意一者与所述光波导之间的距离大于等于500nm。


9.一种侧向结构雪崩光电探测器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供衬底，所述衬底包括一第一半导体材料区；
在所述第一半导体材料区上执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓，肖希，陈代高，王磊，张宇光，李淼峰，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42