光检测器制造技术

本发明专利技术的课题在于，提供一种能防止由静电放电引起的破坏，预计提高100V以上的耐压的光检测器。本发明专利技术的光检测器的特征在于，在锗光电二极管(GePD)连接有由锗和硅构成的齐纳二极管。该光检测器共用光电二极管和齐纳二极管所具备的硅基板、下部包覆层、硅芯层、上部包覆层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测器
本专利技术涉及一种在光通信系统、光信息处理系统中使用的光检测器，特别涉及用于提供对静电放电的耐性优异的光检测器的构造。
技术介绍
伴随着近年来的光通信的普及，要求光通信装置的低成本化。作为其解决方案之一，存在使用硅光子技术这样的微小光回路技术在硅片这样的大口径晶片上形成构成光通信装置的光回路的方法。由此，能大幅降低每个芯片的材料费，从而谋求光通信装置的低成本化。作为使用了这样的技术的在硅(Si)基板上形成的代表性的光检测器，存在能单片集成的锗光检测器(Germaniumphotodetector；GePD)。图1是示意性地表示以往的波导耦合型的纵型GePD的构造的图。图2是图1的II－II’的剖视图。需要说明的是，为了容易理解构造，在图1中省略了图2所示的上部包覆层103、电极116～118，对于电极116～118，仅用四边形示出了与p++硅电极部112、p++硅电极部113以及n型Ge区域115相接的位置。该四边形示出了电极116～118的连接面。p++硅电极部112也称为p++Si电极部、p型硅电极部。GePD使用光刻技术等形成于包含Si基板、Si氧化膜、表面Si层的SOI(SiliconOnInsulator：绝缘体上硅)基板。图2所示的GePD100具备Si基板101、包含Si基板上的Si氧化膜的下部包覆层102、芯层110、引导信号光的波导(硅波导层)109、对形成于芯层110上的光进行吸收的锗(Ge)层114以及形成于芯层110和Ge层114上的上部包覆层103。芯层110形成有掺杂了p型杂质离子的p型硅(Si)板111a以及以高浓度掺杂了p型杂质并且作为电极发挥作用的p++硅电极部112、p++硅电极部113。Ge层114形成有通过外延生长而层叠、在其上部掺杂了n型杂质的n型Ge区域115。并且，在p++硅电极部112、p++硅电极部113以及n型Ge区域115上以使它们相接的方式具备电极116～118。当光入射到芯层110并被Ge层114吸收时，由于光电流在电极117与电极116、118之间流动，因此GePD通过检测该电流来检测光。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利5370857号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题图1、图2所示的一般的GePD存在抗静电放电能力弱的问题。静电放电是瞬间向器件施加高电压脉冲的现象，作为一般的静电放电的规格模型，有带电器件模型、机器模型、人型模型。例如，一般的GePD在人型模型中具有50V～150V左右的耐压。一般的器件要求的人型模型中的耐压为250V～500V左右，GePD的耐压不足。作为提高静电放电的耐压的一般方法，有并联地附加电容、串联地附加电阻、并联地附加亚敏电阻(varistor)、齐纳二极管等，但存在电阻、电容的附加使GePD的高速特性降低的问题，一般的亚敏电阻、齐纳二极管存在如下的问题：无法示出进行适当的保护的动作阈值，亚敏电阻、齐纳二极管自身的电容成为使GePD的高速特性降低的主要原因，成为不易单片集成在硅基板上的外置部件，因此电路规模增大。本专利技术是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种能防止由静电放电引起的破坏，预计提高100V以上的耐压的光检测器。用于解决问题的方案本专利技术用于解决这样的问题，是在一般的GePD上具备能利用硅光子技术进行单片集成的齐纳二极管的光检测器。本专利技术所具备的齐纳二极管为极低电容并且低串联电阻，此外，在工作电压覆盖0.5V～－7V和作为GePD的一般的工作电压的0V～3V的同时，通过－7V的低阈值电压来保护GePD。因此，不会使GePD的高速特性劣化，此外，通过单片集成来抑制电路规模的增大及制作工艺的工序数的增加。本专利技术的光检测器的特征在于具备如下所述的构成。如图3所示，在一般的GePD300上并联连接由锗和硅构成的齐纳二极管301。本专利技术中连接的齐纳二极管设为图4那样的截面构成。为了达成上述目的，本专利技术的第一方案是一种具备光电二极管和齐纳二极管的光检测器，其特征在于，所述光电二极管具备阳极电极和阴极电极，所述齐纳二极管具备：硅基板；所述硅基板上的下部包覆层；所述下部包覆层上的硅芯层，包含掺杂了第一型杂质离子的第一型硅区域和掺杂了第二型杂质离子的第二型硅区域；硅波导层，连接于所述硅芯层；所述硅芯层上的锗层；所述锗层上的上部包覆层；以及阳极电极和阴极电极，分别连接于所述第一型硅区域和所述第二型硅区域中的任一个，所述齐纳二极管的阳极电极与所述光电二极管的阳极电极连接，所述齐纳二极管的阴极电极与所述光电二极管的阴极电极连接。此外，本专利技术的第二方案的特征在于，在第一方案的光检测器中，在所述齐纳二极管中，所述第二型硅区域位于所述锗层的正下方，本征硅区域位于所述锗层的底面与所述第一型硅区域之间，所述本征硅区域位于所述第一型硅区域与所述第二型硅区域之间。此外，本专利技术的第三方案的特征在于，在第一方案或第二方案的光检测器中，所述光电二极管具备：硅基板；所述硅基板上的下部包覆层；所述下部包覆层上的硅芯层，包含掺杂了第一型杂质离子的第一型硅板；硅波导层，连接于所述硅芯层；所述硅芯层上的锗层，包含掺杂了第二型杂质的第二型锗区域；所述硅芯层和所述锗层上的上部包覆层；以及电极，分别连接于所述第一型硅板和所述第二型锗区域。此外，本专利技术的第四方案的特征在于，在第三方案的光检测器中，共用所述光电二极管和所述齐纳二极管所具备的硅基板、下部包覆层、硅芯层以及上部包覆层。此外，本专利技术的第五方案的特征在于，在第四方案的光检测器中，所述光电二极管和所述齐纳二极管排列在穿过所述光电二极管所具备的所述硅波导层的光的入射方向上。此外，本专利技术的第六方案的特征在于，在第四方案的光检测器中，所述光电二极管和所述齐纳二极管排列在与穿过所述光电二极管所具备的所述硅波导层的光的入射方向垂直的方向上。此外，本专利技术的第七方案的特征在于，在第一至第六方案中的任一方案所述的光检测器中，在所述光电二极管连接有多个所述齐纳二极管。此外，本专利技术的第八方案的特征在于，在第一至第七方案中的任一方案所述的光检测器中，所述第一型杂质离子是p型杂质离子，所述第二型杂质离子是n型杂质离子。专利技术效果对于本专利技术的光检测器而言，在齐纳二极管被破坏之前施加在GePD的电压是恒定的，从而得到保护，因此能防止由静电放电引起的破坏。此外，本专利技术的光检测器与一般的GePD相比，预计提高100V以上的耐压，因此能达到人型模型中的一般要求的耐压。附图说明图1是表示以往的纵型GePD的图。图2是表示图1的GePD的截面构造的图。图3是表示本专利技术的光检测器的构成的图。图4是表示本专利技术的光检测器所具备的齐纳二极管的截面构造的图。图5是表示本专利技术的光检测器、一般的纵型GePD以及本专利技术的光检测器所具备的齐纳二极管的电流电压曲线的图。图6是表示本专利技术的光检测器所具备的齐纳二极管的电压电阻曲线的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测器，具备光电二极管和齐纳二极管，所述光检测器的特征在于，/n所述光电二极管具备阳极电极和阴极电极，/n所述齐纳二极管具备：/n硅基板；/n所述硅基板上的下部包覆层；/n所述下部包覆层上的硅芯层，包含掺杂了第一型杂质离子的第一型硅区域和掺杂了第二型杂质离子的第二型硅区域；/n所述硅芯层上的锗层；/n所述锗层上的上部包覆层；以及/n阳极电极和阴极电极，分别连接于所述第一型硅区域和所述第二型硅区域中的任一个，/n所述齐纳二极管的阳极电极与所述光电二极管的阳极电极连接，/n所述齐纳二极管的阴极电极与所述光电二极管的阴极电极连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180517 JP 2018-0954511.一种光检测器，具备光电二极管和齐纳二极管，所述光检测器的特征在于，
所述光电二极管具备阳极电极和阴极电极，
所述齐纳二极管具备：
硅基板；
所述硅基板上的下部包覆层；
所述下部包覆层上的硅芯层，包含掺杂了第一型杂质离子的第一型硅区域和掺杂了第二型杂质离子的第二型硅区域；
所述硅芯层上的锗层；
所述锗层上的上部包覆层；以及
阳极电极和阴极电极，分别连接于所述第一型硅区域和所述第二型硅区域中的任一个，
所述齐纳二极管的阳极电极与所述光电二极管的阳极电极连接，
所述齐纳二极管的阴极电极与所述光电二极管的阴极电极连接。


2.根据权利要求1所述的光检测器，其特征在于，
在所述齐纳二极管中，
所述第二型硅区域处于所述锗层的正下方，
本征硅区域处于所述锗层的底面与所述第一型硅区域之间，
所述本征硅区域处于所述第一型硅区域与所述第二型硅区域之间。


3.根据权利要求1或2所述的光检测器，其特征在于，
所述光电二极管具备：
硅基板；
所述硅基板上的下部...

【专利技术属性】
技术研发人员：武田浩太郎，本田健太郎，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP