一种光电探测器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种光电探测器，包括：用于传输光信号的光波导结构，以及用于探测所述光波导结构中传输的所述光信号的光吸收层；其中，所述光波导结构包括主波导部和副波导部，所述光波导结构通过所述主波导部接收光信号并通过所述副波导部限制所述光信号的逸散；所述主波导部和所述副波导部沿第一方向间隔设置，所述光信号在所述主波导部和所述副波导部内沿第二方向传输，所述第一方向与所述第二方向垂直。第二方向垂直。第二方向垂直。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测器


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种光电探测器。

技术介绍

[0002]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，然而，现有的光电探测器存在模式有效折射率不易调控和响应度较低等缺点，因此有待进一步的改进。

技术实现思路

[0003]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光电探测器。
[0004]为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种光电探测器，包括：用于传输光信号的光波导结构，以及用于探测所述光波导结构中传输的所述光信号的光吸收层；其中，所述光波导结构包括主波导部和副波导部，所述光波导结构通过所述主波导部接收光信号并通过所述副波导部限制所述光信号的逸散；所述主波导部和所述副波导部沿第一方向间隔设置，所述光信号在所述主波导部和所述副波导部内沿第二方向传输，所述第一方向与所述第二方向垂直。
[0005]上述方案中，所述副波导部包括第一副波导部和第二副波导部，所述第一副波导部和所述第二副波导部沿所述第一方向分布在所述主波导部的两侧。
[0006]上述方案中，在所述光波导结构的接收光信号的一端，所述主波导部的端面面积大于所述副波导部的端面面积。
[0007]上述方案中，所述光波导结构沿所述第一方向上的两侧之间的距离大于或等于所述光吸收层沿所述第一方向上的尺寸。
[0008]上述方案中，所述光波导结构和所述光吸收层沿第三方向间隔设置，所述第三方向与所述第二方向垂直。
[0009]上述方案中，所述光电探测器还包括：位于所述光波导结构和所述光吸收层之间的间隔层和过渡层；其中，所述间隔层位于所述光波导结构上；所述过渡层位于所述间隔层上，所述过渡层的材料为第一半导体材料和第二半导体材料的复合材料；所述光吸收层为在所述过渡层上外延生长的第二半导体材料层。
[0010]上述方案中，所述光吸收层为外延生长的第二半导体材料层；所述光电探测器还包括外延生长的第一半导体材料层，在所述第一半导体材料层内形成有P型掺杂区和N型掺杂区；沿所述第一方向，所述光吸收层位于所述第一半导体材料层的所述P型掺杂区和所述N型掺杂区之间。
[0011]上述方案中，所述光吸收层为外延生长的第二半导体材料层；所述光电探测器还包括外延生长的第一半导体材料层，在所述第一半导体材料层内形成有P型掺杂区、本征的倍增区和N型掺杂区；沿所述第一方向，所述光吸收层位于所述第一半导体材料层的所述P型掺杂区内。
[0012]上述方案中，所述光吸收层为外延生长的第二半导体材料层；所述光电探测器还包括外延生长的第一半导体材料层，所述第一半导体材料层包括覆盖在所述光吸收层上的部分。
[0013]上述方案中，所述第一半导体材料为硅；所述第二半导体材料为锗。
[0014]上述方案中，所述主波导部和所述副波导部均具有弯曲波导结构，所述弯曲波导结构的半径大于或等于10μm。
[0015]上述方案中，沿所述第二方向，所述主波导部的截面积减小，所述副波导部的截面积增大。
[0016]本专利技术实施例所提供了一种光电探测器，包括：用于传输光信号的光波导结构，以及用于探测所述光波导结构中传输的所述光信号的光吸收层；其中，所述光波导结构包括主波导部和副波导部，所述光波导结构通过所述主波导部接收光信号并通过所述副波导部限制所述光信号的逸散；所述主波导部和所述副波导部沿第一方向间隔设置，所述光信号在所述主波导部和所述副波导部内沿第二方向传输，所述第一方向与所述第二方向垂直。如此，本专利技术实施例所提供的光电探测器，不仅包括用于接收光信号的主波导部，还包括与所述主波导部间隔设置的副波导部，并且利用所述副波导部限制所述光信号的逸散，由此，所述主波导部和所述副波导部各自的结构尺寸以及所述主波导部和所述副波导部之间的间距均会对所述光电探测器的模式有效折射率产生影响，从而可以基于本申请实施例所提供的技术方案增加所述光电探测器的模式有效折射率的调控手段，有利于光信号从所述光波导结构缓慢耦合至所述光吸收层，提高探测器的响应度；不仅如此，本专利技术实施例所提供的光电探测器可以使得光场在所述光波导结构中传输时为基模，而不会激发高阶模式，同时保证了光能量在所述光波导结构内分布较为均匀，有利于操纵光吸收层内的光场分布。
[0017]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的光电探测器的结构剖视图；图2a-2f分别为包括几种不同实施例提供的光波导结构的光电探测器的结构剖视图；图3为几种不同实施例提供的光波导结构的模式有效折射率的仿真结果示意图；图4为光电探测器的其他实施方式提供的结构剖视图；图5a-5b为光电探测器中的光波导结构的不同实施方式的俯视图；图6为本专利技术实施例提供的光电探测器的制备方法的流程示意图；图7a-7h为本专利技术一实施例提供的光电探测器的制备过程中的器件结构剖视图；图8a-8b为本专利技术另一实施例提供的光电探测器的制备过程中的器件结构剖视图。
[0019]附图标记说明：11-埋氧层；12、112-顶硅层（第一半导体材料区）；13-覆盖层；131-间隔层；
20-光波导结构；21、121-主波导部；22-副波导部；221、1221-第一副波导部；222、1222-第二副波导部；223、1223-第三副波导部；30、130、30
’-
光吸收层（第二半导体材料层）；31、31
’-
光吸收掺杂区；40、40
’-
第一半导体材料层；41、41
’-
P++掺杂区；42、42
’-
P型掺杂区；43、43
’-
N型掺杂区；44、44
’-
N++掺杂区；45、45
’-
第一部分；46-本征的倍增区；50-过渡层；61、61
’
、161-第一金属电极；62、62
’
、162-第二金属电极；70、70
’-
填充层；180-第二电极接触层；181-第二电极接触区。
具体实施方式
[0020]下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0021]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：用于传输光信号的光波导结构，以及用于探测所述光波导结构中传输的所述光信号的光吸收层；其中，所述光波导结构包括主波导部和副波导部，所述光波导结构通过所述主波导部接收光信号并通过所述副波导部限制所述光信号的逸散；所述主波导部和所述副波导部沿第一方向间隔设置，所述光信号在所述主波导部和所述副波导部内沿第二方向传输，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述副波导部包括第一副波导部和第二副波导部，所述第一副波导部和所述第二副波导部沿所述第一方向分布在所述主波导部的两侧。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，在所述光波导结构的接收光信号的一端，所述第一副波导部的端面面积和所述第二副波导部的端面面积均小于所述主波导部的端面面积。3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光波导结构沿所述第一方向上的两侧之间的距离大于或等于所述光吸收层沿所述第一方向上的尺寸。4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光波导结构和所述光吸收层沿第三方向间隔设置，所述第三方向与所述第二方向垂直。5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：位于所述光波导结构和所述光吸收层之间的间隔层和过渡层；其中，所述间隔层位于所述光波导结构上；所述过渡层位于所述间隔层上，所述过渡层的材料为第一半导体材料和第二半导体材料的复合材料；所述光吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓，肖希，陈代高，王磊，
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：