【技术实现步骤摘要】
垂直光电二极管
[0001]分案申请说明
[0002]本申请是申请日为2019年3月6日、申请号为201910169544.3、专利技术名称为“垂直光电二极管”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0003]本公开涉及光子学，并且更具体地涉及光信号到电信号的转换器或光电转换器。
技术介绍
[0004]光纤使得数据能够以光信号的形式传送，光信号然后被转换成电信号。
[0005]通过光纤的数据传送的速度受分别位于光纤的上游和下游的电光转换器(由电信号对光载波的调制器)和光电转换器(解调器或光检测器)的限制。
技术实现思路
[0006]一个实施例提供了一种垂直光电二极管，该垂直光电二极管包括有源区，该有源区的所有接触区从有源区上方移位。
[0007]根据一个实施例，有源区由锗区的本征的下部分、锗区的具有第一导电类型的掺杂的上部分形成，有源区被形成在半导体材料层中。
[0008]根据一个实施例，锗区的上部分的横向壁与第一导电类型的第一掺杂区域接触，第一区域在半导体材料层的上表面之上延伸。
[0009]根据一个实施例，锗区的下部分与第二导电类型的第二掺杂区域接触，第二区域一直延伸到半导体材料层的上表面。
[0010]根据一个实施例，接触区位于第一区域和第二区域上，第一区域和第二区域优选地由硅制成。
[0011]根据一个实施例，第二区域部分地由SiGe制成。
[0012]根据一个实施例，第一区域和第二区域各自在本征的锗区的一侧上延伸。>[0013]根据一个实施例，绝缘沟槽至少部分地与锗区的第一横向表面接触。
[0014]根据一个实施例，第一横向表面的不与绝缘沟槽接触的部分与本征硅接触。
[0015]根据一个实施例，光电二极管的接触区之间的电势差表示有源区中的光子的数目。
[0016]一个实施例提供了一种光电转换器，该光电转换器包括诸如之前所描述的光电二极管。
[0017]根据一个实施例，转换器包括波导。
[0018]一个实施例提供了一种制造垂直光电二极管的方法，其中所有接触区从有源区上方移位。
[0019]根据一个实施例，方法包括以下步骤：打开在半导体材料(优选为硅)层的上表面中的腔；掺杂半导体材料层，以在半导体材料层的上表面上形成与腔的横向壁接触的第一
导电类型的第一掺杂区域、以及与腔的底部接触的一直延伸到半导体材料层的表面的第二导电类型的第二掺杂区域；在腔中形成本征的锗；以及用第一导电类型来掺杂本征的锗的上部分，该上部分与第一区域接触。
[0020]根据一个实施例，接触区形成在第一区域和第二区域上。
[0021]根据一个实施例，方法包括形成绝缘沟槽的步骤，该绝缘沟槽平行于有源区延伸。
[0022]根据一个实施例，腔被打开以使得腔的一侧至少部分地由绝缘沟槽形成。
[0023]根据一个实施例，腔被打开以使得腔区的三个侧面至少部分地与硅接触。
附图说明
[0024]在下面结合附图对具体实施例的非限制性描述中将详细讨论前述和其他特征和优点，在附图中：
[0025]图1A是图示了光信号到电信号的转换器的一个实施例的俯视图；
[0026]图1B和图1C分别是沿着图1A的平面B
‑
B和沿着图1A的平面C
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C的横截面图；
[0027]图2A至图2C是图示图1A至图1C的实施例的制造步骤的横截面图；以及
[0028]图3是图示光信号到电信号的转换器的另一实施例的横截面图。
具体实施方式
[0029]在各个附图中，相同的元件用相同的附图标记表示，并且各个附图未按比例绘制。为清楚起见，仅示出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。
[0030]在以下描述中，当提及诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等修饰绝对位置的术语，或诸如术语“上方”、“下方”、“上”，“下”等修饰相对位置的术语，或诸如术语“水平”、“垂直”等修饰方向的术语时，指的是图中的相关的元件的取向。术语“约”、“大约”、“基本上”和
“…
的量级”在本文中用于表示所讨论的值的正或负10％(优选正或负5％)的容差。
[0031]图1A、图1B和图1C分别是光信号到电信号的转换器10的一个实施例的俯视图、沿着图1A的平面B
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B的横截面图、以及沿着图1A的平面C
‑
C的横截面图。
[0032]转换器10在输入12处从光纤14接收光信号。光纤14和转换器10可以例如通过具有多路复用功能的光学电路或者能够接收和发射源自纤维的光信号的设备而分开。转换器10包括例如由硅制成的衬底(未示出)。衬底覆盖有绝缘体层16(图1B和图1C)。层16覆盖有半导体材料(优选为硅)层18。层18覆盖有绝缘体层24(图1A中未示出)。
[0033]转换器包括波导轴17。波导17包括在层18中形成的填充有绝缘体的两个沟槽20a和沟槽20b。沟槽20a和沟槽20b界定位于两个沟槽20a和沟槽20b之间的区域22(图1A和图1C)、以及在周边的区域23。每个沟槽20a和沟槽20b位于区域22和区域23之间。沟槽20a和沟槽20b的高度小于层18的厚度。
[0034]由沟槽20a和沟槽20b水平界定并且由层16和层24垂直界定的、波导17的区域22(图1A)形成光信号在其中传播的区域。实际上，硅对于所考虑的波长是透明的，并且沟槽20a和沟槽20b以及层16和层24的绝缘体被选择为具有与硅的折射率充分不同的折射率以包含光信号。例如，沟槽20a和沟槽20b以及层16和层24由具有1.45的折射率的二氧化硅制成，而硅的折射率为3.5。
[0035]转换器10还包括垂直光电二极管26(图1A和图1B)。垂直光电二极管是指使其有源区经由其上表面和下表面以及导电或半导体材料而连接到接触区的光电二极管。
[0036]光电二极管26包括在光信号的路径上与区域22(图1A)相对定位的锗区28。因此，区28处于区域22的延伸中。区28例如基本上具有平行六面体形状。如图1B中所示，区28包括下面的本征锗部分30(Ge(i))和上面的掺杂锗部分32(Ge(P))。在图1A、图1B和图1C的示例中，上部分32的锗是P型掺杂的。下部分30形成光电二极管26的有源区。
[0037]沟槽20b沿着区28与其平行地延伸。沟槽20a仅在波导17中延伸，并且不在光电二极管的层级(level)延伸。
[0038]在图1B中所示的横截面中，区28的上表面与绝缘体层24接触，并且其他三个表面与层18的硅接触。横向表面中的一个(图1B的左手侧上)通过本征硅区域34(Si(i))与沟槽20b分开。沟槽20b将区域34和具有与上部分32的类型相反的类型的掺杂的硅区域36(Si(N+))分开。在该示例中，区域36是N型掺杂的。区域36在波导17的区域23中的一个区域的延伸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直光电二极管，包括：半导体材料层，具有上表面；绝缘沟槽，从所述上表面延伸到所述半导体材料层中；有源区，位于在所述绝缘沟槽的第一侧处的所述半导体材料层内，所述有源区包括由以下形成的二极管：锗区，包括本征的下部分和用第一导电类型掺杂的上部分，以及第二导电类型的掺杂区域；其中所述第二导电类型的所述掺杂区域在所述绝缘沟槽下方延伸；所述第一导电类型的第一掺杂接触区域，横向接触所述锗区的所述上部分，所述第一掺杂接触区域在所述半导体材料层的所述上表面之上延伸；第一接触焊盘，被定位成与所述第一掺杂接触区域接触；所述第二导电类型的第二掺杂接触区域，与所述第二导电类型的掺杂区域接触，所述第二掺杂接触区域在所述沟槽的与所述第一侧相对的第二侧处延伸；以及第二接触焊盘，被定位成与在所述半导体材料层的所述上表面处的所述第二掺杂接触区域接触。2.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一掺杂接触区域在所述锗区的所述上部分与所述第一接触焊盘之间存在不与所述第一接触焊盘接触的部分。3.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第一掺杂接触区域和所述第二掺杂接触区域由硅制成。4.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二掺杂接触区域至少部分地由硅锗制成。5.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述绝缘沟槽的深度低于所述锗区的所述下部分的底部。6.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括位于所述锗区和所述绝缘沟槽的所述第一侧之间的本征硅区域。7.根据权利要求1所述的光电二极管，还包括与所述锗区的所述下部分和所述第二导电类型的所述掺杂区域两者接触的本征硅区。8.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二导电类型的所述掺杂区域由硅制成。9.根据权利要求1所述的光电二极管，其中所述第二导电类型的所述掺杂区域至少部分地由硅锗制成。10.一种垂直光电二极管，包括：有源区，包括二极管；其中所述有源区由锗区的本征的下部分和所述锗区的用第一导电类型掺杂的上部分形成在半导体材料层中；第一接触焊盘和第二接触焊盘，被电耦合至所述二极管，其中所述第一接触焊盘和所述第二接触焊盘位于远离所述有源区横向移位的位置处；绝缘沟槽，将所述有源区与所述第二接触焊盘分开；以及本征硅区，位于所述有源区和所述绝缘沟槽之间。11.根据权利要求10所述的光电二极管，还包括在所述半导体材料层中的所述第一导
电类型的第一掺杂区域，其中所述第一掺杂区域与所述锗区的所述上部分的横向壁接触，并且其中所述第一接触焊盘被定位成与所述第一掺杂区域的上表面接触。12.根据权利要求11所述的光电二极管，其中所述第一掺杂区域的未由所述第一接触焊盘覆盖的部分位于所述有源区和所述第一接触焊盘之间。13.根据权利要求11所述的光电二极管，还包括在所述半导体材料层中的第二导电类型的第二掺杂区域，其中所述第二掺杂区域与所述锗区的所述下部分接触，并且其中所述第二接触焊盘被定位成与所述第二掺杂区域的上表面接触。14.根据权利要求13所述的光电二极管，其中所述第一掺杂区域和所述第二掺...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：发明
国别省市：
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