【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光电器件领域，尤其涉及一种光电探测器及其制备方法、光电探测系统。
技术介绍
1、由于硅光芯片的制备工艺易于与标准互补金属氧化物半导体(complementarymetal oxide semiconductor，coms)工艺兼容，使得硅光芯片在高密度集成与成本方面具有显著优势，进而成为光通信领域的主要解决方案。
2、随着信息技术向着超大容量信息传输、超高密度信息存储等方向发展，锗硅光电探测器不仅需要吸收c波段(c-band)(1528nm～1560nm)的光线，还需要能够吸收l波段(l-band)(1561nm～1620nm)等波长更长的光线。然而，在锗硅光电探测器中，用于吸收光线的光吸收层的材料为锗，属于间接带隙半导体材料，其吸收截止波长为1550nm，对于高波特率的应用场景所需要的长波吸收效率比较低，因此锗硅光电探测器还未能达到对l波段的高响应度。如何提高锗硅光电探测器对长波的吸收系数，实现锗硅光电探测器对长波的高响应度需求成为本领域研究的主要问题之一。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种光电探测器及其制备方法、光电探测系统，用于提高锗硅光电探测器对长波的吸收效率，实现锗硅光电探测器对长波的高响应度需求。
2、为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，提供了一种光电探测器，该光电探测器包括衬底、锗吸收层和应力层。衬底包括顶部硅层，所述顶部硅层包括p型区、n型区，及位于所述p型区和所述n型区之间的本征区。锗
4、本申请上述实施例所提供的光电探测器中，在锗吸收层远离衬底的一侧设置应力层，在制备光电探测器的过程中，应力层向锗吸收层施加的应力可以使锗吸收层内拉应变增加，锗吸收层的至少部分的禁带宽度降低至小于或等于0.762电子伏特，从而使得锗吸收层对长波(例如，l波段)的吸收系数提高，光电探测器对长波的响应度提高，有利于实现锗光电探测器对长波的高响应度需求。
5、在一些实施例中，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影位于所述应力层在所述衬底上的正投影的内部。这样，应力层在衬底上的正投影的部分位于锗吸收层在衬底上的正投影的外部，使得应力层更加容易对锗吸收层施加应力，使锗吸收层内拉应变增加，禁带宽度减小。同时，应力层在衬底上的正投影的部分位于锗吸收层在衬底上的正投影的外部，在制备应力层的过程中，不容易出现应力层刻蚀完成之后，锗吸收层被刻蚀的情况。
6、在一些实施例中，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影的边界与所述应力层在所述衬底上的正投影的边界之间处处存在间距。这样，应力层在衬底上的正投影的边界全部位于锗吸收层在衬底上的正投影的边界的外侧，在制备应力层的过程中，更加不容易刻蚀到锗吸收层。应力层也能够更加容易的对锗吸收层施加应力，使得锗吸收层内拉应变增加，禁带宽度减小。
7、在一些实施例中，所述应力层在设定方向上的尺寸小于或等于所述锗吸收层在所述设定方向上的尺寸，所述设定方向平行于所述衬底，且垂直于由所述p型区指向所述n型区的方向。
8、在一些实施例中，所述光电探测器还包括中间夹层，中间夹层位于所述锗吸收层与所述应力层之间，且所述中间夹层至少覆盖所述锗吸收层。这样，中间夹层位于锗吸收层与应力层之间，使得锗吸收层与应力层之间不直接接触，从而有利于避免应力层与锗吸收层直接接触时，应力层与锗吸收层之间容易出现缝隙的问题，进而有利于避免后续工艺过程中使用或产生的腐蚀气体通过缝隙腐蚀锗吸收层、或高温高湿等可靠性测试过程对锗吸收层造成影响。同时，这样设置还可以避免因应力层与锗吸收层之间出现缝隙，导致应力层对锗吸收层应力作用减弱，锗吸收层内拉应变不足，锗吸收层的禁带宽度较高，造成锗吸收层对长波吸收系数较低，光电探测器对长波的响应度较低的问题。
9、在一些实施例中，所述中间夹层的材料包括二氧化硅。由于二氧化硅的柔性较高，使得中间夹层能够更好的与锗吸收层、应力层接触，从而可以进一步避免因应力层与锗吸收层之间出现缝隙，导致应力层对锗吸收层应力作用减弱，锗吸收层内拉应变不足，禁带宽度较高，造成锗吸收层对长波吸收系数较低，光电探测器对长波的响应度较低的问题。
10、在一些实施例中，所述光电探测器还包括填充层，填充层位于所述顶部硅层上；所述填充层设有开口，所述开口暴露出所述本征区，所述p型区靠近所述本征区的部分，以及所述n型区靠近所述本征区的部分；所述锗吸收层的至少部分位于所述开口内。
11、在一些实施例中，所述锗吸收层与所述开口的侧壁之间存在间隙，在所述光电探测器还包括中间夹层的情况下，所述中间夹层填充在所述间隙内；或者，所述锗吸收层与所述开口的侧壁直接接触。
12、在一些实施例中，所述填充层的材料包括二氧化硅。
13、在一些实施例中，所述顶部硅层设有凹槽，所述凹槽位于所述开口内，所述锗吸收层的至少部分位于所述凹槽内。
14、在一些实施例中，所述光电探测器还包括绝缘层、第一连接部、第二连接部、第一衬垫和第二衬垫。绝缘层位于所述应力层远离所述衬底的一侧。第一连接部穿过所述绝缘层与所述p型区电连接。第二连接部穿过所述绝缘层与所述n型区电连接。第一衬垫位于所述绝缘层远离所述衬底的一侧，与所述第一连接部电连接。第二衬垫位于所述绝缘层远离所述衬底的一侧，与所述第二连接部电连接。通过设置第一连接部、第二连接部、第一衬垫和第二衬垫，使得外部电路可以与p型区、n型区电连接，从而分别向p型区、n型区提供电压，形成反向偏置电压状态，在锗吸收层中产生感测电流。
15、在一些实施例中，所述第一连接部和所述第二连接部在所述衬底上的正投影，与所述应力层在所述衬底上的正投影无交叠；或者，所述第一连接部穿过所述绝缘层和所述应力层与所述p型区电连接，所述第二连接部穿过所述绝缘层和所述应力层与所述n型区电连接。
16、在一些实施例中，所述光电探测器还包括第一转接层和第二转接层，第一转接层位于所述第一连接部与所述p型区之间。第二转接层，位于所述第二连接部与所述n型区之间。
17、本申请上述实施例中，通过在第一连接部与p型区之间形成第一转接层，可以降低第一连接部和p型区之间的接触电阻，从而降低光电探测器的整体电阻，提升光电探测器的带宽。同理，在通过在第二连接部与n型区之间形成第二转接层，可以降低第二连接部与n型区之间的接触电阻，从而降低光电探测器的整体电阻，提升光电探测器的带宽。
18、在一些实施例中，所述顶部硅层还包括光波导；沿设定方向，所述光波导位于所述本征区的两侧；所述设定方向平行于所述衬底，且垂直于由所述p型区指向所述n型区的方向。
19、在一些实施例中，所述应力层的材料包括氮化硅。...
【技术保护点】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影位于所述应力层在所述衬底上的正投影的内部。
3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影的边界与所述应力层在所述衬底上的正投影的边界之间处处存在间距。
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述应力层在设定方向上的尺寸小于或等于所述锗吸收层在所述设定方向上的尺寸，所述设定方向平行于所述衬底，且垂直于由所述P型区指向所述N型区的方向。
5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于，所述中间夹层的材料包括二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层与所述开口的侧壁之间存在间隙，在所述光电探测器还包括中间夹层的情况下，所述中间夹层填充在所述间隙内；或者，
9.根据权利要求7所述的光电探
10.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述顶部硅层设有凹槽，所述凹槽位于所述开口内，所述锗吸收层的至少部分位于所述凹槽内。
11.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
12.根据权利要求11所述的光电探测器，其特征在于，
13.根据权利要求11所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
14.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述顶部硅层还包括光波导；沿设定方向，所述光波导位于所述本征区的两侧；所述设定方向平行于所述衬底，且垂直于由所述P型区指向所述N型区的方向。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的光电探测器，其特征在于，所述应力层的材料包括氮化硅。
16.一种光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成锗吸收层之后，所述在所述锗吸收层远离所述衬底的一侧形成应力层之前，所述制备方法还包括：
18.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成锗吸收层，包括：
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成锗吸收层之后，所述制备方法还包括：对所述锗吸收层进行研磨。
20.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底上形成锗吸收层之前，所述制备方法还包括：
21.一种光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
22.一种光电探测系统，其特征在于，包括：如权利要求1～15中任一项所述的光电探测器。
...【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影位于所述应力层在所述衬底上的正投影的内部。
3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层在所述衬底上的正投影的边界与所述应力层在所述衬底上的正投影的边界之间处处存在间距。
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述应力层在设定方向上的尺寸小于或等于所述锗吸收层在所述设定方向上的尺寸，所述设定方向平行于所述衬底，且垂直于由所述p型区指向所述n型区的方向。
5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
6.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于，所述中间夹层的材料包括二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述锗吸收层与所述开口的侧壁之间存在间隙，在所述光电探测器还包括中间夹层的情况下，所述中间夹层填充在所述间隙内；或者，
9.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述填充层的材料包括二氧化硅。
10.根据权利要求7所述的光电探测器，其特征在于，所述顶部硅层设有凹槽，所述凹槽位于所述开口内，所述锗吸收层的至少部分位于所述凹槽内。
11.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙世闯，陈平，林振炫，沈淼，李世梁，江先鑫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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