公开了一种雪崩光探测器。根据本发明专利技术一方面的设备包括：半导体基底层，包括第一类型的半导体材料。所述设备还包括：倍增层，包括所述第一类型的半导体材料，邻近所述半导体基底层设置。所述设备还包括：吸收层，包括第二类型的半导体材料，邻近所述倍增层设置，使得所述倍增层设置于所述吸收层和所述半导体基底层之间。光耦接所述吸收层以接收和吸收光束。所述设备还包括：所述第一类型的半导体材料的ｎ＋掺杂区，限定在所述倍增层的与所述吸收层相反的表面处。在所述倍增层中生成高电场，以倍增响应于对在所述吸收层中接收的所述光束的所述吸收而光生的电荷载流子。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例总体涉及光学器件，并且更具体地但是不排它地涉及 光探测器。
技术介绍
随着互联网数据业务增长率正赶上电话业务，对于快速和有效的基于 光的技术的需求日益增长，推动了对光纤光通信的需求。在密集波分复用(DWDM)系统中在相同光纤上进行的多光通道传输提供了简单的方式来 使用由光纤光学器件提供的空前的容量(信号带宽)。系统中通常使用的光 学部件包括波分复用(WDM)发送器和接收器，诸如衍射光栅、薄膜滤 光器、光纤布拉格光栅、阵列波导光栅的光学滤光器，光分/插复用器和激 光器。光电二极管可以用作光探测器以通过将入射光转换为电信号来探测 光。可以将电路耦接至光探测器以接收表示入射光的电信号。然后电路可 以根据期望的应用来处理电信号。雪崩光探测器提供内部电增益并且因此 具有适合于非常微弱的光信号探测的高灵敏度。附图说明参照以下附图描述本专利技术的非限制性的和非穷举的实施例，其中，遍 及各个视图，类似的参考数字指类似的部件，除非另外指明。图1是示例根据本专利技术的教导的在系统的吸收层和半导体基底层之间 具有倍增层的倒平面雪崩光探测器的横截面视图的范例的图示。具体实施例方式公开了用于倒平面雪崩光探测器(APD)的方法和设备。为了提供对 本专利技术的彻底的理解，在以下描述中提出了许多具体细节。然而，对本领 域技术人员来说，不必采用具体细节来实施本专利技术是明显的。在其它实例中，为了避免使本专利技术不清楚，不详细描述公知材料和方法。整个说明书中引用的"一个实施例"或"实施例"意指结合实施例描 述的特定特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。从而，整 个说明书中多个地方出现的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"不 必全指相同实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式 组合特定特征、结构或特性。另外，应当理解，同此提供的附图是用于对 本领域技术人员的解释目的，并且附图不必按比例绘制。此外，应当理解， 根据本专利技术的教导，在此公开中描述的参杂浓度、厚度以及材料等的具体 范例是用于解释目的，并且可以使用其它参杂浓度、厚度以及材料等。图l是总体示例根据本专利技术的范例的包括倒平面雪崩光探测器(APD) 101的系统102的横截面视图的图示。在示例的范例中，将光或光束124从 光源139引导至APD 101。取决于具体应用，光束124可以源自光源139 或可以是从光源139反射的。在一个范例中，可以可选地将光束124直接 从光源139引导或聚焦至APD 101，或可以穿过光学元件137将其引导至 APD101。在图l中描绘的范例中，应当注意，为解释目的，光或光束124示例 为从"顶部"引导至APD 101。然而，在另一范例中，应当理解，根据本 专利技术的教导，光或光束124可以从"顶部"或"底部"引导至APD101。应当理解，在多种应用和配置中，可以使用一个或多个APD 101。例 如，取决于具体应用，应当理解，在电信中，可以单独地采用APD 101来 例如探测以低功率光束124编码的信号。在另一范例中，APD 101可以是 用于感测图像等的以阵列或格栅布置的多个APD中的一个。例如，以格栅 布置的阵列APD可以用于感测图像，类似于互补金属氧化物半导体 (CMOS)传感器阵列等。在一个范例中，光学元件137可以包括透镜或其它类型的折射或衍射 光学元件，使得利用包括光束124的照明将图像引导或聚焦在APD 101的 阵列上。光束124可以包括可见光、红外光和/或跨可见至红外光谱的波长 的组合等。例如，在一个范例中，APD 101对波长在约1.0^im-1.6^im范围 内的光束124敏感。在示例的范例中，APD 101功能上是将光信号转换为电信号的光电二7极管和以增益来倍增探测的信号的放大器的组合。如所示，APD 101包括 半导体基底层103、邻近半导体基底层设置的倍增层107以及邻近倍增层 107设置的吸收层109，使得倍增层107设置于半导体基底层103和吸收层 109之间。在示例的范例中，半导体基底103和倍增层107均包括第一类型 的半导体材料，诸如硅，而吸收层109包括第二类型的半导体材料，诸如 锗或锗-硅合金材料。在范例中，可以将外部偏压V+在接触部121和122之间施加至APD 101。在多个范例中，外部偏压V+的典型电压值可以大于或等于20伏。在 其它范例中，应当理解，根据本专利技术的教导，对外部偏压V+，可以使用其 它电压值。如范例中所示，接触部121经由n+掺杂的第一类型半导体区 111耦接至倍增层107，而接触部122经由p+掺杂的第二类型半导体区113 耦接至吸收层109。根据本专利技术的教导，n+掺杂区111和p+掺杂区113 有助于改善接触部121和122至APD 101的欧姆接触。如在图1中示例的范例中所示，n+掺杂区111限定在表面123上或在 倍增层107的与吸收层109相反的侧上。换句话说，n+掺杂区111限定在 表面123上，表面123在倍增层107的与半导体基底层103相同的侧上。 根据本专利技术的教导，为了到达(access)倍增层107的表面123处的n+掺 杂区111，将n+掺杂区111限定在被限定在半导体基底103中的开口 117 内。在图1中所示的范例中，就电场强度来说，APD 101功能上包括两个 区——一个在吸收区109中，其中利用施加至APD 101的外部偏压V+产生 低电场。在一个范例中，存在于吸收层109中的低电场是约100kV/cm。另 一电场区在倍增层107中，其中，根据本专利技术的教导，通过包括在APDIOI 的区中的掺杂浓度来产生高电场。在一个范例中，倍增层107中存在的高 电场是约500kV/cm。在操作中，引导光束124穿过吸收层109的顶面119并进入吸收层109。 如果光束124的入射光子的能量等于或高于低电场吸收层109内的半导体 材料(例如锗/锗-硅合金)的带隙能量，则通过该光子在吸收层109中初始 地光生自由电荷载流子或电子-空穴对。图1中作为空穴131和电子133示 例了这些光生电荷载流子。根据本专利技术的教导，通过将外部偏压V+施加至APD 101而在吸收层 109中导致低电场，将空穴131加速朝向耦接至吸收层109的接触部122， 而将电子133加速朝向接触部121，从电子吸收层109出来进入倍增层107。作为吸收层109中的低电场的结果，电子133和空穴131被注入到倍 增层107中的高电场中，随着电子133和空穴131的注入，它们被分开。 随着电子133获得足够的动能并与倍增层中的半导体材料中的其它电子碰 撞，发生了碰撞电离，导致附加的电子-空穴对，示为在倍增层109中产生 的空穴131和电子133，导致至少部分电子-空穴对成为光电流的部分。根 据本专利技术的教导，该碰撞电离链导致载流子倍增。雪崩倍增继续发生，直 到电子133移出APD 101的有源区而到达接触部121。在图1中示例的范例中，应当理解，吸收层109是未经刻蚀的并且因 此是完全平坦的。相反，范例中所示例的半导体基底层103的部分在APD 101的制造过程中被去除，以到达倍增层107的表面123。通过这样做，可 以在倍增层107的表面123上注入n+掺杂区111。在一个范例中，n本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种设备，包括： 半导体基底层，包括第一类型的半导体材料； 倍增层，邻近所述半导体基底层设置，且包括所述第一类型的半导体材料； 吸收层，邻近所述倍增层设置，且包括第二类型的半导体材料，使得所述倍增层设置于所述吸收层和所述半 导体基底层之间，其中，光耦接所述吸收层以接收和吸收光束；以及 所述第一类型的半导体材料的ｎ＋掺杂区，限定在所述倍增层的与所述吸收层相反的表面处，其中，在所述倍增层中生成高电场，以倍增响应于对在所述吸收层中接收的所述光束的所述吸收而光生 的电荷载流子。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A波沙尔，M迈克尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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