CN102569513B - 一种波导光探测器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波导光探测器及其制备方法。在一个实施例中，一种波导光探测器的制备方法包括：首先在SOI(绝缘体上硅)衬底上形成波导，在波导和SOI衬底上沉积第一层氧化层；其次，生成一个籽晶窗口，使其穿过第一层氧化层通到SOI衬底的体硅层；然后在籽晶窗口中和覆盖波导的第一层氧化层上方沉积一层光探测器材料，并在光探测器材料和覆盖了波导与SOI衬底的第一层氧化层上方沉积第二层氧化层；最后，加热整块材料来融化光探测器材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电器件及其制备方法，尤其是一种将光信号转换成电信号的波导光探测器及其制备方法。
背景技术
在光通信系统中，作为传播通道，光波导将光通信系统一端的光源(如激光)所产生的光信号定向传播到系统另一端的探测器(如光探测器)。当光照射到光探测器时，作为有源区的光探测器材料吸收光信号中光子的能量并激发出载流子，例如电子-空穴对。当光探测器施加反向偏压时，激发出的载流子被吸引到光探测器的电极。从而在外加电场的作用下形成光生电流。
许多光通信系统采用长波长光信号，如波长为1310nm。由于硅材料不能响应长波长信号，所以就需要在探测器上加载其他材料，例如锗。由于锗原则上可以在硅上实现外延生长，锗探测器特别适用于需要单片集成的光探测器和绝缘体上硅(SOI)光电器件中。
晶格常数是指晶胞的边长。而锗和硅的晶格常数不完全匹配，锗的晶格常数略大于硅的晶格常数。锗与硅的晶格常数不匹配，使得采用常规的外延技术生长单晶锗存在许多问题。目前，在硅衬底上生长单晶锗的方法主要有两种：一种是采用缓冲层和带后处理工艺的选择性外延，另一种是采用快速熔融生长(RMG)技术。在这两种方法中，RMG具有较好的工艺兼容性，但在可实现器件结构上有一定的限制。
在采用缓冲层技术中，硅上沉积一层薄薄的非晶态的锗。尽管采用缓冲层技术产生的锗层厚于其他技术产生的锗层，但是由于初始单晶层不完善，该技术产生的锗层有很多缺陷。而在光探测器中，并不希望有这种缺陷，因为晶体材料中的缺陷即不纯会产生自由载流子，并导致即使在无光信号的条件下也会出现泄漏电流，从而导致噪声和错误信号。
在RMG技术中，锗不是直接生长在硅材料上，而是在二氧化硅上沉积多晶锗，然后再用二氧化硅涂层包覆所沉积的多晶锗及其周围。采用RMG技术来制作波导光探测器的主要问题来源于RMG方法的自身性质。RMG技术要求由包覆多晶锗的二氧化硅形成一个的微石英坩埚。二氧化硅是一种低折射率材料，很难把光耦合到生成的高折射率的单晶锗中。由于折射率的不同，大多数的光子被折射或反射，导致能量无法耦合到探测器中。目前采用RMG技术制备锗硅集成光器件的研究中均存在耦合问题，例如专利US7418166中的图1F所示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，一种波导光探测器及其制备方法。通过新的器件结构，并改进(RMG)工艺方法，解决光耦合问题并减少光探测器材料的缺陷。本发明通过下述技术方案予以实现：
一种波导光探测器的制备方法，依次包括以下步骤：
在SOI衬底上形成波导；
在所述波导和衬底上沉积第一层氧化层；
生成一个穿过所述第一层氧化层并通到所述SOI衬底的体硅层的籽晶窗口；
在所述籽晶窗口内和覆盖波导的第一层氧化层上方沉积光探测器材料；
在光探测器材料和覆盖波导和SOI衬底的第一层氧化层上方沉积第二层氧化层；
加热整块材料使光探测器材料融化；
冷却光探测器材料使其开始结晶化；
在所述波导上方沉积多晶硅层。
如上所述的一种波导探测器的制备方法，其中，所述光探测器材料为锗材料。
如上所述的一种波导探测器的制备方法，其中，用光探测器材料包覆所述波导。
如上所述的一种波导探测器的制备方法，其中，所述波导上覆盖平板式的光探测器材料。
如上所述的一种波导探测器的制备方法，其中，所述籽晶窗口在波导光探测器末端生成，从而不影响波导光探测器的运作。
一种波导光探测器，包括，
沿着SOI衬底延伸出第一段硅通道波导；
沿着SOI衬底延伸出第二段硅通道波导；
其中，所述第二段硅通道波导包括第一部分，第二部分，上部区域，第一侧部区域和第二侧部区域，
其中，第一段硅通道波导和第二段硅通道波导被一个间隙隔离；
一层波导薄膜沉积在所述第一段硅通道波导的一部分、第二硅通道波导的第一部分和间隙的上方；
光探测器材料沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分的上部区域、第一侧部区域和第二侧部区域上，所述光探测器材料包覆原来的硅波导，从而形成脊波导结构；
一层绝缘薄膜沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分和光探测器材料之间；
所述第二段硅通道波导的硅材料和SOI衬底的其他硅材料完全不连通。
如上所述的一种波导探测器，其中，所述第二段硅通道波导还包括第三部分，其上方既没有覆盖所述波导薄膜也没有覆盖所述光探测器材料。从所述第一段硅通道波导输入的光信号沿着所述波导薄膜进入所述第二段硅通道波导的第一部分，然后进入把光信号转换成电信号的第二段硅通道波导的第二部分。
如上所述的一种波导探测器，其中，所述第一段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第一段硅通道波导的第一端处的宽度大于其第二端处的宽度。所述第二段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第二段硅通道波导在第二端处的宽度大于其第一端处的宽度。所述波导薄膜包括第一端、覆盖所述间隙的中间区域和第二端，它们各自有其对应的宽度；所述波导薄膜的中间区域的宽度是最大的；从第一端到中间区域，所述波导薄膜的宽度是逐渐增加的；从中间区域到第二端，所述波导薄膜的宽度是逐渐减小的。
另一种波导光探测器，包括：
沿着衬底延伸出第一段硅通道波导；
沿着衬底延伸出第二段硅通道波导，
其中，所述第二段硅通道波导包括第一部分，第二部分，上部区域，第一侧部区域和第二侧部区域，
其中，所述第一段硅通道波导和第二段硅通道波导被一个间隙隔离；
一层波导薄膜沉积在所述第一段硅通道波导的一部分、第二段硅通道波导的第一部分和间隙的上方；
光探测器材料沉积在所述第二段硅通道波导第二部分的上部区域的上方，并且没有贴近其第一侧部区域和第二侧部区域，其中，所述光探测器材料形成一个加载到所述硅波导上的平板结构；
一层绝缘薄膜沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分和光探测器材料之间；
所述第二段硅通道波导的硅材料和SOI衬底的其他硅材料之间完全不连通。
如上所述的一种波导探测器，其中，所述第二段硅通道波导还包括第三部分，其上方既没有覆盖所述波导薄膜也没有覆盖所述光探测器材料。从所述第一段硅通道波导输入的光信号沿着所述波导薄膜进入所述第二段硅通道波导的第一部分，然后进入把光信号转换成电信号的第二段硅通道波导的第二部分。
如上所述的一种波导探测器，其中，所述第一段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第一段硅通道波导的第一端处的宽度大于其第二端处的宽度。所述第二段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第二段硅通道波导在第二端处的宽度大于其第一端处的宽度。所述波导薄膜包括第一端、覆盖所述间隙的中间区域和第二端，它们各自有其对应的宽度；所述波导薄膜的中间区域的宽度是最大的；从第一端到中间区域，所述波导薄膜的宽度是逐渐增加的；从中间区域到第二端，所述波导薄膜的宽度是逐渐减小的。
所述沉积光探测器材料使之与SOI体硅层相连的籽晶窗口位于所述波导光探测器的末端，从而不会对波导光探测器的性能产生影响。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种波导光探测器及其制备方法具有这样的有益效果：
1、锗材料缺陷小，无泄漏电流。
本发明公开的技术方案中，多晶锗中的单晶生长从与SOI晶圆的体硅层只有很小接触的籽晶窗口开始，减小了晶格失配对后续单晶生长的影响，从而减少了结晶后的光探测器材料中的缺陷。另外，光探测器材料包覆或覆盖了一个与SOI衬底的其他硅材料完全隔离的硅通道波导，所述被包覆或覆盖的硅通道波导和探测器的馈入硅通道波导之间存在一段间隙。所述间隙能够起到封闭RMG工艺中所需的微坩埚的作用，从而避免硅通道波导成为一条冷却管道，因而籽晶窗口将成为唯一的冷却管道，冷却从籽晶窗口底部开始。如果硅通道波导变成冷却管道，它将会产生冷却点，而这对快速熔融和冷却过程中单晶材料的形成带来不利影响。通过防止热量通过硅通道波导这条冷却管道传播到外部，改善了单晶材料的形成，从而使形成的锗材料中缺陷更少，降低了泄漏电流的产生概率，提高波导光探测器的工作效率。
2、解决了硅材料和锗材料之间的光耦合问题。
本发明解决了光从硅通道波导与在RMG过程中必须被二氧化硅隔离的锗材料之间的耦合问题。采用本发明公开的技术方案，上述耦合可以通过渗透模耦合实现，即第二段硅通道波导(后成为被锗薄膜包围的中心硅条)中的导模渗透到锗薄膜中。锗薄膜下方的硅通道波导的宽度从其第一端至第二端逐渐减小，从而加强渗透模式从硅材料到锗材料的耦合。由于锗吸收光子能量，沿着波导方向，光不断地从硅材料中耦合到锗材料中去。
附图说明
图1是本发明公开的波导光探测器的一个实施例的俯视图。
图2是图1中波导光探测器2-2截面的示意图。
图3是图1中波导光探测器3-3截面的示意图。
图4是另一个实施例对应图1中波导光探测器3-3处的截面示意图。
图5A-5B是图3所示波导光探测器中的光波传播示意图。
图6是图4所示波导光探测器中的光波传播示意图。
图7A-7C是本发明公开的制备工艺过程中的波导光探测器截面示意图。
图8是本发明公开的波导光探测器的制备工艺的一个实施例的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种制备波导光探测器的改进的快速熔融生长技术(RMG)，并公开了新的基于RMG的波导光探测器结构。改进的RMG技术将需要结晶的探测器材料沉积在被二氧化硅隔离的硅波导上，并和SOI晶圆的体硅层只有很小的锗籽晶接触，使得锗籽晶结晶后得到的锗层有很少缺陷，从而减少了波导探测器的泄漏电流。
图1给出了本发明公开的波导光探测器的一个实施例的俯视图。如图所示，波导光探测器10，是一个光信号的传播通道，这个光信号来源于光通信系统(图1中没有描述)光源端，被系统定向传播到系统的探测端。光探测器12，其中的锗，从光信号中吸收光子，从而激发出载流子，如电子和空穴。在光探测器电极14A和14B处施加反向偏置电压时，激发出的载流子在外加电场的作用下向光探测器的电极移动，从而形成与所输入的光信号对应的光生电流。如上所述，波导光探测器10把光信号转化成了电信号。
如图1所示，波导光探测器10左侧，有一个长度为L1的硅通道波导18；入射光波16，是一个光信号，从硅通道波导18输入并沿其方向传播。在一个实施例中，图1中从左至右，第一段硅通道波导18的一部分从其第一端20到其第二端22横向成锥形，且其宽度W3逐渐减小，例如逐渐减小到工艺允许的最小宽度，或者第二端22处的宽度减小至几乎为零。硅通道波导18的锥形部分的长度为L3。图1中另一个硅通道波导24的长度为L2，其包括第一部分26、第二部分28和第三部分30。在一些实施例中，硅通道波导24的一部分横向成锥形，其宽度从第一端32到第二端34逐渐增加，即从第一端32处几乎为零的宽度逐渐增加到第二端34处为W1的宽度。硅通道波导24的锥形部分的长度为L4。
本发明公开的一种波导光探测器中，在硅通道波导18和硅通道波导24之间有一段间隙36。也就是说，两个硅通道波导18和24被间隙36隔开。在一个实施例中，间隙36中填充场氧，如二氧化硅或者其他绝缘材料。间隙36对于波导光探测器的制备工艺是非常重要的，下文中将结合图7A-7C详细描述。间隙36能够封闭RMG工艺中所需的微坩埚，从而有助于形成RMG工艺所需要的微坩埚。如果没有采用本发明公开的技术方案，即没有在两条硅通道波导之间形成间隙，那么这两条硅通道波导18和24就会直接连接在一起，RMG工艺所需的微坩埚就不能很好地得到密封，并且硅通道波导24会变成一条冷却管道，而不是仅由籽晶窗口提供冷却管道。由于变成冷却管道的硅通道波导24会产生冷却点，这会为在快速熔融和冷却过程中单晶材料的形成带来不利影响。通过防止热量通过硅通道波导24这条冷却管道传播到外部，本发明公开的技术方案改善了单晶材料的形成，从而使形成的锗材料中缺陷更少。
在图1中，由于硅通道波导18和硅通道波导24之间有间隙36的存在，光波16不能直接在两个波导之间传播。为了使光波16通过间隙36，即光波16从条形波导18传播到条形波导24(然后传播到光探测器12中包覆锗的有源区)，如图1所示，波导光探测器10的硅通道波导18，24的上方沉积了一层多晶硅薄膜波导38(也称为波导薄膜)。多晶硅薄膜波导38被刻蚀为一对锥形，且与下方硅通道波导锥形部分宽度变化趋势相反。也就是说多晶硅薄膜波导38的一个锥形部分宽度随着下方硅通道波导18的宽度减小而增加。同样地，多晶硅薄膜波导38的另一个锥形部分随着下方硅通道波导24的宽度增加而减小。波导薄膜38覆盖在硅通道波导18的一部分，硅通道波导24的第一部分26和间隙36上。
如图1所示的一个实施例结构，波导薄膜38基本上是水平跨越间隙36，并且多晶硅薄膜波导38在间隙36上方的宽度基本上保持恒定值。也就是说，图1中从左至右，多晶硅薄膜波导38的宽度直到间隙36处逐渐增加，然后在间隙36正上方处保持不变，接下来多晶硅薄膜波导38的宽度从间隙36之后逐渐减小。这一部分在其他实施例中的结构可以有所变化，然而应该都落入本发明的公开范围内。
当硅通道波导18的宽度沿光传播方向逐渐减小时，光波16会通过绝热模式变换逐渐转移到上方的多晶硅薄膜波导38中，并穿过间隙36。在穿过间隙36后，光波16会随着多晶硅薄膜波导38的宽度减小逐渐转移到硅通道波导24中。光波16最终会通过硅通道波导24，耦合到光探测器12中包覆锗的有源区40，并且转化为电信号。
如图1所示，硅通道波导24继续延伸到多晶硅薄膜波导38的右端和采用本发明公开的改进的RMG工艺沉积的单晶锗薄膜42的下方。应该注意到，本发明所公开的改进的RMG工艺，在锗薄膜42和硅通道波导24之间，沉积了一层薄的氧化物薄膜，图3中将详细描述。沉积氧化物薄膜是为了防止波导光探测器10制备过程中，锗在其覆盖的硅通道波导上直接开始结晶化。在一些实施例中，硅通道波导24中还包含第三部分30，并且多晶硅波导薄膜38和光探测器材料42(又称单晶锗薄膜)都没有覆盖其上。
光探测器12中包括P型掺杂区44，N型掺杂区46和本征区48(位于图1中两排小圆线之间)，从而构成了一个PIN二极管。光探测器12两侧还分别包括一个或多个电极接触通孔14A和14B。在电极14A和14B上施加的反向偏置电压的作用下，所激发出的载流子随着光探测器上电场的方向定向移动，从而产生了光生电流(与光信号对应的电流)。如此，波导光探测器10把光信号转化成了电信号。
如图1所示，锗薄膜42下方的硅通道波导24的宽度从W1减小到W2，即位于锗薄膜42下方的硅通道波导24部分的宽度从第一端50到第二端52是逐渐减小的，第一端50宽于第二端52。应该注意到，图1中锗薄膜42下方的硅通道波导24的宽度从W1变化到W2是可选的。硅通道波导24的宽度从W1减小到W2，可以加强渗透模式从硅材料到锗材料的耦合。在其他实施例中，锗薄膜下方的硅通道波导24的宽度是可以保持不变的，即W1＝W2。
图2是图1中波导光探测器2-2截面示意图。图2特别标示出了硅通道波导18和多晶硅薄膜波导38在垂直方向的结构关系。如图2所示，从底层开始分别是，体硅层54，埋氧层56，硅通道波导18及其两侧二氧化硅层58A、58B和其上层的多晶硅薄膜波导38。
图3是图1中波导光探测器3-3截面示意图。图3特别标示出了硅通道波导24和锗薄膜42在垂直方向的结构关系。如图3所示，硅通道波导24(此处也可称为中心硅条)被锗薄膜42所包覆，两者之间有一层氧化物薄膜60(即薄的绝缘膜层)，即绝缘薄膜60沉积在硅通道波导24的第二部分28和光探测器锗薄膜42之间。光探测器锗薄膜42包覆了硅通道波导24的三侧，即锗薄膜42包覆住了硅通道波导24的上部区域62，第一侧部区域64和第二侧部区域66，所以锗薄膜42就构成了一个脊结构68。相比下面图4中的平板覆盖型波导，这种锗薄膜42和硅通道波导24的组合及其包覆方式，可称之为是“复合型脊波导”。在锗光探测器区域前端，即图1中光探测器12的最左边，中心硅条(硅通道波导24)的宽度最大，从而使导模更多地被限制在硅材料中。沿着波导方向(从左至右)，中心硅条的宽度(硅通道波导24的宽度)逐渐减小，从而使更多的光渗透到锗薄膜中，更多细节描述如图5所示。如图3所示的结构也可以称为锗包覆硅波导光探测器。
本发明公开的波导探测器技术解决了光在硅通道波导与在RMG过程中必须被二氧化硅隔离的锗材料之间的耦合问题。采用本发明公开的技术方案，上述耦合可以通过渗透模耦合实现，即硅通道波导24(后成为被锗薄膜包围的中心硅条)中的导模渗透到锗薄膜中。由于锗吸收光子能量，沿着波导方向，光不断地从硅材料中耦合到锗材料中去。应该注意到，这一耦合具有很好的波长不敏感性。
图4是另一个实施例对应图1中波导光探测器3-3处的截面示意图。图4还特别标示出了锗薄膜42和硅通道波导24在垂直方向的结构关系。与图3中结构相比，加在中心硅条24(其上覆盖二氧化硅薄膜层)上的锗薄膜42是平板薄膜。请注意，图4中的锗薄膜42没有如图3所示那样包覆了硅通道波导24，只是覆盖在硅通道波导24的上部区域62的上方，即锗薄膜42(或者说是光探测器材料)仅仅位于上部区域62的上方，没有贴近到硅通道波导24的第二部分28的第一侧部区域和第二侧部区域。本发明提出的这种平板锗薄膜42和硅通道波导24的组合及其包覆方式，可称之为“平板覆盖型波导”。在本发明中，如图4所示的结构也可以称为锗覆盖硅波导光探测器。
由于本征区仅位于硅通道波导24的硅脊上方，所以图4所示结构中的本征区(没有标示出来)比图3所示结构中的本征区要窄。窄的本征区会减少载流子到电极14A和14B的输运时间。因此，图4所示结构的响应时间会比图3所示结构的响应时间更快。另外，由于图4的结构为平板型，所以在工艺制备上会更容易实现。例如在制备过程中，平坦的表面会更容易确定电极接触孔的位置。然而，图3所示结构可能比图4所示结构更加有效。
图5A-5B是图3所示波导光探测器中的光波传播示意图。图5A是从侧面来示意图3中的波导光探测器的，即是以微米为测量单位的Y和Z方向的光传播模式的示意图。图5A中的直线72表示的是图1中光探测器12的最左边。在直线72的左侧，硅通道波导24是没有被锗材料包覆的，而在直线72的右侧，硅通道波导24是被锗材料包覆的。正如图5A所示，直到直线72的左侧，能量几乎全部限制在硅通道波导24之中。但是，当光传入硅通道波导24被锗材料包覆的区域时，光能开始耦合到上面的锗薄膜中，并且随着光的传播，因锗吸收了光能而使能量越来越弱。
图5B是一种从前视图方向来示意图3中波导光探测器，即是锗包覆硅波导(波导光探测器)在X和Y方向上的光波传播的模式剖面图。黑色轮廓线82和图3中所示的锗硅的外轮廓线对应。由图5B所示的波导模式剖面图可见，光场能量的大部分分布在锗材料中。
图6是从侧面来示意图4中的波导光探测器的，即是以微米为测量单位的Y和Z方向的光波传导示意图。图6中的直线72表示的是图1中光探测器12的最左边。在直线72的左侧，硅通道波导24是没有被锗材料覆盖的，而在直线72的右侧，硅通道波导24是被锗材料覆盖的。正如图6所示，直到直线72的左侧，能量几乎全部限制在硅通道波导24之中。但是，当光传入硅通道波导24被平板锗覆盖的区域时，光能迅速耦合到了上方平坦的锗薄膜中，并且随着光的传播，因锗吸收了光能而使能量迅速的减弱。
图7A-7C是本发明公开的制备工艺过程中的波导光探测器截面示意图。图7A为起始衬底结构的侧视图，包括体硅54，在体硅54上方的埋氧层56(例如二氧化硅)和在埋氧层56上方的硅通道波导24。换句话说，硅通道波导24是在包括体硅54和位于其上的埋氧层56的衬底上形成的。硅通道波导24周围被场氧61(如二氧化硅)环绕着。另外，间隙36的填充物也是场氧。氧化物薄膜60沉积在硅通道波导24上。如前文所述，间隙36在波导光探测器制备过程中起着关键作用。间隙36能够封闭RMG工艺中所需的微坩埚，从而有助于形成RMG方所需要的微坩埚。如果没有间隙36，热量就会沿着硅通道波导24扩散，这就会导致RMG工艺下形成不良单晶甚至是非单晶。本发明公开的技术方案改进了单晶材料的制备，因此在制备所得的锗材料中具有更少的缺陷。
图7B描绘了图7A所示起始结构在沉积多晶锗薄膜42后的侧视图。首先生成一个籽晶窗口74，如通过刻蚀或其它适当的技术穿过场氧61和埋氧层56产生一个小孔或狭缝。然后，多晶锗薄膜42沉积到籽晶窗口74中，并沉积在覆盖硅通道波导24的氧化物薄膜60和部分场氧61的上方。如图7B所示，只有多晶锗薄膜42的小部分76在籽晶窗口74中与体硅54相接触。籽晶窗口74通过场氧61的一部分与硅通道波导24隔离。在一些实施例中，籽晶窗口74是在光探测器12的末端的后面(光信号进入方向为前面)。因此，这种籽晶窗口结构不会影响波导探测器的运作。
图7C为图7B所示结构在沉积厚氧化层78(如二氧化硅)后的侧视图。第二次沉积的厚氧化层78厚于第一次沉积的氧化层(如场氧化层61)。正如图7C所示，除了多晶锗薄膜42中的小部分76是与体硅54接触外，多晶锗薄膜42完全被二氧化硅包裹着，因而形成了RMG方法所需的微坩埚。应该注意到，在现有的RMG工艺中，微坩埚只包裹了沉积的锗材料。然而，在本发明公开的改进的RMG工艺中，由热绝缘介质所形成的微坩埚不仅仅包裹了沉积的锗材料，还包裹了硅通道波导24。
将如图7C所示的结构放置在炉管中加热，使锗融化，而硅保持固态。然后，将整个结构快速冷却，其中外部硅材料最早开始降温。液态锗的热量通过籽晶窗口74扩散到外部硅材料中。靠近体硅54的液态锗42的小部分76首先开始冷却。然后，冷却通过锗材料逐渐扩散到远离接触部分76的其他锗部分。与硅相邻的小部分76成为结晶化的籽晶，并且锗的结晶就从这里开始。间隙36通过密封微坩埚的方式，来帮助形成RMG方法所需的微坩埚。
在上述改进的RMG工艺结束，单晶锗形成之后，再在硅通道波导18和24的上面沉积一层多晶硅层，从而形成了图1和图2中的多晶硅薄膜波导38。多晶硅的热导系数值很大。等到RMG结晶后才沉积多晶硅，以防止形成不必要的冷却管道。应该注意到，图7A-7C中所描述的方法还应包括一个重要的过程，即光探测器所需的P型掺杂区，N型掺杂区和本征区的离子注入形成。
注入工艺还可能包括快速热退火(RTA)过程。因为离子注入所必须的RTA过程会影响RMG工艺。RMG的热处理过程可能必须等到和RTA过程一起进行。
与现有的RMG工艺和集成工艺相比，被隔离的中心硅条(硅通道波导24)也是被包覆在微坩埚中的。所述被隔离的中心硅条用作光探测器的光输入波导。由于间隙36中的氧化物将所述中心硅条热隔绝，所以中心硅条不会影响RMG所需要的温度梯度变化，RMG工艺中冷却必须从籽晶窗口和SOI晶圆的体硅接触的根部开始的要求也能够得到满足。
图8是本发明公开的波导光探测器的制备工艺的一个实施例的流程图。在此实施例中，波导，如图1中的硅通道波导24，是在SOI衬底上形成的(100)，例如图7A所示的包括体硅54和位于其上的埋氧层56的SOI衬底。然后，第一层氧化层，如图7A中氧化物薄膜60，沉积在波导，如硅通道波导24，和衬底上(102)。其次，产生一个籽晶窗口，例如图7B所述的籽晶窗口74，并且该籽晶窗口穿过第一层氧化层通到SOI衬底上的体硅层(104)。再其次，光探测器材料，例如图7B中的锗薄膜42，沉积到籽晶窗口中和覆盖波导的第一层氧化层上面(106)。接下来，第二层氧化层，例如图7C中厚氧化层78，沉积在光探测器材料和覆盖波导和SOI衬底的第一层氧化层上面(108)。最后，加热整块材料使光探测器材料融化(110)。如上文中图7C所示，为了促使锗结晶，整个结构将被快速冷却。在整个结构冷却之后，沉积多晶硅层在硅通道波导18和24的上方，从而形成了图1和图2中的多晶硅薄膜波导38。
以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施方式中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (14)
1.一种波导光探测器的制备方法，依次包括以下步骤：
在SOI衬底上形成波导；
在所述波导和SOI衬底上沉积第一层氧化层；
生成一个穿过所述第一层氧化层并通到所述SOI衬底的体硅层的籽晶窗口，
所述籽晶窗口在波导光探测器末端生成，从而不影响波导光探测器的运作；
在所述籽晶窗口内和覆盖所述波导的第一层氧化层上方沉积材料为锗的光探测器材料，所述光探测器材料包覆所述波导；
在所述光探测器材料和覆盖所述波导和SOI衬底的第一层氧化层上方沉积第二层氧化层；
加热整块材料使光探测器材料融化；
冷却光探测器材料使其开始结晶化；
在所述波导上方沉积多晶硅层。
2.一种波导光探测器，其特征在于，包括，
沿着SOI衬底延伸出第一段硅通道波导；
沿着SOI衬底延伸出第二段硅通道波导；
其中，所述第二段硅通道波导包括第一部分、第二部分、上部区域、第一侧部区域和第二侧部区域，
其中，第一段硅通道波导和第二段硅通道波导被一个间隙隔离；
一层波导薄膜沉积在所述第一段硅通道波导的一部分、第二段硅通道波导的第一部分和间隙的上方；
光探测器材料沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分的上部区域、第二部分的第一侧部区域和第二部分的第二侧部区域上，所述光探测器材料包覆所述第二段硅通道波导，从而形成脊波导结构；
一层绝缘薄膜沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分和光探测器材料之间；
所述第二段硅通道波导的硅材料和SOI衬底的其他硅材料完全不连通。
3.根据权利要求2所述的波导光探测器，其特征在于，所述第二段硅通道波导还包括第三部分，其上方既没有覆盖所述波导薄膜也没有覆盖所述光探测器材料。
4.根据权利要求3所述的波导光探测器，其特征在于，从所述第一段硅通道波导输入的光信号沿着所述波导薄膜进入所述第二段硅通道波导的第一部分，然后进入把光信号转换成电信号的第二段硅通道波导的第二部分。
5.根据权利要求2所述的波导光探测器，其特征在于，所述第一段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第一段硅通道波导的第一端处的宽度大于其第二端处的宽度。
6.根据权利要求5所述的波导光探测器，其特征在于，所述第二段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第二段硅通道波导在其第二端处的宽度大于其第一端处的宽度。
7.根据权利要求6所述的波导光探测器，其特征在于，
所述波导薄膜包括第一端、第二端和覆盖所述间隙的中间区域，它们各自有其对应的宽度；
其中，所述波导薄膜的中间区域的宽度是最大的；
其中，从所述波导薄膜的第一端到所述波导薄膜的中间区域，所述波导薄膜的宽度是逐渐增加的；
其中，从所述波导薄膜的中间区域到所述波导薄膜的第二端，所述波导薄膜的宽度是逐渐减小的。
8.一种波导光探测器，其特征在于，包括
沿着SOI衬底延伸出第一段硅通道波导；
沿着SOI衬底延伸出第二段硅通道波导，
其中，所述第二段硅通道波导包括第一部分、第二部分、上部区域、第一侧部区域和第二侧部区域，
其中，所述第一段硅通道波导和第二段硅通道波导被一个间隙隔离；
一层波导薄膜沉积在所述第一段硅通道波导的一部分、第二段硅通道波导的第一部分和间隙的上方；
光探测器材料沉积在所述第二段硅通道波导第二部分的上部区域的上方，并且没有贴近其第一侧部区域和第二侧部区域，其中，所述光探测器材料形成一个加载到所述第二段硅通道波导上的平板结构；
一层绝缘薄膜沉积在所述第二段硅通道波导的第二部分和光探测器材料之间；
所述第二段硅通道波导的硅材料和SOI衬底的其他硅材料之间完全不连通。
9.根据权利要求8所述的波导光探测器，其特征在于，所述第二段硅通道波导还包括第三部分，其上方既没有覆盖所述波导薄膜也没有覆盖所述光探测器材料。
10.根据权利要求9所述的波导光探测器，其特征在于，从所述第一段硅通道波导输入的光信号沿着所述波导薄膜进入所述第二段硅通道波导的第一部分，然后进入把光信号转换成电信号的第二段硅通道波导的第二部分。
11.根据权利要求8所述的波导光探测器，其特征在于，所述第一段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第一段硅通道波导的第一端处的宽度大于其第二端处的宽度。
12.根据权利要求11所述的波导光探测器，其特征在于，所述第二段硅通道波导包括第一端和第二端，它们各自有其对应的宽度，并且第二段硅通道波导在其第二端处的宽度大于其第一端处的宽度。
13.根据权利要求12所述的波导光探测器，其特征在于，
所述波导薄膜包括第一端、第二端和覆盖所述间隙的中间区域，它们各自有其对应的宽度；
所述波导薄膜的中间区域的宽度是最大的；
从所述波导薄膜的第一端到所述波导薄膜的中间区域，所述波导薄膜的宽度是逐渐增加的；
从所述波导薄膜的中间区域到所述波导薄膜的第二端，所述波导薄膜的宽度是逐渐减小的。
14.根据权利要求12所述的波导光探测器，其特征在于，沉积光探测器材料使之与SOI衬底的体硅层相连的籽晶窗口位于所述波导光探测器的末端，从而不会对波导光探测器的性能产生影响。
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Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9122003B2 (en) * | 2012-07-18 | 2015-09-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor optical device |
| US20150104130A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-16 | Cisco Technology, Inc. | Optical power splitter |
| WO2015157211A1 (en) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Edge coupling using adiabatically tapered waveguides |
| TWI549259B (zh) * | 2014-05-15 | 2016-09-11 | 國立清華大學 | 全集成主被動積體光學於矽基積體電路及其製作方法 |
| KR102171268B1 (ko) | 2014-09-30 | 2020-11-06 | 삼성전자 주식회사 | 하이브리드 실리콘 레이저 제조 방법 |
| US9466753B1 (en) | 2015-08-27 | 2016-10-11 | Globalfoundries Inc. | Photodetector methods and photodetector structures |
| US11105975B2 (en) * | 2016-12-02 | 2021-08-31 | Rockley Photonics Limited | Waveguide optoelectronic device |
| US10103280B1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-10-16 | International Business Machines Corporation | Rapid melt growth photodetector |
| US11175454B2 (en) | 2017-04-21 | 2021-11-16 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Light escalators in optical circuits between thick and thin waveguides |
| JP7087308B2 (ja) * | 2017-09-13 | 2022-06-21 | 富士通株式会社 | 受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法 |
| US11126020B2 (en) * | 2017-11-23 | 2021-09-21 | Rockley Photonics Limited | Electro-optically active device |
| CN108039377B (zh) * | 2017-11-27 | 2019-11-01 | 北京协同创新研究院 | 一种用于c波段的应力硅探测器及其制作方法 |
| JP7125822B2 (ja) * | 2018-06-06 | 2022-08-25 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光半導体素子及び光伝送装置 |
| US11067765B2 (en) * | 2019-11-27 | 2021-07-20 | Cisco Technology, Inc. | Evanescent coupling of photodiode with optical waveguide |
| CN111129202B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-07-06 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 | 一种光电探测器 |
| US11588062B2 (en) * | 2020-10-08 | 2023-02-21 | Globalfoundries U.S. Inc. | Photodetectors including a coupling region with multiple tapers |
Family Cites Families (78)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4758531A (en) | 1987-10-23 | 1988-07-19 | International Business Machines Corporation | Method of making defect free silicon islands using SEG |
| FR2625333B1 (fr) | 1987-12-24 | 1993-09-10 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de microguides de lumiere a faibles pertes de propagation optique par depot de multicouches |
| US4932032A (en) | 1989-08-03 | 1990-06-05 | At&T Bell Laboratories | Tapered semiconductor waveguides |
| US5078516A (en) | 1990-11-06 | 1992-01-07 | Bell Communications Research, Inc. | Tapered rib waveguides |
| JP3162424B2 (ja) | 1991-05-27 | 2001-04-25 | キヤノン株式会社 | 導波型光検出器及びその作製方法 |
| US5220296A (en) | 1991-11-01 | 1993-06-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Coupler for electrical waveguides and mechanical waveguides |
| US5355422A (en) | 1992-11-09 | 1994-10-11 | Honeywell Inc. | Broadband optical modulator |
| JPH09153638A (ja) | 1995-11-30 | 1997-06-10 | Nec Corp | 導波路型半導体受光装置およびその製造方法 |
| IT1291194B1 (it) | 1997-03-14 | 1998-12-29 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Accoppiatore ottico non lineare |
| US5814564A (en) | 1997-05-15 | 1998-09-29 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Etch back method to planarize an interlayer having a critical HDP-CVD deposition process |
| JPH11248949A (ja) | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Hitachi Cable Ltd | 光波長合分波器 |
| CA2307340A1 (en) | 1998-08-24 | 2000-03-02 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Arrayed waveguide grating type optical multiplexer/demultiplexer |
| JP2000131541A (ja) | 1998-10-27 | 2000-05-12 | Hitachi Cable Ltd | 光波長合分波器 |
| US6278820B1 (en) | 1999-04-28 | 2001-08-21 | The Boeing Company | High power and large bandwidth traveling-wave photodetector |
| EP1136852A1 (en) | 1999-08-10 | 2001-09-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Array waveguide diffraction grating |
| US6654729B1 (en) | 1999-09-27 | 2003-11-25 | Science Applications International Corporation | Neuroelectric computational devices and networks |
| KR100510996B1 (ko) | 1999-12-30 | 2005-08-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 선택적 에피텍셜 성장 공정의 최적화 방법 |
| US6434303B1 (en) | 2000-07-14 | 2002-08-13 | Applied Wdm Inc. | Optical waveguide slab structures |
| EP1189476A1 (en) | 2000-09-13 | 2002-03-20 | Corning Incorporated | Multi-order optical cross-connect |
| FR2820890A1 (fr) | 2001-02-15 | 2002-08-16 | Cit Alcatel | Composant optique integre monolithique comportant un modulateur et un transistor bipolaire a heterojonction |
| US20020159684A1 (en) | 2001-03-15 | 2002-10-31 | Zenastra Photonics Inc. | Novel optical waveguide switch using cascaded mach-zehnder interferometers |
| US20020197016A1 (en) | 2001-06-20 | 2002-12-26 | Sethumadhavan Chandrasekhar | Photodetector having a waveguide and resonant coupler and a method of manufacture therefor |
| KR100434698B1 (ko) | 2001-09-05 | 2004-06-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 선택적 에피성장법 |
| US20030052082A1 (en) | 2001-09-19 | 2003-03-20 | Anisul Khan | Method of forming optical waveguides in a semiconductor substrate |
| US6856733B2 (en) * | 2001-12-07 | 2005-02-15 | Intel Corporation | 1xN fanout waveguide photodetector |
| GB2384570B (en) | 2002-01-19 | 2005-06-29 | Marconi Optical Components Ltd | Modulators |
| GB2384620A (en) | 2002-01-25 | 2003-07-30 | Denselight Semiconductors Pte | A high speed waveguide photodetector |
| US6749893B2 (en) | 2002-01-31 | 2004-06-15 | Dalsa Semiconductor Inc. | Method of preventing cracking in optical quality silica layers |
| US6870152B2 (en) | 2002-02-01 | 2005-03-22 | Georgia Tech Research Corporation | Segmented photodetectors for detection and compensation of modal dispersion in optical waveguides |
| GB0208255D0 (en) | 2002-04-10 | 2002-05-22 | Imec Inter Uni Micro Electr | Photonic crystal based fiber-to-waveguide coupler for polarisation independent photonic integrated circuits |
| US6956983B2 (en) | 2002-05-31 | 2005-10-18 | Intel Corporation | Epitaxial growth for waveguide tapering |
| US7453132B1 (en) | 2002-06-19 | 2008-11-18 | Luxtera Inc. | Waveguide photodetector with integrated electronics |
| US7010208B1 (en) | 2002-06-24 | 2006-03-07 | Luxtera, Inc. | CMOS process silicon waveguides |
| US6819839B2 (en) | 2002-07-23 | 2004-11-16 | Intel Corporation | Tapered waveguide photodetector apparatus and methods |
| US6999670B1 (en) | 2002-08-27 | 2006-02-14 | Luxtera, Inc. | Active waveguides for optoelectronic devices |
| CN100479357C (zh) | 2002-11-15 | 2009-04-15 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 平面光波导分段布喇格光栅波分复用器/解复用器 |
| CN1512207A (zh) | 2002-12-26 | 2004-07-14 | 上海乐通光通信有限公司 | 反射式温度不敏感阵列波导光栅器件 |
| KR100493047B1 (ko) | 2003-02-13 | 2005-06-07 | 삼성전자주식회사 | 선택적 에피택셜 성장을 이용한 반도체 소자의 국부 배선형성 방법 |
| US7120350B2 (en) | 2003-03-14 | 2006-10-10 | Intel Corporation | Integrated waveguide photodetector |
| US6991892B2 (en) | 2003-03-17 | 2006-01-31 | Intel Corporation | Methods of making an integrated waveguide photodetector |
| US7118682B2 (en) | 2003-03-28 | 2006-10-10 | Sioptical, Inc. | Low loss SOI/CMOS compatible silicon waveguide and method of making the same |
| US20040208421A1 (en) | 2003-04-17 | 2004-10-21 | Alps Electric Co., Ltd. | Mach-zehnder interferometer optical switch and mach-zehnder interferometer temperature sensor |
| US7065273B2 (en) | 2003-06-20 | 2006-06-20 | Intel Corporation | Wideband arrayed waveguide grating |
| WO2005006250A1 (en) | 2003-06-25 | 2005-01-20 | Variance Dynamical, Inc. | Apparatus and method for detecting and analyzing spectral components |
| US7136544B1 (en) | 2003-08-15 | 2006-11-14 | Luxtera, Inc. | PN diode optical modulators fabricated in strip loaded waveguides |
| US7116853B2 (en) | 2003-08-15 | 2006-10-03 | Luxtera, Inc. | PN diode optical modulators fabricated in rib waveguides |
| KR20050025384A (ko) | 2003-09-06 | 2005-03-14 | 한국전자통신연구원 | 도파로형 광 검출기 |
| US7016587B2 (en) | 2004-01-20 | 2006-03-21 | Xerox Corporation | Low loss silicon waveguide and method of fabrication thereof |
| US7037793B2 (en) | 2004-02-09 | 2006-05-02 | United Microelectronics Corp. | Method of forming a transistor using selective epitaxial growth |
| US7149387B2 (en) | 2004-03-24 | 2006-12-12 | Enablence Inc. | Double diffraction grating with flat passband output |
| US7068885B2 (en) | 2004-03-24 | 2006-06-27 | Enablence, Inc. | Double diffraction grating planar lightwave circuit |
| US8149492B2 (en) | 2004-03-31 | 2012-04-03 | Google Inc. | Optical modulator |
| JP2006013252A (ja) | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Hitachi Cable Ltd | レーザダイオードの制御方法、制御回路、および光送信器 |
| US7289698B2 (en) | 2004-11-15 | 2007-10-30 | Analog Devices, Inc. | High bitrate transport over multimode fibers |
| KR100577929B1 (ko) | 2004-11-25 | 2006-05-10 | 한국전자통신연구원 | 도파로형 광 검출기 |
| US7088890B2 (en) | 2004-11-30 | 2006-08-08 | Intel Corporation | Dual “cheese wedge” silicon taper waveguide |
| US7272273B2 (en) | 2005-01-21 | 2007-09-18 | Neophotonics Corporation | Photodetector coupled to a planar waveguide |
| US7352926B2 (en) | 2005-03-31 | 2008-04-01 | Eastman Kodak Company | Visual display with electro-optical addressing architecture |
| JP4899356B2 (ja) | 2005-06-30 | 2012-03-21 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器 |
| US7807523B2 (en) | 2005-07-01 | 2010-10-05 | Synopsys, Inc. | Sequential selective epitaxial growth |
| US7305157B2 (en) | 2005-11-08 | 2007-12-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Vertically-integrated waveguide photodetector apparatus and related coupling methods |
| WO2007061986A1 (en) | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Massachusetts Institute Of Technology | High speed and low loss gesi/si electro-absorption light modulator and method of fabrication using selective growth |
| US7515793B2 (en) | 2006-02-15 | 2009-04-07 | International Business Machines Corporation | Waveguide photodetector |
| US7418166B1 (en) * | 2006-02-24 | 2008-08-26 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Device and approach for integration of optical devices and waveguides therefor |
| US7286726B1 (en) | 2006-03-31 | 2007-10-23 | Intel Corporation | Integrated active electrical waveguide for optical waveguide modulators |
| US7817881B2 (en) | 2006-06-01 | 2010-10-19 | Bing Li | Circuit architecture for electro-optic modulation based on free carrier dispersion effect and the waveguide capacitor structures for such modulator circuitry using CMOS or Bi-CMOS process |
| US7668416B2 (en) | 2006-06-05 | 2010-02-23 | Bing Li | Single mode photonic circuit architecture and a new optical splitter design based on parallel waveguide mode conversion |
| US7570365B2 (en) | 2006-09-07 | 2009-08-04 | Magiq Technologies, Inc. | Compact tunable high-efficiency entangled photon source |
| US7796842B2 (en) | 2006-10-07 | 2010-09-14 | Lightwire, Inc. | AC-coupled differential drive circuit for opto-electronic modulators |
| CN101320111B (zh) | 2007-06-04 | 2011-04-13 | 李冰 | 并行模式变换器和由其构成的光分路器 |
| US7539373B1 (en) | 2007-11-26 | 2009-05-26 | Onechip Photonics Inc. | Integrated lateral mode converter |
| JP4945475B2 (ja) | 2008-02-19 | 2012-06-06 | 日本電信電話株式会社 | 可変分散補償器 |
| US8078020B2 (en) | 2008-04-08 | 2011-12-13 | Alcatel Lucent | Optical mode-converter structure |
| CN101251559B (zh) | 2008-04-16 | 2011-06-15 | 清华大学 | 一种用于强电场测量的无电极型的光电集成传感器 |
| US8290325B2 (en) | 2008-06-30 | 2012-10-16 | Intel Corporation | Waveguide photodetector device and manufacturing method thereof |
| JP2010032671A (ja) | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アレイ導波路格子 |
| US8148265B2 (en) | 2008-08-29 | 2012-04-03 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Two-step hardmask fabrication methodology for silicon waveguides |
| US8340484B2 (en) | 2010-01-05 | 2012-12-25 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Compact multi-port optical signal processor |
-
2011
- 2011-12-22 CN CN201110461695.XA patent/CN102569513B/zh active Active
- 2011-12-22 WO PCT/CN2011/084418 patent/WO2012083862A1/en active Application Filing
- 2011-12-22 US US13/996,448 patent/US9178085B2/en active Active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CMOS-integrated high-speed MSM germanium waveguide photodetector;Solomon Assefa等;《OPTICS EXPERESS》;20100301;第18卷(第5期);第4987页第1段-第4993页第5段及图1-4 * |
| Low Loss （~6.45db/cm） Sub-Micron Polycrystalline Silicon Waveguide Integrated with Efficient SiON Waveguide Coupler;Q.Fang等;《OPTICS EXPRESS》;20080428;第16卷(第9期);第6426页第1段-第6429页第1段及图1-3 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012083862A1 (en) | 2012-06-28 |
| CN102569513A (zh) | 2012-07-11 |
| US20130285184A1 (en) | 2013-10-31 |
| US9178085B2 (en) | 2015-11-03 |
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