CN111628036A - 一种具有谐振波导结构的光电探测器 - Google Patents

一种具有谐振波导结构的光电探测器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种具有谐振波导结构的光电探测器，包括：衬底；光吸收层，位于所述衬底上，用于探测光信号；谐振波导结构，包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿所述循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。

Description

一种具有谐振波导结构的光电探测器
技术领域
本发明涉及光子集成芯片探测技术领域，尤其涉及一种具有谐振波导结构的光电探测器。
背景技术
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，目前的光电探测器具有量子效率低、响应度低等缺点，因此有待进一步的改进。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种具有谐振波导结构的光电探测器。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种具有谐振波导结构的光电探测器，包括：
衬底；
光吸收层，位于所述衬底上，用于探测光信号；
谐振波导结构，包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，
所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；
所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿所述循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。
上述方案中，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽小于在所述第一区域内的环宽；
所述环宽表征在与光信号的传输方向相垂直的方向上，所述第二波导部的外壁与内壁之间的距离。
上述方案中，沿光信号的传输方向，所述第二波导部在所述第二区域的前端区域内环宽逐渐减小，在所述第二区域的后端区域内环宽逐渐增大；
所述前端区域为所述第二波导部上光信号传至所述第二区域的区域，所述后端区域为所述第二波导部上光信号从所述第二区域传出的区域。
上述方案中，所述第二波导部的所述第二区域为直波导区；所述第二波导部至少包括弯曲波导区，以连接所述直波导区的两端从而形成所述循环传输路径。
上述方案中，所述第一波导部为直波导；所述第一波导部的延伸方向与所述第二波导部的所述第二区域的延伸方向垂直。
上述方案中，所述第一波导部与所述第二波导部沿平行衬底平面方向依次布置；所述第一波导部位于所述第二波导部的所述第一区域的外侧。
上述方案中，所述第一波导部与所述第二波导部之间的间距为150nm~600nm。
上述方案中，所述第二波导部的所述第二区域位于所述光吸收层的正上方，并与所述光吸收层的上表面相隔一定距离。
上述方案中，所述第二波导部的所述第二区域与所述光吸收层之间的间距为100nm~1000nm。
上述方案中，所述第二波导部还包括第三区域；
所述光电探测器还包括设置于所述第三区域周围的热调结构，所述热调结构用于调节温度以改变所述光电探测器的工作波长。
上述方案中，所述第二波导部的所述第三区域与所述热调结构之间的间距大于等于1.5μm。
上述方案中，所述第二波导部的所述第三区域与所述第二区域相对设置；
所述第一区域连接所述第二区域和所述第三区域。
上述方案中，所述第三区域为直波导区；所述第三区域的延伸方向平行于所述第二区域的延伸方向。
上述方案中，还包括：至少两个金属电极；
所述谐振波导结构与任一金属电极之间的间距大于等于500nm。
上述方案中，所述衬底为绝缘体上硅衬底；
所述光吸收层为锗层；
所述光吸收层的底端嵌于所述绝缘体上硅衬底的顶硅层内。
上述方案中，还包括：倍增区；
所述倍增区与所述光吸收层沿平行衬底平面方向依次布置，以形成横向雪崩光电探测器。
上述方案中，还包括：在所述衬底的部分区域内形成的第一电荷区和第二电荷区，所述第一电荷区和所述第二电荷区沿平行衬底平面方向上分别位于所述吸收层的两侧。
上述方案中，所述谐振波导结构为氮化硅谐振波导结构。
本发明实施例所提供的具有谐振波导结构的光电探测器，包括：衬底；光吸收层，位于所述衬底上，用于探测光信号；谐振波导结构，包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿所述循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。如此，第一波导部接收光信号并将光信号传递至第二波导部，可以产生光增强效应，有助于提高量子效率；光信号在第二波导部循环传输，可再次传输至与光吸收层耦合的第二区域，增加了耦合次数，提高了探测器的响应度。
本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1a和图1b分别为本发明实施例提供的具有谐振波导结构的光电探测器的结构剖视图和俯视图；
图2为谐振波导结构的一实施方式的结构俯视图；
图3a至3b为谐振波导结构的其他实施方式的结构俯视图；
图4a至4e为具有谐振波导结构的光电探测器中第二外延生长层的不同实施方式的结构剖视图；
图5a至5i为本发明实施例提供的具有谐振波导结构的光电探测器的制备过程中的器件结构剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，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发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明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，为了避免与本发明发生混淆，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，不详细描述公知的功能和结构。
在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本发明必然存在第一元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料（如SiGe/Si、绝缘体上硅等），利用现有互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光子技术结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。这种结合得力于半导体晶圆制造的可扩展性，因而能够降低成本。光电探测器作为硅光子架构的核心器件之一，具有实现光信号到电信号转换的功能。但晶体硅材料的能带结构决定其在光通信波段探测效率很低，虽然III-V族半导体材料更适合用于光电探测器，但是III-V族半导体材料与硅工艺不兼容，无法与硅进行有效的单片集成；考虑到锗材料与CMOS工艺的兼容性，本领域提出了采用锗材料作为光吸收层材料而形成锗硅光电探测器的技术。
硅光子集成芯片中可采用兼容CMOS工艺的锗硅材料实现雪崩光电探测，它是利用硅材料作为光波导，同时作为雪崩增益区，锗材料吸收光子。
目前的光电探测器普遍存在量子效率低、响应度低等缺点。并且，吸收区电场分布不均匀，导致响应度降低；吸收区域尺寸过大，容易导致增益带宽积不理想。此外，对于利用硅平板波导将光信号传导入结构内部、继而将携带信号的光耦合至锗层内的雪崩光电探测器结构，其中的硅材料一方面作为传输光的波导，另一方面还会被P或N型掺杂以便形成电场抽取光生载流子，锗材料吸收区也会被P或N型掺杂，而这些掺杂都会造成光吸收损耗，继而降低探测器量子效率。
基于此，提出了本申请实施例的以下技术方案。
本发明实施例提供了一种具有谐振波导结构的光电探测器，包括：衬底；光吸收层，位于所述衬底上，用于探测光信号；谐振波导结构，包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿所述循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。
这里，所述衬底可以为单质半导体材料衬底（例如为硅（Si）衬底、锗（Ge）衬底等）、复合半导体材料衬底（例如为锗硅（SiGe）衬底等），或绝缘体上硅（SOI）衬底、绝缘体上锗（GeOI）衬底等。
下面，请具体参见图1a。本申请实施例以所述衬底为SOI衬底为例进行说明。所述SOI衬底包括：底硅层101、埋氧层102以及顶硅层103。所述埋氧层102例如为二氧化硅层。所述底硅层101与所述顶硅层103相比可以具有更厚的厚度。应当理解，图中为了使得各层结构均能被清晰示出，可能造成各层结构的尺寸比例关系与实际结构不符。
这里，衬底可以包括处于正面的顶表面以及处于与正面相对的背面的底表面；在忽略顶表面和底表面的平整度的情况下，定义垂直衬底顶表面和底表面的方向为第二方向。第二方向也为后续在衬底上沉积各层结构的层叠方向，或称器件的高度方向。而衬底顶表面和底表面所在的面，或者严格意义上讲衬底厚度方向上的中心面，即确定为衬底平面；平行衬底平面的方向即为沿衬底平面方向。在所述衬底平面方向上定义两彼此相交的第一方向和第三方向；所述第一方向和所述第三方向例如为彼此垂直的两个方向。在本实施例中，所述第一方向为器件宽度方向，或为电流移动的方向；所述第三方向为在光吸收层上方传递的光信号的传播方向。
光吸收层120，位于所述衬底上，用于探测光信号。所述光吸收层进一步可以将入射的光信号转换成多个电子-空穴对，这些空穴-电子对在电场作用下流向电极从而形成光电流；进而通过一对金属电极传导光电流，实现光电探测。所述光吸收层120形成所述光电探测器的吸收区（图中180）。
在一具体实施例中，所述光吸收层为锗层。所述衬底包括硅材料区；所述光电探测器为锗硅光电探测器
所述光电探测器还包括谐振波导结构150。结合图1a与1b，所述谐振波导结构150包括间隔设置的第一波导部151和第二波导部152。
其中，所述第一波导部151用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部152的第一区域152-1；所述第二波导部152还包括第二区域152-2，所述第二区域152-2用于将所述光信号耦合至所述光吸收层120；所述第二波导部152为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域152-1的光信号沿循环传输路径的一部分传输至所述第二区域152-2，并使流经所述第二区域152-2而未被耦合至所述光吸收层120的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域152-2。具体可参见图中虚线箭头路径。
应当理解，所述第一波导部和所述第二波导部间隔设置，具体指所述第一波导部和所述第二波导部之间没有任何连接的区域；在实际应用中，所述第一波导部和所述第二波导部之间可以通过填充层（参考图1a中140）而间隔。在谐振状态下，所述第一波导部和所述第二波导部之间通过耦合作用传递光信号；也即，所述第一波导部将接收到的所述光信号耦合至所述第二波导部的第一区域。
所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，可以理解为所述第二波导部具有循环的光信号传输路径；具体可以通过所述第二波导部为环形实现。这里的环形既包括正圆环，也包括椭圆环，还包括其他任意闭合的环形。
所述第一区域和所述第二区域均位于所述循环传输路径上，以使光信号在所述循环传输路径上传输时顺次经过所述第一区域和所述第二区域。沿光信号的传播方向，所述第一区域至所述第二区域的距离小于所述第二区域至所述第一区域的距离。所述第一区域至所述第二区域的距离可以为零，换言之，所述第一区域与所述第二区域可以直接相连；所述第一区域和所述第二区域均为所述循环传输路径的一部分。
对于所述第二波导部而言，既需要尽可能减小光信号在循环传输过程中产生的损耗，又需要尽量提高第二区域与所述光吸收层的耦合效率。在一具体实施例中，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽小于在所述第一区域内的环宽；所述环宽表征在与光信号的传输方向相垂直的方向上，所述第二波导部的外壁与内壁之间的距离。
为了避免光信号在所述第二波导部的环宽变化的位置处产生较大损耗，在一具体实施例中，沿光信号的传输方向，所述第二波导部在所述第二区域的前端区域内环宽逐渐减小，在所述第二区域的后端区域内环宽逐渐增大；所述前端区域为所述第二波导部上光信号传至所述第二区域的区域，所述后端区域为所述第二波导部上光信号从所述第二区域传出的区域。
下面结合图2进行阐述。如图所示，所述第二波导部在与所述光吸收层相对应（也即与吸收区180相对应）的所述第二区域内具有更小的环宽。这里，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽小于在所述第一区域内的环宽；进一步地，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽可以小于所述第二波导部在其他区域内的环宽，即所述第二波导部上所述第二区域内的环宽最小。
应当说明的是，虽然图2示出了所述第二波导部在所述第二区域内的环宽均匀的情况，但本申请并不限于此，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽可以在光信号的传输方向逐渐减小，还可以在光信号的传输方向先逐渐减小再逐渐增大。所述第二区域内任意位置处的环宽小于所述第一区域内任意位置处的环宽。进一步地，所述第二区域内任意位置处的环宽还可以小于所述第二波导部上除所述第二区域以外的其他区域内任意位置处的环宽。
沿光信号的传输方向上，所述第二波导部还包括第二区域的前端区域和第二区域的后端区域，二者分别指所述第二波导部上光信号传至所述第二区域的区域（图2中位于180下方的区域）和光信号从所述第二区域传出的区域（图2中位于180上方的区域）。由于所述第二波导部在所述第二区域内的环宽较小，为了避免光信号在所述第二波导部的环宽变化的位置处产生较大损耗，因此，所述第二波导部在所述第二区域的所述前端区域内环宽逐渐减小，在所述第二区域的所述后端区域内环宽逐渐增大。
在一具体实施例中，所述第二波导部的所述第二区域为直波导区；所述第二波导部至少包括弯曲波导区，以连接所述直波导区的两端从而形成所述循环传输路径。
作为第一种实施方式，请参考图1b。所述第二波导部152具有跑道形形状，所述第二波导部152包括两彼此相对的直波导区（参考图中152-2和152-3），以及在两所述直波导区的两端分别连接两所述直波导区的两弯曲波导区（参考图中152-1和152-4）；其中一直波导区作为所述第二区域152-2，一弯曲波导区作为所述第一区域152-1。
作为第二种实施方式，请参考图3a。所述第二波导部由一直波导区和一弯曲波导区组成；其中，所述直波导区作为所述第二区域，所述弯曲波导区中靠近所述第一波导部的部分作为所述第一区域。所述弯曲波导区可以为圆弧环或椭圆弧环而与所述直波导区连接。
作为第三种实施方式，请参考图3b。所述第二波导部由四段直波导区和四段弯曲波导区组成；所述四段直波导区和所述四段弯曲波导区间隔连接；所述四段直波导区中可以两两直波导区平行相对设置。在一实施例中，所述第二波导部的所述第一区域和所述第二区域均为直波导区；所述第二波导部至少包括两弯曲波导区，其中，一弯曲波导区连接所述第一区域和所述第二区域的彼此邻近的两端，另一弯曲波导区连接所述第一区域和所述第二区域的彼此远离的两端。
当然，本领域技术人员根据本发明的构思还可以想到其他可行的实施方式，这里并非穷举。在本发明的精神和原则之内所作的其他修改、等同替换和简单变形等，均应包含在本发明的保护范围之内。
所述第一波导部151可以为直波导；所述第一波导部151的延伸方向与所述第二波导部152的所述第二区域152-2的延伸方向垂直。如图1b所示，所述第一波导部151沿第一方向延伸，位于所述第一波导部151右侧的实线箭头示出了光信号的传入方向；位于所述第一波导部151内部的虚线箭头示出了光信号在所述第一波导部151内部的传输方向。
所述第一波导部151与所述第二波导部152沿平行衬底平面方向依次布置；所述第一波导部151位于所述第二波导部152的所述第一区域152-1的外侧。
在一具体实施例中，所述第一波导部与所述第二波导部之间的间距为150nm~600nm。在所述第一波导部与所述第二波导部的所述第一区域均为直波导的实施例中，所述间距即为两直波导之间的垂直距离；在所述第一波导部为直波导，而所述第二波导部的所述第一区域为弯曲波导的实施例中，所述间距为所述第一区域上与所述第一波导部距离最近的点到所述第一波导部的垂直距离。
所述第二波导部沿第三方向上的长度可以大于沿第一方向上的长度。
所述第二波导部在第二方向上的尺寸（即所述第二波导部的厚度）范围为100nm~800nm；所述第二波导部的所述第二区域在第一方向上的尺寸（即所述第二波导部在所述第二区域内的环宽）范围为500nm~2000nm；此外，所述第二波导部在其他区域内的环宽也可以处于500nm~2000nm的范围内。
在本申请实施例中，所述第二波导部的所述第二区域位于所述光吸收层的正上方，并与所述光吸收层的上表面相隔一定距离。如此，所述光吸收层的上表面为所述光吸收层的吸光面。在一具体实施例中，所述第二波导部的所述第二区域与所述光吸收层之间的间距为100nm~1000nm。
在本实施例中，所述谐振波导结构具体可以为氮化硅谐振波导结构。换言之，所述第一波导部和所述第二波导部的材料可以包括氮化硅。
可以理解地，采用氮化硅材料形成氮化硅谐振波导结构，用以传输光信号，可以避免利用硅平板波导同时进行P或N型掺杂所造成的吸收损耗。
在其他实施例中，所述谐振波导结构也可以为硅谐振波导结构。所述第一波导部和所述第二波导部的材料也可以为硅。
请继续参考图1b，在所述具有谐振波导结构的光电探测器中，所述第二波导部152还包括第三区域152-3；所述光电探测器还包括设置于所述第三区域152-3周围的热调结构190，所述热调结构190用于调节温度以改变所述光电探测器的工作波长。
所述热调结构的材料具体可以为TiN。
所述第二波导部的所述第三区域与所述热调结构之间的间距大于等于1.5μm。
在一具体实施例中，所述第二波导部的所述第三区域与所述第二区域相对设置；所述第一区域连接所述第二区域和所述第三区域。
在图1b和图2所示的实施例中，所述第三区域为直波导区；所述第三区域的延伸方向平行于所述第二区域的延伸方向。
所述第二波导部在所述第二区域内的环宽可以小于在所述第三区域内的环宽。所述第二波导部在所述第三区域内的环宽可以与在所述第一区域内的环宽相等。
请继续参考图1a至1b，所述具有谐振波导结构的光电探测器，还可以包括：至少两个金属电极——第一金属电极161和第二金属电极162；所述谐振波导结构150与任一金属电极之间的间距大于等于500nm。如此，避免第一金属电极161或第二金属电极162吸收光信号，产生热能造成损耗。
这里，所述第一金属电极161和第二金属电极162例如分别与在衬底上形成的第一接触区111和第二接触区117相接触。所述第一接触区111和第二接触区117的掺杂类型相反，例如，所述第一接触区111可以为P++接触区，所述第二接触区117可以为N++接触区。在一具体实施例中，所述谐振波导结构150的所述第二区域152-2和/或所述第三区域152-3与连接所述P++接触区的第一金属电极161之间的间距大于等于500nm。其中，所述间距为沿第一方向上的距离。
在所述衬底为SOI衬底的实施例中，所述第一接触区111和第二接触区117可以位于所述绝缘体上硅衬底的顶硅层103内。在所述第一接触区111和第二接触区117之间、沿所述第一接触区111至第二接触区117的方向上，还可以依次设置有第一电荷区113、第二电荷区114、I-本征区115以及N+掺杂区116。其中，所述第一电荷区113和所述第二电荷区114具有P型掺杂，具体可以为P+掺杂区。
在所述衬底为SOI衬底的实施例中，所述光吸收层120的底端嵌于所述SOI衬底的顶硅层103内。所述光吸收层120可以为第一外延生长层，具体采用不同于衬底材料的第二半导体材料形成在所述衬底上；所述光吸收层120的下表面低于所述顶硅层103的上表面。其中，所述第二半导体材料例如为锗。
在所述衬底为单质半导体材料衬底的实施例中，所述光吸收层位于所述衬底上，包括：所述光吸收层位于所述衬底上的凹槽内，以使所述光吸收层的下表面嵌于所述衬底内。
如此，产生的光电流可以沿大致平行衬底平面的直线方向（如第一方向）移动，使得所述光吸收层内的电场分布更加均匀，易于光生载流子的输运，有助于提高增益带宽积。
所述P++接触区和所述N++接触区的掺杂浓度范围为1×1020/cm3~5×1020/cm3，所述P+掺杂区和所述N+掺杂区的掺杂浓度范围为2×1017/cm3~5×1018/cm3，所述I-本征区的浓度≤1×1017/cm3，所述吸收区的掺杂浓度≤5×1017/cm3。其中，所述吸收区可以为本征区，或者可以为轻掺杂区。
所述P++接触区和所述N++接触区中的任意一者在第一方向上距离所述吸收区≥1.5μm。
所述I-本征区在第一方向的尺寸范围为60nm~600nm。
参考图1a至1b，在所述光电探测器还包括在衬底的部分区域内形成的第一电荷区113和第二电荷区114时，所述第一电荷区113和所述第二电荷区114沿平行衬底平面方向上分别位于所述光吸收层120的两侧。所述第一电荷区113和所述第二电荷区114具体沿所述第一接触区111和所述第二接触区117的连线方向上分别位于所述光吸收层120的两侧。
在本实施例中，所述光吸收层120的两侧包括两个电荷区，如此，可以独立调节光吸收层内的电场强度，有利于降低所述光电探测器的暗电流。
所述第一电荷区和所述第二电荷区在第一方向上的尺寸范围为50nm~400nm，在第二方向上的尺寸范围为100nm~500nm（具体可以由所处位置的结构尺寸和掺杂深度共同决定），在第三方向上的尺寸范围为1μm~20μm。所述第一电荷区、所述第二电荷区和所述光吸收层在第三方向上的尺寸可以相等。
在一实施例中，具有谐振波导结构的光电探测器，还包括：倍增区；所述倍增区与所述光吸收层沿平行衬底平面方向依次布置，以形成横向（或称“侧向”）雪崩光电探测器。
这里，所述倍增区是指发生载流子倍增的区域。雪崩光电探测器的吸收区能够将入射的光信号转换成多个电子-空穴对，这些空穴-电子对在电场作用下流向电极从而形成光电流；倍增区能够通过雪崩倍增的作用将吸收区形成的光电流进一步放大；进而通过一对金属电极传导光电流，实现光电探测。
由于理论上，在倍增区中可采用任何半导体材料，因此这里并不对倍增区进行严格限定。在所述衬底为单质Si衬底或为SOI衬底的实施例中，所述倍增区形成在Si材料中。
作为一种具体的实施方式，所述倍增区可以包括从靠近所述吸收区到远离所述吸收区方向上依次布置的P+掺杂区（电荷区）、I-本征区（雪崩区）以及N+掺杂区。参考图1a，所述倍增区185包括第二电荷区114、I-本征区115以及N+掺杂区116。
所述谐振波导结构150的所述第二波导部152在远离所述倍增区185的方向形成所述循环的光信号传输路径。也即，所述第二波导部152上与所述倍增区185距离最近的部分为所述第二区域152-2。
应当说明的是，所述第二波导部152仅通过所述第二区域与所述衬底上的有源区相对应，所述有源区包括第一接触区111、第一电荷区113、第二电荷区114、I-本征区115、N+掺杂区116以及光吸收层120所在的区域。为了进一步缩短所述第二波导部的循环的光信号传输路径，所述第一接触区111和所述第一电荷区113可以直接接触，中间不包括I-本征区。
所述吸收区180和所述倍增区185在沿衬底平面方向上至少部分交叠，即所述吸收区180和所述倍增区185在垂直所述衬底平面方向上的平面（如由第二方向和第三方向确定的平面）内的投影至少部分重叠。如此，产生的光电流可以沿大致平行衬底平面的直线方向（如第一方向）移动，使得所述吸收区180内的电场分布更加均匀。
其中，如图1b所示，所述吸收区180和所述倍增区185在沿衬底平面方向上至少部分交叠，包括：所述吸收区180和所述倍增区185在沿第三方向上的边界彼此对其、宽度大致相等。此外，也可以包括：所述吸收区沿第三方向上的宽度小于所述倍增区沿第三方向上的宽度。
参考图1a，所述光吸收层120的上表面高于所述顶硅层103（所述衬底）的上表面。
所述光吸收层在第一方向上的尺寸范围为150nm~1500nm，在第二方向上的尺寸范围为150nm~600nm，在第三方向上的尺寸范围为1μm~20μm。这里，在描述光吸收层的尺寸时，并不可以考虑光吸收层在外延生长过程中的上下表面的尺寸差异。
参考图1a，作为一种具体的实施方式，所述雪崩光电探测器，还包括：第二外延生长层130（光吸收层120可称为“第一外延生长层”），采用第一半导体材料形成在所述衬底上；所述第一半导体材料与所述顶硅层103的材料相同，即可以为硅，具体可以为多晶硅。所述第二外延生长层130位于所述衬底（具体为所述顶硅层103）与所述光吸收层120之间，所述第二外延生长层130的一侧与所述衬底（顶硅层103）接触，另一侧与所述光吸收层120接触。
所述第二外延生长层内具有P型掺杂。如此，所述第二外延生长层可以形成为所述光电探测器的电荷区或电荷区的一部分；如形成为所述第一电荷区113和所述第二电荷区114，或所述第一电荷区113的一部分和所述第二电荷区114的一部分。
所述第二外延生长层的上表面至少部分与所述第一外延生长层的上表面共面；所述第二外延生长层覆盖所述第一外延生长层的侧壁。可以理解地，所述第二外延生长层的上表面至少部分与所述第一外延生长层的上表面共面，可以通过平坦化工艺实现；具体例如通过化学机械研磨（CMP）工艺实现。所述第二外延生长层覆盖所述第一外延生长层的侧壁，具体为：所述第一外延生长层的侧壁完全被所述第二外延生长层覆盖；所述第一外延生长层不具有外露的侧壁区域。所述第一外延生长层（即所述光吸收层）的上表面用于吸收光信号，侧壁（侧表面或与所述第二外延生长层之间的界面）用于传递电信号。
所述第二外延生长层的材料与所述衬底/所述顶硅层的材料相同，因此，所述第二外延生长层和所述衬底/所述顶硅层在后续可以作为无差别的材料区，二者之间的界限可能不会被清楚的划分。
如图4a至4e示出了光电探测器中第二外延生长层的不同实施方式的结构剖视图。在图4a至4e的各图中，第一电荷区和第二电荷区分别以实线边界线示出，在实线边界线中的虚线指示出在第一电荷区或第二电荷区内部第二外延生长层和衬底（具体为顶硅层）之间的分界面。在图4a所示的实施例中，第二外延生长层的下表面可以与顶硅层接触，所述下表面与所述顶硅层的上表面基本平行；第二外延生长层的上表面可以与第一外延生长层的上表面共面；靠近所述第一外延生长层的侧壁与所述第一外延生长层接触（即第二外延生长层覆盖第一外延生长层的侧壁）；远离所述第一外延生长层的侧壁一部分与顶硅层接触（图中虚线），另一部分凸出于顶硅层的上表面之上；第二外延生长层的剖面具有五边形形状。在图4b所示的实施例中，第二外延生长层的下表面可以与顶硅层接触，所述下表面与所述顶硅层的上表面基本平行；第二外延生长层的上表面可以与第一外延生长层的上表面共面；靠近所述第一外延生长层的侧壁与所述第一外延生长层接触（即第二外延生长层覆盖第一外延生长层的侧壁）；远离所述第一外延生长层的侧壁一部分与顶硅层接触（图中虚线），另一部分凸出于顶硅层的上表面之上；所述第二外延生长层还包括位于顶硅层之上的部分。在图4c所示的实施例中，第二外延生长层不包括与顶硅层的上表面基本平行的下表面，所述第二外延生长层的下半部呈倒三角形间插于第一外延生长层和顶硅层之间；所述第二外延生长层还包括位于顶硅层之上的部分。在图4d所示的实施例中，第二外延生长层与图4c所示的实施例中所述第二外延生长层之间的区别在于，图4d中的第二外延生长层不包括覆盖于顶硅层之上的部分；所述第二外延生长层的剖面具有四边形形状；所述第二外延生长层的上表面可以与第一外延生长层的上表面共面；靠近所述第一外延生长层的侧壁与所述第一外延生长层接触（即第二外延生长层覆盖第一外延生长层的侧壁）；远离所述第一外延生长层的侧壁一部分与顶硅层的侧壁接触（图中虚线），另一部分凸出于顶硅层的上表面之上；所述第二外延生长层的下半部呈倒三角形间插于第一外延生长层和顶硅层之间。在图4a至4d所示的实施例中，对顶硅层的一部分和第二外延生长层进行掺杂，以形成所述电荷区，从而所述第二外延生长层可以形成为所述电荷区的一部分；在图4e所示的实施例中，对第二外延生长层进行掺杂，以形成所述电荷区，从而所述第二外延生长层可以形成为所述电荷区的全部；顶硅层上与所述第二外延生长层接触的部分可以为I-本征区；第一外延生长层形成为吸收区。可以理解地，上述各实施例可以通过调整各结构形成过程中掩膜的尺寸和位置得以实现。
在图4a至4e所示的实施例中，沿所述第一方向上，所述第二外延生长层可以形成为分别位于所述吸收区的两侧的两个电荷区——第一电荷区和第二电荷区，或者形成为两个电荷区中每个的一部分。
下面，介绍一种具有谐振波导结构的锗硅雪崩光电探测器的具体实施方式。
所述光电探测器，可以包括：硅衬底（如底硅层101）、二氧化硅材料区（如埋氧层102）、硅材料区（如顶硅层103）、锗材料吸收区（如光吸收层120/吸收区180）、氮化硅谐振波导区（如谐振波导结构150）、热调区（如热调结构190）、两个金属电极（如第一金属电极161和第二金属电极162）、输入光端口区（如谐振波导结构150的第一波导部151上接收光信号的一端）；其中，
所述硅材料区包括：与第一金属电极161连接的P++掺杂区（或称P++接触区，如第一接触区111）、P+掺杂电荷区（或称P+掺杂区，如第一电荷区113和第二电荷区114）、I-本征区115、N+掺杂区116、与第二金属电极162连接的N++掺杂区（或称N++接触区，如第二接触区117）；
所述氮化硅谐振波导区包括：氮化硅直波导（如第一波导部151）和氮化硅跑道型波导（如第二波导部152）；
所述锗材料吸收区嵌入在所述P+掺杂电荷区内部；
所述氮化硅跑道型波导位于所述锗材料吸收区的上方；
两个所述金属电极分别连接P++掺杂区和N++掺杂区，形成侧向（或称“横向”）电场施加在锗材料吸收区和硅材料区。
如此，光通过氮化硅跑道型波导，通过倏逝波耦合缓慢进入锗材料吸收区，锗材料吸收光子产生载流子；外部施加的电场抽取光生载流子，形成电流，实现光电信号转换。本实施方式中的基于谐振波导结构的锗硅雪崩探测器，得益于氮化硅谐振波导与锗材料吸收区强耦合以及锗材料吸收区嵌入在硅材料区内，能够实现高增益、大带宽、高量子效率和波长选择性雪崩光-电探测。
下面，结合图5a至5i中具有谐振波导结构的光电探测器的制备过程中的器件结构剖视图，对本发明实施例提供的雪崩光电探测器及其制备方法再作进一步详细的说明。
本发明实施例提供的具有谐振波导结构的光电探测器，可以通过如下方法制备：
首先，提供衬底。
请参考图5a，提供衬底；所述衬底可以为单质半导体材料衬底（例如为硅（Si）衬底、锗（Ge）衬底等）、复合半导体材料衬底（例如为锗硅（SiGe）衬底等），或绝缘体上硅（SOI）衬底、绝缘体上锗（GeOI）衬底等。
本申请实施例以所述衬底为SOI衬底为例进行说明，所述SOI衬底通过顶硅层103为所述光电探测器提供用以形成器件有源区的第一半导体材料区，即提供一层硅层。所述衬底还包括位于所述顶硅层103下的埋氧层102以及底硅层101。所述埋氧层102例如为二氧化硅层。所述底硅层101与所述顶硅层103相比可以具有更厚的厚度。
在一实施例中，所述衬底为单质半导体材料衬底，所述衬底可以通过靠近上表面层的部分区域为所述光电探测器提供用以形成器件有源区的第一半导体材料区。
接下来，在所述衬底（第一半导体材料区）上执行刻蚀工艺，以形成一深入所述衬底内部的凹槽。
请参考图5b，在所述衬底为绝缘体上硅衬底的实施例中，所述在所述衬底上执行刻蚀工艺，具体包括：形成一底端位于所述顶硅层103内的凹槽。具体地，所述凹槽的下表面可以高于所述顶硅层103的下表面，从而不暴露出所述埋氧层102。
在实际工艺中，可以先通过图案化定义出需要刻蚀形成凹槽的区域，在执行所述刻蚀工艺；具体可以利用光刻或电子束曝光及刻蚀（如电感等离子刻蚀）等工艺，去除一定厚度的硅，从而形成所述凹槽。
接下来，执行选择性外延生长工艺，在所述凹槽内形成第一外延生长层，所述第一外延生长层的材料为不同于第一半导体材料的第二半导体材料。所述第一外延生长层形成为所述光电探测器的光吸收层，所述光吸收层用于探测光信号。
请参考图5c，在所述凹槽暴露出的所述顶硅层103上形成光吸收层120，所述光吸收层120的材料为不同于所述衬底提供的第一半导体材料的第二半导体材料。
在所述衬底提供的所述第一半导体材料为硅的实施例中，所述第二半导体材料为锗。
在实际工艺中，可以在所述凹槽区域内，利用分子束外延生长等工艺选择性生长高质量多晶锗材料。
可以通过控制定义所述光吸收层形成区域的掩膜的尺寸和位置，实现所述光吸收层的下表面仅覆盖所述凹槽的下表面的部分区域，或者覆盖所述凹槽的下表面的全部区域。
请继续参考图5c，所述形成光吸收层120，包括：形成一上表面高于所述衬底（可参考图中顶硅层103）的上表面的光吸收层120。
在实际工艺中，在执行外延生长工艺以生长第二半导体材料的光吸收层后，还可以包括对所述第二半导体材料的上表面进行平坦化的步骤，具体可以采用CMP工艺进行，以使所述光吸收层具有基本平坦的上表面。
接下来，所述方法还可以包括形成第二外延生长层的步骤；所述第二外延生长层位于所述衬底与所述光吸收层之间，所述第二外延生长层的一侧与所述衬底接触，另一侧与所述光吸收层接触；所述第二外延生长层的材料为第一半导体材料，即与所述衬底提供的用于形成器件有源区的材料相同。
这里，请参考图5d及5e。首先，参考图5d，再次执行选择性外延生长工艺，在所述凹槽及所述光吸收层120上选择性生长第一半导体材料，如多晶硅材料；以形成填充所述凹槽并覆盖所述光吸收层侧壁的第二外延生长层130。所述第二外延生长层130可以首先覆盖整个所述光吸收层120。
可以通过控制定义所述第二外延生长层形成区域的掩膜的尺寸和位置，实现所述第二外延生长层全部位于所述凹槽内，或者部分位于所述凹槽内、部分位于所述第一半导体材料区的上表面上。并且，对应于所述光吸收层在所述凹槽内，仅覆盖所述凹槽的下表面的部分区域，或者覆盖所述凹槽的下表面的全部区域；所述第二外延生长层的下表面可以与所述凹槽暴露出的所述衬底（顶硅层）的上表面以及侧表面接触，或者仅与所述凹槽暴露出的所述衬底（顶硅层）侧表面接触。这里，形成的具体结构可以参考图4a至4e及上述具有谐振波导结构的光电探测器的实施例中的相关描述，此处不再赘述。
接下来，请参考图5e。执行平坦化工艺，以使所述第二外延生长层130的上表面至少部分与所述光吸收层120的上表面共面。
在实际工艺中，可以利用CMP工艺，对锗材料上方的多晶硅材料处理，只保留锗材料两侧的多晶硅。
由于所述第二外延生长层的材料与所述衬底上所述第一半导体材料区的材料相同，因此，所述第二外延生长层和所述第一半导体材料区在后续可以作为无差别的材料区，二者之间的界限可能不会被清楚的划分。
接下来，执行选择性掺杂工艺，以形成所述光电探测器的倍增区；所述光吸收层形成为所述光电探测器的吸收区。其中，所述吸收区和所述倍增区在沿衬底平面方向上至少部分交叠。所述光电探测器为雪崩光电探测器。
请参考图5f。所述执行选择性掺杂工艺，可以包括：对所述第二外延生长层130进行P型掺杂。这里，由于不对所述第二外延生长层130和所述第一半导体材料区进行清除划分，因此所述P型掺杂也可能部分进行在所述第一半导体材料区的与所述第二外延生长层130相接触的部分区域上。
通过进行P型掺杂，形成了与所述光吸收层紧邻的P+掺杂电荷区。所述电荷区可以作为所述倍增区的一部分。
在一实施例中，所述P型掺杂可以在所述光吸收层的两侧进行，以使所述光吸收层120的两侧包括两个电荷区；也即，所述执行选择性掺杂工艺，还可以包括：在所述光吸收层120的两侧分别形成第一电荷区113和第二电荷区114。
此外，所述执行选择性掺杂工艺，还可以包括：在所述衬底内形成掺杂类型相反的第一接触区111和第二接触区117；所述倍增区和所述吸收区位于所述第一接触区111和所述第二接触区117之间。所述第一接触区111例如为P++接触区，所述第二接触区117例如为N++接触区。
所述执行选择性掺杂工艺，还可以包括：在所述光吸收层120和所述第二接触区117之间，具体为所述电荷区（第二电荷区114）和所述第二接触区117之间，形成N+掺杂区116。
所述电荷区和所述第二接触区117之间至少包括未被掺杂的I-本征区115；如此，沿远离所述光吸收层120方向上依次布置的P+掺杂区（电荷区）、I-本征区（雪崩区）以及N+掺杂区组成所述倍增区。
在包括两个分别位于光吸收层120的两侧第一电荷区113和第二电荷区114的实施例中，所述第一接触区111与所述第一电荷区113直接接触。如此，在所述衬底上，沿所述第一方向（即所述吸收区和所述倍增区的依次布置方向），依次形成有所述第一接触区111、第一电荷区113、第二电荷区114、I-本征区115以及N+掺杂区116。所述吸收区（光吸收层120）位于所述第一电荷区113和所述第二电荷区114之间。
接下来，请参考图5g。在所述衬底上，具体在所述顶硅层、所述光吸收层和所述第二外延生长层上，形成填充层140。
所述填充层140的材料可以包括二氧化硅。
在实际工艺中，可以通过沉积一定厚度的二氧化硅材料，并进行平坦化处理，以形成所述填充层140。
接下来，所述方法还包括：形成谐振波导结构，所述谐振波导结构包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部具有循环的光信号传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。
请参考图5h，形成谐振波导结构150。
在实际工艺中，可以通过图案化的掩膜层（图中未示出），在光吸收层120上方的填充层140上定义出需要形成谐振波导结构150的区域；在所述区域内形成波导材料（如沉积氮化硅材料，或生长硅材料），以形成所述谐振波导结构150。具体地，例如在所述填充层140上定义出两个分立的区域，在一区域内形成所述第一波导部，在另一区域内形成所述第二波导部。
形成的所述谐振波导结构150的具体结构可以参考图1b、图2以及图3a-3b。
接下来，请参考图5i。所述方法还包括：形成垂直所述衬底平面方向（即第二方向）而设置的第一金属电极161和第二金属电极162；所述第一金属电极161和所述第二金属电极162分别与所述第一接触区111和所述第二接触区117接触。
具体可以利用光刻与电感等离子刻蚀开窗口、磁控溅射沉积金属材料等工艺制作上述两个金属电极。
所述第一金属电极161和所述第二金属电极162的上表面应当高于所述谐振波导结构150（至少高于所述第二波导部）的上表面。具体地，还包括在所述谐振波导结构150上形成填充层，利用光刻与刻蚀（如电感等离子刻蚀）等工艺在填充层内形成暴露所述第一接触区111和所述第二接触区117的窗口；在所述窗口内填充电极材料（如磁控溅射沉积金属材料），以形成所述第一金属电极161和所述第二金属电极162。
此外，所述方法还可以包括形成热调结构的步骤。所述热调结构可以具体通过在所述填充层140中形成TiN材料而形成。所述热调结构形成在所述第二波导部的第三区域的周围；在一具体实施例中，所述第二波导部的所述第三区域与所述第二区域相对设置；所述第一区域连接所述第二区域和所述第三区域。所述热调结构用于调节温度以改变所述光电探测器的工作波长。
如此，基本完成了所述光电探测器的制备。后续可能还会涉及到一些互连工艺，这里不再展开论述。
需要说明的是，本发明提供的具有谐振波导结构的光电探测器实施例与其制备方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。但需要进一步说明的是，本发明实施例提供的具有谐振波导结构的光电探测器，其各技术特征组合已经可以解决本发明所要解决的技术问题；因而，本发明实施例所提供的具有谐振波导结构的光电探测器可以不受本发明实施例提供的制备方法的限制，任何能够形成本发明实施例所提供的具有谐振波导结构的光电探测器的制备方法所制备的具有谐振波导结构的光电探测器均在本发明保护的范围之内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，包括：
衬底；
光吸收层，位于所述衬底上，用于探测光信号；
谐振波导结构，包括间隔设置的第一波导部和第二波导部；其中，
所述第一波导部用于接收光信号，并将接收到的所述光信号传递至所述第二波导部的第一区域；
所述第二波导部还包括第二区域，所述第二区域用于将所述光信号耦合至所述光吸收层；所述第二波导部为光信号的传输提供循环传输路径，以使传递至所述第一区域的光信号沿所述循环传输路径的一部分传输至所述第二区域，并使流经所述第二区域而未被耦合至所述光吸收层的光信号沿所述循环传输路径再次传输至所述第二区域。
2.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述第二波导部在所述第二区域内的环宽小于在所述第一区域内的环宽；
所述环宽表征在与光信号的传输方向相垂直的方向上，所述第二波导部的外壁与内壁之间的距离。
3.根据权利要求2所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，沿光信号的传输方向，所述第二波导部在所述第二区域的前端区域内环宽逐渐减小，在所述第二区域的后端区域内环宽逐渐增大；
所述前端区域为所述第二波导部上光信号传至所述第二区域的区域，所述后端区域为所述第二波导部上光信号从所述第二区域传出的区域。
4.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述第二波导部的所述第二区域为直波导区；所述第二波导部至少包括弯曲波导区，以连接所述直波导区的两端从而形成所述循环传输路径。
5.根据权利要求4所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述第一波导部为直波导；所述第一波导部的延伸方向与所述第二波导部的所述第二区域的延伸方向垂直。
6.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第一波导部与所述第二波导部沿平行衬底平面方向依次布置；所述第一波导部位于所述第二波导部的所述第一区域的外侧。
7.根据权利要求1或6所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第一波导部与所述第二波导部之间的间距为150nm~600nm。
8.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第二波导部的所述第二区域位于所述光吸收层的正上方，并与所述光吸收层的上表面相隔一定距离。
9.根据权利要求1或8所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第二波导部的所述第二区域与所述光吸收层之间的间距为100nm~1000nm。
10.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述第二波导部还包括第三区域；
所述光电探测器还包括设置于所述第三区域周围的热调结构，所述热调结构用于调节温度以改变所述光电探测器的工作波长。
11.根据权利要求10所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第二波导部的所述第三区域与所述热调结构之间的间距大于等于1.5μm。
12.根据权利要求10所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述第二波导部的所述第三区域与所述第二区域相对设置；
所述第一区域连接所述第二区域和所述第三区域。
13.根据权利要求10或12所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述第三区域为直波导区；所述第三区域的延伸方向平行于所述第二区域的延伸方向。
14.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，还包括：至少两个金属电极；
所述谐振波导结构与任一金属电极之间的间距大于等于500nm。
15.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，
所述衬底为绝缘体上硅衬底；
所述光吸收层为锗层；
所述光吸收层的底端嵌于所述绝缘体上硅衬底的顶硅层内。
16.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，还包括：倍增区；
所述倍增区与所述光吸收层沿平行衬底平面方向依次布置，以形成横向雪崩光电探测器。
17.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，还包括：在所述衬底的部分区域内形成的第一电荷区和第二电荷区，所述第一电荷区和所述第二电荷区沿平行衬底平面方向上分别位于所述吸收层的两侧。
18.根据权利要求1所述的具有谐振波导结构的光电探测器，其特征在于，所述谐振波导结构为氮化硅谐振波导结构。
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