CN112563349A - 一种光电探测器及其制备方法 - Google Patents
一种光电探测器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112563349A CN112563349A CN202011261834.XA CN202011261834A CN112563349A CN 112563349 A CN112563349 A CN 112563349A CN 202011261834 A CN202011261834 A CN 202011261834A CN 112563349 A CN112563349 A CN 112563349A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- waveguide
- photodetector
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 79
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 79
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 79
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 14
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000001289 rapid thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明涉及一种光电探测器及其制备方法。一种光电探测器，所述光电探测器为横向PN结或纵向PN结结构，其包括：半导体衬底，半导体衬底具有顶层硅；所述顶层硅形成有锥体形硅波导，锥体形的硅波导具有第一端和第二端，第一端的面积小于第二端的面积；硅波导靠近所述第一端的上表面覆盖第一多晶硅层；所述硅波导靠近所述第二端的上表面覆盖锗层，并且所述锗层与所述第一多晶硅层拼接在一起；以及在所述顶层硅和/或所述锗层中的P掺杂区域和N掺杂区域；以及在所述P掺杂区域和所述N掺杂区域上表面分别形成的电极。本发明对锗硅光电探测器输入波导‑有源吸收区耦合结构进行了优化，可实现两者高效率耦合，提高响应，降低器件功耗。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种光电探测器及其制备方法。
背景技术
光电探测器是光子集成芯片中的重要组成部分。与面入射探测器相比，波导型探测器在保持吸收层厚度的前提下，可以大大增加吸收长度，光的传播和吸收沿着波导方向，而载流子输运则沿着与之相垂直的方向，可显著提升响应速度的同时得到高的内量子效率；同时，器件面积更小，暗电流相对较低，可显著改善噪声，提高器件灵敏度。因此，这种结构的光电探测器引起了人们的广泛关注。
高效的光耦合和传输是光电子器件能否可靠应用的关键，但在波导型探测器中，由于波导与锗层吸收区存在模式失配问题，直接耦合存在较大的耦合损耗。同时，由于硅层与锗层的界面缺陷，锗层吸收区如果过长，探测器的暗电流会显著增大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光电探测器，其对锗硅光电探测器输入波导-有源吸收区耦合结构进行了优化，增加了poly-Si布拉格光栅反射镜，可实现有源区高效光吸收，降低暗电流。
本发明的另一目的在于提供上述光电探测器的制备方法，该制备方法简单。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。
一种光电探测器，所述光电探测器为横向PN结或纵向PN结结构，其包括：
半导体衬底，所述半导体衬底具有顶层硅；
所述顶层硅形成有锥体形硅波导，锥体形的所述硅波导具有第一端和第二端，所述第一端的面积小于所述第二端的面积；
所述硅波导靠近所述第一端的上表面覆盖第一多晶硅层；所述硅波导靠近所述第二端的上表面覆盖锗层，并且所述锗层与所述第一多晶硅层拼接在一起；
以及在所述顶层硅和/或所述锗层中的P掺杂区域和N掺杂区域；
以及在所述P掺杂区域和所述N掺杂区域上表面分别形成的电极。
在此基础上还可以增设布拉格反射镜，具体结构为：
所述顶层硅上靠近所述硅波导的第二端的方向上形成有布拉格光栅阵列，并且每个光栅均有顶层硅和第二多晶硅层由下至上堆叠而成。
上述光电探测器的制备方法，包括：
在具有顶层硅的半导体衬底上沉积多晶硅，形成多晶硅层；
对所述多晶硅层进行第一次刻蚀，使所述多晶硅层的中间处镂空，作为锗外延区域；
对顶层硅的一端进行刻蚀形成锥体形波导；
在锗外延区域内选择性外延生长锗层；
在所述顶层硅和/或所述锗层进行掺杂，形成P掺杂区域和N掺杂区域；
在所述P掺杂区域和所述N掺杂区域上表面制作电极。
与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果。
(1)本发明采用顶层硅与多晶硅的双层渐变结构将光传输至有源吸收区(即锗Ge层)中，可以补偿从硅波导到锗层过渡界面处的模式失配，提升光从波导到Ge有源区的耦合效率，从而提升锗硅光电探测器的性能。
(2)对于较小锗层长度的光电探测器，其具有较低的电容、电极损耗和电光失配等，从而获得较大的响应带宽。但如果过度减小有源区长度，又会影响对光信号的吸收效率，降低器件响应度等参数。本发明采用在锗层吸收区“后方(即远离波导的一端)”引入布拉格光栅阵列(即布拉格反射镜结构)的方案，对经过锗层吸收区未吸收的光进行二次吸收，二次吸收虽会增加一定时间，但与PN结相比，其影响可以忽略不计；并且每个反射镜的多晶硅层可提升布拉格光栅耦合器刻蚀部分与未刻蚀部分的有效折射率差，从而有效提升反射率。
(3)制备方法简单易操作。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明提供的一种光电探测器结构示意图；
图2为本发明提供的另一种光电探测器结构示意图；
图3为实施例提供的水平型光电探测器的立体结构示意图；
图4至11为制备图3所示器件过程中不同工序得到的形貌图；
图12为实施例2提供的垂直型光电探测器的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
常规光电探测器的主要工作过程是光由硅波导直接耦合至锗Ge探测器中，由于波导与锗层吸收区存在模式失配问题，这种直接耦合存在较大的耦合损耗。为此，本发明提出了一种光电探测器，改进了硅波导和锗层之间的耦合结构，具体包括：
如图1所示，半导体衬底，所述半导体衬底具有顶层硅101；
顶层硅101形成有锥体形硅波导101a，锥体形的硅波导101a具有第一端和第二端，第一端的面积小于第二端的面积；
硅波导101a靠近第一端的上表面覆盖第一多晶硅层102；硅波导101a靠近第二端的上表面覆盖锗层103，并且锗层103与第一多晶硅层102拼接在一起；
以及在顶层硅101和/或锗层103中的P掺杂区域和N掺杂区域(图中未示出)；
以及在P掺杂区域和N掺杂区域上表面分别形成的电极(图中未示出)。
以上光电探测器中采用顶层硅101与多晶硅102的双层渐变结构将光传输至有源吸收区(即锗Ge层)中，即图1中虚线框处的渐变结构区，光的传输路线如图1中带箭头曲线及波浪线，这样可以补偿从硅波导101a到锗层103过渡界面处的模式失配，提升光从波导到Ge有源区的耦合效率，从而提升锗硅光电探测器的性能。
另外，以上光电探测器的硅波导还采用了常见的锥体形，能够提高耦合效率。
同时该光电探测器的结构既适合横向PN结(即水平型)的器件，也适用于纵向PN结(即垂直型)结构的器件，只要适当调整P掺杂区域和N掺杂区域的位置即可。例如当光电探测器为横向PN结结构时，P掺杂区域104和N掺杂区域(图中未示出)可以均位于顶层硅。当光电探测器为纵向PN结结构，P掺杂区域可位于锗层，N掺杂区域可位于顶层硅。P掺杂区域和N掺杂区域的掺杂浓度也是可调的，例如一些典型的器件包括了P+区域、P++区域、N+区域和N++区域。
上述的半导体衬底可以是本领域技术人员熟知的任何用以承载半导体集成电路组成元件的底材，例如绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)、体硅(bulk silicon)、锗硅等，以SOI最常见，绝缘体主要指氧化硅。
上述的电极主要指在接触孔中填充金属(例如钨)后在顶部沉积接触金属(钨、铝、铜、金等)形成的电极，例如由钨层、铝铜合金层由下至上的堆叠而成的电极。电极外围以及波导、锗层、多晶硅等外围可以沉积氧化硅作为包层105，起隔离作用。
上述的第一多晶硅层102优选为锥体形，并且面积较小的一端靠近硅波导的第一端，这样增加耦合效率，进一步降低失配损耗。
本发明的另外一个改进点是增加布拉格反射镜。
如图2所示，该器件与图1相比增加了布拉格反射镜，在顶层硅上靠近硅波导的第二端的方向上形成有布拉格光栅阵列106，并且每个光栅均有顶层硅和第二多晶硅层107由下至上堆叠而成。以上结构形成的区域如图2的虚线框处，增设的布拉格光栅阵列106对经过锗层吸收区未吸收的光进行二次吸收，二次吸收虽会增加一定时间，但与PN结相比，其影响可以忽略不计；并且每个反射镜的多晶硅层可提升布拉格光栅耦合器刻蚀部分与未刻蚀部分的有效折射率差，从而有效提升反射率。
上述的光电探测器及其优选结构采用本领域常见的工艺均可以实现。本发明提供了以下优选的实施例。
实施例1
如图3所示的水平型光电探测器，包括：
SOI衬底，其顶层硅的一端形成锥体形硅波导301a，相对的另一端形成布拉格光栅阵列304，阵列中每个光栅均由顶层硅301c和多晶硅302b由下至上堆叠而成；锥体形硅波导301a具有第一端和第二端，第一端的面积小于第二端的面积。
硅波导301a靠近第一端的上表面覆盖锥体形多晶硅302a，该多晶硅302a用来缓冲硅波导301a至锗层303的耦合。
硅波导301a靠近第二端的上表面覆盖锗层303，锗层303与上述的多晶硅302a拼接在一起。
顶层硅的中间区域(锗层位于该中间区域的上表面)分布有P掺杂区域301b和N掺杂区域，形成PN结。P掺杂区域和N掺杂区域上表面分别形成的电极306，电极306由接触孔305填充钨塞后沉积金属引出。
电极306、锗层和波导的外围由氧化硅包覆隔离(为了清楚显示波导结构，图中未示出用于包覆隔离的氧化硅)。
该实施例器件的制作方法如下：
第一步，在SOI衬底的顶层硅301上沉积多晶硅，形成多晶硅层302，如图4所示的形貌。沉积方式包括但不限于LPCVD、RTCVD或者PECVD。沉积厚度为50～500nm，典型值为150nm。
第二步，对多晶硅层302进行第一次光刻与刻蚀，在一端形成锥体形多晶硅302a，并将中间刻蚀镂空以预留Ge外延区域307，如图5所示的形貌。刻蚀采用干法或湿法均可。
第三步，对多晶硅层的另一端进行第二次光刻与刻蚀，形成布拉格光栅阵列304；光栅阵列304中的每个光栅都由顶层硅301c和多晶硅302b由下至上堆叠而成。然后对远离布拉格光栅阵列304的另一端的顶层硅刻蚀，形成波导结构，即硅波导301a，如图6所示。其中，形成波导的刻蚀步骤也可以在第二步完成，根据实际情况调整多晶硅和顶层硅的刻蚀顺序。
第四步，离子注入，对预留Ge外延区域307下方的顶层硅注入离子，形成P+区域、P++区域、N+区域和N++区域，区域的具体分布根据器件需要任意调整。
第五步，沉积SiO2层308，进行光刻与刻蚀，形成锗选择外延区域槽309，如图7所示。
第六步，选择性外延锗，并进行化学机械抛光(CMP)，得到锗层303，如图8所示。
第七步，沉积SiO2，作为包层310，如图9所示。
第八步，在SiO2层中刻蚀通孔305，分别有通孔305贯穿至P掺杂区域301b和N掺杂区域301d，P掺杂区域301b由P+区域301b2和P++区域301b1组成，N掺杂区域301d由N+区域301d2和N++区域301d1组成。在通孔305内填充钨插塞，在顶部沉积接触金属(例如铝铜合金)，引出电极306，如图10所示(沿图3中波导方向看的截面图)。
第九步，沉积氧化硅作为保护，并开设电极窗口306a，如图11所示。
实施例2
利用类似于实施例1的方法制作垂直型光电探测器，结构如图12所示(沿波导方向的截面图)，二者制作方法的区别在于注入离子区域不同(N掺杂区域401设在顶层硅上，硅波导依然位于顶层硅，P掺杂区域403a设置在锗层上403，实际应用时也可以调换N掺杂区域和P掺杂区域的设置位置)，以及接触孔404的位置相应改变。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器为横向PN结或纵向PN结结构，其包括：
半导体衬底，所述半导体衬底具有顶层硅；
所述顶层硅形成有锥体形硅波导，锥体形的所述硅波导具有第一端和第二端，所述第一端的面积小于所述第二端的面积；
所述硅波导靠近所述第一端的上表面覆盖第一多晶硅层；所述硅波导靠近所述第二端的上表面覆盖锗层，并且所述锗层与所述第一多晶硅层拼接在一起；
以及在所述顶层硅和/或所述锗层中的P掺杂区域和N掺杂区域；
以及在所述P掺杂区域和所述N掺杂区域上表面分别形成的电极。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一多晶硅层为锥体形，并且面积较小的一端靠近所述硅波导的第一端。
3.根据权利要求1或2所述的光电探测器，其特征在于，所述顶层硅上靠近所述硅波导的第二端的方向上形成有布拉格光栅阵列，并且每个光栅均有顶层硅和第二多晶硅层由下至上堆叠而成。
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器为横向PN结结构，所述P掺杂区域和所述N掺杂区域均位于所述顶层硅。
5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器为纵向PN结结构，所述P掺杂区域位于所述锗层和所述顶层硅中的其中一个，所述N掺杂区域位于所述顶层硅位于所述锗层和所述顶层硅中的另一个。
6.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述电极由钨层、铝铜合金层由下至上的堆叠而成。
7.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述电极、所述锗层和所述波导的外围由氧化硅隔离。
8.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述P掺杂区域由P+区域和P++区域组成，所述N掺杂区域由N+区域和N++区域组成。
9.权利要求1所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，包括：
在具有顶层硅的半导体衬底上沉积多晶硅，形成多晶硅层；
对所述多晶硅层进行第一次刻蚀，使所述多晶硅层的中间处镂空，作为锗外延区域；
对顶层硅的一端进行刻蚀形成锥体形波导；
在锗外延区域内选择性外延生长锗层；
在所述顶层硅和/或所述锗层进行掺杂，形成P掺杂区域和N掺杂区域；
在所述P掺杂区域和所述N掺杂区域上表面制作电极。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在顶层硅远离所述波导的另一端从多晶硅层刻蚀至穿透顶层硅，形成布拉格光栅阵列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011261834.XA CN112563349B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 一种光电探测器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011261834.XA CN112563349B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 一种光电探测器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112563349A true CN112563349A (zh) | 2021-03-26 |
| CN112563349B CN112563349B (zh) | 2022-11-04 |
Family
ID=75041989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011261834.XA Active CN112563349B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 一种光电探测器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112563349B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299550A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-24 | 中国科学院微电子研究所 | 一种半导体器件的形成方法、锗光电探测器的制备方法 |
| CN117239002A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 无锡芯光互连技术研究院有限公司 | 垂直型锗硅光电探测器及其制备方法 |
| CN117334761A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 之江实验室 | 一种反射型锗硅雪崩光电探测器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1794474A (zh) * | 2005-11-02 | 2006-06-28 | 厦门大学 | 一种波导共振增强型光电探测器 |
| JP2014192472A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Fujitsu Ltd | Ｓｉ光集積回路装置及びその製造方法 |
| CN109119500A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-01 | 南通赛勒光电科技有限公司 | 一种横向锗探测器结构及制备方法 |
| CN109817730A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-28 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种光探测器和光探测器的制作方法 |
| CN110890436A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 波导型GeSn光电晶体管及其制造方法 |
-
2020
- 2020-11-12 CN CN202011261834.XA patent/CN112563349B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1794474A (zh) * | 2005-11-02 | 2006-06-28 | 厦门大学 | 一种波导共振增强型光电探测器 |
| JP2014192472A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Fujitsu Ltd | Ｓｉ光集積回路装置及びその製造方法 |
| CN109119500A (zh) * | 2018-08-21 | 2019-01-01 | 南通赛勒光电科技有限公司 | 一种横向锗探测器结构及制备方法 |
| CN110890436A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 波导型GeSn光电晶体管及其制造方法 |
| CN109817730A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-28 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种光探测器和光探测器的制作方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| H. CHEN等: ""−1V bias 67 GHz bandwidth Si-contacted germanium waveguide p-i-n photodetector for optical links at 56 Gbps and beyond"", 《OPTICS EXPRESS》 * |
| P. VERHEYEN等: ""Highly Uniform 28Gb/s Si Photonics Platform for High-Density, Low-Power WDM Optical Interconnects"", 《ADVANCED PHOTONICS FOR COMMUNICATIONS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299550A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-08-24 | 中国科学院微电子研究所 | 一种半导体器件的形成方法、锗光电探测器的制备方法 |
| CN117239002A (zh) * | 2023-11-14 | 2023-12-15 | 无锡芯光互连技术研究院有限公司 | 垂直型锗硅光电探测器及其制备方法 |
| CN117239002B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-01-26 | 无锡芯光互连技术研究院有限公司 | 垂直型锗硅光电探测器及其制备方法 |
| CN117334761A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 之江实验室 | 一种反射型锗硅雪崩光电探测器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112563349B (zh) | 2022-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112563349B (zh) | 一种光电探测器及其制备方法 | |
| WO2022021741A1 (zh) | 一种侧向结构雪崩光电探测器及其制备方法 | |
| US4847210A (en) | Integrated pin photo-detector method | |
| WO2017148098A1 (zh) | 光波导探测器与光模块 | |
| JP6091273B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| CN112038441A (zh) | 一种波导耦合的硅基光电探测器及其制备方法 | |
| CN110896112B (zh) | 波导集成的GeSn光电探测器及其制造方法 | |
| WO2022041550A1 (zh) | 一种雪崩光电探测器及其制备方法 | |
| CN112635611B (zh) | 制造至少一种拉伸应变的平面光电二极管的方法 | |
| US20220350090A1 (en) | Photodetector with resonant waveguide structure | |
| TWI787807B (zh) | 光電子元件與其形成方法 | |
| US10942315B2 (en) | Reducing back reflection in a photodiode | |
| CN115274894A (zh) | Si衬底上GeSn及Ge雪崩光电二极管及其制造方法 | |
| CN111554759B (zh) | 锗探测器及其制造方法 | |
| CN111785791A (zh) | Ge光电探测器及其制备方法 | |
| CN112652674A (zh) | 一种波导式光电探测器 | |
| CN113270505B (zh) | 一种光电探测器结构及其制备方法 | |
| CN115377241A (zh) | 一种soi上单片光电集成的平面型雪崩光电探测阵列芯片及其制备方法 | |
| TWI528532B (zh) | 半導體感光結構與其製造方法 | |
| US9406717B2 (en) | Passivation of back-illuminated image sensor | |
| CN113270504A (zh) | 一种光电探测器结构及其制备方法 | |
| CN115377242B (zh) | 一种soi上单片光电集成的台面型雪崩光电探测阵列芯片及其制备方法 | |
| CN114566557B (zh) | 雪崩光电探测器及其制备方法 | |
| CN212257412U (zh) | Ge光电探测器 | |
| US20230343885A1 (en) | Image sensor structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |