CN114026702A - 用于红外检测的半导体器件、制造用于红外检测的半导体器件的方法及红外检测器 - Google Patents

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Abstract

一种用于红外检测的半导体器件，其包括第一半导体层(1)、第二半导体层(2)和光学耦合层(3)的堆叠。第一半导体层(1)具有第一类型的导电性并且第二半导体层(2)具有第二类型的导电性。光学耦合层(3)包括光学耦合器(31)和至少第一横向吸收体区域(32)。光学耦合器(31)被配置为使入射光朝向第一横向吸收体区域(32)偏转。第一横向吸收体区域(32)包括带隙Eg在红外IR中的吸收体材料。

Description

用于红外检测的半导体器件、制造用于红外检测的半导体器 件的方法及红外检测器
本发明涉及红外光电检测器领域。介绍了涉及用于红外检测的半导体器件、制造用于红外检测的半导体器件的方法和红外检测器的改进构思。
常规光电二极管(诸如pn-或pin-光电二极管)基于p型、n型和/或本征半导体层的竖直叠层(相对于晶圆表面)以形成阳极、阴极和光吸收体区域。半导体材料(诸如硅)具有能隙或带隙，即固体中电子态不能存在的能量范围。对于硅，带隙约为Eg＝1.1eV。带隙通常是指绝缘体和半导体中价带顶部与导带底部之间的能量差(以电子伏特为单位)。换句话说，带隙表示促使与原子结合的价电子成为传导电子所需的能量，该传导电子在晶格内自由移动并作为电荷载流子以传导电流。由于带隙Eg＝1.1eV，硅制成的光电二极管针对高于1100nm的波长的响应率很低，或甚至为零。此外，常规的光电二极管结构仅提供相对较小的吸收体厚度。然而，由于集成光电二极管中的薄的吸收体厚度，在1100nm处，光谱响应度远低于理论上可能的极限0.89A/W(参见图5)。图5中示出了集成硅PIN光电二极管的示例光谱响应度。例如，σ1涉及集成光电二极管同质衬底，σ2涉及带有EPI衬底的集成光电二极管(TEPI＝20μm)，σ3涉及集成光电二极管EPI衬底(TEPI＝40μm)，σ4涉及集成光电二极管EPI衬底(TEPI＝60μm)，σ5涉及商用光电二极管硅，并且σ6表示光谱响应度的理论极限。
一个目的是提供一种用于红外检测的半导体器件、一种制造用于红外检测的半导体器件的方法以及一种允许增加近红外灵敏度的红外检测器。
这些目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中描述了进一步的改进和实施例。
应当理解，除非描述为替代性的，否则关于任何一个实施例描述的任何特征可以单独使用，或者与所描述的其他特征相结合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或更多个特征结合使用，或者与任何其他实施例进行任意组合地使用。此外，在不脱离所附权利要求中限定的半导体器件、制造用于红外检测的半导体器件的方法和红外检测器的范围的情况下，也可以采用以下未描述的等同物和修改。
以下涉及半导体光电器件(例如光电二极管)领域的改进构思。所提出的半导体器件采用包括光学耦合器和至少第一横向吸收体区域的光学耦合层。横向吸收体区域包括带隙Eg在红外(IR)(例如在近红外(NIR))中的吸收体材料。例如，作为吸收体材料的应变硅-锗合金的带隙Eg的值小于硅的带隙Eg＝1.1eV。吸收带隙能够扩展到IR，例如对于Si-Ge吸收带隙能够扩展至高达约1250nm。此外，光学耦合器允许使入射光朝向第一横向吸收体区域偏转。与常规的竖直堆叠的光电二极管构思相比，这有效地扩展了横向吸收并在IR中提供了较高的信噪比。
在下文中，术语“红外(infrared)”或IR是指波长在700nm至1mm内的电磁辐射。“近红外(near infrared)”或NIR是指波长在0.70至1.4μm内的电磁辐射。
在至少一个实施例中，用于红外检测的半导体器件包括第一半导体层、第二半导体层和光学耦合层的堆叠。第一半导体层具有第一类型的导电性并且第二半导体层具有第二类型的导电性。光学耦合层包括光学耦合器和至少第一横向吸收体区域。光学耦合器被配置为使入射光朝向第一横向吸收体区域偏转。第一横向吸收体区域包括带隙例如在红外(IR)或在近红外(NIR)中的吸收体材料。
例如，半导体器件操作为光电二极管。入射到器件的光穿过第二半导体层并且可以撞击光学耦合层。光学耦合器使接收到的光朝向第一横向吸收体区域偏转。偏转光沿着光学耦合器和第一横向吸收体区域被引导，例如沿着由半导体层定义的平面被引导。这样，入射光能够耦合到能够形成在半导体层之间的耗尽层中。然后，光沿着第一横向吸收体区域穿过并且可以沿着路径被吸收。
吸收过程很大程度上由第一横向吸收体区域的材料特性来确定。在IR或NIR中具有另外的带隙(与纯硅相比)，吸收体材料允许增加在红外中的吸收，尤其是在近红外中的吸收。根据合金的成分，吸收能够扩展到大约1800nm。此外，光学耦合器允许使入射光朝向横向吸收体区域偏转。这有效地扩展了横向吸收截面和深度，从而增加了吸收体积。这样，在IR和/或NIR中半导体器件的灵敏度(相对于裸硅)能够提高到大约1250nm或更多。与常规的竖直堆叠光电二极管构思相比，这最终会导致IR和/或NIR中高得多的信噪比。
在至少一个实施例中，吸收体材料的带隙的值例如小于硅(例如等于1.1eV)的带隙。纯硅或块状硅的带隙降低了常规半导体器件在IR和NIR中的灵敏度。例如可以使用诸如Si-Ge合金的吸收体材料，例如Ge和GeSn。这些吸收体材料支持该器件能够用作光电二极管，例如能够在器件的层中形成pn结或PIN结构。此外，吸收体材料与半导体技术(例如晶圆级处理和互补金属氧化物半导体(CMOS)技术)兼容。
在至少一个实施例中，吸收体材料包括应变硅锗(Si-Ge)合金。Si-Ge合金具有特征带隙Eg～0.66eV，其值小于硅的带隙。带隙位于近红外(NIR)。Si-Ge合金构成硅原子被拉伸到超出它们的正常原子间距离的硅层。Si-Ge合金的特征带隙Eg在横向吸收体区域的处理期间能够被定义。基本上，特征带隙Eg取决于用于形成合金的硅和锗的相对量。例如，借助于使合金外延生长到第二半导体层上，Si-Ge合金单片能够集成到半导体器件中。
在半导体器件的实施例中，能够使用各种相对量的硅和锗来形成合金。合金的成分部分介于100％的硅的最大相对量与0％的硅的最小相对量之间。此外，硅锗合金介于100％的锗的最大相对量与0％的锗的最小相对量之间。这些相对量可被视为限值，并且实际成分可能介于这些限值之间。SiGe层通常具有过渡区域，在该过渡区域中，Ge含量实际上非常低，例如0％(并且Si浓度接近100％)，或反之亦然。对于纯Ge，在Ge含量从100％变为0％(而Si浓度从0％变为100％)的中间区域之上可以有高达100％的Ge和0％的Si。
替代地，硅锗合金具有至少70％的硅的相对量和至多30％的锗的相对量。实际成分，即硅和锗的相对量可能取决于预期的带隙。例如，对于NIR，含25％硅和75％锗的Si-Ge合金提供带隙0.66eV和穿透深度<50μm。Ge含量越高，穿透深度变得越低。
在至少一个实施例中，光学耦合器包括集成到光学耦合层中的光子光栅。附加的或替代地，光学耦合器包括边缘耦合器。
在至少一个实施例中，光学耦合层可以是绝缘体上硅锗(SGOI)或绝缘体上硅(SOI)晶圆的一部分。光学耦合层可以层叠在第一与第二半导体层之间。例如，光学耦合层能够使用硅锗合金来实现。此外，光学耦合层也可以用作光学波导。例如，掩埋在SOI或SGOI晶圆中的光学耦合层使得能够基于全内反射在半导体层中传播红外光。
在至少一个实施例中，光子光栅包括填充有电介质的多个沟槽。沟槽被配置以形成光子闪耀光栅。光子闪耀光栅允许将入射光耦合到半导体器件中并引导所述光朝向第一横向吸收体区域。沟槽能够被配置为针对入射光的预期波长求解光栅方程。
在至少一个实施例中，第一类型的导电性是n型导电性并且第二类型的导电性是p型导电性，或者反之亦然。
在至少一个实施例中，光学耦合层包括由吸收体材料制成的第二横向吸收体区域。此外，光学耦合器被配置为使入射光朝向第一和第二横向吸收体区域偏转。使用两个横向吸收体区域进一步扩展了半导体器件的吸收体积和灵敏度。能够建立相应的吸收路径，例如引导入射光朝向各个电极。
在至少一个实施例中，第一接触区域被布置为与第一横向吸收体区域邻接以形成第一电极。附加的或替代地，第二接触区域被布置为与第二横向吸收体区域邻接以形成第二电极。电极可以均布置在半导体器件的正面处，或者电极中的至少一个布置在背面处。这允许正面或背面接触半导体器件。
在至少一个实施例中，光栅配置为使偏转的入射光聚焦到第一和/或第二接触区域上。
在至少一个实施例中，后端层设置在第一横向吸收体区域、第二横向吸收体区域和/或光学耦合层上。后端层还包括与第一横向吸收体区域相关联的第一金属化部以形成第一电极。附加的或替代地，第二金属化部与第二接触区域相关联以形成第二电极。金属化部允许分别接触和/或连接电极。
在至少一个实施例中，根据以上提出的构思，红外检测器包括用于红外检测的至少一个半导体器件。此外，实现用于操作半导体器件的驱动器电路。附加的或替代地，信号处理器用于处理将由半导体器件产生的传感器信号。包括半导体器件的红外检测器可以是具有集成在同一芯片上的驱动器电路和/或信号处理器的完全集成器件。
在至少一个实施例中，一种制造用于红外检测的半导体器件的方法包括以下步骤。首先，第一半导体层设置有第一类型的导电性，并且第二半导体层设置有第二类型的导电性。光学耦合层设置有光学耦合器和第一横向吸收体区域。第一半导体层、第二半导体层和光学耦合层堆叠为形成半导体器件。光学耦合器被配置为是入射光朝向第一横向吸收体区域偏转。第一横向吸收体区域由具有(例如在红外中的)带隙的吸收体材料制成。
该方法能够在晶圆级执行，并且与制造技术(例如CMOS处理)兼容。例如，吸收特性能够由第一横向吸收体区域的吸收体材料特性来确定。在IR或NIR中具有另外的带隙(与纯硅相比)，吸收体材料允许增加在红外中的吸收，尤其是在近红外中的吸收。根据合金的成分，吸收能够扩展到大约1800nm。此外，光学耦合器能够使用硅光子技术制造。这有效地扩展了横向吸收横截面和深度，从而增加了吸收体积。这样，在IR和/或NIR中半导体器件的灵敏度(相对于裸硅)能够提高到大约1250nm或更多。与常规的竖直堆叠光电二极管构思相比，这最终会导致IR和/或NIR中高得多的信噪比。
在至少一个实施例中，第一横向吸收体区域借助于应变硅锗(Si-Ge)合金形成。横向吸收体区域被单片地集成到光学耦合层中。Si-Ge合金具有特征带隙Eg～0.66eV，其值小于硅的带隙。带隙位于近红外(NIR)。Si-Ge合金构成硅原子被拉伸到超出它们的正常原子间距离的硅层。Si-Ge合金的特征带隙Eg在横向吸收体区域的处理期间能够被定义。基本上，特征带隙Eg取决于用于形成合金的硅和锗的相对量。例如，借助于使合金外延生长到第二半导体层上，能够将Si-Ge合金单片地集成到半导体器件中。
硅锗合金能够利用各种相对量的硅与锗来制造。合金的成分介于100％的硅的最大相对量与0％的硅的最小相对量之间。此外，硅锗合金介于100％的锗的最大相对量与0％的锗的最小相对量之间。这些相对量可被视为限值，并且实际成分可能介于这些限值之间。替代地，硅锗合金具有至少70％的硅的相对量和至多30％的锗的相对量。实际成分，即硅和锗的相对量可能取决于预期的带隙。例如，对于NIR，含25％硅和75％锗的Si-Ge合金提供0.66eV的带隙和小于50μm的穿透深度。
在至少一个实施例中，光学耦合器被配置为光子光栅并且集成在光学耦合层中。这涉及形成填充有氧化物的多个沟槽，其中这些沟槽布置为形成光子闪耀光栅。
从用于红外检测的半导体器件和红外检测器的各种实施方式和实施例容易地推导出制造用于红外检测的半导体器件的方法的其他实施方式，并且反之亦然。
在下文中，参照附图更详细地描述上述构思，在附图中呈现了实施例的示例。在下文呈现的实施例和附图中，相似或相同的元件可以各自提供有相同的附图标记。然而，图中所示的元件及其彼此之间的大小关系不应被视为真实的比例，相反，诸如层、组件和区域的个体元件可能被夸大以实现更好的说明或更好的理解。
图1示出了用于红外检测的半导体器件的示例实施例，
图2示出了硅锗合金成分的示例，
图3示出了硅锗合金成分的示例的渗透深度，
图4A至4C示出了光学耦合层的示例，以及
图5示出了具有不同厚度的硅外延层的现有技术硅光电二极管的示例。
图1示出了用于红外检测的半导体器件的示例实施例。该器件包括第一半导体层1、第二半导体层2和光学耦合层3的堆叠。此外，后端层4布置在所述堆叠1、2、3之上。
第一半导体层1具有第一类型的导电性，例如n型或p型。在该实施例中，第一半导体层1为p型导电性。例如，第一半导体层由p型CMOS体硅制成。在其他实施例(未示出)中，导电性可以相反，并且第一半导体层具有n型导电性。第二半导体层2布置在第一半导体层1的主表面上。第二半导体层2具有第二类型的导电性，例如n型或p型。在该实施例中，第二半导体层2为n型导电性。例如，第二半导体层由n型CMOS体硅制成。在其他实施例(未示出)中，导电性可以相反，并且第二半导体层具有p型导电性。例如，第一和第二半导体层被布置为pn结，使得在层之间形成耗尽区或空间电荷区。
光学耦合层3布置在第二半导体层2的主表面21上。例如，至少部分地，光学耦合层3与形成在第一与第二半导体层之间的耗尽区邻接。光学耦合层3包括光学耦合器31和两个横向吸收体区域32、33。光学耦合器31被设计为光栅耦合器或表面耦合器，以用于垂直耦合(例如，相对于第二半导体层的主表面21垂直)。在其他实施例(未示出)中，光学耦合器能够由例如边缘耦合器、倒锥形或绝热耦合器来实现。光栅耦合器还包括沟槽33，该沟槽填充有电介质材料(例如氧化物)。沟槽布置为形成光子光栅(参见图4A到4C)。在该实施例中，光子光栅形成光子闪耀光栅。单独的沟槽构成光栅的线并且根据光栅方程以线间距隔开。例如，考虑到1300nm(NIR)的波长，沟槽由325nm的间距隔开。
两个横向吸收体区域32、33位于光学耦合器31的两侧。光学耦合器31具有两个输出侧35，所述两个输出侧分别耦合到并面向横向吸收体区域32、33。横向吸收体区域32、33由具有在红外(IR)中的特征带隙Eg的吸收体材料制成。例如，吸收体材料包括应变硅锗(Si-Ge)合金并且具有比硅的带隙值Eg＝1.1eV更小的带隙Eg。换句话说，在该实施例中，带隙位于近红外(NIR)。由Si-Ge合金制成的横向吸收体区域构成硅原子被拉伸到超出它们的正常原子间距离的硅层。层中存在的应变限制了可行的层厚度，例如大约为150nm。然而，较大的层厚度可能会使Si-Ge合金松弛。Si-Ge合金的特征带隙Eg能够在横向吸收体区域的处理期间定义。基本上，特征带隙Eg取决于用于形成合金的硅和锗的相对量。将参照图2讨论更多细节。例如，Si-Ge合金能够借助于使合金外延生长到第二半导体层上来单片低集成到半导体器件中。
此外，半导体器件包括设置在第二半导体层2上的后端层4，例如，CMOS后端层，即后端层4覆盖第二半导体层2的主表面。第一接触区域41和第二接触区域42设置在后端层4内。事实上，第一接触区域41与第一横向吸收体区域32邻接并形成第一电极43。第二接触区域42与第二横向吸收体区域33邻接并形成第二电极44。电极43、44连接到后端层4中的金属化层45，该金属化层允许与半导体器件电接触。后端层4可以包括其他触点、绝缘层(电介质)、金属层和用于芯片到封装连接等的接合位点。后端层4由在IR或NIR中至少部分透明的材料制成。
例如，半导体器件操作为光电二极管。入射到器件的光穿过后端层4并最终到达光学耦合层3。光学耦合器接收入射光并使接收到的光偏转，借助于光子光栅的衍射，朝向横向吸收体区域32、33偏转。例如，光被引导到由半导体层定义的平面中，例如平行于所述平面。这样，入射光被耦合到由半导体层形成的耗尽层中。然后，光沿着横向吸收体区域32、33穿过并且最终沿着路径被吸收。
吸收过程主要由横向吸收体区域32、33的材料特性决定。当应变硅锗合金用作吸收体材料时，红外吸收增加并尤其是近红外吸收增加。带隙Eg在0.66eV的范围内，并因此其值小于硅的带隙(Eg＝1.1eV)。因此，吸收带隙能够扩展到IR，例如对于Si-Ge为高达约1250nm。根据合金的成分，吸收能够扩展到大约1800nm。此外，光学耦合器(即本实施例中的光子光栅)允许使入射光朝向横向吸收体区域偏转。这有效地扩展了横向吸收横截面和深度，从而增加了吸收体积。使用Si-Ge合金作为横向吸收体区域的材料将IR和/或NIR中的灵敏度(相对于裸硅)提高到大约1250nm或更多。与常规的竖直堆叠光电二极管构思相比，这最终会导致IR和/或NIR中高得多的信噪比。
在其他实施例(未示出)中，第一和第二半导体层可以以不同的方式布置。例如，两个半导体层可以嵌入在外延层中。此外，两个层可以以如上所讨论的竖直方式堆叠，或以水平方式并排堆叠。代替于形成pn结，半导体层可以形成在层之间具有本征区并且耗尽区几乎完全存在于本征区内的PIN结。这样，半导体器件能够用作PIN光电二极管。代替于从暴露于入射光的正面接触半导体器件，还可以从第一半导体层的背面实施接触，例如借助于焊球和再分布层。
图2示出了硅锗成分的示例。该图描绘了吸收度Abs(以％为单位)随波长λ(以nm为单位)的变化。示出的六个曲线分别代表不同的硅和锗的相对量。曲线g1和g7分别示出以纯硅和纯锗作为参考。例如，曲线g1表示当λ＞1100nm时吸收度接近于零时的硅的带隙Eg。然而，纯锗在1100nm至大约1850nm处具有非零吸收度。下表概述了曲线g1至g7表示的相对量。
曲线 Si[in％] Ge[in％]
g1 100 0
g2 90 10
g3 80 20
g4 70 30
g5 50 50
g6 25 75
g7 0 100
曲线示出，随着锗(Ge)的相对量的增加，Si-Ge合金的带隙进一步移入IR中。已在10μm体积的Si(1-x)Ge(x)和Ge中测量吸收度，其中，x表示Si和Ge的相对量。已发现70％至80％的Si的相对量和30％至40％的Ge的相应相对量适用于许多NIR应用。
图3示出了硅-锗合金成分的示例的渗透深度。该图描绘了作为合金成分Si(1-x)Ge(x)的函数的入射光的各种波长λ(以nm为单位)的穿透深度(以μm为单位)。描绘了四个波长：λ1＝800nm、λ2＝900nm、λ3＝1000nm和λ4＝1100nm。图中的虚线表示具有Si的相对量为25％、Ge相对量为75％的曲线g6的合金成分。很明显，具有较高Ge的相对量的Si-Ge合金为NIR光提供了增加的穿透深度，有效地增加了横向吸收体区域的吸收体积。
图4A到4C示出了光学耦合层的示例。光学耦合器被布置为具有多个沟槽33的光子光栅，所述多个沟槽填充有电介质，例如氧化物。该图以俯视图示出了沟槽33。沟槽被配置为形成服从光栅方程的光子闪耀光栅。例如，沟槽布置在具有恒定线间距的平面中。形成光栅的沟槽耦合到锥形区域36，诸如绝热锥形，其形成光子闪耀光栅的输出侧35的一部分。横向吸收体区域(未示出)耦合到光子闪耀光栅的相应输出侧35以便接收来自光栅的光。入射光(由图中的箭头表示)借助于衍射朝向输出侧35偏转。通常，入射的横向模式被引导朝向输出侧35。光学耦合器可以集成到半导体层中，从而形成用于红外检测的完全集成的半导体器件。在其他实施例中，光学耦合器可以附接到半导体层。图4A示出了具有一个输出侧的光学耦合器。图4B示出了分别具有双倾斜设计和两个输出侧的光学耦合器。图4C示出了带有弯曲沟槽的光学耦合器。沟槽的曲率被配置为使偏转的入射光聚焦到例如到第一和/或第二接触区域上。
附图标记
1 第一半导体层
2 第二半导体层
3 光学耦合层
4 后端层
31 光学耦合器
32 横向吸收体区域
33 横向吸收体区域
34 沟槽
35 光学耦合器输出侧
41 接触区域
42 接触区域
43 电极
44 电极
45 金属化层
g1至g7 曲线
λ1至λ4 入射光波长
λ 波长

Claims (18)

1.一种用于红外检测的半导体器件，其包括第一半导体层(1)、第二半导体层(2)和光学耦合层(3)的堆叠，其中：
-所述第一半导体层(1)具有第一类型的导电性并且所述第二半导体层(2)具有第二类型的导电性，
-所述光学耦合层(3)包括光学耦合器(31)和至少第一横向吸收体区域(32)，
-所述光学耦合器(31)配置为使入射光朝向所述第一横向吸收体区域(32)偏转，以及
-所述第一横向吸收体区域(32)包括带隙Eg在红外IR中的吸收体材料。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述吸收体材料的带隙Eg的值小于硅的带隙Eg＝1.1eV。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，其中，所述吸收体材料包括应变硅锗Si-Ge合金。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述Si-Ge合金
-具有100％的Si的最大相对量和0％的Si的最小相对量，和
-具有100％的Ge的最大相对量和0％的Ge的最小相对量，或者所述Si-Ge合金
-具有至少70％的Si的相对量和至多30％的Ge的相对量。
5.根据权利要求1至4之一所述的半导体器件，其中，
-所述光学耦合器(31)包括集成到所述光学耦合层(3)中的光子光栅，和/或
-所述光学耦合层(3)是绝缘体上硅锗SGOI或绝缘体上硅SOI晶圆的一部分。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，
-所述光子光栅包括填充有电介质的多个沟槽，以及
-所述沟槽被配置为形成光子闪耀光栅。
7.根据权利要求1至6之一所述的半导体器件，其中，所述第一类型的导电性是n型导电性，并且所述第二类型的导电性是p型导电性，或反之亦然。
8.根据权利要求1至7之一所述的半导体器件，其中，
-所述光学耦合层(3)包括由吸收体材料制成的第二横向吸收体区域(33)，并且
-所述光学耦合器(31)被配置为使入射光朝向第一和第二横向吸收体区域(32、33)二者偏转。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，
-第一接触区域(4)被布置为与第一横向吸收体区域(32)邻接以形成第一电极，和/或
-第二接触区域(5)被布置为与第二横向吸收体区域(33)邻接以形成第二电极，和/或其中
-所述光栅被配置为使偏转的入射光聚焦到第一和/或第二接触区域(4、5)上。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，
-后端层(6)设置在所述第一横向吸收体区域(32)、第二横向吸收体区域(33)和/或光学耦合层(3)上，并且所述后端层(6)还包括：
-与所述第一横向吸收体区域(32)相关联的第一金属化部以形成第一电极，和/或
-与所述第二接触区域(5)相关联的第二金属化部以形成第二电极。
11.一种红外检测器，包括：
-根据权利要求1至10之一所述的用于红外检测的至少一个半导体器件，以及
-驱动器电路，其用于操作所述半导体器件，和/或
-信号处理器，其用于处理待由半导体器件产生的传感器信号。
12.一种制造用于红外检测的半导体器件的方法，包括以下步骤：
-设置具有第一类型的导电性的第一半导体层(1)以及具有第二类型的导电性的第二半导体层(2)，
-设置具有光学耦合器(31)和第一横向吸收体区域(32)的光学耦合层(3)，
-使所述第一半导体层(1)、第二半导体层(2)和光学耦合层(3)堆叠以形成半导体器件；其中：
-所述光学耦合器(31)被配置为使入射光朝向所述第一横向吸收体区域(32)偏转，以及
-所述第一横向吸收体区域(32)由带隙Eg在红外IR中的吸收体材料制成。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一横向吸收体区域(32)借助于应变硅锗Si-Ge合金形成，并且单片地集成到所述光学耦合层(3)中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述Si-Ge合金
-具有分别为100％至0％的Si的最大相对量和Si的最小相对量，和
-具有为100％至0％的Ge的最大相对量和Ge的最小相对量，或者所述Si-Ge合金
-具有至少70％的Si的相对量和至少30％的Ge的相对量。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述光学耦合器(31)被配置为光子光栅并且被集成在所述光学耦合层(3)中，其涉及形成填充有氧化物的多个沟槽，所述沟槽被布置为形成光子闪耀光栅。
16.一种用于红外检测的半导体器件，其包括第一半导体层(1)、第二半导体层(2)和光学耦合层(3)的堆叠，其中：
-后端层(4)布置在所述堆叠(1、2、3)之上，
-所述第一半导体层(1)具有第一类型的导电性，
-所述第二半导体层(2)布置在所述第一半导体层(1)的主表面上并且具有第二类型的导电性，
-所述光学耦合层(3)布置在第二半导体层(2)的主表面(21)上，其中，至少部分地，所述光学耦合层(3)与形成在所述第一半导体层(1)和第二半导体层(2)之间的耗尽区邻接，
-所述光学耦合层(3)包括光学耦合器(31)和两个横向吸收体区域(32、33)，其中，所述两个横向吸收体区域(32、33)在光学耦合器(31)的两侧，
-所述两个横向吸收体区域(32、33)由特征带隙Eg在红外IR中的吸收体材料制成，
-所述光学耦合器(31)具有两个输出侧(35)，所述两个输出侧分别耦合到并面向所述横向吸收体区域(32、33)。
17.根据权利要求16所述的半导体器件，其中，所述吸收体材料包括应变硅锗Si-Ge合金并且具有比硅的带隙Eg＝1.1eV的值更小的带隙Eg。
18.根据权利要求16或17所述的半导体器件，其中，
-所述光学耦合器(31)设计为光栅耦合器或表面耦合器，
-所述光栅耦合器还包括沟槽(33)，所述沟槽填充有诸如氧化物之类的电介质材料，以及
-所述沟槽被布置以形成光子光栅。
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