DE102020101440A1 - In ein Multimode-Interferometer eingebetteter Germanium-Fotodetektor - Google Patents

In ein Multimode-Interferometer eingebetteter Germanium-Fotodetektor Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren umfasst: Ätzen einer Siliziumschicht, um eine Siliziumplatte und ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte auszubilden, und Dotieren der Siliziumplatte und des oberen Siliziumgebiets, um ein p-Gebiet, ein n-Gebiet und ein intrinsisches Gebiet zwischen dem p-Gebiet und dem n-Gebiet auszubilden. Das Verfahren umfasst ferner ein Ätzen des p-Gebiets, des n-Gebiets und des intrinsischen Gebiets, um einen Graben auszubilden. Die verbleibenden Abschnitte des oberen Siliziumgebiets bilden ein Multimode-Interferometergebiet (MMI-Gebiet). Ein Epitaxieprozess wird durchgeführt, um ein Germaniumgebiet im Graben aufzuwachsen. Elektrische Verbindungen werden vorgenommen, um das p-Gebiet und das n-Gebiet zu verbinden.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Ein Fotodetektor (FD) ist eine für eine optisch-elektrische Signalumwandlung entscheidende Vorrichtung. Germanium-FDs werden beim Abtasten und Hochgeschwindigkeitskommunikation verwenden, wie z.B. Lichtdetektion und -entfernungsmessung (Lidar), Datenzentrum, Telekommunikation oder dergleichen. Germanium weist einen hohen Absorptionskoeffizienten für Licht mit einer Wellenlänge, die kleiner ist als ungefähr 1,55 µm, auf, weswegen es ein gutes Material zum Ausbilden eines Fotodetektors darstellt.
  • Ein herkömmlicher lateraler Germanium-Fotodetektor kann eine P-I-N-Diode mit einem Germaniumgebiet, das sich über der PIN-Diode befindet und diese kontaktiert, aufweisen. Die Siliziumschicht, in der die P-I-N-Diode ausgebildet wird, kann derart geätzt werden, dass die Seitenwände der P-I-N-Diode mit einem Dielektrikum in Kontakt stehen. Das Germaniumgebiet weist die Fähigkeit auf, Licht zu absorbieren und das Licht in Elektron-Loch-Paare umzuwandeln. Bei einem herkömmlichen Germanium-Fotodetektor wird ein Germaniumgebiet über der P-I-N-Diode ausgebildet. Dieser Typ eines Germanium-Fotodetektors, bei dem der Eingangslichtstrahl leichterweise zu stark umgelenkt wird, weist eine niedrige Ansprechempfindlichkeit auf. Um dieses Problem zu lösen, werden das P- und das N-Gebiet, die nicht durch das Germaniumgebiet überlappt werden, ausgespart, um Seitenwände auszubilden, um Licht in der Nähe des Germaniumabsorptionsgebiets, zwischen der P-I-N-Diode und dem dielektrischen Gebiet, in dem sich der Fotodetektor befindet, eng einzuschränken. Dieser Typ von Germanium-Fotodetektor, bei dem das Licht auf einer kurzen Distanz durch das Germanium absorbiert wird, weist eine niedrige Sättigungsleistung auf.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 bis 8, 9A, 9B und 9C zeigen die Querschnittsansichten und Draufsichten auf Zwischenstufen im Ausbilden eines Multimode-Germanium-Fotodetektors gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 10, 11 und 12 zeigen die Draufsichten auf Multimode-Germanium-Fotodetektoren gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 13 und 14 zeigen die Draufsichten auf Germanium- Multimode-Fotodetektoren mit mehreren Anschlüssen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 15 zeigt den Austritt zweier Fotodetektoren (mit und ohne Verjüngungsstrukturen) als Funktionen von Wellenlängen gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 16 zeigt einen Prozessablauf zum Ausbilden eines Multimode-Germanium-Fotodetektors gemäß einigen Ausführungsformen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die nachstehende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereit. Konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind selbstverständlich lediglich Beispiele und sind nicht im beschränkenden Sinne gedacht. Zum Beispiel kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet werden, und kann ebenfalls Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet werden können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung geschieht zum Zweck der Einfachheit und Klarheit und sie schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
  • Außerdem können hierin Begriffe, die sich auf räumliche Relativität beziehen, wie z.B. „darunter liegend“, „unter“, „unterer“, „darüber liegend“, „oberer“ und dergleichen, zur Erleichterung der Besprechung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal (zu anderen Elementen oder Merkmalen), wie in den FIG. dargestellt, zu beschreiben. Die Begriffe, die räumliche Relativität betreffen, sollen verschiedene Ausrichtungen der verwendeten oder betriebenen Vorrichtung zusätzlich zu der in den FIG. dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auf eine andere Weise ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder anders ausgerichtet) und die hier verwendeten Bezeichnungen, die räumliche Relativität betreffen, können gleichermaßen dementsprechend eingerichtet werden.
  • Ein Multimode-Germanium-Fotodetektor und das Verfahren zu dessen Ausbildung werden gemäß einigen Ausführungsformen bereitgestellt. Die Zwischenstufen im Ausbilden des Multimode-Germanium-Fotodetektors sind gemäß einigen Ausführungsformen dargestellt. Einige Abwandlungen einiger Ausführungsformen werden besprochen. Ausführungsformen, die hier besprochen werden, sollen Beispiele bereitstellen, um ein Fertigen oder Verwenden des Gegenstands dieser Offenbarung zu ermöglichen, und ein Durchschnittsfachmann wird Modifikationen leicht verstehen, die vorgenommen werden können, während der betrachtete Umfang verschiedener Ausführungsformen erhalten bleibt. In den verschiedenen Ansichten und Ausführungsbeispielen werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche Elemente zu verweisen. Obwohl Ausführungsformen von Verfahren derart besprochen werden können, dass sie in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden, können andere Ausführungsformen von Verfahren in einer beliebigen logischen Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist der Multimode-Germanium-Fotodetektor ein Germaniumgebiet in einer Multimode-Interferometerstruktur (MMI-Struktur) auf. Die MMI-Struktur kann ein Siliziumgebiet sein, das sich seitlich hinreichend weit über das Germaniumgebiet hinaus erstreckt, so dass Moden höherer Ordnung von einer Grundschwingung eines Eingangslichts angeregt werden können. Die verschiedenen Moden, die die Grundschwingung und die Moden höherer Ordnung aufweisen, interferieren innerhalb der MMI-Struktur, so dass die optische Feldstärke des Lichts umverteilt werden kann. Folglich ist die Absorption entlang des Germaniumgebiets allmählich, anstatt dass die Intensität im vorderen Mittelabschnitt des Germaniumgebiets am stärksten ist und der größte Teil der Lichtenergie durch den Vorderabschnitt absorbiert wird. Dies führt zum Erhöhen der Sättigungsleistung des Lichts und zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Fotodetektors. Obwohl Silizium und Germanium als Beispielmaterialien verwendet werden, versteht es sich, dass andere geeignete Materialien ebenfalls verwendet werden können, um einen Multimode-Fotodetektor auszubilden.
  • 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 bis 8, 9A, 9B und 9C zeigen die Querschnittsansichten und Draufsichten auf Zwischenstufen im Ausbilden eines Multimode-Germanium-Fotodetektors gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die entsprechenden Prozesse sind auch schematisch in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 wiedergegeben.
  • In 1 wird ein Wafer 10 bereitgestellt, der ein Substrat 20 aufweist. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 202 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Das Substrat 20 kann eine SOI-Struktur (Halbleiter auf einem Isolator) aufweisen, die ein Halbleitersubstrat 20A, eine BOX-Schicht (vergrabenes Oxid) 20B über dem Halbleitersubstrat 20A und damit verknüpft, und eine Halbleiterschicht 20C über der BOX-Schicht 20B und damit verknüpft, aufweist. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Halbleitermaterial des Halbleitersubstrats 20A Silizium, Germanium, einen Verbindungshalbleiter, der Siliziumkarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid aufweist, einen Legierungshalbleiter, der SiGe, SiC, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP aufweist, oder Kombinationen davon aufweisen. Das Substrat 20A kann auch aus anderen Materialien, wie z.B. Saphir, Indiumzinnoxid (ITO) oder dergleichen, ausgebildet werden.
  • Die BOX-Schicht 20B kann aus einem dielektrischen Material ausgebildet werden, das einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex von Silizium. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die BOX-Schicht 20B aus Siliziumoxid ausgebildet oder weist dieses auf. Die Halbleiterschicht 20C kann aus kristallinem Silizium ausgebildet werden und wird nachstehend als Siliziumschicht 20C bezeichnet. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Siliziumschicht 20C mit keiner von einer p- oder n-Verunreinigung dotiert. Gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Siliziumschicht 20C schwach mit einer p-Verunreinigung, wie z.B. Bor, Indium oder dergleichen, oder einer n-Verunreinigung, wie z.B. Phosphor, Arsen, Antimon oder dergleichen, dotiert. Die Dotierungskonzentration der schwach dotierten Siliziumschicht 20C ist niedrig, zum Beispiel niedriger als ungefähr 5 × 1015 /cm3. In der gesamten Beschreibung werden die Halbleiterschichten (-gebiete), die nicht dotiert oder schwach mit einer Dotierungskonzentration, die niedriger ist als 5 × 1015 /cm3, dotiert werden, als intrinsische halbleiterschichten (-gebiete) bezeichnet. Die Dicke T1 der Siliziumschicht 20C kann im Bereich zwischen ungefähr 0,1 µm und ungefähr 1 µm liegen.
  • Die Siliziumschicht 20C wird dann zum Beispiel in mehreren Ätzprozessen strukturiert, so dass mehrere Vorrichtungsgebiete ausgebildet werden. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 204 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Die Beispielvorrichtungsgebiete sind in 2A dargestellt, die einen Gitterkoppler 22, einen Wellenleiter 24 und ein Siliziumgebiet 26 aufweist. Das Siliziumgebiet 26 wird zum Ausbilden eines Multimode-Germanium-Fotodetektors in anschließenden Prozessen verwendet. Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Ätzprozesse zum Strukturieren der Siliziumschicht 20C einen Zeitmodus-Ätzprozess, um einige Abschnitte der Siliziumschicht 20C zu ätzen, wobei der Zeitmodus-Ätzprozess angehalten wird, bevor die Siliziumschicht 20C durchgeätzt wird. Ein anderer Ätzprozess wird durchgeführt, um die Siliziumschicht 20C durchzuätzen. Als Folge der Ätzprozesse weist das Siliziumgebiet 26 eine Siliziumplatte 26A und obere Siliziumgebiete 26B, 26C und 26D (gezeigt in 2B) über der Siliziumplatte 26A auf. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann eine Dicke T2 der Siliziumplatte 26A im Bereich zwischen ungefähr 0,05 µm und ungefähr 0,5 µm liegen, und eine Dicke T3 der oberen Siliziumgebiete 26B, 26C und 26D kann im Bereich zwischen ungefähr 0,05 µm und ungefähr 0,5 µm liegen. Das Verhältnis T3/T2 kann im Bereich zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 10 liegen.
  • 2B zeigt eine Draufsicht auf das Siliziumgebiet 26, das die Siliziumplatte 26A, das Siliziumgebiet 26B, den Wellenleiter 26C und das verjüngte Gebiet 26D aufweist. Die in 2A dargestellte Querschnittsansicht ist aus dem Referenzquerschnitt 2A-2A, wie in 2B gezeigt, erlangt. Die Siliziumplatte 26A kann größer sein als das Siliziumgebiet 26B und kann sich über die Ränder des Siliziumgebiets 26B zumindest in der -X-Richtung, der +Y-Richtung und der -Y-Richtung hinaus erstrecken. Die Siliziumplatte 26A kann sich über den Rand des Siliziumgebiets 26B in der +X-Richtung hinaus erstrecken oder nicht. In der gesamten Beschreibung wird das Siliziumgebiet 26B als ein MMI-Gebiet bezeichnet, wie in nachstehenden Abschnitten ausführlich diskutiert wird.
  • 3A zeigt das Ausbilden mehrerer dotierter Gebiete, die ein p-Gebiet 30, ein n-Gebiet 32, ein stark dotiertes p-Gebiet (p+-Gebiet) 34 und ein stark dotiertes n-Gebiet (n+-Gebiet) 36 aufweisen. Die entsprechenden Prozesse sind als Prozess 206 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen können das p-Gebiet 30 und das n-Gebiet 32 jeweils p- und n-Verunreinigungskonzentrationen im Bereich zwischen ungefähr io17/cm3 und ungefähr 1019/ cm3 aufweisen. Das p+-Gebiet 34 und das n+-Gebiet 36 können jeweils p- und n-Verunreinigungskonzentrationen im Bereich zwischen ungefähr 1019/cm3 und ungefähr 1021/cm3 aufweisen. Das p+-Gebiet 34 und das n+-Gebiet 36 werden als die elektrischen Kontaktgebiete des resultierenden Fotodetektors verwendet. Jedes der Gebiete 30, 32, 34 und 36 kann unter Verwendung einer fotolithografischen Maske dotiert werden. Zum Beispiel zeigt 3A den Beispielausbildungsprozess des p+-Gebiets 34, der ein Ausbilden eines strukturierten Fotolacks 38 mit einer Öffnung 40, die ausgebildet wird, um einen Abschnitt des Siliziumgebiets 26 freizulegen, und ein Implantieren einer p-Verunreinigung, wie z.B. Bor und/oder Indium, um das p+-Gebiet 34 auszubilden, umfasst. Der Fotolack 38 wird nach der Implantation entfernt.
  • 3B zeigt eine Draufsicht auf die in 3A dargestellte Struktur, wobei die in 3A dargestellte Querschnittsansicht aus dem Referenzquerschnitt 3A-3A, wie in 3B gezeigt, erlangt wurde. Wie in 3B dargestellt, werden einige Abschnitte des Siliziumgebiets 26 dotiert, während die restlichen Abschnitte des Siliziumgebiets 26 nicht dotiert werden. Die nicht dotierten Abschnitte des Siliziumgebiets 26, die die Abschnitte der Siliziumplatte 26A und des oberen Siliziumgebiets 26B aufweisen können, können intrinsisch verbleiben.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird eine dielektrische Schicht 42 auf Siliziummerkmalen ausgebildet. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 208 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird eine dielektrische Schicht 42 aus einem dielektrischen Material ausgebildet, das einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als der Brechungsindex von Silizium. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht 42 aus Siliziumoxid (SiO2), Siliziumoxidnitrid (SiON), Aluminiumoxid (Al2O3) oder dergleichen ausgebildet oder weist diese auf. Andere Materialien liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Das Ausbilden der dielektrischen Schicht 42 kann eine Atomlagenabscheidung (ALD), eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD), eine Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) oder dergleichen umfassen. Die dielektrische Schicht 42 kann Abschnitte aufweisen, die den Gitterkoppler 22, den Wellenleiter 24 und das Siliziumgebiet 26 abdecken. Ein Planarisierungsprozess, wie z.B. ein chemisch-mechanischer Polierprozess (CMP) oder ein mechanischer Schleifprozess, kann zum Planarisieren der oberen Fläche der dielektrischen Schicht 42 durchgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird das Siliziumgebiet 26 geätzt, um einen Graben 44 auszubilden, der sich in den nicht dotierten Abschnitt des Siliziumgebiets 26, das p-Gebiet 30 und das n-Gebiet 32 erstreckt. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 210 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Das Ätzen kann unter Verwendung eines anisotropen Ätzprozesses durchgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das Ätzen unter Verwendung von C2F6, CF4, SO2, der Mischung aus HBr, Cl2 und O2, der Mischung aus HBr, Cl2 und O2, oder der Mischung aus HBr, Cl2, O2 und CF2 usw. durchgeführt. Andere Materialien liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Unterseite des Grabens 44 niedriger als die obere Fläche der Siliziumplatte 26A. Gemäß anderen Ausführungsformen liegt die Unterseite des Grabens 44 auf gleicher Höhe oder höher als die obere Fläche der Siliziumplatte 26A.
  • 6 zeigt den Epitaxieprozess zum Ausbilden eines Germaniumgebiets 46, das von den freigelegten Flächen des Siliziumgebiets 26 aber nicht von der dielektrischen Schicht 42 selektiv aufgewachsen wird. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 212 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Epitaxie unter Verwendung von Monogerman (GeH4) als einem Prozessgas durchgeführt, wobei ein Ätzgas, wie z.B. HCl, hinzugefügt wird, um das selektive Wachstum zu erzielen. Das Germaniumgebiet 46 kann reines Germanium oder im Wesentlichen reines Germanium (zum Beispiel mit einem Germaniumatomprozentsatz, der höher ist als 99 Prozent) aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Germaniumgebiet 46 intrinsisch, wobei keine p-Verunreinigung und keine n-Verunreinigung während der Epitaxie in-situ hinzugefügt wird. Gemäß alternativen Ausführungsformen wird das Germaniumgebiet 46 schwach mit p- und/oder n-Verunreinigungen mit einer Dotierungskonzentration, die niedriger ist als zum Beispiel ungefähr! × 1015/cm3 in-situ dotiert. Der Epitaxieprozess wird durchgeführt, bis sich die obere Fläche des Germaniumgebiets 46 zumindest auf gleicher Höhe oder höher befindet als die obere Fläche 26T des Siliziumgebiets 26. Die obere Fläche des Germaniumgebiets 46 kann auch auf gleicher Höhe oder höher als die obere Fläche der dielektrischen Schicht 42 liegen. Zum Beispiel zeigt 6 ein Beispielgermaniumgebiet 46, wobei die obere Fläche höher ist als die obere Fläche der dielektrischen Schicht 42. Das Germaniumgebiet 46 kann zum Beispiel Flächen aufweisen, wie unter Verwendung gestrichelter Linien 47 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird nach dem Epitaxieprozess ein Planarisierungsprozess durchgeführt, um die oberen Flächen des Germaniumgebiets 46 und der dielektrischen Schicht 42 zu planarisieren. Gemäß alternativen Ausführungsformen wird kein Planarisierungsprozess durchgeführt und die obere Fläche des Germaniumgebiets 46 kann niedriger sein, auf gleicher Höher oder höher liegen als die obere Fläche der dielektrischen Schicht 42.
  • 7 zeigt das Ausbilden einer Abdeckschicht 50 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 214 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die Abdeckschicht 50 aus einem dichten Material ausgebildet, das verhindern kann, dass das Germanium im Germaniumgebiet 46 unerwünschterweise nach oben in darüberliegende Gebiete diffundiert und sie kontaminiert. Dementsprechend ist beim Ausbilden der Abdeckschicht der Ausbildungsprozess der vorliegenden Offenbarung kompatibler mit dem Ausbilden anderer integrierter Schaltungen, wie z.B. Transistoren. Die Abdeckschicht 50 kann aus Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid oder dergleichen ausgebildet werden oder diese aufweisen. Andere Materialien liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Die Dicke der Abdeckschicht 50 kann im Bereich von zwischen ungefähr 20 nm und ungefähr 600 nm liegen.
  • Das Material und der Ausbildungsprozess der Abdeckschicht 50 können eingerichtet werden, um zu ermöglichen, dass die Abdeckschicht 50 eine Verspannung auf das darunterliegende Germaniumgebiet 46 ausübt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Verspannung eine Zugspannung. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Verspannung eine Druckspannung. Die Verspannung kann höher sein als ungefähr 1 Gpa und kann im Bereich zwischen ungefähr 0,2 Gpa und ungefähr 1,7 Gpa liegen. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Eine Zugspannung kann die direkte Bandlücke von Germanium wirksam reduzieren, was eine Erweiterung des starken Absorptionsbands zur längeren Wellenlänge bedeutet. Zum Beispiel kann bei einer Verspannung der Größe von 0,5 Gpa die Ge-Absorptionskante um 90 nm zur längeren Wellenlänge (von ~1550 nm auf ~1640 nm) verschoben werden, was bewirkt, dass das Ge-Hochabsorptionsband das in Telekommunikation verwendete C-Band vollständig deckt. Wenn die Abdeckschicht 50 eine Verspannung auf das Germaniumgebiet 46 ausübt, versteht es sich, dass die Art (Druck- oder Zugspannung) und die Größe der Verspannung sowohl mit dem Material als auch dem Ausbildungsprozess der Abdeckschicht 50 im Zusammenhang stehen. Sowohl das Material als auch der Ausbildungsprozess der Abdeckschicht 50 werden gewählt, um die gewünschte Verspannung zu erzielen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Ausbilden der Abdeckschicht 50 ein Abscheiden einer flächendeckenden Abdeckschicht und anschließendes Strukturieren der flächendeckenden Abdeckschicht mithilfe von Ätzen. Ein Temperierungsprozess kann durchgeführt werden, um die Verspannung anzupassen. Während der Strukturierung werden die Abschnitte der flächendeckenden Abdeckschicht auf der dielektrischen Schicht 52 entfernt. Gemäß alternativen Ausführungsformen umfasst das Ausbilden der Abdeckschicht 50 ein selektives Abscheiden eines Inhibitorfilms auf der Fläche der dielektrischen Schicht 42, zum Beispiel mithilfe eines Silylierungsprozesses, und anschließendes selektives Abscheiden der Abdeckschicht 50 auf dem Germaniumgebiet 46. Der Inhibitorfilm kann das Ausbilden der Abdeckschicht 50 auf der dielektrischen Schicht 42 verhindern. Der Inhibitorfilm kann durch Tempern entfernt werden.
  • 8 zeigt den Implantationsprozess zum Ausbilden eines p-Gebiets 46p im Germaniumgebiet 46. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 216 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Ausbilden des p-Gebiets 46p ein Ausbilden einer strukturierten Implantationsmaske 48 (wie z.B. eines Fotolacks), um das Implantationsgebiet zu definieren, und ein Implantieren einer p-Verunreinigung, wie z.B. Bor und/oder Indium, in einen Randabschnitt des Germaniumgebiets 46 umfassen. Das Dotieren des Randabschnitts des Germaniumgebiets 46 als des p-Gebiets 46p kann die Barrierehöhe zwischen dem Germaniumgebiet 46 und dem p-Siliziumgebiet 30 reduzieren.
  • 8 zeigt außerdem das Ausbilden eines n-Gebiets 46n im Germaniumgebiet 46. Der entsprechende Prozess ist auch als Prozess 216 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Ausbilden des n-Gebiets 46n ein Ausbilden einer strukturierten Implantationsmaske (nicht dargestellt), um das Implantationsgebiet zu definieren, und ein Implantieren einer n-Verunreinigung, wie z.B. Phosphor, Arsen usw., in einen Randabschnitt des Germaniumgebiets 46 umfassen. Das Dotieren des Germaniumgebiets 46 als des n-Gebiets 46n kann die Barrierehöhe zwischen dem Germaniumgebiet 46 und dem n-Siliziumgebiet 32 reduzieren. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden sowohl das p-Gebiet 46p als auch das n-Gebiet 46n ausgebildet. Falls eines, nicht beide, zum Reduzieren von Herstellungskosten ausgebildet werden soll, wird gemäß alternativen Ausführungsformen das p-Gebiet 46p ausgebildet, während das n-Gebiet 46n nicht ausgebildet wird, da das p-Gebiet 46p beim Verbessern einer Vorrichtungsleistungsfähigkeit wirksamer ist als das n-Gebiet 46n. In noch anderen Ausführungsformen wird weder das p-Gebiet 46p noch das n-Gebiet 46n ausgebildet. Dementsprechend werden gestrichelte Linien verwendet, um die Grenzen des p-Gebiets 46p und des n-Gebiets 46n zu markieren und anzuzeigen, dass sie ausgebildet werden können oder nicht.
  • Es versteht sich, dass die Grenzfläche 47A zwischen dem p-Germaniumgebiet 46p und dem nicht dotierten Abschnitt des Germaniumgebiets 46 auf die Grenzfläche 49A zwischen dem p-Siliziumgebiet 30 und dem nicht dotierten Abschnitt des Siliziumgebiets 26 ausgerichtet sein kann oder nicht. Dementsprechend kann die Grenzfläche 47A nach links versetzt, auf die Grenzfläche 49A ausgerichtet oder nach rechts von dieser versetzt sein. Gleichermaßen kann die Grenzfläche 47B zwischen dem n-Germaniumgebiet 46n und dem nicht dotierten Abschnitt des Germaniumgebiets 46 auf die Grenzfläche 49B zwischen dem n-Siliziumgebiet 32 und dem nicht dotierten Abschnitt des Siliziumgebiets 26 ausgerichtet sein oder nicht. Dementsprechend kann die Grenzfläche 47B nach links versetzt, auf die Grenzfläche 49B ausgerichtet oder nach rechts von dieser versetzt sein.
  • Die Dotierungskonzentrationen des p-Germaniumgebiets 46p und des n-Germaniumgebiets 46n können kleiner sein als ungefähr 5 × 1019/cm3, und können im Bereich zwischen ungefähr 1 × 1016/cm3 und ungefähr 5 × 1019/cm3 liegen. Gemäß alternativen Ausführungsformen, in denen eine Lawinenphotodiode gewünscht ist, können die Dotierungskonzentration des p-Germaniumgebiets 46p und des n-Germaniumgebiets 46n größer sein als ungefähr 1 × 1017/ cm3, so dass das effektive intrinsische Germaniumgebiet 46 schmal wird, was zu einem höheren elektrischen Feld im intrinsischen Germaniumgebiet 46 führt. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Dotierungsbreite Wdope kleiner als ungefähr 120 nm und kann im Bereich zwischen ungefähr 20 nm und ungefähr 200 nm liegen. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung. Es wurde festgestellt, dass ein derartiges Wählen der Dotierungsbreite Wdope, dass sie ungefähr 100 nm beträgt, die Vorrichtungsgeschwindigkeit verbessern kann. Wenn die Dotierungsbreite Wdope zu groß ist, wie z.B. größer als ungefähr 200 nm, verschlechtert sich aufgrund der Streuung von Ladungsträgern die Vorrichtungsgeschwindigkeit. Wenn andererseits die Dotierungsbreite Wdope zu klein ist, wie z.B. kleiner als ungefähr 20 nm, ist die Verbesserungswirkung zu klein und nicht in der Lage, die Dotierungskosten zu rechtfertigen.
  • 9A stellt das Ausbilden von einer dielektrischen Schicht 52, Siliziumgebieten 54 und Kontaktsteckern 56 dar. Der entsprechende Prozess ist als Prozess 220 in dem in 16 dargestellten Prozessablauf 200 gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht 52 aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder dergleichen ausgebildet. Das Ausbilden der Siliziumgebiete 54 kann ein Ätzen der dielektrischen Schichten 52 und 42, um Kontaktöffnungen auszubilden und das p+-Gebiet 34 und das n+-Gebiet 36 freizulegen, ein Abscheiden einer Metallschicht, wie z.B. einer Titanschicht, die sich in die Kontaktöffnungen erstreckt, und ein Durchführen eines Temperierungsprozesses, damit die Metallschicht mit dem freigelegten p+-Gebiet 34 und dem freigelegten n+-Gebiet 36 reagiert, umfassen. Das Ausbilden der Kontaktstecker kann ein Abscheiden eines Metalls, wie z.B. Wolfram, Kobalt oder dergleichen, in den Kontaktöffnungen, und anschließendes Durchführen eines Planarisierungsprozesses, wie z.B. eines CMP-Prozesses oder eines mechanischen Schleifprozesses, um überschüssige Abschnitte des abgeschiedenen Metalls zu entfernen, umfassen. Der Germanium-Fotodetektor 60 wird auf diese Weise ausgebildet.
  • Wie in 9A dargestellt, weist der Germanium-Fotodetektor 60 ein intrinsisches Siliziumgebiet 26' auf, das den nicht dotierten Abschnitt des ursprünglichen Siliziumgebiets 26 darstellt. Dementsprechend kann das intrinsische Siliziumgebiet 26' frei von einer oder beiden von einer p- und n-Verunreinigung sein oder mit einer oder beiden schwach dotiert sein, wie vorstehend erwähnt. Das p-Gebiet 30 und das n-Gebiet 32 bilden eine p-i-n-Photodiode mit dem intrinsischen Siliziumgebiet 26'. Beim Betrieb des Germanium-Fotodetektors 60 läuft Licht in das Germaniumgebiet 46 und Elektronen und Löcher werden im Germaniumgebiet 46 erzeugt. Ein starkes elektrisches Feld wird im intrinsischen Germaniumgebiet 46 erzeugt und die im Germaniumgebiet 46 erzeugten Elektronen und Löcher werden durch das elektrische Feld an die Kontaktstecker 56 gefegt.
  • 9B zeigt eine Draufsicht auf den in 9A dargestellten Fotodetektor 60, wobei die in 9A dargestellte Querschnittsansicht aus dem Referenzquerschnitt 9A-9A, wie in 9B gezeigt, erlangt ist. Wie in 9B dargestellt, weist das obere Siliziumgebiet über der Siliziumplatte 26A den Wellenleiter 26C und das verjüngte Gebiet 26D zum Leiten von Licht an den Germanium-Fotodetektor 60 auf. Der Wellenleiter 26C und das verjüngte Gebiet 26D stellen außerdem den Eingangsanschluss des Germanium-Fotodetektors 60 dar. Das verjüngte Gebiet 26D weist die Funktion der Lichtverbreitung vom schmalen Wellenleiter 26C auf einen größeren Bereich im Siliziumgebiet 26B auf. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das verjüngte Gebiet 26D nicht angewendet, und der Wellenleiter 26C, der eine gleichmäßige Breite aufweist, wird direkt mit dem Siliziumgebiet 26B verbunden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Breite W1 des Siliziumgebiets 26B wesentlich größer als die Breite W2 des Germaniumgebiets 46. Gemäß einigen Ausführungsformen erstreckt sich das Siliziumgebiet 26B seitlich über die Ränder des Germaniumgebiets 46 in der +Y-Richtung und der -Y-Richtung um eine Distanz S1 hinaus, die hinreichend beträchtlich ist, um einen geeigneten Platz zu ermöglichen, so dass sich vom Eingangsanschluss 26C/26D eingegebenes Licht in der +Y-Richtung und der -Y-Richtung verbreitet. Gemäß einigen Ausführungsformen weist das Eingangslicht 64 eine Einzelmode auf, die als eine Grundschwingung bezeichnet wird. Wenn Licht 64 in das Siliziumgebiet 26B läuft, wird Licht mit Moden höherer Ordnung, wie z.B. einer Mode erster Ordnung, einer Mode zweiter Ordnung, einer Mode dritter Ordnung, einer Mode vierter Ordnung und so weiter, angeregt, da das Siliziumgebiet 26B die große Breite W1 aufweist. Das resultierende Licht, das die Grundschwingung und die Moden höherer Ordnung aufweist, wird dann zum Multimode-Licht im Siliziumgebiet 26B. Diese Moden interferieren innerhalb des Gebiets 26B und bilden verschiedene Ordnungen von Selbstbildern. Dementsprechend wird das Siliziumgebiet 26B nachstehend als Multimode-Interferometer-Gebiet (MMI-Gebiet) bezeichnet.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein geeigneter Wert für den Abstand S1 gewählt, damit eine gewünschte Verteilung der optischen Leistung erzielt werden kann. Der Abstand S1 kann nicht zu groß oder zu klein sein. Wenn der Abstand S1 zu klein ist, zum Beispiel kleiner als 0,2 µm, wird die Leichtleistung nicht hinreichend breit umverteilt (in anschließenden Abschnitten ausführlich besprochen). Folglich verläuft der größte Teil des Lichts in der +x-Richtung und trifft frontal auf das Germaniumgebiet 46 auf. Der größte Teil der Lichtleistung wird daher durch das vordere Ende (das Ende, das dem Eingangswellenleiter 26C zugewandt ist) des Germaniumgebiets 46 absorbiert. Dies führt dazu, dass die Sättigungsleistung der Vorrichtung unerwünscht niedrig ist und die Geschwindigkeit des Fotodetektors ebenfalls reduziert ist. Wenn der Abstand S1 zu groß ist, wird die Lichtleistung zu stark umverteilt und zu stark verbreitet und ein beträchtlicher Teil des Lichts, wenn er sich in der +X-Richtung ausbreitet, verläuft durch den Abstand S1 auf einer längeren Weglänge, ohne auf das Germaniumgebiet 46 zu treffen. Die Lichtabsorption ist niedrig. Folglich muss die Länge L2 des Germaniumgebiets zu stark erhöht werden, um die geeignete Absorption des Lichts durch das Germaniumgebiet 46 zu ermöglichen. Dementsprechend liegt gemäß einigen Ausführungsformen der Abstand S1 im Bereich zwischen ungefähr 0,4 µm und ungefähr 1,5 µm. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Das Multimode-Licht wird, wenn es sich in der +Y- und der -Y-Richtung verbreitet, an den gegenüberliegenden Seitenwänden 26B-SW1 und 26B-SW2 des MMI-Gebiets 26B reflektiert und daher wird eine Interferenz erzeugt, die ein Interferenzmuster bildet. Die Seitenwände 26B-SW1 und 26B-SW2 des MMI-Gebiets 26B bilden Grenzflächen mit den Seitenwänden des dielektrischen Gebiets 42, wie in 9A dargestellt. Die Leistung des Lichts wird daher im Siliziumgebiet 26 umverteilt. Dementsprechend empfängt das vordere Ende des Germaniumgebiets 46 eine geeignete aber nicht eine übermäßige Lichtmenge. Das Licht wird, wenn es hin und her im MMI-Gebiet 26B bei einer Ausbreitung in der +X-Richtung reflektiert wird, allmählich durch den vorderen Abschnitt, den mittleren Abschnitt und den hinteren Abschnitt des Germaniumgebiets 46 absorbiert. Daher wird durch Anwenden der MMI-Struktur das Licht gleichmäßiger durch verschiedene Abschnitte (vordere Abschnitte, mittlere Abschnitte und hintere Abschnitte) des Germaniumgebiets 46 absorbiert. Dementsprechend wird die Sättigungsleistung des resultierenden Germanium-Fotodetektors 60 erhöht und das Licht mit einer höheren Leistung kann am Fotodetektor 60 verwendet werden, ohne eine Sättigung zu verursachen. Die Geschwindigkeit des Germanium-Fotodetektors 60 wird ebenfalls erhöht. Außerdem trifft durch Anwenden der MMI-Struktur ein kleinerer Teil des Lichts die Si-Ge-Grenzfläche und wird zum Eingang reflektiert, was zur Reduzierung der Rückreflexion vom Fotodetektor 60 führt. Dementsprechend hilft die Erhöhung der Breite W1 des MMI-Gebiets 26B auch bei der Reduzierung der Reflexion.
  • Die Länge Li, die die Distanz vom Eingangsanschluss des MMI-Gebiets 26B zum Germaniumgebiet 46 darstellt, wird als die freie Ausbreitungslänge (des Lichts) bezeichnet. Die freie Ausbreitungslänge L1 kann nicht zu klein sein. Ansonsten besteht keine hinreichende Distanz, damit sich Licht in der +Y- und der -Y-Richtung ausbreitet, und Moden höherer Ordnung können nicht angeregt werden. Außerdem besteht eine zu starke Reflexion vom Germaniumgebiet 46, wenn die freie Ausbreitungslänge L1 zu klein ist. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die freie Ausbreitungslänge L1 größer als ungefähr 1 µm, um zu ermöglichen, dass Multimoden angeregt werden. Außerdem wird, wenn die Breite W1 größer ist, eine größere L1 verwendet. Eine zu große freie Ausbreitungslänge L1 führt außerdem zum Erhöhen der Größe des Germanium-Fotodetektors 60 ohne einen zusätzlichen Vorteil. Dementsprechend liegt gemäß einigen Ausführungsformen die freie Ausbreitungslänge L1 im Bereich zwischen ungefähr 1 µm und ungefähr 10 µm. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Wenn das Licht in Multimoden umverteilt wird, kann gemäß einigen Ausführungsformen die Länge L2 des Germaniumgebiets 46 größer sein als ungefähr 10 µm, um das Licht im Wesentlichen vollständig zu absorbieren (zum Beispiel mit einer Absorptionsrate, die größer ist als 99 Prozent). Eine zu große Länge L2 ist ebenfalls unerwünscht, da sie dazu führt, dass die Größe des Multimode-Germanium-Fotodetektors ohne einen zusätzlichen Vorteil erhöht wird. Die Länge L2 kann gemäß einigen Ausführungsformen im Bereich zwischen ungefähr 10 µm und ungefähr 50 µm liegen. Die Breite W2 des Germaniumgebiets 46 kann gemäß einigen Ausführungsformen im Bereich zwischen ungefähr 0,3 µm und ungefähr 1,5 µm liegen. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Abmessungen, wie z.B. die Breite W1 und die Längen L1 und L2, können konstruiert werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen, so dass die Absorption von Licht durch das Germaniumgebiet 46 auf der gesamten Länge L2 gleichmäßiger ist. Zum Beispiel können W1 und die Länge L1 derart gewählt werden, dass das vordere Ende des Germaniumgebiets 46 in einem Gebiet eines mäßig hohen E-Feldes des Lichts angeordnet ist. Außerdem kann die Länge L2 derart eingestellt werden, dass sie eine minimale Länge aufweist, um die Größe des Fotodetektors 60 zu reduzieren, während sie weiterhin hinreichend lang ist, um das Licht im Wesentlichen vollständig zu absorbieren.
  • 9C zeigt eine Querschnittsansicht, die vom Referenzquerschnitt 9C-9C in 9B erlangt wurde. 9C zeigt die Form der Siliziumplatte 26A und des freien Ausbreitungsabschnitts des MMI-Gebiets 26B gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 10 bis 14 zeigen die Draufsichten auf Multimode-Germanium-Fotodetektoren 60 gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wenn nicht anders angegeben, sind die Materialien und die Ausbildungsprozesse der Komponenten in diesen Ausführungsformen im Wesentlichen gleich wie die ähnlichen Komponenten in vorhergehenden FIG., mit der Ausnahme, dass die Struktur der lithografischen Masken, die in den Ätzprozessen zum Ausbilden der in 2A gezeigten Struktur verwendet werden, modifiziert ist, um die in 10 bis 14 gezeigten Strukturen auszubilden. Dementsprechend sind die Komponenten in 10 bis 14 durch gleiche Bezugszeichen in den vorhergehenden Ausführungsformen gekennzeichnet, die in 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4 bis 8, 9A, 9B und 9Cdargestellt sind. Die Einzelheiten bezüglich der Ausbildungsprozesse und der Materialien der Komponenten, die in 10 bis 14 dargestellt sind, können daher in der Diskussion der vorhergehenden Ausführungsformen gefunden werden. Außerdem sind die Querschnittsansichten, die von den in 10 bis 14 gezeigten Ausführungsformen erzielt wurden, ebenfalls gleich, wie in 9A bis 9C gezeigt. Zum Beispiel zeigt 10 schematisch Referenzquerschnitte 9A-9A und 9C-9C, und die Querschnittsansichten, die von diesen Querschnitten erlangt wurden, sind gleich, wie jeweils in 9A und 9C dargestellt.
  • In den Multimode-Germanium-Fotodetektoren 60, wie in 10 dargestellt, weist das MMI-Gebiet 26B einen vorderen Abschnitt mit der Breite W1 auf, und hintere Abschnitte sind verjüngt, so dass sie die Breite W3 aufweisen. Aufgrund der Trennung des Germaniumgebiets 46 befinden sich zwei hintere Abschnitte 26B-B des MMI-Gebiets 26B auf gegenüberliegenden Seiten des Germaniumgebiets 46. Es ist ein verjüngter Abschnitt 26B-T auf jeder Seite des Germaniumgebiets 46 zum Verbinden des vorderen Abschnitts 26B-F mit dem hinteren Abschnitt 26B-B vorhanden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist der Abstand S3 des hinteren Abschnitts 26B-B kleiner als der Abstand S1 des vorderen Abschnitts. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt das Verhältnis S3/S1 im Bereich zwischen ungefähr 0,1 und ungefähr 0,5. In den verjüngten Gebieten 26B-T können sich die Abstände S2 kontinuierlich von S1 auf S3 verringern. Gemäß einigen Ausführungsformen verringert sich der Abstand S2 des verjüngten Abschnitts linear, was bedeutet, dass die jeweiligen Abschnitte der Seitenwand 26B-SW1 und 26B-SW2 in der Draufsicht gerade sind. In anderen Ausführungsformen können die Seitenwände der verjüngten Abschnitte andere Formen aufweisen, wie z.B. sie können gekrümmt sein. Es versteht sich, dass die Abstände S1, S2 und S3 auch die Breiten der Abschnitte des MMI-Gebiets auf einer Seite des Germaniumgebiets 46 sind. In der Draufsicht bilden die Abschnitte der Seitenwand 26B-SW1 und 26B-SW2 des verjüngten Abschnitts 26B-T einen Winkel θ mit den Abschnitten der Seitenwand des hinteren Abschnitts 26B-B. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Winkel θ kleiner als ungefähr 10 Grad, um die Reflexion des Lichts zurück an das Eingangsende zu reduzieren. Der Winkel θ kann gemäß einigen Ausführungsformen im Bereich zwischen ungefähr 1 Grad und ungefähr 20 Grad liegen. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Der verjüngte Abschnitt 26B-T weist die Funktion des Beschränkens und des Einengens von Licht von einem breiten Gebiet (mit der Breite W1) zum Germaniumgebiet 46 hin, und er engt das Licht auf einen schmaleren Gebiet mit dem Abstand S1 ein, so dass Licht in schmaleren Gebieten mit Abständen S2 und S3 beschränkt wird. Die Lichtintensität im verjüngten Abschnitt 26B-T und dem hinteren Abschnitt 26B-B wird daher im Vergleich damit, wenn das Licht nicht beschränkt und eingeengt wird, erhöht und die Lichtabsorptionseffizienz wird erhöht. Die Länge L4 der verjüngten Abschnitte 26B-T ist vorzugsweise kurz, so dass die Komprimierung des Lichts auf einer kurzen Distanz beendet wird, sofern die Verjüngung nicht dazu führt, dass die Lichtreflexion (zum Eingangsanschluss) zunimmt. Gemäß einigen Ausführungsformen liegt die Länge L4 im Bereich zwischen 50 Prozent und ungefähr 200 Prozent der freien Ausbreitungslänge Li.
  • Die Länge L3 steht mit der Länge L1 im Zusammenhang und es ist gewünscht, dass (Li + L3) hinreichend groß ist, so dass am rechten Ende des vorderen Abschnitts 26B-F ein größter (aber nicht übermäßiger) Teil der Lichtleistung, wie z.B. im Bereich zwischen ungefähr 50 Prozent und ungefähr 90 Prozent, durch das Germaniumgebiet 46 absorbiert wurde. Es ist zu beachten, dass ein sorgfältiges Einstellen der Länge von L3 die Sättigungsleistung des Lichts aufgrund der Verbesserung der Absorptionsgleichförmigkeit vorteilhafterweise erhöhen kann. Bei sorgfältig gewählten Längen L1, L3 und L4 ist es möglich, die Länge L5 der hinteren Abschnitte 26B-B zu reduzieren.
  • 15 zeigt die Raten des Lichtaustritts des MMI-Gebiets 26B als eine Funktion der Wellenlänge (Lambda) des Lichts. Zwei Linien 66 und 68 sind dargestellt, wobei die Linie 66 von der Struktur ohne die verjüngte Struktur (wie in 9B) simuliert ist, und die Linie 68 von der Struktur, die die verjüngte Struktur (wie in 10 dargestellt) aufweist, simuliert ist. Die Ergebnisse zeigen an, dass der Austritt für einen großen Bereich von Lichtwellenlänge (von 1,26 µm bis 1,36 µm) wesentlich reduziert ist, wenn die verjüngte Struktur verwendet wird. Die Simulationsergebnisse zeigten außerdem, dass bei gewählten Längen L3 und L4 der Lichtaustritt (die verbleibende nicht absorbierte Lichtleistung am Ende des MMI-Gebiets 26B) um 10 dB reduziert ist, wenn die Länge L5 (10) 5 µm beträgt.
  • 11 und 12 zeigen Multimode-Germanium-Fotodetektoren 60 gemäß einigen Ausführungsformen, in denen Reflektoren ausgebildet werden, um das Licht zu reflektieren, das ansonsten austreten würde. In 11 wird ein reflektierendes Gitter 26F für die Reflexion verwendet. In 12 wird eine Wellenleiterschleife 26G verwendet, um das Licht durch eine Schleife zurück in das MMI-Gebiet 26B zu leiten. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein anderes verjüngtes Gebiet 26H mit dem Ende des MMI-Gebiets 26B verbunden, um das Licht zuerst zu konzentrieren, und das konzentrierte Licht wird in die Wellenleiterschleife 26G gelenkt. Das reflektierende Gitter 26F und die Wellenleiterschleife 26G können außerdem durch Strukturieren des Siliziumgebiets 26 (1) im selben Prozess zum Ausbilden des MMI-Gebiets 26B ausgebildet werden.
  • 13 und 14 zeigen Multimode-Germanium-Fotodetektoren 60 mit mehreren Anschlüssen gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Ausbilden des breiten MMI-Gebiets 26B ermöglicht das Hinzufügen mehrerer Anschlüsse, die als Eingabe- oder Reflexionssammlung verwendet werden. Zum Beispiel zeigt 13 einen Multimode-Germanium-Fotodetektor 60 mit zwei Anschlüssen, der den Anschluss 26C und den Anschluss 26E aufweist. Licht kann durch den Anschluss 26C oder den Anschluss 26E oder durch beide Anschlüsse je nach der Anwendung eingegeben werden. Im Fall einer einfachen Eingabe unter Verwendung des Anschlusses 26C kann der Anschluss 26E zum Sammeln des reflektierten Lichts verwendet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Abschluss 70 mit dem Reflexionsanschluss 26E verbunden, und wird zum Absorbieren des vom Reflexionsanschluss 26E empfangenen Lichts verwendet. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Abschluss 70 ein Siliziumgebiet mit einer hohen Dotierungskonzentration von Phosphor, zum Beispiel mit der Dotierungskonzentration, die höher ist als ungefähr 1020/cm3, sein.
  • Die Position des Anschlusses 26C ist von der Mittellinie ML1, die sich in der Mitte der Seitenwand 26B-SW1 befindet, und von der Mittellinie ML1 des MMI-Gebiets 26B versetzt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann sich der Eingangsanschluss 26C in der Mitte der Seitenwand 26B-SW1 und der Mittellinie ML1 befinden. Der Reflexionsanschluss 26E kann sich in der Mitte der Seitenwand 26B-SW2 und der Mittellinie ML1 befinden. Gemäß anderen Ausführungsformen wird die Position des Eingangsanschlusses 26C derart eingestellt, dass sie von der Mitte der Seitenwand 26B-SW1 und der Mittellinie ML versetzt ist. Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass durch sorgfältiges Wählen der Position des Eingangsanschlusses 26C das E-Feld des interferierten Multimode-Lichts zwei voneinander getrennte Peaks aufweisen kann. Wenn der erste Peak zur Seitenwand 26B-SW1 schwingt, kann der zweite Peak auf das Germaniumgebiet 46 fallen, so dass seine Leistung absorbiert wird, und wenn der zweite Peak zur Seitenwand 26B-SW2 schwingt, kann der erste Peak auf das Germaniumgebiet 46 fallen, so dass seine Leistung absorbiert wird. Dementsprechend wird durch Wählen der Positionen des Eingangsanschlusses 26C am vorderen Ende des Germaniumgebiets 46 die Lichtintensität wirksam um eine Hälfte reduziert und daher wird die Absorption des Lichts durch den vorderen Abschnitt des Germaniumgebiets 46 reduziert, weswegen die Sättigungsleistung der Multimode-Germanium-Fotodetektoren 60 mit mehreren Anschlüssen verbessert ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen können die Breite W1 und die freie Ausbreitungslänge L1 des MMI-Gebiets 26B weiter vergrößert werden, um die mehreren Anschlüsse aufzunehmen. Zum Beispiel kann die Breite W1 des MMI-Gebiets derart vergrößert werden, dass sie im Bereich zwischen ungefähr 1,5 µm und ungefähr 4 µm liegt. Die freie Ausbreitungslänge L1 kann derart vergrößert werden, dass sie im Bereich zwischen ungefähr 1 µm und ungefähr 20 µm liegt. Andere Werte liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Es versteht sich, dass mehr Anschlüsse hinzugefügt werden können. Die Gesamtzahl von Anschlüssen kann außerdem drei, vier, fünf oder mehr sein. Von diesen Anschlüssen können einer oder mehrere als der Eingang verwendet werden, und die anderen können als Reflexionsanschlüsse zum Sammeln des reflektierten Lichts verwendet werden. Zum Beispiel zeigt 14 einen Multimode-Germanium-Fotodetektor 60 mit drei Anschlüssen als ein Beispiel. 14 zeigt, dass der Anschluss 26C gemäß einigen Ausführungsformen als Eingangsanschluss verwendet wird und sich in der Mitte der Anschlüsse 26E befindet, die als Reflexionsanschlüsse verwendet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann sich der Eingangsanschluss in beliebigen anderen Positionen befinden, wie z.B. in der Position eines beliebigen der darstellten Reflexionsanschlüsse 26E in 14. Die Anschlüsse in den vorhergehenden Ausführungsformen können symmetrisch oder asymmetrisch verteilt sein. Zum Beispiel kann sich der Eingangsanschluss 26C in der Mitte des MMI-Gebiets 26B befinden, oder die Position des Eingangsanschlusses 26C kann mit einem beliebigen der Reflexionsanschlüsse 26E getauscht sein. Gemäß anderen Ausführungsformen können beide der Anschlüsse 26E als Eingang verwendet werden und 26C wird als Reflexionsanschluss verwendet.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weisen einige vorteilhafte Merkmale auf. Germanium weist einen hohen Absorptionskoeffizienten im Wellenlängenbereich von 1200 nm bis 1600 nm auf, der einen oft verwendeten Bereich in optischen Anwendungen darstellt. Der hohe Absorptionskoeffizient kann zu einer Leistungssättigung und Geschwindigkeitsverschlechterung führen, wenn die Eingangsleistung hoch ist. Da die optische Feldintensität in den Multimode-Germanium-Fotodetektoren umverteilt wird, wird gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durch geeignetes Anordnen des Germaniumgebiets Licht gleichmäßiger durch den vorderen Abschnitt, den mittleren Abschnitt und den hinteren Abschnitt des Germaniumgebiets absorbiert. Dementsprechend wird die Sättigungsleistung des Germanium-Fotodetektors erhöht. Die Geschwindigkeit des Fotodetektors wird, besonders bei hoher optischer Eingabe, ebenfalls erhöht. Die Reflexion wird im Vergleich mit den Monomode-Germanium-Fotodetektoren um ungefähr 10 dB reduziert. Außerdem übt die Abdeckschicht eine Verspannung auf das Germaniumgebiet aus, die den optischen Absorptionskoeffizienten von Germanium in der Nähe des C-Bands von 1550 nm erhöht, und daher wird die Abdeckung von Germaniumabsorption am C-Band vergrößert. Der Fotodetektor gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist für die Bandbreite von ungefähr 1200 nm bis ungefähr 1600 nm gut geeignet. Da die MMI-Gebiete breiter sind und sich über die Germaniumgebiete um eine beträchtliche Distanz hinaus erstrecken, weist außerdem der Prozess zum Ausbilden des Germanium-Fotodetektors eine lockerere Prozesstoleranz auf.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren: Ätzen einer Siliziumschicht, um eine Siliziumplatte und ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte auszubilden; Dotieren der Siliziumplatte und des oberen Siliziumgebiets, um ein p-Gebiet, ein n-Gebiet, und ein intrinsisches Gebiet zwischen dem p-Gebiet und dem n-Gebiet auszubilden; Ätzen des p-Gebiets, des n-Gebiets und des intrinsischen Gebiets, um einen Graben auszubilden, wobei verbleibende Abschnitte des oberen Siliziumgebiets ein MMI-Gebiet bilden; Durchführen eines Epitaxieprozesses, um ein Germaniumgebiet im Graben aufzuwachsen; und Ausbilden elektrischer Verbindungen, die mit dem p-Gebiet und dem n-Gebiet verbunden sind. In einer Ausführungsform weist das MMI-Gebiet einen ersten verbleibenden Abschnitt des p-Gebiets und einen zweiten verbleibenden Abschnitt des n-Gebiets auf gegenüberliegenden Seiten des Germaniumgebiets auf, und wobei Außenseitenwände des ersten verbleibenden Abschnitts und des zweiten verbleibenden Abschnitts vom Germaniumgebiet durch Abstände, die größer sind als ungefähr 0,4 µm, beabstandet sind. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Abscheiden einer Abdeckschicht auf dem Germaniumgebiet; und Abscheiden einer dielektrischen Schicht auf einer oberen Fläche und Seitenwänden der Abdeckschicht. In einer Ausführungsform weist die Abdeckschicht Siliziumnitrid auf und die dielektrische Schicht weist Siliziumoxid auf. In einer Ausführungsform weist eine Seitenwand des MMI-Gebiets auf: einen vorderen Abschnitt, der einen ersten Abstand von einer jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist; einen hinteren Abschnitt, der einen zweiten Abstand von der jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist, wobei der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand; und einen verjüngten Abschnitt, der den vorderen Abschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet, wobei der verjüngte Abschnitt dritte Abstände von der jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist, und die dritten Abstände vom ersten Abstand zum zweiten Abstand übergehen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Abscheiden eines Isolationsgebiet, das die Siliziumplatte und das obere Siliziumgebiet umgibt, wobei das Isolationsgebiet einen ersten Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als ein zweiter Brechungsindex des oberen Siliziumgebiets. In einer Ausführungsform resultiert die geätzte Siliziumschicht in mehreren Anschlüssen, die als Eingangsanschlüsse und Reflexionsanschlüsse verwendet werden können.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist eine Vorrichtung Folgendes auf: eine P-I-N-Diode, die ein p-Gebiet, ein n-Gebiet und ein intrinsisches Gebiet zwischen dem p-Gebiet und dem n-Gebiet aufweist; einen Germaniumgebiet, das sich in die P-I-N-Diode erstreckt; und einen Eingangsanschluss, wobei die P-I-N-Diode und das Germaniumgebiet gemeinsam ein Multimode-Interferometer bilden, das eingerichtet ist, um eine Einzelmode von einem Eingangslicht, das vom Eingangsanschluss eingegeben wird, in ein Licht, das Moden höherer Ordnung aufweist, anzuregen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner: einen ersten Abschnitt des p-Gebiets, der sich auf einer ersten Seite des Germaniumgebiets befindet, und einen zweiten Abschnitt des n-Gebiets, der sich auf einer zweiten Seite des Germaniumgebiets befindet; und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt weisen äußere Ränder auf, die von jeweiligen nahen Rändern des Germaniums um Abstände, die größer sind als ungefähr 0,4 µm, beabstandet sind. In einer Ausführungsform weist die P-I-N-Diode auf: eine Siliziumplatte und ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte auf, wobei das Germaniumgebiet durch das obere Siliziumgebiet verläuft, und das obere Siliziumgebiet aufweist: einen vorderen Abschnitt, der eine erste Breite aufweist, einen hinteren Abschnitt, der eine zweite Breite, die kleiner ist als die erste Breite, aufweist; und einen verjüngten Abschnitt, der das vordere Ende mit dem Rückende verbindet, wobei der verjüngte Abschnitt Breiten aufweist, die von der ersten Breite zur zweiten Breite übergehen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner: eine erste dielektrische Schicht, wobei sich die P-I-N-Diode in der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine Abdeckschicht auf dem Germaniumgebiet; und eine zweite dielektrische Schicht auf einer oberen Fläche und Seitenwänden der Abdeckschicht. In einer Ausführungsform weist die Abdeckschicht Siliziumnitrid auf und die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht weisen Siliziumoxid auf. In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner Folgendes auf: einen Eingangsanschluss, und einen Reflexionsanschluss auf einer selben Seite des Germaniumgebiets wie der Eingangsanschluss.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weist eine Vorrichtung Folgendes auf: ein Siliziumgebiet, das eine Siliziumplatte aufweist; ein oberes Siliziumgebiet, das sich über der Siliziumplatte befindet und mit ihr verknüpft ist, wobei das Siliziumgebiet eine P-I-N-Diode bildet, die sich sowohl in die Siliziumplatte als auch das obere Siliziumgebiet erstreckt; und ein Germaniumgebiet, das durch das obere Siliziumgebiet verläuft, wobei das obere Siliziumgebiet ein Multimode-Interferometergebiet aufweist, das einen ersten Abschnitt auf einer ersten Seite des Germaniumgebiets, einen zweiten Abschnitt auf einer zweiten Seite des Germaniumgebiets, die der ersten Seite gegenüberliegt, und einen Eingangsanschluss, der mit dem oberen Siliziumgebiet verbunden ist, aufweist. In einer Ausführungsform weist das Multimode-Interferometergebiet ferner ein freies Ausbreitungsgebiet zwischen dem Eingangsanschluss und dem Germaniumgebiet auf, und das freie Ausbreitungsgebiet weist eine Länge auf, die größer ist als ungefähr 1 µm. In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner einen Reflexionsanschluss auf, der mit derselben Seitenwand des Multimode-Interferometergebiets verbunden ist. In einer Ausführungsform weist das Multimode-Interferometergebiet einen vorderen Abschnitt, und einen hinteren Abschnitt, der schmaler ist als der vordere Abschnitt, auf. In einer Ausführungsform weist das Multimode-Interferometergebiet ferner einen verjüngten Abschnitt auf, der den vorderen Abschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet. In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Abdeckschicht über dem Germaniumgebiet und dieses kontaktierend auf, wobei die Abdeckschicht eingerichtet ist, um eine Verspannung auf das Germaniumgebiet auszuüben.
  • Das Vorstehende skizziert Merkmale mehrerer Ausführungsformen, so dass ein Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Ein Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung als eine Grundlage zum Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen leicht verwenden kann, um die gleichen Aufgaben durchzuführen und/oder die gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen zu erzielen. Ein Fachmann sollte ebenfalls verstehen, dass derartige äquivalente Ausführungen nicht vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifizierungen hier vornehmen kann, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Verfahren umfassend: Ätzen einer Siliziumschicht, um eine Siliziumplatte und ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte auszubilden; Dotieren der Siliziumplatte und des oberen Siliziumgebiets, um Folgendes auszubilden: - ein p-Gebiet, - ein n-Gebiet, und - ein intrinsisches Gebiet zwischen dem p-Gebiet und dem n-Gebiet; Ätzen des p-Gebiets, des n-Gebiets und des intrinsischen Gebiets, um einen Graben auszubilden, wobei verbleibende Abschnitte des oberen Siliziumgebiets ein Multimode-Interferometergebiet, MMI-Gebiet, bilden; Durchführen eines Epitaxieprozesses, um ein Germaniumgebiet in dem Graben aufzuwachsen; und Ausbilden elektrischer Verbindungen, die mit dem p-Gebiet und dem n-Gebiet verbinden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das MMI-Gebiet einen ersten verbleibenden Abschnitt des p-Gebiets und einen zweiten verbleibenden Abschnitt des n-Gebiets auf gegenüberliegenden Seiten des Germaniumgebiets aufweist, und wobei Außenseitenwände des ersten verbleibenden Abschnitts und des zweiten verbleibenden Abschnitts vom Germaniumgebiet um Abstände beabstandet sind, die größer als etwa 0,4 µm sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Abscheiden einer Abdeckschicht auf dem Germaniumgebiet; und Abscheiden einer dielektrischen Schicht auf einer oberen Fläche und Seitenwänden der Abdeckschicht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Abdeckschicht Siliziumnitrid aufweist, und die dielektrische Schicht Siliziumoxid aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Seitenwand des MMI-Gebiets aufweist: einen vorderen Abschnitt, der einen ersten Abstand von einer jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist; einen hinteren Abschnitt, der einen zweiten Abstand von der jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist, wobei der zweite Abstand kleiner als der erste Abstand ist, und einen verjüngten Abschnitt, der den vorderen Abschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet, wobei der verjüngte Abschnitt dritte Abstände von der jeweiligen Seitenwand des Germaniumgebiets aufweist, und die dritten Abstände von dem ersten Abstand zu dem zweiten Abstand übergehen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Abscheiden eines Isolationsgebiets, das die Siliziumplatte und das obere Siliziumgebiet umgibt, wobei das Isolationsgebiet einen ersten Brechungsindex aufweist, der kleiner als ein zweiter Brechungsindex des oberen Siliziumgebiets ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geätzte Siliziumschicht mehrere Anschlüsse ergibt, die eingerichtet sind, als auszubildende Eingangsanschlüsse und Reflexionsanschlüsse zu wirken.
  8. Vorrichtung aufweisend: eine Diode aufweisend: - ein p-Gebiet, - ein n-Gebiet, und - ein intrinsisches Gebiet zwischen dem p-Gebiet und dem n-Gebiet, ein Germaniumgebiet, das sich in die Diode erstreckt, und einen Eingangsanschluss, wobei die Diode und das Germaniumgebiet gemeinsam einen Fotodetektor bilden, der eingerichtet ist, eine Einzelmode eines Eingangslichts, das von dem Eingangsanschluss eingegeben wird, in ein Licht umzuwandeln, das Moden höherer Ordnung aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei sich ein erster Abschnitt des p-Gebiets auf einer ersten Seite des Germaniumgebiets befindet, und sich ein zweiter Abschnitt des n-Gebiets auf einer zweiten Seite des Germaniumgebiets befindet, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt äußere Ränder aufweisen, die von jeweiligen nahen Rändern des Germaniumgebiets um Abstände beabstandet sind, die größer als ungefähr 0,4 µm sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abstände zwischen ungefähr 0,4 µm und ungefähr 1,5 µm betragen.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Diode aufweist: eine Siliziumplatte und ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte, wobei das Germaniumgebiet durch das obere Siliziumgebiet verläuft, und das obere Siliziumgebiet Folgendes aufweist: - einen vorderen Abschnitt, der eine erste Breite aufweist, - einen hinteren Abschnitt, der eine zweite Breite aufweist, die kleiner als die erste Breite ist, und - einen verjüngten Abschnitt, der den vorderen Abschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet, wobei der verjüngte Abschnitt Breiten aufweist, die von der ersten Breite zur zweiten Breite übergehen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner aufweisend: eine erste dielektrische Schicht, wobei die Diode sich in der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine Abdeckschicht auf dem Germaniumgebiet; und eine zweite dielektrische Schicht auf einer oberen Fläche und Seitenwänden der Abdeckschicht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Abdeckschicht Siliziumnitrid aufweist, und die erste dielektrische Schicht und die zweite dielektrische Schicht Siliziumoxid aufweisen.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die ferner einen Reflexionsanschluss auf einer gleichen Seite des Germaniumgebiets aufweist wie der Eingangsanschluss.
  15. Vorrichtung aufweisend: ein Siliziumgebiet, aufweisend: - eine Siliziumplatte, - ein oberes Siliziumgebiet über der Siliziumplatte und mit ihr verknüpft, wobei das Siliziumgebiet eine Diode bildet, die sich sowohl in die Siliziumplatte als auch das obere Siliziumgebiet erstreckt, und - ein Germaniumgebiet, das durch das obere Siliziumgebiet verläuft, wobei das obere Siliziumgebiet ein Multimode-Interferometergebiet aufweist, das Folgendes aufweist: - einen ersten Abschnitt auf einer ersten Seite des Germaniumgebiets, - einen zweiten Abschnitt auf einer zweiten Seite des Germaniumgebiets, die der ersten Seite gegenüberliegt, und - einen Eingangsanschluss, der mit dem oberen Siliziumgebiet verbunden ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Multimode-Interferometergebiet ferner ein freies Ausbreitungsgebiet zwischen dem Eingangsanschluss und dem Germaniumgebiet aufweist, und das freie Ausbreitungsgebiet eine Länge aufweist, die größer als etwa 1 µm ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, die ferner einen Reflexionsanschluss aufweist, der mit derselben Seitenwand des Multimode-Interferometergebiets verbunden ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Multimode-Interferometergebiet aufweist: einen vorderen Abschnitt, und einen hinteren Abschnitt, der schmaler als der vordere Abschnitt ist.
  19. Vorrichtung nach Anschluss 18, wobei das Multimode-Interferometergebiet ferner einen verjüngten Abschnitt aufweist, der den vorderen Abschnitt mit dem hinteren Abschnitt verbindet.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, ferner aufweisend eine Abdeckschicht über und in Kontakt mit dem Germaniumgebiet, wobei die Abdeckschicht eingerichtet ist, eine Verspannung auf das Germaniumgebiet auszuüben.
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