ES2713384T3 - Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guía de ondas y método de fabricación del mismo - Google Patents

Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guía de ondas y método de fabricación del mismo Download PDF

Info

Publication number
ES2713384T3
ES2713384T3 ES14882321T ES14882321T ES2713384T3 ES 2713384 T3 ES2713384 T3 ES 2713384T3 ES 14882321 T ES14882321 T ES 14882321T ES 14882321 T ES14882321 T ES 14882321T ES 2713384 T3 ES2713384 T3 ES 2713384T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
layer
sige
type
micrometers
waveguide
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.)
Active
Application number
ES14882321T
Other languages
English (en)
Inventor
Changliang Yu
Zhenxing Liao
Yanli Zhao
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2713384T3 publication Critical patent/ES2713384T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01L31/08—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
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/131—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4295—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with semiconductor devices activated by light through the light guide, e.g. thyristors, phototransistors
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • 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
    • H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • 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
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12035—Materials
    • G02B2006/12061—Silicon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12123—Diode
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Un fotodiodo de avalancha, que comprende: un sustrato aislante de germanio, GeOI, en donde: una capa de absorción de germanio-intrínseco, I-Ge, (31) se dispone sobre el sustrato GeOI para la absorción de una señal óptica y la generación de portadoras foto-generadas; una segunda capa de silicio-germanio tipo-p, SiGe, (24) se dispone sobre la capa de absorción de I-Ge (31), y una primera capa de SiGe tipo-p (23) se dispone sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24), en donde un contenido de germanio, Ge, en la primera capa de SiGe tipo-p (23) y en la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es inferior o igual al 20%; una primera capa de dióxido de silicio, SiO2 (72) se dispone adicionalmente sobre el sustrato GeOI, y una segunda capa de SiO2 (73) se dispone sobre la primera capa de SiO2 (72); una capa de guía de ondas de SiGe (21) y una capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22) se disponen sobre la primera capa de SiO2 (72), en donde el contenido de Ge en cualquiera de las capas de guía de ondas de SiGe es menor o igual al 20%; una capa de guía de ondas de silicio, Si, de tipo cónico (11) y una capa de guía de ondas de Si (12) se disponen adicionalmente sobre la segunda capa de SiO2 (73) y la capa de guía de ondas de SiGe (21) respectivamente; una capa de multiplicación de Si tipo-n fuertemente dopada (13) se dispone sobre la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23); se dispone un electrodo de cátodo (62) sobre la capa de multiplicación de Si tipo-n fuertemente dopada (13); y se disponen los electrodos de ánodo (61) sobre el sustrato GeOI; en donde la capa de guía de ondas de Si de tipo cónico (11), la capa de guía de ondas de Si (12), la capa de guía de ondas de SiGe (21) y la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes; la capa de guía de ondas de SiGe (21), la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22), la primera capa de SiGe tipo-p (23) y la segunda capa de SiGe tipo-p (24) forman una estructura de tipo cónico, en donde la capa de guía de ondas de SiGe (21), la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23) se disponen en el mismo plano y tienen el mismo espesor, una anchura de la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22) disminuye desde la anchura de la capa de guía de ondas de SiGe (21) hasta la anchura de la primera capa de SiGe tipo-p (23); y la longitud de la primera capa de SiGe tipo-p (23) dispuesta sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24) se corresponde con la longitud de la segunda capa de SiGe tipo-p (24); y la capa de guía de ondas de SiGe (21), la capa de guía de ondas de SiGe de tipo cónico (22), la primera capa de SiGe tipo-p (23), la segunda capa de SiGe tipo-p (24) y la capa de absorción de I-Ge (31) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes.

Description

DESCRIPCION
Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guia de ondas y metodo de fabricacion del mismo
Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de las comunicaciones, y en particular, a un fotodiodo de avalancha y un metodo de fabricacion del mismo.
Antecedentes
Con la creciente comercializacion de las redes opticas pasivas de 10 gigabits (10G-PON) y la creciente madurez de una tecnologia de red optica pasiva (PON) de proxima generacion, un modulo optico de alta velocidad plantea requisitos cada vez mas urgentes de un fotodetector de alta respuesta (que tambien se puede denominar de alta flexibilidad) y gran ancho de banda. Aunque un detector positivo-intrinseco-negativo (PIN) de alta velocidad puede tener una velocidad muy alta y costes relativamente bajos, la capacidad de respuesta del detector PIN de alta velocidad tambien es relativamente baja; por lo tanto, es dificil cumplir con el requisito de una red PON de alta velocidad de flexibilidad y gasto energetico. Un APD (fotodiodo de avalancha) puede tener una capacidad de respuesta muy alta debido a un efecto multiplicador y, por lo tanto, se convierte en el modulo optico preferido de alta velocidad.
Actualmente, un APD de 10 Gbps es caro y el APD tiene una corriente de oscuridad relativamente fuerte, que limita la flexibilidad del APD.
El documento CN 102 916 071 A describe un fotodiodo y un metodo de fabricacion del mismo, relacionado con el campo de la tecnologia optoelectrica, en donde el fotodiodo es capaz de reducir la perdida de energia. El fotodiodo comprende un sustrato colocado sobre una capa inferior, un saliente de la capa de revestimiento inferior que cubre el sustrato, una capa nucleo de guiado de la onda incidente que cubre el saliente de la capa de revestimiento inferior, una capa de revestimiento superior que cubre la capa nucleo de guiado de la onda incidente, una capa de emparejamiento optica colocada encima de la capa de revestimiento superior y un fotodiodo de avalancha colocado encima de la parte central del extremo trasero de la capa de emparejamiento optica, en donde la anchura del saliente de la capa de revestimiento inferior en el extremo de cola en la direccion de la onda incidente es mas ancha que la del extremo del principio en la direccion de la onda incidente, ambos lados del saliente de la capa de revestimiento inferior en el extremo de cola en la direccion de la onda incidente son paralelos, y ambos lados del saliente de la capa de revestimiento inferior en el extremo del principio en la direccion de la onda incidente son paralelos; y la capa de emparejamiento optica comprende un extremo frontal de la capa de emparejamiento optica y un extremo posterior de la capa de emparejamiento optica, en donde el extremo frontal de la capa de emparejamiento optica comprende al menos una union de aire extendida a lo largo de la direccion de la onda incidente, y el extremo frontal de la capa de emparejamiento optica se divide en unidades caracteristicas divididas por las uniones de aire. La forma de realizacion de la invencion se aplica a la fabricacion del fotodiodo.
El articulo "Progress towards photon counting between 1pm and 1.6pm using silicon with infrared absorbers" de A. Morrison et al., Proceedings of the SPIE, Vol. 7681, abril de 2010, describe un enfoque que permite extender el rendimiento de los fotodiodos de avalancha en modo Geiger basados en silicio (GM-APD) hasta el infrarrojo cercano. Se describe el desarrollo del proceso mediante el cual los absorbedores de Ge se incorporan en disenos de APD de silicio adaptados para proporcionar dispositivos diferentes de absorcion y multiplicacion. Los resultados de la simulacion se presentan resumiendo el rendimiento de estos dispositivos con longitudes de onda entre 1 pm y 1,6 pm. Los resultados de rendimiento de los disenos de APD de silicio se presentan para longitudes de onda visibles. Se describe un proceso de union silicio-germanio y se detallan los desafios que se presentan en el desarrollo de la estructura hibrida absorbente/multiplicadora. Finalmente, se describe un resumen de los circuitos integrados de aplicaciones personalizadas apropiados para varias aplicaciones.
El articulo "Effectiveness of SiGe Buffer Layers in Reducing Dark Currents of Ge-on-Si Photodetectors" por Z. Huang et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 43, marzo 2007 investiga la efectividad de las capas buffer de SiGe finas para terminar las dislocaciones de propagacion y reducir la corriente de oscuridad del fotodiodo durante el crecimiento epitaxial del Ge sobre el Si (001). La morfologia estructural de las peliculas fue estudiada mediante microscopia de fuerza atomica y microscopia electronica de transmision. La corriente de oscuridad de Ge en los fotodiodos de Si se puede reducir aproximadamente en un orden de magnitud incorporando dos capas buffer de SiGe de diferente composicion. Tambien se estudio el origen de la corriente de oscuridad y la eficacia del recocido termico de las capas de SiGe.
El articulo "Evanescent Coupling Device Design for Waveguide-Integrated Group IV Photodetectors" por D. Ahn et al., Journal of Lightwave Technology, Vol. 28, diciembre 2010, describe que se han fabricado fotodetectores verticales de silicio p-i-n que se integran monoliticamente con guias de onda de canal de oxinitruro de silicio compactas. Al comparar el acoplamiento evanescente de las guias de onda de bajo indice de contraste y las guias de onda compactas de alto indice de contraste, se analizo la dependencia del comportamiento del acoplamiento evanescente en los disenos de indice y geometria de las guias de onda. Se han estudiado los efectos de las variaciones de fabricacion en la estructura de acoplamiento y se encontro que una etapa de compensacion en la guia de ondas puede ayudar a compensar el desajuste de modo en la interfaz de transicion desde la guia de ondas del bus de entrada a la guia de ondas en la parte superior del fotodetector. Finalmente, se presenta un mapa de diseno, construido dibujando las lineas de contorno de la velocidad de acoplamiento evanescente en el espacio de diseno de la guia de ondas, que predice bien las tendencias del acoplamiento evanescente.
Resumen
La presente invencion proporciona un fotodiodo de avalancha y un metodo de fabricacion del mismo, que puede resolver los problemas del estado anterior de la tecnica en que un APD tiene una corriente de oscuridad relativamente fuerte y es caro.
Para lograr el objetivo anterior, la invencion proporciona un fotodiodo de avalancha y un metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha segun se define en las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con el fotodiodo de avalancha y el metodo de fabricacion del mismo proporcionado por la invencion reivindicada, se anade una capa buffer optica de SiGe de un espesor adecuado entre una capa de Si y una capa de Ge intrinseco, y se controla que una composicion de Ge en la capa de SiGe sea menor o igual al 20%, lo que no solo alivia significativamente el problema del desajuste de la red entre la capa de Si y la capa de Ge intrinseco y reduce en gran medida una corriente de oscuridad de un fotodiodo de avalancha de SiGe, sino que tambien afecta escasamente a otras prestaciones tales como la eficiencia cuantica y un producto de ganancia de ancho de banda del fotodiodo de avalancha de SiGe. Ademas, se utiliza una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes, con el fin de evitar un problema de disminucion de la velocidad de los componentes causado por una capa buffer de SiGe relativamente gruesa que se requiere cuando se utiliza una forma comun de acoplamiento de la luz incidente normalmente frontal.
Breve descripcion de los dibujos
Para describir mas claramente las soluciones tecnicas en las formas de realizacion de la presente invencion, a continuacion, se presentan brevemente los dibujos adjuntos que se requieren para describir las formas de realizacion. Aparentemente, los dibujos adjuntos y la descripcion siguiente muestran meramente algunas formas de realizacion de la presente invencion, y una persona experta en la tecnica todavia puede obtener otros dibujos a partir de estos dibujos adjuntos sin esfuerzos creativos.
La FIG. 1 es un diagrama estructural esquematico de un fotodiodo de avalancha de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion;
La FIG. 2 es un diagrama en seccion esquematico de un fotodiodo de avalancha de acuerdo con una forma de realizacion de la presente invencion; y
La FIG. 3 es un diagrama de flujo de un metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha de acuerdo a una forma de realizacion de la presente invencion.
Descripcion de las formas de realizacion
A continuacion, se describen de forma clara y por completo las soluciones tecnicas en las formas de realizacion de la presente invencion con referencia a los dibujos adjuntos. Aparentemente, las formas de realizacion descritas son simplemente algunas, pero no todas las formas de realizacion de la presente invencion.
Forma de realizacion 1
Esta forma de realizacion de la presente invencion proporciona un fotodiodo de avalancha. La FIG. 1 es un diagrama estructural esquematico del fotodiodo de avalancha, donde un eje Z es una direccion de transmision de la onda de luz, un eje Y es una direccion de altura del componente, y un eje X es una direccion de anchura del componente. La FIG. 2 es un diagrama en seccion esquematico del fotodiodo de avalancha. Con referencia a la FIG. 1 y la FIG. 2, el fotodiodo de avalancha incluye:
un sustrato de germanio sobre aislante (GeOI), que incluye una capa de sustrato de silicio (Silicio, Si) 14, una capa de dioxido de silicio (SiO2) 71 y una capa de germanio (Ge) 32, donde
una capa de absorcion de germanio-intrinseco (I-Ge) 31 se dispone sobre el sustrato GeOI y se configura para absorber una senal optica y generar un portador foto-generado;
una segunda capa tipo-p (positiva) de silicio-germanio (SiGe) 24 se dispone sobre la capa de absorcion de I-Ge 31, y una primera capa tipo-p de SiGe 23 se dispone sobre la segunda capa tipo-p de SiGe 24, donde un contenido de Ge en la primera capa tipo-p de SiGe 23 y la segunda capa tipo-p de SiGe 24 es menor o igual al 20%;
una primera capa de SiO272 se dispone adicionalmente sobre el sustrato GeOI, y una segunda capa de SiO273 se dispone sobre la primera capa de SiO272;
una capa de guia de ondas de SiGe 21 y una capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 se disponen sobre la primera capa de SiO272, donde un contenido de Ge en cualquiera de las capas de guia de ondas de SiGe es menor o igual al 20%;
una capa de guia de ondas de Si de tipo conico " en chino) 11 y una capa de guia de ondas de Si 12 se disponen respectivamente adicionalmente sobre la segunda capa de SiO2 73 y la capa de guia de ondas de SiGe 21;
una capa de multiplicacion de Si negativa (tipo-n) fuertemente dopada 13 se dispone sobre la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 y la primera capa tipo-p de SiGe 23;
se dispone un electrodo de catodo 62 sobre la capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada 13; y se disponen los electrodos de anodo 61 sobre el sustrato GeOI;
donde la capa de guia de ondas de silicio de tipo conico 11, la capa de guia de ondas de silicio 12, la capa de guia de ondas de SiGe 21 y la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes;
la capa de guia de ondas de SiGe 21, la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22, la primera capa de SiGe tipo-p 23 y la segunda capa de SiGe tipo-p 24 forman una estructura de tipo conico; y
la capa de guia de ondas de SiGe 21, la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22, la primera capa de SiGe tipo-p 23, la segunda capa de SiGe tipo-p 24 y la capa de absorcion de I-Ge 31 forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes.
Ademas, la primera capa de SiGe tipo-p 23 se utiliza como una capa de carga, una capa buffer optica o una capa de emparejamiento optica, y la segunda capa de SiGe tipo-p 24 se utiliza como una capa buffer optica o una capa de emparejamiento optica.
La primera capa de SiGe tipo-p 23 y la segunda capa de SiGe tipo-p 24 se configuran para propagar senales opticas en la capa de guia de ondas de SiGe 21 y en la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22, y ademas, forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes junto con la capa de absorcion de Ge-intrfnseco 31, para acoplar las senales opticas a la capa de absorcion de Ge-intrfnseco 31, donde la capa de guia de ondas de SiGe 21 y en la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 juegan los papeles de una capa de emparejamiento optica y de una capa buffer optica.
Ademas, la capa de guia de ondas de tipo conico Si 11 y la capa de guia de ondas de Si 12 se configuran para: realizar el acoplamiento a tope con una fibra optica, actuar como areas opticas activas para recibir senales opticas incidentes y formar una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes junto con la capa de guia de ondas de SiGe 21 y la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22, para acoplar las senales opticas incidentes a la capa de guia de ondas de SiGe 21 y a la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22.
La capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada 13, se utiliza en un area en la que se genera un efecto de ionizacion de colision y un efecto multiplicador.
Un espesor total de la primera capa de SiGe tipo-p 23 y de la segunda capa de SiGe tipo-p 24 y un espesor total de la capa de guia de ondas de SiGe 21 y de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 son diferentes y se corresponden respectivamente con un espesor de la capa de absorcion de Ge-intrfnseco 31 y con un espesor de la capa de guia de ondas de Si de tipo conico 11 o de la capa de guia de ondas de Si 12, con el fin de optimizar la eficiencia de acoplamiento y la eficiencia cuantica.
Ademas, los parametros estructurales del APD de acuerdo con esta forma de realizacion de la presente invencion se muestran en la Tabla 1:
Tabla 1 Parametros estructurales de un fotodiodo de avalancha
Nombre de una capa estructural Material Anchura (pm) Longitud Espesor (pm) (pm)
capa de guia de ondas de Si de Si Disminucion desde 2-50 0,07-35 tipo conico 11 1,9-48 pm a 1,2-28 pm
Nombre de una capa estructural Material Anchura (pm) Longitud Espesor (pm) (pm)
capa de guia de ondas se Si 12 Si 1,2-28 10-500 0,07-35
Capa de multiplicacion de Si Si 1-20 5-250 0,05-2.5 tipo-n fuertemente dopada 13
Capa de guia de ondas de Aleacion de SiGe, donde un 1,4-30 10-500 0,02-2.7 silicio-germanio (SiGe) 21 contenido de Ge es menor o igual
al 20%.
Capa de guia de ondas de Aleacion de SiGe, donde un Disminucion desde 1-20 0,02-2.7 silicio-germanio (SiGe) de tipo contenido de Ge es menor o igual 1,4-30 pm a 1-20 pm
conico 22 al 20%.
Primera capa de silicio-germanio Aleacion de SiGe tipo-p, donde 1-20 4-230 0,02-2.7 (SiGe) tipo-p 23 un contenido de Ge es menor o
igual al 20%.
Segunda capa de silicio- Aleacion de SiGe tipo-p, donde 1,1-22 4-230 0,005-1 germanio (SiGe) tipo-p 24 un contenido de Ge es menor o
igual al 20%.
Capa de absorcion de germanio- I-Ge 1,1-22 4-230 0,04-4 intrinseco (I-Ge) 31
Capas 14, 71 y 32 del sustrato Si para la capa 14, SiO2 para la \ \ \ de germanio sobre aislante capa 71 y Ge para la capa 32
(GeOI)
De acuerdo con esta forma de realizacion de la presente invencion, se anade una capa buffer optica de SiGe de un espesor adecuado entre una capa de Si y una capa de Ge, y se controla que una composicion de Ge en la capa de SiGe sea menor o igual al 20%, lo que no solo alivia significativamente un problema del desajuste de la red entre la capa de Si y la capa de Ge y reduce en gran medida una corriente de oscuridad de un fotodiodo de avalancha de SiGe, sino que tambien afecta escasamente a otras prestaciones tales como la eficiencia cuantica y un producto de ganancia de ancho de banda del fotodiodo de avalancha de SiGe. Ademas, se utiliza una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes, con el fin de evitar un problema de disminucion de la velocidad de los componentes causado por una capa buffer de SiGe relativamente gruesa que se requiere cuando se utiliza una forma comun de acoplamiento de la luz incidente normalmente frontal.
Forma de realizacion 2
Basada en la forma de realizacion correspondiente a la FIG. 1, otra forma de realizacion de la presente invencion proporciona un metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha. La FIG. 3 es un diagrama de flujo esquematico del metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha, segun se muestra en la FIG. 3:
S301: Hacer crecer epitaxialmente una capa de absorcion de I-Ge 31 sobre un sustrato GeOI.
Opcionalmente, el sustrato GeOI incluye una capa de sustrato de Si 14, una capa de SiO271 y una capa de Ge 32. S302: Hacer crecer una segunda capa de SiGe tipo-p 24 sobre la capa de absorcion de I-Ge 31.
S303: Hacer crecer una primera capa de SiO272 sobre el sustrato GeOI.
S304: Hacer crecer, en la primera capa de SiO272, una guia de ondas conica que incluye una capa de guia de ondas de SiGe 21 y una capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22, y hacer crecer una primera capa de SiGe tipo-p 23 sobre la segunda capa de SiGe tipo-p 24.
S305: Realizar la inyeccion de iones tipo-p sobre la primera capa de SiGe tipo-p 23 y la segunda capa de SiGe tipop 24 para formar una capa de emparejamiento optica de SiGe tipo-p.
S306: Hacer crecer una segunda capa de SiO273 sobre la primera capa de SiO272.
S307: Hacer crecer una capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada 13 sobre la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico 22 y la primera capa de SiGe tipo-p 23.
S308: Hacer crecer una capa de guia de ondas de Si de tipo conico 11 y una capa de guia de ondas de Si 12 sobre la segunda capa de SiO273 y la capa de guia de ondas de SiGe 21, respectivamente.
S309: Hacer crecer los electrodos de anodo 61 en el sustrato GeOI, y hacer crecer un electrodo de catodo 62 en la capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada 13.
Los parametros estructurales del fotodiodo de avalancha se muestran en la Tabla 1 anterior.
De acuerdo con el metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha proporcionado por esta forma de realizacion, se anade una capa buffer optica de SiGe/capa de emparejamiento optica de un espesor adecuado entre una capa de Si y una capa de Ge, y se controla que la composicion de Ge en la capa de SiGe sea menor o igual al 20%, lo que no solo alivia significativamente un problema de un desajuste de la red entre la capa de Si y la capa de Ge y reduce en gran medida una corriente de oscuridad de un fotodiodo de avalancha de SiGe, sino que tambien afecta escasamente a otras prestaciones tales como la eficiencia cuantica y un producto de ganancia de ancho de banda del fotodiodo de avalancha de SiGe. Ademas, se utiliza una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes, con el fin de evitar un problema de disminucion de la velocidad de los componentes causado por una capa buffer de SiGe relativamente gruesa que se requiere cuando se utiliza una forma comun de acoplamiento de la luz incidente normalmente frontal.
Las descripciones anteriores son simplemente formas especificas de aplicacion de la presente invencion, pero no tienen por objeto limitar el alcance de la proteccion de la presente invencion. El alcance de la proteccion de la presente invencion estara sujeto al alcance de la proteccion de las reivindicaciones.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un fotodiodo de avalancha, que comprende:
un sustrato aislante de germanio, GeOI, en donde:
una capa de absorcion de germanio-intrinseco, I-Ge, (31) se dispone sobre el sustrato GeOI para la absorcion de una senal optica y la generacion de portadoras foto-generadas;
una segunda capa de silicio-germanio tipo-p, SiGe, (24) se dispone sobre la capa de absorcion de I-Ge (31), y una primera capa de SiGe tipo-p (23) se dispone sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24), en donde un contenido de germanio, Ge, en la primera capa de SiGe tipo-p (23) y en la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es inferior o igual al 20%;
una primera capa de dioxido de silicio, SiO2 (72) se dispone adicionalmente sobre el sustrato GeOI, y una segunda capa de SiO2 (73) se dispone sobre la primera capa de SiO2 (72);
una capa de guia de ondas de SiGe (21) y una capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) se disponen sobre la primera capa de SiO2 (72), en donde el contenido de Ge en cualquiera de las capas de guia de ondas de SiGe es menor o igual al 20%;
una capa de guia de ondas de silicio, Si, de tipo conico (11) y una capa de guia de ondas de Si (12) se disponen adicionalmente sobre la segunda capa de SiO2 (73) y la capa de guia de ondas de SiGe (21) respectivamente; una capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada (13) se dispone sobre la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23);
se dispone un electrodo de catodo (62) sobre la capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada (13); y se disponen los electrodos de anodo (61) sobre el sustrato GeOI;
en donde la capa de guia de ondas de Si de tipo conico (11), la capa de guia de ondas de Si (12), la capa de guia de ondas de SiGe (21) y la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes;
la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22), la primera capa de SiGe tipo-p (23) y la segunda capa de SiGe tipo-p (24) forman una estructura de tipo conico, en donde la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23) se disponen en el mismo plano y tienen el mismo espesor, una anchura de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) disminuye desde la anchura de la capa de guia de ondas de SiGe (21) hasta la anchura de la primera capa de SiGe tipo-p (23); y la longitud de la primera capa de SiGe tipo-p (23) dispuesta sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24) se corresponde con la longitud de la segunda capa de SiGe tipo-p (24); y
la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22), la primera capa de SiGe tipo-p (23), la segunda capa de SiGe tipo-p (24) y la capa de absorcion de I-Ge (31) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes.
2. El fotodiodo de avalancha de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el espesor de la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23) se encuentran en el rango de 0,02 a 2,7 micrometros, y el espesor total de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) y la capa de absorcion de I-Ge (31) se corresponde con el espesor de la primera capa de SiO2 (72), en donde que el espesor de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) se encuentra en el rango de 0,005 a 1 micrometro y el espesor de la capa de absorcion de I-Ge (31) se encuentra en el rango de 0,04 a 4 micrometros.
3. El fotodiodo de avalancha de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde un rango de anchura de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 1,4 a 30 micrometros, un rango de longitud de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 10 a 500 micrometros y un rango de espesor de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 0,02 a 2,7 micrometros.
4. El fotodiodo de avalancha de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde un rango de anchura de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) disminuye progresivamente de 1,4 micrometros a 30 micrometros hasta 1 micrometros a 20 micrometros, un rango de longitud de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) es de 1 micrometros a 20 micrometros, y un rango de espesor de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) es de 0,02 micrometros a 2.7 micrometros.
5. El fotodiodo de avalancha de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde un rango de anchura de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 1 a 20 micrometros, un rango de longitud de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 4 a 230 micrometros y un rango de espesor de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 0,02 micrometros a 2,7 micrometros.
6. El fotodiodo de avalancha de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde un rango de anchura de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 1,1 micrometros a 22 micrometros, un rango de longitud de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 4 micrometros a 230 micrometros y un rango de espesor de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 0,005 micrometros a 1 micrometro.
7. Un metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha, que incluye:
hacer crecer epitaxialmente una capa de absorcion de germanio-intrinseco, I-Ge, (31) sobre un sustrato de germanio sobre aislante, GeOI;
hacer crecer una segunda capa de silicio-germanio, SiGe, tipo-p (24) sobre la capa de absorcion de I-Ge (31);
hacer crecer una primera capa de dioxido de silicio, SiO2, (72) sobre el sustrato GeOI;
hacer crecer, sobre la primera capa de SiO2 (72), una capa de guia de ondas de SiGe (21) y una capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22);
hacer crecer una primera capa de SiGe tipo-p (23) sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24), en donde un contenido de germanio, Ge, en la primera capa de SiGe tipo-p (23) y la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es inferior o igual al 20%, y en donde la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23) se disponen en el mismo plano y tienen el mismo espesor, una anchura de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) disminuye desde la anchura de la capa de guia de ondas de SiGe (21) hasta la anchura de la primera capa de SiGe tipo-p (23); y la longitud de la primera capa de SiGe tipo-p (23) dispuesta sobre la segunda capa de SiGe tipo-p (24) se corresponde con la longitud de la segunda capa de SiGe tipo-p (24);
realizar una inyeccion de iones tipo-p en la primera capa de SiGe tipo-p (23) y en la segunda capa de SiGe tipo-p (24) para formar una capa de emparejamiento optica de SiGe tipo-p;
hacer crecer una segunda capa de SiO2 (73) sobre la primera capa de SiO2 (72);
hacer crecer una capa de multiplicacion de silicio, Si, tipo-n fuertemente dopado (13) sobre la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) y la primera capa de SiGe tipo-p (23);
hacer crecer una capa de guia de ondas de Si de tipo conico (11) y una capa de guia de ondas de Si (12) sobre la segunda capa de SiO2 (73) y la capa de guia de ondas de SiGe (21), respectivamente, en donde la capa de guia de ondas de Si de tipo conico (11), la capa de guia de ondas de Si (12), la capa de guia de ondas de SiGe (21) y la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes, y en donde la capa de guia de ondas de SiGe (21), la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22), la primera capa de SiGe tipo-p (23), la segunda capa de SiGe tipo-p (24) y la capa de absorcion de I-Ge (31) forman una estructura de acoplamiento de ondas evanescentes;
hacer crecer electrodos de anodo (61) sobre el sustrato GeOI; y
hacer crecer un electrodo de catodo (62) sobre la capa de multiplicacion de Si tipo-n fuertemente dopada (13).
8. El metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha de acuerdo con la reivindicacion 7, en donde un rango de anchura de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 1,4 micrometros a 30 micrometros, un rango de longitud de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 10 micrometros a 500 micrometros y un rango de espesor de la capa de guia de ondas de SiGe (21) es de 0,02 micrometros a 2,7 micrometros.
9. El metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha de acuerdo con la reivindicacion 7 o 8, en donde un rango de anchura de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) disminuye progresivamente desde 1,4 micrometros a 30 micrometros hasta 1 micrometros a 20 micrometros, un rango de longitud de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) es de 1 micrometros a 20 micrometros y un rango de espesor de la capa de guia de ondas de SiGe de tipo conico (22) es de 0,02 micrometros a 2,7 micrometros.
10. El metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde un rango de anchura de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 1 a 20 micrometros, un rango de longitud de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 4 a 230 micrometros y un rango de espesor de la primera capa de SiGe tipo-p (23) es de 0,02 a 2,7 micrometros.
11. El metodo de fabricacion de fotodiodos de avalancha de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde un rango de anchura de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 1,1 micrometros a 22 micrometros, un rango de longitud de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 4 micrometros a 230 micrometros y un rango de espesor de la segunda capa de SiGe tipo-p (24) es de 0,005 micrometros a 1 micrometro.
ES14882321T 2014-02-12 2014-02-12 Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guía de ondas y método de fabricación del mismo Active ES2713384T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/071987 WO2015120583A1 (zh) 2014-02-12 2014-02-12 一种雪崩光电二极管及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2713384T3 true ES2713384T3 (es) 2019-05-21

Family

ID=53799494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14882321T Active ES2713384T3 (es) 2014-02-12 2014-02-12 Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guía de ondas y método de fabricación del mismo

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9705023B2 (es)
EP (1) EP3089224B1 (es)
CN (1) CN105247691B (es)
ES (1) ES2713384T3 (es)
WO (1) WO2015120583A1 (es)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014201286A1 (en) 2013-06-12 2014-12-18 Popovic Milos A Optical modulator from standard fabrication processing
US9627575B2 (en) 2014-09-11 2017-04-18 International Business Machines Corporation Photodiode structures
US11105974B2 (en) * 2015-06-30 2021-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide-coupled silicon-germanium photodetectors and fabrication methods for same
JP2017022175A (ja) * 2015-07-07 2017-01-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US10680131B2 (en) * 2015-07-27 2020-06-09 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Doped absorption devices
FR3056769B1 (fr) 2016-09-23 2018-10-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif de couplage d'un premier guide d'ondes avec un deuxieme guide d'ondes
GB2562481B (en) * 2017-05-15 2020-04-01 Rockley Photonics Ltd Germanium-based avalanche photodiode structure coupled to Si-waveguide
JP6813690B2 (ja) * 2017-09-06 2021-01-13 日本電信電話株式会社 アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法
JP6860467B2 (ja) * 2017-10-26 2021-04-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 フォトダイオード、画素回路、および、フォトダイオードの製造方法
US11101400B2 (en) * 2017-11-28 2021-08-24 Luxtera Llc Method and system for a focused field avalanche photodiode
WO2019156189A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 古河電気工業株式会社 光集積素子および光モジュール
CN110880539B (zh) * 2018-12-06 2021-09-24 希烽光电科技(南京)有限公司 波导集成雪崩光电二极管
US10892373B2 (en) * 2019-02-07 2021-01-12 Newport Fab, Llc Germanium photodiode with silicon cap
US12019270B2 (en) * 2020-08-27 2024-06-25 Intel Corporation Multi-layer silicon photonics apparatus
CN113611759B (zh) * 2021-07-28 2023-08-08 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光探测器、制备方法以及光模块
CN113707750B (zh) * 2021-08-31 2022-11-29 中国科学院半导体研究所 波导耦合的雪崩光电探测器及其制备方法
US11721780B2 (en) * 2021-11-17 2023-08-08 Globalfoundries U.S. Inc. Avalanche photodetectors with a multiple-thickness charge sheet
CN115295662B (zh) * 2022-08-18 2024-09-03 北京工业大学 一种雪崩光电探测器及其制备方法
CN118281022B (zh) * 2024-05-30 2024-08-06 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 一种基于锗硅多雪崩层的绝缘体上锗系SPADs传感器结构及其制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127336A (ja) * 1999-10-27 2001-05-11 Natl Science Council Of Roc 高利得の吸収／増倍分離式の電子なだれフォトダイオード
EP1540733B1 (en) * 2002-09-19 2008-07-16 Quantum Semiconductor, LLC Light-sensing device
US8120079B2 (en) * 2002-09-19 2012-02-21 Quantum Semiconductor Llc Light-sensing device for multi-spectral imaging
US7259084B2 (en) 2003-07-28 2007-08-21 National Chiao-Tung University Growth of GaAs epitaxial layers on Si substrate by using a novel GeSi buffer layer
US7397101B1 (en) 2004-07-08 2008-07-08 Luxtera, Inc. Germanium silicon heterostructure photodetectors
US7209623B2 (en) 2005-05-03 2007-04-24 Intel Corporation Semiconductor waveguide-based avalanche photodetector with separate absorption and multiplication regions
US7741657B2 (en) 2006-07-17 2010-06-22 Intel Corporation Inverted planar avalanche photodiode
JP2013080728A (ja) * 2010-01-07 2013-05-02 Hitachi Ltd アバランシェフォトダイオード及びそれを用いた受信機
US8461624B2 (en) * 2010-11-22 2013-06-11 Intel Corporation Monolithic three terminal photodetector
CN104025315B (zh) * 2011-12-29 2017-11-03 英特尔公司 具有低击穿电压的雪崩光电二极管
US8786043B2 (en) * 2012-05-05 2014-07-22 SiFotonics Technologies Co, Ltd. High performance GeSi avalanche photodiode operating beyond Ge bandgap limits
CN102916071B (zh) * 2012-08-23 2015-04-08 华为技术有限公司 一种光电二极管及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3089224A1 (en) 2016-11-02
CN105247691A (zh) 2016-01-13
WO2015120583A1 (zh) 2015-08-20
US20160351743A1 (en) 2016-12-01
EP3089224B1 (en) 2018-12-12
CN105247691B (zh) 2017-03-29
US9705023B2 (en) 2017-07-11
EP3089224A4 (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2713384T3 (es) Fotodiodo de avalancha con acomplamiento de guía de ondas y método de fabricación del mismo
US10446707B2 (en) Optical waveguide detector and optical module
JP5981086B2 (ja) 光検出器
JP5670569B2 (ja) 高速、高光帯域、及び、高効率の共振空洞感度増強光検出器
JP6538969B2 (ja) 光導波路集積受光素子およびその製造方法
JP2013080728A (ja) アバランシェフォトダイオード及びそれを用いた受信機
CN111129168B (zh) 一种光电探测器
CN112018211B (zh) 一种雪崩光电探测器及其制备方法
CN111129201B (zh) 一种光电探测器
JP6284195B2 (ja) 受光素子
US20160124147A1 (en) Semiconductor-based photodetector having multiple optical feeds for coupling light into an active area thereof
Chowdhury et al. High performance avalanche photodiode in a monolithic silicon photonics technology
CN106784072B (zh) 倒锥型大功率硅锗光电探测器及提高入射光功率的方法
Wu et al. High-Speed In_0. 52Al_0. 48As Based Avalanche Photodiode With Top-Illuminated Design for 100 Gb/s ER-4 System
US9035409B2 (en) Germanium photodetector having absorption enhanced under slow-light mode
US10700233B2 (en) Photodetector for detecting incoming infrared light
Estrella et al. High-power MUTC photodetectors for RF photonic links
CN104752548A (zh) 以慢光增强吸收的锗光检测器
Qin et al. All-Si large-area photodetectors with bandwidth of more than 10 GHz
Jiang et al. Waveguide Si-Ge avalanche photodiode based on hole-generated impact ionization
Jiang et al. Design of high-speed and high-power Si-Ge photodiode assisted by doping region regulation
EP4084091B1 (en) Photoelectric detector
Yamada et al. Avalanche-mode operation of a simple vertical pin germanium photodiode coupled with a silicon waveguide
Zuo et al. Integrated High Power Germanium Photodetectors Assisted by Optical Field Manipulation
Streshinsky et al. A 30 GHz silicon photonic platform: Multi-project wafer shuttles for next-generation optical systems