TWI550893B - 高速、廣光頻寬且高效率的共振空腔增強型光檢測器 - Google Patents
高速、廣光頻寬且高效率的共振空腔增強型光檢測器 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI550893B TWI550893B TW100125650A TW100125650A TWI550893B TW I550893 B TWI550893 B TW I550893B TW 100125650 A TW100125650 A TW 100125650A TW 100125650 A TW100125650 A TW 100125650A TW I550893 B TWI550893 B TW I550893B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- thickness
- diode region
- photodetector
- region
- layer
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 42
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 25
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 15
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 33
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H01L31/02165—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors using interference filters, e.g. multilayer dielectric filters
-
- 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
- H01L31/0216—Coatings
-
- 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
-
- 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
- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
本發明之實施例大致上係有關於光檢測器領域。更明確言之，本發明之實施例係有關於一種用於單一光檢測器之裝置及系統，該光檢測器具有廣光頻寬及於該廣光頻寬內部之高效率。
隨著對高速資料傳輸(例如每通道25Gb/秒)之需求的增加，具有光檢測器之光系統用來接收高速資料。此等光檢測器係經設計來針對特定電信波長範圍於光接收器內有效地操作。舉例言之，一組光檢測器係設計來檢測短距離波長(例如850奈米)之入射光線。另一組光檢測器係設計來檢測O-帶波長(例如1260奈米至1380奈米)之入射光線。另一組光檢測器係設計來檢測用於洲際通訊之長距離波長(例如1550奈米)之入射光線。
因此，取決於入射光線的哪個頻率(或波長)範圍係用於光系統，具有特定光檢測器之特定(或客製化的)光接收器係經設計來操作而檢測該入射光線之波長範圍。如此，客製化的光接收器無法用來檢測寬廣之光波長範圍，但仍可提供每通道25 Gb/秒之資料率移轉，例如係用以檢測小於900奈米之波長及於1260奈米至1380奈米範圍之波長。結果，多個客製化接收器用在光系統來接收/檢測寬廣範圍之光波長，如此可能使得光系統變昂貴。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種光檢測器，其包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型，用以接收光線；一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度；一作用區，用以將所接收之光線轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，並被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；及一反射器，其耦接至該第二二極體區，並含有具有一第四厚度的一矽層，該矽層駐在具有第五厚度的氧化矽層之間，其中該作用區之該第三厚度被組配成會吸收波長小於900奈米的光線，並且其中該反射器之該等第四和第五厚度被組配成會反射波長在從1260奈米至1380奈米之範圍內的光線。
依據本發明之另一實施例，係特地提出一種系統，其包含：一發射器，用以於一光波導上發射一光信號；及一接收器，用以接收該光信號，該接收器並具有一光檢測器，該光檢測器包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型；一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度之；一作用區，用以將所接收之該光信號轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，且被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；及一反射器，其耦接至該第二二極體區，並含有具有一第四厚度的一矽層，該矽層駐在具有第五厚度的氧化矽層之間，其中該作用區之該第三厚度被組配成會吸收波長小於900奈米的光線，並且其中該反射器之該等第四和第五厚度被組配成會反射波長在從1260奈米至1380奈米內之範圍內的光線。
第1圖顯示依據本發明之一個實施例，可操作來吸收波長小於900奈米及1260奈米至1380奈米範圍之波長之光線的光檢測器之剖面圖。
第2圖顯示依據本發明之一個實施例，第1圖之光檢測器之頂視圖。
第3圖顯示依據本發明之一個實施例，基於第1圖及第2圖之光檢測器之一陣列。
第4圖顯示依據本發明之一個實施例，具有第1圖之光檢測器於光接收器之一種光系統。
本發明之實施例描述用於具有廣光頻寬及高效率且經組配來允許每通道之高資料率之一或多個共振空腔增強型(RCE)光檢測器之單一光接收器的裝置及系統。
此處每通道之高資料率一詞表示每通道約25 Gb/秒之資料率。此處廣光頻寬一詞表示有能力吸收波長小於900奈米及1260奈米至1380奈米範圍之波長之光線。
於一個實施例中，RCE光檢測器之各層厚度係經組配來吸收波長小於900奈米及1260奈米至1380奈米範圍之波長之光線。於此一實施例中，具有RCE光檢測器之單一光接收器係可針對入射光線之寬廣範圍之波長操作，而無需特製的/客製化的光接收器來檢測吸收波長小於900奈米及1260奈米至1380奈米範圍之波長之光線，同時維持每通道約25 Gb/秒之高資料率。
於後文描述中，討論大量細節以供更徹底解釋本發明之實施例。但對熟諳技藝人士顯然易知本發明之實施例可無此等特定細節而予實施。於其它情況下，眾所周知之結構及裝置係以方塊圖形成而非以細節顯示以免遮掩本發明之實施例。於後文描述中，RCE光檢測器係與光檢測器一詞可互換使用。
第1圖例示說明依據本發明之一個實施例，檢測入射光線101之光檢測器100之剖面圖。於一個實施例中，光檢測器100包含用以接收入射光線101之具有第一摻雜型之第一二極體區106。於一個實施例中，第一二極體區106係由鍺(Ge)或矽(Si)組成，此處第一摻雜型為N或P摻雜型。於一個實施例中，磷係用於N摻雜型，而硼係用於P摻雜型。於其它實施例中，其它化學品(元素及/或化合物)可用於針對鍺及矽產生N型摻雜及P型摻雜。
光檢測器100更進一步包含屬第二摻雜型之第二二極體區108。於一個實施例中，第二二極體區108係由矽組成，及第二摻雜型係為與第一二極體區之第一摻雜型具有相反極性。舉例言之，若第一摻雜型係屬N摻雜型，則第二摻雜型為P摻雜型，及反之亦然。於一個實施例中，第二二極體區108之厚度係於529奈米至551奈米之範圍。於一個實施例中，第二二極體區108之厚度為540奈米。
光檢測器100進一步包含一作用區105用以將接收光線轉成電子信號。於一個實施例中，作用區105係經組配來駐在第一二極體區106與第二二極體區108間。於一個實施例中，作用區係由鍺組成。於一個實施例中，作用區105之厚度係於自1078奈米至1122奈米之範圍來以高光反應吸收波長小於900奈米之光線。於一個實施例中，作用區105之厚度係為1100奈米來以高光反應吸收波長小於900奈米之光線。
此處光反應一詞也係稱作量子效率(η)且係指由光檢測器所吸收之入射光線百分比。此處高η一詞係指80%或以上之入射光線由光檢測器所吸收。
第1圖之箭頭112表示在單次通過時波長小於900奈米之光線吸收，亦即極少或無入射光線之反射，接近全部(80%及以上)入射光線101係由作用區105所吸收。於一個實施例中，作用區105之厚度約略為用在設計來吸收1310奈米波長之光線的典型基於鍺之一般光檢測器的厚度之半。
熟諳技藝人士瞭解當接收入射光線時，作用區產生電子及電洞。此等電子/電洞產生表示入射光線之電氣信號。
於一個實施例中，反射器109係耦接至第二二極體區108及基體110。於一個實施例中，反射器109包含夾置在二氧化矽(SiO2)層113與115間之矽層114之雙框層。於一個實施例中，矽層114具有276奈米至288奈米之厚度，而二氧化矽層113及115具有223奈米至233奈米範圍之厚度。於一個實施例中，矽層114之厚度為282奈米。於一個實施例中，二氧化矽層之厚度為228奈米。於一個實施例中，反射器109之各層厚度係經組配來藉由形成入射光線101之多通光徑有效地增加鍺作用區105厚度(但未實際上增加厚度)。於此一實施例中，比光檢測器更薄的薄型鍺作用區105比較典型光檢測器導致較高速度，但維持高量子效率。
熟諳技藝人士將瞭解作用區愈厚，則量子效率愈高，及光檢測器愈慢。針對較薄型的作用區，則相反為真。較厚的作用區導致光檢測器較慢，原因在於光檢測器之變遷時間較長故。
此處變遷時間一詞係指最慢的載子從作用區105一端行進至作用區105另一端所耗的時間，亦即一旦作用區105接收入射光線101，在作用區105內的最慢載子到達金屬接點107所耗的時間。
如前述，本發明之實施例比較典型鍺作用區，使用較薄的鍺作用區105達成更高量子效率，及如此達成每通道25 Gb/秒之資料移轉所需的高變遷時間。
於一個實施例中，反射器109係經組配來反射自1260奈米至1380奈米之範圍之波長之光線。此反射光線係以箭頭111顯示。於一個實施例中，由反射器109所反射之光線也藉介面層103部分反射，使得較高百分比之自1260奈米至1380奈米之範圍之波長入射光線在作用區105內部多重反射被吸收。於一個實施例中，反射器109為絕緣體上雙矽(Double-Silicon-On-Insulator,DSOI)反射器。於另一個實施例中，反射器109為分散式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector,DBR)。
於一個實施例中，矽層114厚度為藉矽折射率標準化之四分之一光波長的奇倍數，而第二二極體區108之厚度不具有於典型DBR結構中所見的四分之一光波長的奇倍數。於本發明之實施例中，第二二極體區108之厚度係經組配來最大化光檢測器100之量子效率，而非四分之一光波長的倍數。於此一實施例中，於1260至1380奈米之寬廣波長範圍，此種共振空腔光檢測器100之總量子效率係比典型共振空腔光檢測器之量子效率高。
如前述，光檢測器100進一步包含具有抗反射被覆(ARC)且係耦接至鈍化層104之一介面層103。於一個實施例中，鈍化層104環繞部分作用區105及第一二極體區106。於一個實施例中，ARC係由氮化矽(Si3N4)組成。於另一個實施例中，ARC係由氧化矽(SiO2)組成。於一個實施例中，具有ARC由Si3N4組成之介面層103之厚度係於500奈米至521奈米之範圍。於一個實施例中，由Si3N4所組成之ARC層厚度為511奈米。
於一個實施例中，耦接至介面層103及第一二極體區106二者之鈍化層104部分係屬第一摻雜型。於一個實施例中，鈍化層104係由矽組成。於一個實施例中，鈍化層104係由非晶矽組成。於一個實施例中，鈍化層104係由多晶矽組成。鈍化層104之厚度值使得其最大化裝置之光學/光線吸收，同時協助遏止暗電流。於一個實施例中，鈍化層104之厚度係小於30奈米或係於184奈米至192奈米之範圍。於一個實施例中，鈍化層104厚度為188奈米。光檢測器100進一步包含由高電阻矽所組成之基體110。於一個實施例中，基體之高電阻係數係約100歐姆-厘米，其最小化可能對光檢測器速度造成不良影響之寄生效應。
依據本發明之一個實施例，由入射光線所產生之電流係透過電接點102及107收集。於一個實施例中，接點102係耦接第一二極體區，而接點107係耦接第二二極體區。
第2圖例示說明依據本發明之一個實施例，第1圖之光檢測器100之頂視圖200。第2圖係參考第1圖描述。頂視圖200中心的圓圈103為光檢測器100之介面層103。金屬接點102及107提供電連結至光檢測器100來攜載由光檢測器100從入射光線101所產生之電流。圓形103具有直徑201，該直徑指示光檢測器之大小。於一個實施例中，光檢測器直徑201為30微米或以下。較大直徑表示有較大介面來接收入射光線。
第3圖例示說明依據本發明之一個實施例，基於第1圖及第2圖之光檢測器之光檢測器2001-N陣列300。於一個實施例中，N為2。於另一個實施例中，N為6。於其它實施例中，N可以是2及6以外之不同數目。於一個實施例中，陣列300係駐在第4圖所示光接收器。
第4圖例示說明依據本發明之一個實施例，具有第1圖之光檢測器於光接收器300之光系統400。於一個實施例中，系統400包含一或多個光發射器4011-N。光發射器4011-N之各個光發射器包含耦接至發射器407之電至光轉換單元406。於一個實施例中，發射器407透過多工器405、光波導403、及解多工器404，發射具有小於900奈米波長或自1260奈米至1380奈米範圍之波長光信號給光接收器4021-N。
於一個實施例中，光接收器4021-N中之各個光接收器包括耦接至光至電轉換單元408之一接收器300。於一個實施例中，接收器300包含光檢測器陣列300。於一個實施例中，解多工器404將光發射器4011-N之一光發射器耦接至光接收器4021-N中之一相對應的光接收器。於一個實施例中，光波導為光通用串列匯流排(USB)纜線。於一個實施例中，光發射器4011-N及光接收器4011-N係駐在其個別電腦系統(圖中未顯示)。
於一個實施例中，各個發射器407發射取中在光接收器4021-N之特定波長之一窄帶光信號。傳統上，客製化接收器需要接收/吸收取中在由發射器所發射的特定波長之光線。但於此處討論之實施例中，接收器300係經組配來吸收寬廣範圍之波長，亦即小於900奈米波長及自1260奈米至1380奈米範圍之波長，因而不再需要客製化接收器。
說明書中述及「一實施例」、「一個實施例」、「若干實施例」、或「其它實施例」表示就該等實施例所述的特定特徵、結構、或特性係含括於至少部分實施例，但非必要全部實施例。「一實施例」、「一個實施例」、或「若干實施例」之各次出現並非必要全部係指相同實施例。若說明書陳述一組件、特徵、結構、或特性「可」、「可能」、或「能」被含括，則該特定組件、特徵、結構、或特性並不要求被含括。若說明書或申請專利範圍述及「一」元件，則並不表示只有一個元件。若說明書或申請專利範圍述及「一額外」元件，則並不排除有多於一個額外元件。
雖然已經結合其特定實施例描述本發明，但熟諳技藝人士鑑於前文描述將顯然易明此等實施例之多項替代、修改及變化。本發明之實施例意圖涵蓋落入於隨附之申請專利範圍之廣義範圍內之全部此等替代、修改及變化。
100、200、2001-N．．．光檢測器
101．．．入射光線
102．．．電氣接點
103．．．介面層
104．．．鈍化層
105．．．作用區
106．．．第一二極體區
107．．．金屬接點、電氣接點
108．．．第二二極體區
109．．．反射器
110．．．基體
111．．．箭頭、反射光線
112．．．箭頭、光線之吸收
113、115．．．二氧化矽層
114．．．矽層
200．．．頂視圖
201．．．直徑
300．．．陣列、光接收器
400．．．光系統
4011-N．．．光發射器
4021-N．．．光接收器
403．．．光波導
404．．．解多工器
405．．．多工器
406．．．電至光轉換單元
407．．．發射器
408．．．光至電轉換單元
第1圖顯示依據本發明之一個實施例，可操作來吸收波長小於900奈米及1260奈米至1380奈米範圍之波長之光線的光檢測器之剖面圖。
第2圖顯示依據本發明之一個實施例，第1圖之光檢測器之頂視圖。
第3圖顯示依據本發明之一個實施例，基於第1圖及第2圖之光檢測器之一陣列。
第4圖顯示依據本發明之一個實施例，具有第1圖之光檢測器於光接收器之一種光系統。
100．．．光檢測器
101．．．入射光線
102．．．電氣接點
103．．．介面層
104．．．鈍化層
105．．．作用區
106．．．第一二極體區
107．．．金屬接點
108．．．第二二極體區
109．．．反射器
110．．．基體
111、112．．．箭頭
113、115．．．二氧化矽層
114．．．矽層
Claims (21)
- 一種光檢測器，其包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型，用以接收光線；一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度；一作用區，用以將所接收之光線轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，並被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；一反射器，其耦接至該第二二極體區，並含有具有一第四厚度的一矽層，該矽層駐在具有第五厚度的氧化矽層之間，其中該作用區之該第三厚度被組配成會吸收波長小於900奈米的光線，並且其中該反射器之該等第四和第五厚度被組配成會反射波長在從1260奈米至1380奈米之範圍內的光線；一鈍化層，其具有第六厚度，並環繞該作用區和該第一二極體區的一部分；及一介面層，其具有為第一厚度的一抗反射被覆層(anti-reflective-coating,ARC)，並耦接至該鈍化層，其中該鈍化層的一部分為該第一摻雜型並且耦接至該介面層。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中該鈍化層包括矽。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中：該第一厚度是在自500奈米至521奈米之範圍內，且 該第六厚度是在自184奈米至192奈米之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中該第五厚度為藉由氧化矽(SiO2)之折射率而標準化的光線之四分之一波長的奇數倍。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中：該第二厚度是在自529奈米至551奈米之範圍內，該第三厚度是在自1078奈米至1122奈米之範圍內，該第四厚度是在自276奈米至288奈米之範圍內，且該等第五厚度是在自223奈米至233奈米之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其進一步包含：數個電氣接點，其耦接至該第一二極體區和該第二二極體區，該等電氣接點係用於提供從所接收之光線所產生的該電子信號。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中該第一二極體區包括鍺，其中該第二二極體區包括矽，並且其中該等第一和第二摻雜型具有相反極性，一者為N摻雜型摻雜，且另一者為P摻雜型摻雜。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中該反射器為一絕緣體上雙矽(Double-Silicon-On-Insulator,DSOI)反射器。
- 如申請專利範圍第1項之光檢測器，其中該反射器為一分散式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector,DBR)。
- 一種收發器系統，其包含： 一發射器，用以於一光波導上發射一光信號；及一接收器，用以接收該光信號，該接收器並具有一光檢測器，該光檢測器包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型；一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度；一作用區，用以將所接收之該光信號轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，且被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；一反射器，其耦接至該第二二極體區，並含有具有一第四厚度的一矽層，該矽層駐在具有第五厚度的氧化矽層之間，其中該作用區之該第三厚度被組配成會吸收波長小於900奈米的光線，並且其中該反射器之該等第四和第五厚度被組配成會反射波長在從1260奈米至1380奈米內之範圍內的光線；一鈍化層，其具有第六厚度，並環繞該作用區和該第一二極體區的一部分；及一介面層，其具有為第一厚度的一抗反射被覆層(anti-reflective-coating,ARC)，並耦接至該鈍化層，其中該鈍化層的一部分為該第一摻雜型並且耦接至該介面層。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中該鈍化層包括矽。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中：該第一厚度是在自500奈米至521奈米之範圍內，及 該第六厚度是在自184奈米至192奈米之範圍內。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中該第五厚度為藉由氧化矽(SiO2)之折射率而標準化的光線之四分之一波長的奇數倍。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中：該第二厚度是在自529奈米至551奈米之範圍內，該第三厚度是在自1078奈米至1122奈米之範圍內，該第四厚度是在自276奈米至288奈米之範圍內，且該等第五厚度是在自223奈米至233奈米之範圍內。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其進一步包含：數個電氣接點，其耦接至該第一二極體區和該第二二極體區，其中該等電氣接點係用於提供從所接收之光線所產生的該電子信號。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中該第一二極體區包括鍺，其中該第二二極體區包括矽，並且其中該等第一和第二摻雜型具有相反極性，一者為N摻雜型摻雜，且另一者為P摻雜型摻雜。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中該反射器為一絕緣體上雙矽(Double-Silicon-On-Insulator,DSOI)反射器。
- 如申請專利範圍第10項之系統，其中該光檢測器為一光檢測器陣列。
- 一種光檢測器，其包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型，用以接收光線； 一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度；一作用區，用以將所接收之光線轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，並被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；一反射器，其耦接至該第二二極體區，並含有具有一第四厚度的一矽層，該矽層駐在具有第五厚度的氧化矽層之間，其中該作用區之該第三厚度被組配成會吸收波長小於900奈米的光線，並且其中該反射器之該等第四和第五厚度被組配成會反射波長在自1260奈米至1380奈米之範圍內的光線，以及其中該第二厚度是在自529奈米至551奈米之範圍內，該第三厚度是在自1078奈米至1122奈米之範圍內，該第四厚度是在自276奈米至288奈米之範圍內，及該第五厚度是在自223奈米至233奈米之範圍內。
- 如申請專利範圍第19項之光檢測器，其進一步包含：一鈍化層，其具有第六厚度，並環繞該作用區和該第一二極體區的一部分；及一介面層，其具有為第一厚度的一抗反射被覆層(anti-reflective-coating,ARC)，並耦接至該鈍化層，其中該鈍化層的一部分為該第一摻雜型並且耦接至該介面層。
- 一種光檢測器，其包含：一第一二極體區，其為第一摻雜型，用以接收光線； 一第二二極體區，其為第二摻雜型，且具有第二厚度；一作用區，用以將所接收之光線轉換成一電子信號，該作用區具有一第三厚度，並被組配成駐在該第一二極體區與該第二二極體區之間；一鈍化層，其具有第六厚度，並環繞該作用區和該第一二極體區的一部分；及一介面層，其具有為第一厚度的一抗反射被覆層(anti-reflective-coating,ARC)，並耦接至該鈍化層，其中該鈍化層的一部分為該第一摻雜型並且耦接至該介面層。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/842,341 US8330171B2 (en) | 2010-07-23 | 2010-07-23 | High speed, wide optical bandwidth, and high efficiency resonant cavity enhanced photo-detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201222855A TW201222855A (en) | 2012-06-01 |
| TWI550893B true TWI550893B (zh) | 2016-09-21 |
Family
ID=45492857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100125650A TWI550893B (zh) | 2010-07-23 | 2011-07-20 | 高速、廣光頻寬且高效率的共振空腔增強型光檢測器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8330171B2 (zh) |
| JP (1) | JP5670569B2 (zh) |
| KR (1) | KR101521360B1 (zh) |
| CN (1) | CN103026504B (zh) |
| DE (1) | DE112011102464B4 (zh) |
| GB (1) | GB2495257B (zh) |
| TW (1) | TWI550893B (zh) |
| WO (1) | WO2012012219A1 (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140159183A1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | National Tsing Hua University | High-efficiency bandwidth product germanium photodetector |
| US9362428B2 (en) | 2012-11-27 | 2016-06-07 | Artilux, Inc. | Photonic lock based high bandwidth photodetector |
| TWI464864B (zh) * | 2012-11-27 | 2014-12-11 | 高效率頻寬乘積鍺光偵測器 | |
| US10388806B2 (en) | 2012-12-10 | 2019-08-20 | Artilux, Inc. | Photonic lock based high bandwidth photodetector |
| US10916669B2 (en) | 2012-12-10 | 2021-02-09 | Artilux, Inc. | Photonic lock based high bandwidth photodetector |
| US10644187B2 (en) | 2015-07-24 | 2020-05-05 | Artilux, Inc. | Multi-wafer based light absorption apparatus and applications thereof |
| US9704916B2 (en) | 2015-07-24 | 2017-07-11 | Artilux Inc. | Multi-wafer based light absorption apparatus and applications thereof |
| JP6534888B2 (ja) * | 2015-07-30 | 2019-06-26 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | 面型光検出器 |
| JP6656016B2 (ja) * | 2016-02-22 | 2020-03-04 | 富士通株式会社 | 半導体装置及び光インターコネクトシステム |
| WO2017203936A1 (ja) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 | 固体撮像素子 |
| WO2018141083A1 (zh) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | 华为技术有限公司 | 光电转换装置 |
| FR3072499B1 (fr) * | 2017-10-13 | 2019-10-18 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales | Photodetecteur a resonateur de helmholtz |
| CN109713091B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-06-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种采用高反膜提高GaN基集成波导的光耦合效率的方法 |
| DE102019113343A1 (de) * | 2019-05-20 | 2020-11-26 | Senorics Gmbh | Photodetektor mit verbessertem Detektionsergebnis |
| US11340403B2 (en) * | 2020-03-03 | 2022-05-24 | Globalfoundries U.S. Inc. | Photonic component with distributed Bragg reflectors |
| CN114284377B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-28 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 双面Si基AlGaN探测器及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767507A (en) * | 1996-07-15 | 1998-06-16 | Trustees Of Boston University | Polarization sensitive photodetectors and detector arrays |
| TW499578B (en) * | 1999-07-13 | 2002-08-21 | Sony Corp | Method of manufacturing optical waveguide and Method of manufacturing light transmitting/receiving apparatus |
| US20030047752A1 (en) * | 2000-09-29 | 2003-03-13 | Campbell Joe C. | Avalanche photodiodes with an impact-ionization-engineered multiplication region |
| US20040169245A1 (en) * | 2001-11-05 | 2004-09-02 | The Trustees Of Boston University | Reflective layer buried in silicon and method of fabrication |
| CN101048878A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-10-03 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4016A (en) * | 1845-04-26 | Improvement in the method of attaching a movable to the stationary keel of a vessel | ||
| JP2003152217A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受光素子を内蔵する半導体装置 |
| KR20040060367A (ko) | 2002-12-30 | 2004-07-06 | 삼성전자주식회사 | 파장 선택성 광검출기 |
| US7160753B2 (en) | 2004-03-16 | 2007-01-09 | Voxtel, Inc. | Silicon-on-insulator active pixel sensors |
| US20050274988A1 (en) | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Hong Sungkwon C | Imager with reflector mirrors |
| WO2006011766A1 (en) | 2004-07-28 | 2006-02-02 | Epivalley Co., Ltd. | Optical device with photo detector |
| US7233051B2 (en) | 2005-06-28 | 2007-06-19 | Intel Corporation | Germanium/silicon avalanche photodetector with separate absorption and multiplication regions |
| KR100670828B1 (ko) | 2005-12-12 | 2007-01-19 | 한국전자통신연구원 | 적외선 레이저 레이다의 영상 신호를 검출하기 위한 광검출기 및 그 제조방법 |
| US7683397B2 (en) | 2006-07-20 | 2010-03-23 | Intel Corporation | Semi-planar avalanche photodiode |
| WO2008090733A1 (ja) | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Nec Corporation | 半導体受光素子 |
| US7880207B2 (en) | 2008-01-14 | 2011-02-01 | International Business Machines Corporation | Photo detector device |
-
2010
- 2010-07-23 US US12/842,341 patent/US8330171B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-07-12 DE DE112011102464.9T patent/DE112011102464B4/de active Active
- 2011-07-12 CN CN201180036050.XA patent/CN103026504B/zh active Active
- 2011-07-12 JP JP2013520737A patent/JP5670569B2/ja active Active
- 2011-07-12 KR KR1020137001650A patent/KR101521360B1/ko active IP Right Grant
- 2011-07-12 GB GB1300955.0A patent/GB2495257B/en active Active
- 2011-07-12 WO PCT/US2011/043646 patent/WO2012012219A1/en active Application Filing
- 2011-07-20 TW TW100125650A patent/TWI550893B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5767507A (en) * | 1996-07-15 | 1998-06-16 | Trustees Of Boston University | Polarization sensitive photodetectors and detector arrays |
| TW499578B (en) * | 1999-07-13 | 2002-08-21 | Sony Corp | Method of manufacturing optical waveguide and Method of manufacturing light transmitting/receiving apparatus |
| US20030047752A1 (en) * | 2000-09-29 | 2003-03-13 | Campbell Joe C. | Avalanche photodiodes with an impact-ionization-engineered multiplication region |
| US20040169245A1 (en) * | 2001-11-05 | 2004-09-02 | The Trustees Of Boston University | Reflective layer buried in silicon and method of fabrication |
| CN101048878A (zh) * | 2004-10-25 | 2007-10-03 | 三菱电机株式会社 | 雪崩光电二极管 |
| US20080121867A1 (en) * | 2004-10-25 | 2008-05-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Avalanche Photodiode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103026504A (zh) | 2013-04-03 |
| DE112011102464B4 (de) | 2019-08-14 |
| WO2012012219A1 (en) | 2012-01-26 |
| GB2495257B (en) | 2015-11-04 |
| TW201222855A (en) | 2012-06-01 |
| JP2013532902A (ja) | 2013-08-19 |
| GB2495257A (en) | 2013-04-03 |
| DE112011102464T5 (de) | 2013-05-08 |
| US20120018744A1 (en) | 2012-01-26 |
| US8330171B2 (en) | 2012-12-11 |
| KR101521360B1 (ko) | 2015-05-19 |
| JP5670569B2 (ja) | 2015-02-18 |
| CN103026504B (zh) | 2015-08-12 |
| GB201300955D0 (en) | 2013-03-06 |
| KR20130031902A (ko) | 2013-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI550893B (zh) | 高速、廣光頻寬且高效率的共振空腔增強型光檢測器 | |
| US7800193B2 (en) | Photodiode, method for manufacturing such photodiode, optical communication device and optical interconnection module | |
| CN101563790B (zh) | 光电二极管、光通信装置及光互连模块 | |
| JP5232981B2 (ja) | ＳｉＧｅフォトダイオード | |
| US9793424B2 (en) | Photoelectric conversion device and optical signal receiving unit having photodiode | |
| US20140291682A1 (en) | High Performance GeSi Avalanche Photodiode Operating Beyond Ge Bandgap Limits | |
| US11791432B2 (en) | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices | |
| US8786043B2 (en) | High performance GeSi avalanche photodiode operating beyond Ge bandgap limits | |
| TWI646697B (zh) | 具有低崩潰電壓之突崩光二極體 | |
| CN104882509B (zh) | 一种波导对接耦合型吸收倍增分离雪崩二极管 | |
| CN111129168B (zh) | 一种光电探测器 | |
| CN104681634A (zh) | 一种波导耦合型吸收倍增分离雪崩二极管 | |
| JP6115566B2 (ja) | 導波路結合ｍｓｍ型フォトダイオード | |
| JPWO2008088018A1 (ja) | 半導体受光素子 | |
| TW202010146A (zh) | 通用寬頻帶光偵測器設計以及製造製程 | |
| US10312397B2 (en) | Avalanche photodiode with low breakdown voltage | |
| US20140050492A1 (en) | Reverse conductive nano array and manufacturing method of the same | |
| CN110870070A (zh) | 高速光感测设备ii | |
| US20120299144A1 (en) | Semiconductor light receiving device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |