WO2021038768A1 - 光検出器 - Google Patents

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浩太郎 武田
清史 菊池
圭穂 前田
達郎 開
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Definitions

  • the present invention relates to a photodetector, more particularly to an optical communication system, an optical information processing system, etc., and particularly to a photodetector using germanium.
  • FIG. 1 shows the structure of a conventional waveguide coupled vertical GePD.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of reference numeral II-II of FIG.
  • the vertical GePD100 is formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate composed of a Si substrate, a Si oxide film, and a surface Si layer by using a lithography technique or the like.
  • the vertical GePD 100 includes a Si substrate 101, a lower clad layer 102 made of a Si oxide film on the Si substrate, a silicon core layer 110 that guides signal light, and a Ge layer that absorbs light formed on the core layer 110. It includes 114 and an upper clad layer 103 formed on the core layer 110 and the Ge layer 114.
  • the core layer 110 is divided into a waveguide layer 141 and a silicon slab 142.
  • a p-type Si slab 111 doped with the first conductive impurity ion and silicon electrode portions 112 and 113 acting as electrodes are formed by doping the first conductive impurity ion at a high concentration.
  • the Ge layer 114 is laminated by epitaxial growth, and a Ge region 115 doped with a second conductive impurity ion is formed on the upper portion thereof.
  • the Ge layer 114 may be a germanium compound.
  • Electrodes 116 to 118 are provided on the silicon electrode portions 112, 113 and the Ge region 115 so as to be in contact with them.
  • FIG. 1 is a top view of the upper clad layer 103 omitted, and the electrodes 116 to 118 show only the positions in contact with the silicon electrode portions 112 and 113 and the Ge region 115. ..
  • FIG. 3 shows a first example of a conventional waveguide coupled GeAPD.
  • the difference between the GeAPD 200 and the vertical GePD shown in FIG. 2 is that an intrinsic Si layer 119 is added between the p-type Si slab 111 and the Ge layer 114.
  • FIG. 4 shows a second example of the conventional waveguide coupled GeAPD.
  • the GeAPD 300 adds a Si layer 120 doped with a second conductive impurity ion between the intrinsic Si layer 119 and the Ge layer 114.
  • the intrinsic Si layer 119 acts as an amplification layer
  • the Ge layer 114 acts as a light absorption layer.
  • the GeAPD 300 contains the amount of impurities in the Ge region 115 doped with the second conductive impurity ion, the Si slab 111 doped with the first conductive impurity ion, and the Si layer 120 doped with the second conductive impurity ion. Is adjusted to concentrate the electric field on the intrinsic Si layer 119, causing avalanche amplification.
  • the Ge layer 114 has an electric field sufficient to pull out the absorbed optical carriers, and a weak electric field is applied as compared with the intrinsic Si layer 119.
  • the photocarriers absorbed by the Ge layer 114 pass through the intrinsic Si layer 119 and avalanche amplification (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • FIG. 5 shows a third example of the conventional waveguide coupling type GeAPD.
  • the core layer 110 of the GeAPD 400 is doped with a second conductive impurity ion, separately from the p-type Si slab 111 doped with the first conductive impurity ion and the silicon electrode portion 112 acting as an electrode.
  • the mold Si slab 122 and the silicon electrode portion 121 acting as an electrode are formed and are connected to the electrodes 116 and 125, respectively.
  • an electric field is applied to the p-type Si slab 111 and the p-type Si slab 122 via the path 123 passing through the Ge layer 114 and the path 124 passing through the core layer 110. It hangs in between.
  • the electric field is larger in the path 124 than in the path 123.
  • the electric field applied to the path 124 causes avalanche amplification in the core layer 110, and the path
  • the electric field applied to 123 is designed to pull out the carriers of light absorbed by the Ge layer 114.
  • the optical carriers absorbed by the Ge layer 114 pass through the core layer 110 and are avalanche amplified (see, for example, Non-Patent Document 2).
  • the conventional GeAPD functions as an APD by satisfying the following three points. 1) Apply a strong electric field to the silicon amplification layer to cause avalanche amplification 2) Apply an electric field relatively weaker than the electric field applied to the silicon amplification layer to pull out carriers from germanium, which is the light absorption layer 3) Light absorption layer The carriers extracted from the avalanche pass through the silicon amplification layer and are amplified by the avalanche.
  • the production of GeAPD shown in FIGS. 3 to 5 has a problem that a special process is required as compared with GePD.
  • the GeAPD shown in FIGS. 3 and 4 requires a thickness of the intrinsic Si layer 119 of about 0.1 to 1 ⁇ m.
  • a p-type Si slab 111 doped with a first conductive impurity ion is required, so that the intrinsic Si layer is arranged on the layer on which the impurities are implanted. Therefore, after making the Si slab 111 doped with the first conductive impurity ion, it is necessary to grow the intrinsic Si layer 119 so that the impurities do not diffuse.
  • a special process is required in which the core layer 110 is shaved to form a convex shape, and then the intrinsic Si layer 119 is infiltrated and the first conductive impurity ion is doped directly under the core layer 110.
  • the GeAPD shown in FIG. 5 requires that the width of the Ge layer 114 is 100 to 200 nm.
  • the width of the Ge layer that can be produced by a general mass-produced CMOS foundry is about several ⁇ m. Therefore, it is necessary to develop a special process for growing a very thin Ge layer 114.
  • silicon photonics can be manufactured with a general mass-produced CMOS foundry, which is the basis for cost reduction and improvement in mass productivity. Therefore, the conventional GeAPD involves a special process that is not supported by the foundry in the process, which is not realistic from the viewpoint of mass productivity.
  • An object of the present invention is to provide a photodetector that can be manufactured by a standard process of a mass-produced CMOS foundry.
  • one embodiment of the present invention is a silicon (Si) substrate, a lower clad layer formed on the Si substrate, and a signal light formed on the lower clad layer.
  • a germanium (Ge) layer formed on the core layer and absorbing light, which includes a Ge region doped with a first conductive impurity ion, and on the core layer and the Ge layer.
  • the core layer provided with the first and second Si slabs and electrodes connected to the Ge region, respectively, and sandwiched between the first and second Si slabs.
  • the region is characterized by operating as an amplification layer.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of a conventional waveguide coupled vertical GePD.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vertical GePD shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a conventional waveguide coupled GeAPD.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second example of a conventional waveguide coupled GeAPD.
  • FIG. 5 is a diagram showing a third example of a conventional waveguide coupled GeAPD.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of GeAPD according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first modification of the GeAPD of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the GeAPD of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of a conventional waveguide coupled vertical GePD.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vertical GePD shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first example of a
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of GeAPD of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of GeAPD of Example 3.
  • FIG. 11 is a diagram showing the structure of GeAPD of Example 4.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the GeAPD shown in FIG.
  • FIG. 6 shows the configuration of GeAPD according to an embodiment of the present invention.
  • the GeAPD500 is formed on a Si substrate 601, a lower clad layer 602 made of a Si oxide film on a Si substrate, a core layer 610 including a waveguide layer for guiding signal light and a slab waveguide layer, and a core layer 610. It includes a Ge layer 614 that absorbs the light, and an upper clad layer 603 formed on the core layer 610 and the Ge layer 614.
  • a Si slab 611 doped with the first conductive impurity ion and a silicon electrode portion 612 in which the first conductive impurity ion is doped at a high concentration and acts as an electrode are formed, and a second A Si slab 619 doped with the conductive impurity ions of the above and a silicon electrode portion 613 in which the second conductive impurity ions are doped at a high concentration and act as an electrode are formed, and the silicon electrode portions 612 and 613 are metal electrodes, respectively. It is connected to 616,618.
  • the Ge layer 614 also has a Ge region 615 doped with a first conductive impurity ion, to which a metal electrode 617 is connected.
  • the gap 620 which is a region of the core layer sandwiched between the Si slabs 611 and 619 doped with impurity ions, functions as an amplification layer of GeAPD as true Si because the impurity ions are not doped.
  • the gap 620 can be used. Carrier avalanche amplification occurs. The carriers absorbed by the Ge layer 614 and pulled out by the electric field in the gap 621 cause avalanche amplification through the gap 620. In this way, it operates as a photodetector.
  • the photodetector according to this embodiment has a structure similar to that of the vertical GePD shown in FIG. 2, has a similar cross-sectional view, and can be manufactured by a general mass-produced CMOS foundry. Compared with the conventional vertical GePD, it is necessary to dope the first and second conductive impurity ions into separate Si slabs, but imposing two kinds of impurities in Si is the basis of mass production CMOS foundry. It is a process of, and there is no need to develop a special process.
  • the GeAPD according to the present embodiment does not require an additional photomask or a manufacturing process, and does not involve an increase in production cost as well as development cost for special process development.
  • the GeAPD of Example 1 will be described with reference to the GeAPD500 shown in FIG.
  • the gap 620 which is a region of the core layer sandwiched between the Si slabs 611 and 619, is an intrinsic Si layer and acts as an amplification layer, and the Ge layer 614 acts as a light absorption layer.
  • the electric field required for avalanche amplification in the Si layer is much higher than the electric field required to extract carriers from germanium. Therefore, it is an operating condition of GeAPD that the electric field strength in the gap 620 is much higher than the electric field strength in the gap 621.
  • the gap 620 is formed so as to straddle one end (one side) of the region where the core layer 610 and the Ge layer 614 are in contact with each other, but the relationship between the voltage applied to the gap 620 and the gap 621 is different.
  • the position of the gap may be anywhere as long as it is maintained.
  • FIG. 7 shows a first modification of GeAPD of Example 1.
  • the gap 620 between the Si slabs 611 and 619 of the GeAPD 510 is directly below the region where the core layer 610 and the Ge layer 614 are in contact with each other.
  • the length of the gap 621 is shortened, and the difference between the length of the gap 621 and the length of the gap 620 is smaller than that of the structure of FIG. Therefore, the voltage applied to the electrode 617 is reduced so that the electric field strength to the gap 620 is much higher than the electric field strength to the gap 621.
  • FIG. 8 shows a second modification of GeAPD of Example 1.
  • the gap 620 between the Si slabs 611, 619 of the GeAPD520 is outside the region where the core layer 610 and the Ge layer 614 meet.
  • the gap 621 has a curved shape as shown in FIG. 8 via the Si slab 611 doped with the first conductive impurity ion.
  • no electric field is applied to the gap 620
  • no electric field is applied to the gap 621.
  • a strong electric field is applied to the gap 620, the depletion layer opens, and one end of the depletion layer exceeds one end of the Ge layer 614, an electric field is applied to the gap 621.
  • the design is such that the ratio of the electric field strength applied to the gap 620 and the gap 621 is larger than that of the structures shown in FIGS. 6 and 7.
  • the electric field is strongly applied to the Ge layer 614.
  • the electric field applied to the germanium operating as the light absorption layer is sufficient to have a magnitude sufficient to pull out the carriers, and an electric field application beyond that leads to an increase in dark current. Therefore, if a high electric field enters the Ge layer 614 as in the configuration of FIG. 7, the performance as a device is deteriorated.
  • the gap 620 is preferably located far from the center of germanium. If the gap 620 is too far from the Ge layer 614, avalanche amplification will start in the gap 620 before the electric field enters the Ge layer 614, so the farther the gap 620 is from the center of the Ge layer 614, the better. Absent.
  • FIG. 9 shows the configuration of GeAPD of Example 2.
  • the Ge layer 901 doped with the first conductive impurity ion is inserted between the Si slab 611 doped with the first conductive impurity ion and the Ge layer 614.
  • a strong electric field is applied to the gap 620, the depletion layer opens, and no electric field is applied to the gap 621 until one end of the depletion layer enters the Ge layer 901.
  • the design has a large ratio of the electric field strength applied to the gap 620 and the gap 621.
  • FIG. 10 shows the configuration of GeAPD of Example 3.
  • the electrode 616 and the electrode 617 were short-circuited to form one electrode 1016. Since the number of terminals is smaller than that of the first embodiment, the mounting cost is reduced.
  • the electric field applied to the gap 621 and the gap 620 cannot be individually controlled.
  • the electric field strength in the gap 621 and the gap 620 is controlled by the length of the gap 621 and the gap 620, and the thickness and width of the Ge layer 614.
  • FIG. 11 shows the structure of GeAPD of Example 4.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of reference numeral XII-XII of FIG.
  • the GeAPD 800 has a different core layer 610 structure from the GeAPD shown in Examples 1 to 3.
  • Si slabs 619a and 619b doped with the second conductive impurity ions and silicon electrode portions 613a and 613b in which the second conductive impurity ions are doped at a high concentration and act as electrodes are formed.
  • the silicon electrode portions 613a and 613b are connected to the metal electrodes 618a and 618b, respectively.
  • the Ge layer 614 has a Ge region 615 doped with a first conductive impurity ion, to which a metal electrode 617 is connected. Further, immediately below the Ge layer 614, a Si slab 611 doped with the first conductive impurity ion is formed. In the region where the Si slab 611 is formed, a silicon electrode portion 612 that is doped with a high concentration of the first conductive impurity ion and acts as an electrode is formed separately from the Ge layer 614, and the metal electrode 616 is formed. It is connected.
  • the upper clad layer 603 is omitted, and the electrodes 616, 618a, 618b show only the positions in contact with the silicon electrode portions 612, 613a, 613b and the Ge region 615. Further, the Ge layer 614 is also omitted, and only the position in contact with the core layer 610 is shown.
  • Example 1 Compared with Example 1, the Si slabs 619a and 619b doped with the second conductive impurity ion straddle both ends (opposite two sides) of the region where the core layer 610 and the Ge layer 614 are in contact with each other. It is formed. As a result, the region of the core layer sandwiched between the Si slabs 611 and 619 doped with impurity ions is divided into two gaps 1201 and 1203, and the amplification layer becomes two.
  • the structure is line-symmetrical with respect to the Ge layer 614, and the electric field is applied mainly to the regions of the gap 1202 and the gap 1204 in the Ge layer 614, so that the electric field is offset as described above. Not born.
  • the traveling time of the generated carrier is also shortened as compared with the first embodiment.
  • the silicon electrode portion 612 and the electrode 616 are formed separately from the region where the Ge layer 614 is formed so as to give an electric potential to the Si slab 611.

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Abstract

量産ＣＭＯＳファウンダリの標準的なプロセスで作製可能な光検出器を提供する。シリコン（Ｓｉ）基板（６０１）と、下部クラッド層（６０２）と、信号光を導く導波路層を含むコア層（６１０）であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされた第１のＳｉスラブ（６１１）および第２の導電型不純物イオンがドーピングされた第２のＳｉスラブ（６１９）を含むコア層（６１０）と、光を吸収するゲルマニウム（Ｇｅ）層（６１４）であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域（６１５）を含むＧｅ層（６１４）と、上部クラッド層（６０３）と、前記第１および前記第２のＳｉスラブおよび前記Ｇｅ領域にそれぞれ接続された電極とを備え、前記第１のスラブ（６１１）および前記第２のＳｉスラブ（６１９）に挟まれた前記コア層の領域（６２０）が増幅層として動作する。

Description

光検出器
　本発明は、光検出器に関し、より詳細には、光通信システム、光情報処理システム等に用いられ、特にゲルマニウムを用いた光検出器に関する。
　近年の光通信の普及に伴い、光通信装置の低コスト化が求められている。その解決策の１つとして、光通信装置を構成する光回路を、大口径のシリコンウエハ上に、シリコンフォトニクスによる微小光回路技術を用いて形成する方法が知られている。これにより、１チップあたりの材料費を劇的に下げ、光通信装置の低コスト化を図ることができる。このような技術を用いて、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成された光検出器として、モノリシック集積が可能なゲルマニウムフォトダイオード（ＧｅＰＤ）がある。
　図１に、従来の導波路結合型の縦型ＧｅＰＤの構造を示す。図２は、図１の符号ＩＩ－ＩＩにおける断面図である。縦型のＧｅＰＤ１００は、Ｓｉ基板、Ｓｉ酸化膜、表面Ｓｉ層からなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板にリソグラフィ技術等を用いて形成される。縦型のＧｅＰＤ１００は、Ｓｉ基板１０１と、Ｓｉ基板上のＳｉ酸化膜からなる下部クラッド層１０２と、信号光を導くシリコンコア層１１０と、コア層１１０上に形成された光を吸収するＧｅ層１１４と、コア層１１０およびＧｅ層１１４上に形成された上部クラッド層１０３を備えている。コア層１１０は、導波路層１４１とシリコンスラブ１４２に分けられる。
　シリコンスラブ１４２は、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉスラブ１１１、および第１の導電型不純物イオンが高濃度にドーピングされ、電極として作用するシリコン電極部１１２、１１３が形成されている。Ｇｅ層１１４は、エピタキシャル成長によって積層され、その上部に第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域１１５が形成されている。Ｇｅ層１１４は、ゲルマニウム化合物であることもある。シリコン電極部１１２、１１３およびＧｅ領域１１５上には、それらに接するように電極１１６～１１８を備えている。
　なお、構造を分かり易くするために、図１は、上部クラッド層１０３を省いた上面図であり、電極１１６～１１８は、シリコン電極部１１２、１１３およびＧｅ領域１１５に接する位置のみを示している。
　縦型のＧｅＰＤ１００は、導波路層１４１からシリコンスラブ１４２に光が入射され、Ｇｅ層１１４で光が吸収されると、電極１１７と電極１１６、１１８との間に光電流が流れる。この光電流を検出することにより光を検出する。
　ＧｅＰＤの感度を向上させるために、アヴァランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）化したＧｅＡＰＤが知られている。図３に、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第１例を示す。ＧｅＡＰＤ２００が図２に示した縦型ＧｅＰＤと異なる点は、ｐ型Ｓｉスラブ１１１とＧｅ層１１４との間に、真性Ｓｉ層１１９が加わっている点である。図４に、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第２例を示す。さらに、ＧｅＡＰＤ３００は、真性Ｓｉ層１１９とＧｅ層１１４との間に、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉ層１２０を加えている。ＧｅＡＰＤ２００，３００において、真性Ｓｉ層１１９は増幅層として働き、Ｇｅ層１１４は光吸収層として働く。
　ＧｅＡＰＤ３００は、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域１１５、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ１１１、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉ層１２０の不純物量を調整し、真性Ｓｉ層１１９に電界を集中させ、雪崩増幅を引き起こす。Ｇｅ層１１４は、吸収した光キャリアを引き抜く程度の電界であって、真性Ｓｉ層１１９に比べて弱い電界が掛かるようにする。Ｇｅ層１１４で吸収された光キャリアは、真性Ｓｉ層１１９を通り雪崩増幅する（例えば、非特許文献１参照）。
　図５に、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第３例を示す。ＧｅＡＰＤ４００のコア層１１０には、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉスラブ１１１と電極として作用するシリコン電極部１１２とは別個に、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉスラブ１２２と電極として作用するシリコン電極部１２１とが形成されており、それぞれ電極１１６，１２５に接続されている。
　電極１１６と電極１２５との間に電圧を印加すると、電界はＧｅ層１１４を通る経路１２３と、コア層１１０を通る経路１２４とを介して、ｐ型Ｓｉスラブ１１１とｐ型Ｓｉスラブ１２２との間に掛かる。電界は、経路１２３より経路１２４の方が大きくなる。Ｇｅ層１１４の厚さや大きさ、ｐ型Ｓｉスラブ１１１とｐ型Ｓｉスラブ１２２の間隔などを調整することにより、経路１２４に掛かる電界がコア層１１０で雪崩増幅を起こすようにして、かつ、経路１２３に掛かる電界がＧｅ層１１４で吸収された光のキャリアを引き抜くように設計する。Ｇｅ層１１４で吸収された光キャリアは、コア層１１０を通り雪崩増幅する（例えば、非特許文献２参照）。
　従来のＧｅＡＰＤは、以下の３点を満たすことにより、ＡＰＤとして機能している。　
　　１）シリコンの増幅層に雪崩増幅が起こる程度の強い電界を印加
　　２）光吸収層であるゲルマニウムからキャリアを引き抜ける程度の、シリコン増幅層に掛かる電界より比較的弱い電界を印加
　　３）光吸収層から引き抜かれたキャリアは、シリコン増幅層を通り雪崩増幅される。
　図３～５に示したＧｅＡＰＤの作製には、ＧｅＰＤと比較して特殊なプロセスが必要となるという課題がある。図３，４に示したＧｅＡＰＤは、真性Ｓｉ層１１９の厚さを０．１～１μｍ程度必要とする。Ｓｉ層１１９の直下には、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉスラブ１１１が必要となるため、不純物をインプラした層の上に真性Ｓｉ層が配置される。従って、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ１１１を作った後に、不純物が拡散しないように真性Ｓｉ層１１９を成長させる必要がある。またはコア層１１０を削って凸型にしたのち、真性Ｓｉ層１１９を浸透して直下に第１の導電型不純物イオンをドーピングする特殊なプロセスが必要となる。
　図５に示したＧｅＡＰＤは、Ｇｅ層１１４の幅が１００～２００ｎｍであることが必要である。一般的な量産ＣＭＯＳファウンダリで作製可能なＧｅ層の幅は、数μｍ程度である。従って、非常に細いＧｅ層１１４を成長させる特殊なプロセスを開発する必要がある。
　シリコンフォトニクスは、一般的な量産ＣＭＯＳファウンダリで作製可能なことが長所の１つであり、低コスト化、量産性の向上の根拠となる。従って、従来のＧｅＡＰＤは、ファウンダリでサポートされていない特殊プロセスを工程に入れることになり、量産性の観点から現実的では無い。
Zhihong Huang, et al.,"Low Voltage High Speed Si-Ge Avalanche Photodiodes"，ThD3-2, OECC/PS2016 Tsung-Yang Liow, et al.,"Waveguide Ge/Si Avalanche Photodetector with a Unique Low-Height-Profile Device Structure", M2G.6.pdf, OFC 2014, OSA 2014
　本発明の目的は、量産ＣＭＯＳファウンダリの標準的なプロセスで作製可能な光検出器を提供することにある。
　本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、シリコン（Ｓｉ）基板と、前記Ｓｉ基板上に形成された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成され、信号光を導く導波路層を含むコア層であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされた第１のＳｉスラブおよび第２の導電型不純物イオンがドーピングされた第２のＳｉスラブを含むコア層と、前記コア層上に形成され、光を吸収するゲルマニウム（Ｇｅ）層であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域を含むＧｅ層と、前記コア層および前記Ｇｅ層上に形成された上部クラッド層と、前記第１および前記第２のＳｉスラブおよび前記Ｇｅ領域にそれぞれ接続された電極とを備え、前記第１および前記第２のＳｉスラブに挟まれた前記コア層の領域が増幅層として動作することを特徴とする。
　この構成によれば、一般的な量産ＣＭＯＳファウンダリで作製することができ、特殊なプロセスを開発する必要がない。
図１は、従来の導波路結合型の縦型ＧｅＰＤの構造を示す図、 図２は、図１に示した縦型ＧｅＰＤの断面図、 図３は、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第１例を示す図、 図４は、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第２例を示す図、 図５は、従来の導波路結合型のＧｅＡＰＤの第３例を示す図、 図６は、本発明の一実施態様にかかるＧｅＡＰＤの構成を示す図、 図７は、実施例１のＧｅＡＰＤの第１の変形例を示す図、 図８は、実施例１のＧｅＡＰＤの第２の変形例を示す図、 図９は、実施例２のＧｅＡＰＤの構成を示す図、 図１０は、実施例３のＧｅＡＰＤの構成を示す図、 図１１は、実施例４のＧｅＡＰＤの構造を示す図 図１２は、図１１に示したＧｅＡＰＤの断面図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
　図６に、本発明の一実施形態にかかるＧｅＡＰＤの構成を示す。ＧｅＡＰＤ５００は、Ｓｉ基板６０１と、Ｓｉ基板上のＳｉ酸化膜からなる下部クラッド層６０２と、信号光を導く導波路層とスラブ導波路層とを含むコア層６１０と、コア層６１０上に形成された光を吸収するＧｅ層６１４と、コア層６１０およびＧｅ層６１４上に形成された上部クラッド層６０３とを備える。
　コア層６１０上には、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１、および第１の導電型不純物イオンが高濃度にドーピングされ電極として作用するシリコン電極部６１２が形成され、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１９、および第２の導電型不純物イオンが高濃度にドーピングされ電極として作用するシリコン電極部６１３が形成され、シリコン電極部６１２，６１３は、それぞれ金属電極６１６，６１８と接続している。
　Ｇｅ層６１４にも第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域６１５があり、これに金属電極６１７が接続している。不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１、６１９に挟まれたコア層の領域である間隙６２０は、不純物イオンがドーピングされていないため、真性ＳｉとしてＧｅＡＰＤの増幅層として働く。
　不純物イオンがドーピングされた各層に逆バイアスがかかるように電極６１６，６１７，６１８に電圧を印加すると、図６中の間隙６２０，６２１に電界が掛かる。信号光を導くコア層６１０の導波路層から導入された光は、Ｇｅ層６１４で吸収されキャリアとなる。Ｇｅ層６１４のキャリアは、間隙６２１を中心とした電界によって引き抜かれ、電極６１７，６１８を通して光電流として信号を検出する。
　一方、電極６１６，６１８で主に制御される間隙６２０に掛かる電界を、間隙６２１に掛かる電界よりも大きく、かつ雪崩増幅が起こる程度の強い電界が掛かるように設計しておけば、間隙６２０ではキャリアの雪崩増幅が起こる。Ｇｅ層６１４で吸収され、間隙６２１の電界に引き抜かれたキャリアは、間隙６２０を通って雪崩増幅を起こす。このようにして、光検出器として動作する。
　本実施形態にかかる光検出器は、図２に示した縦型ＧｅＰＤの構造と類似しており、同じような断面図であり、一般的な量産ＣＭＯＳファウンダリで作製することができる。従来の縦型ＧｅＰＤと比べると、第１、第２の導電型不純物イオンを、別個のＳｉスラブにドーピングする必要があるが、２種の不純物をＳｉにインプラすることは、量産ＣＭＯＳファウンダリの基本のプロセスであり、特殊なプロセスを開発する必要がない。
　一般的なシリコンフォトニクスにおいてＧｅＰＤを使う場合は、ＣＭＯＳプロセスによる光変調器などの電子回路を同時に集積する場合が殆どである。このように異なるデバイスを作製する場合には、２種の不純物をＳｉにドーピングすることが行われている。従って、本実施形態にかかるＧｅＡＰＤは、追加のフォトマスクや製造工程も必要なく、特殊なプロセス開発の開発コストだけではなく、生産コストの増加も伴わない。
　図６に示したＧｅＡＰＤ５００を参照して、実施例１のＧｅＡＰＤを説明する。Ｓｉスラブ６１１、６１９に挟まれたコア層の領域である間隙６２０は、真性Ｓｉ層であり増幅層として作用し、Ｇｅ層６１４は、光吸収層として作用する。Ｓｉ層において雪崩増幅に必要な電界は、ゲルマニウムからキャリアを引き抜くために必要な電界より遥かに高い。従って、間隙６２０への電界強度は、間隙６２１への電界強度より遥かに高いことが、ＧｅＡＰＤの動作条件となる。図６の構造では、間隙６２０は、コア層６１０とＧｅ層６１４とが接する領域の片端部（一辺）をまたぐように形成されているが、間隙６２０と間隙６２１に印加される電圧の関係が保たれていれば、間隙の位置はどこに有っても良い。
　図７に、実施例１のＧｅＡＰＤの第１の変形例を示す。ＧｅＡＰＤ５１０のＳｉスラブ６１１、６１９の間の間隙６２０は、コア層６１０とＧｅ層６１４とが接する領域の直下にある。間隙６２１の長さが短くなり、間隙６２１の長さと間隙６２０の長さとの差が、図６の構造に比べて小さくなる。そこで、電極６１７に印加する電圧を小さくして、間隙６２０への電界強度が間隙６２１への電界強度より遥かに高くなるようにして動作させる。
　図８に、実施例１のＧｅＡＰＤの第２の変形例を示す。ＧｅＡＰＤ５２０のＳｉスラブ６１１、６１９の間の間隙６２０は、コア層６１０とＧｅ層６１４とが接する領域の外側にある。ここで間隙６２１は、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１を経由して、図８に示したように、曲がった形となる。間隙６２０に電界が掛かっていない状態では、間隙６２１に電界がかかることが無い。間隙６２０に強い電界がかかり、空乏層が開き、空乏層の一端がＧｅ層６１４の片端を超えたときに、間隙６２１には電界がかかることになる。
　従って、図６、図７に示した構造に比べて、間隙６２０と間隙６２１に掛かる電界強度の比が大きくなる設計と言える。図７に示した構成では、間隙６２０に電界がかかると、Ｇｅ層６１４に強く電界が入り込む構成となっている。ＧｅＡＰＤの動作において、光吸収層として動作するゲルマニウムに印加される電界は、キャリアを引き抜く程度の大きさで十分であり、それ以上の電界印加は暗電流の増加に繋がる。従って、図７の構成の様にＧｅ層６１４に高い電界が入り込むことは、デバイスとしての性能を落とす結果となる。
　図６に示した構成では、Ｇｅ層６１４の片端部にだけ電界が入り込み、図８に示した構成では、間隙６２０における空乏層がＧｅ層６１４に入り込むまでは、Ｇｅ層６１４には電界が印加されない。従って、間隙６２０は、ゲルマニウムの中心より遠い位置にあることが好ましい。間隙６２０がＧｅ層６１４より離れすぎると、Ｇｅ層６１４に電界が入り込む前に、間隙６２０で雪崩増幅が始まってしまうため、間隙６２０は、Ｇｅ層６１４の中心から遠ければ遠いほど良いというわけではない。
　図９に、実施例２のＧｅＡＰＤの構成を示す。ＧｅＡＰＤ６００は、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１とＧｅ層６１４との間に、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ層９０１が挿入されている。間隙６２０に強い電界がかかり、空乏層が開き、空乏層の一端がＧｅ層９０１に入り込むまで、間隙６２１には電界が印加されない。実施例１の第２の変形例と同じように、間隙６２０と間隙６２１に掛かる電界強度の比が大きくなる設計と言える。
　図１０に、実施例３のＧｅＡＰＤの構成を示す。ＧｅＡＰＤ７００は、図６に示した実施例１の構成において、電極６１６と電極６１７とを短絡させ、１つの電極１０１６とした。実施例１の形態に比べ、端子数が少なくなるため実装コストが下がる。
　一方、シリコン電極部６１２とＧｅ領域６１５に掛かる電圧を個別に制御することが出来なくなるため、間隙６２１と間隙６２０とに掛けられる電界の制御においても、個別の制御が出来なくなる。間隙６２１と間隙６２０への電界強度は、間隙６２１と間隙６２０の長さと、Ｇｅ層６１４の厚さ、幅によって制御することになる。
　図１１は、実施例４のＧｅＡＰＤの構造を示す。図１２は、図１１の符号ＸＩＩ－ＸＩＩにおける断面図である。ＧｅＡＰＤ８００は、実施例１～３に示したＧｅＡＰＤとは、コア層６１０の構成が異なる。コア層６１０上には、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１９ａ，６１９ｂ、および第２の導電型不純物イオンが高濃度にドーピングされ電極として作用するシリコン電極部６１３ａ，６１３ｂが形成され、シリコン電極部６１３ａ，６１３ｂは、それぞれ金属電極６１８ａ，６１８ｂと接続している。
　Ｇｅ層６１４には、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域６１５があり、これに金属電極６１７が接続されている。さらに、Ｇｅ層６１４直下には、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１が形成されている。Ｓｉスラブ６１１が形成されている領域であって、Ｇｅ層６１４とは別個に、第１の導電型不純物イオンが高濃度にドーピングされ電極として作用するシリコン電極部６１２が形成され、金属電極６１６に接続されている。
　なお、構造を分かり易くするために、図１１では、上部クラッド層６０３を省き、電極６１６，６１８ａ，６１８ｂは、シリコン電極部６１２、６１３ａ，６１３ｂおよびＧｅ領域６１５に接する位置のみを示している。また、Ｇｅ層６１４も省略し、コア層６１０と接する位置のみを示している。
　実施例１と比較すると、第２の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１９ａ，６１９ｂが、コア層６１０とＧｅ層６１４とが接する領域の両端（対向するニ辺）を、それぞれまたぐように形成される。これにより、不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１、６１９に挟まれたコア層の領域は、間隙１２０１，１２０３の２つに分かれ、増幅層が２つになる。図６に示した実施例１では、Ｇｅ層６１４から見ると、間隙６２０に近い端と遠い端が生まれ、間隙６２０から遠い端付近で吸収されたキャリアと、近い端付近で吸収されたキャリアに掛かる電界が不均一となっていた。
　実施例４では、Ｇｅ層６１４を中心に線対称の構造となっており、Ｇｅ層６１４内では間隙１２０２と間隙１２０４の領域を中心に電界が印加されるため、上記のような電界の片寄が生まれない。発生したキャリアの走行時間も実施例１と比較して短縮される。
　一方、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＳｉスラブ６１１に電位を与える電極を、Ｇｅ層６１４の両脇に配置できなくなる。そこで、図１１に示したように、Ｇｅ層６１４が形成されている領域とは別個に、シリコン電極部６１２と電極６１６を形成して、Ｓｉスラブ６１１に電位を与えるようにしている。

Claims (8)

  1. 　シリコン（Ｓｉ）基板と、
    　前記Ｓｉ基板上に形成された下部クラッド層と、
    　前記下部クラッド層上に形成され、信号光を導く導波路層を含むコア層であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされた第１のＳｉスラブおよび第２の導電型不純物イオンがドーピングされた第２のＳｉスラブを含むコア層と、
    　前記コア層上に形成され、光を吸収するゲルマニウム（Ｇｅ）層であって、第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ領域を含むＧｅ層と、
    　前記コア層および前記Ｇｅ層上に形成された上部クラッド層と、
    　前記第１および前記第２のＳｉスラブおよび前記Ｇｅ領域にそれぞれ接続された電極とを備え、
    　前記第１および前記第２のＳｉスラブに挟まれた前記コア層の領域が増幅層として動作することを特徴とする光検出器。
  2. 　前記コア層の前記領域は、前記コア層と前記Ｇｅ層とが接する領域の一辺を含むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
  3. 　前記コア層の前記領域は、前記コア層と前記Ｇｅ層とが接する領域の直下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
  4. 前記コア層と前記Ｇｅ層とが接する領域の直下に前記第１のＳｉスラブが形成され、前記コア層の前記領域は、前記コア層と前記Ｇｅ層とが接する領域の直下に形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
  5. 　前記コア層の前記領域は、前記コア層と前記Ｇｅ層とが接する領域の対向するニ辺を含むように２つに分かれて形成され、それぞれに等しい電界が印加されることを特徴とする請求項１に記載の光検出器。
  6. 　前記コア層の前記領域にかかる電界は、前記Ｇｅ領域と前記第２のＳｉスラブとの間にかかる電界よりも大きく、雪崩増幅が起こる電界が印加されることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の光検出器。
  7. 　前記コア層または前記第１のＳｉスラブと前記Ｇｅ層との間に第１の導電型不純物イオンがドーピングされたＧｅ層がさらに挿入されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光検出器。
  8. 　前記第１のＳｉスラブに接続された電極と前記Ｇｅ領域に接続された電極とが短絡されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光検出器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114256374A (zh) * 2021-12-29 2022-03-29 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法
CN114256375A (zh) * 2021-12-29 2022-03-29 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法
WO2023108857A1 (zh) * 2021-12-14 2023-06-22 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 光电探测器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391225B1 (en) * 2013-06-11 2016-07-12 Sandia Corporation Two-dimensional APDs and SPADs and related methods
JP2017147352A (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 沖電気工業株式会社 半導体受光素子、光電融合モジュール、半導体受光素子の製造方法
JP2018082089A (ja) * 2016-11-17 2018-05-24 日本電信電話株式会社 光検出器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7453132B1 (en) * 2002-06-19 2008-11-18 Luxtera Inc. Waveguide photodetector with integrated electronics
US7397101B1 (en) * 2004-07-08 2008-07-08 Luxtera, Inc. Germanium silicon heterostructure photodetectors
US8461624B2 (en) * 2010-11-22 2013-06-11 Intel Corporation Monolithic three terminal photodetector
KR20150035520A (ko) * 2012-07-25 2015-04-06 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 결함 실리콘 흡수 영역을 갖는 애벌란시 포토다이오드
CA2941586C (en) * 2014-03-10 2018-05-22 Coriant Advanced Technology, LLC Germanium metal-contact-free near-ir photodetector
CN105655417B (zh) * 2016-02-29 2017-07-28 华为技术有限公司 光波导探测器与光模块
US11101400B2 (en) * 2017-11-28 2021-08-24 Luxtera Llc Method and system for a focused field avalanche photodiode
JP7090479B2 (ja) * 2018-06-06 2022-06-24 富士通株式会社 光半導体素子及び光伝送装置
US10854768B2 (en) * 2018-12-20 2020-12-01 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Optoelectronic component with current deflected to high-gain paths comprising an avalanche photodiode having an absorbing region on a p-doped lateral boundary, an n-doped lateral boundary and an amplifying region
US10901150B2 (en) * 2019-06-12 2021-01-26 Elenion Technologies, Llc Metal contact free photodetector with sidewall doping
JP6793786B1 (ja) * 2019-06-28 2020-12-02 沖電気工業株式会社 半導体受光素子、光電融合モジュール及びアバランシェフォトダイオードの製造方法
CN116504856A (zh) * 2019-08-28 2023-07-28 光程研创股份有限公司 具有低暗电流的光侦测装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391225B1 (en) * 2013-06-11 2016-07-12 Sandia Corporation Two-dimensional APDs and SPADs and related methods
JP2017147352A (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 沖電気工業株式会社 半導体受光素子、光電融合モジュール、半導体受光素子の製造方法
JP2018082089A (ja) * 2016-11-17 2018-05-24 日本電信電話株式会社 光検出器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG, BINHAO ET AL.: "35Gb/s Ultralow-Voltage Three-Terminal Si-Ge Avalanche Photodiode", 2019 OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS CONFERENCE AND EXHIBITION (OFC), 22 April 2019 (2019-04-22), pages 1 - 3, XP033540096, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/document/8696313> [retrieved on 20191021] *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023108857A1 (zh) * 2021-12-14 2023-06-22 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 光电探测器
CN114256374A (zh) * 2021-12-29 2022-03-29 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法
CN114256375A (zh) * 2021-12-29 2022-03-29 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法
CN114256375B (zh) * 2021-12-29 2023-08-08 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法
CN114256374B (zh) * 2021-12-29 2023-12-05 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 雪崩光电探测器及其制备方法

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