[发明专利]侧壁光电检测器

权利要求书

1.一种光子器件，包括：

衬底半导体膜，其具有形成于其中的基本上垂直的沟槽侧壁；

布置在所述沟槽侧壁之上的第一p-i-n膜堆叠；以及

一对电极，其被耦合到所述p-i-n膜堆叠的p型和n型层以在所述沟槽侧壁上形成第一光电检测器。

2.如权利要求1中所述的光子器件，其中，所述第一p-i-n膜堆叠包括第一i层半导体，所述第一i层半导体具有的晶格常数不同于所述衬底半导体膜的晶格常数。

3.如权利要求2中所述的光子器件，其中，第一i层半导体膜具有窄于所述衬底半导体膜的带隙以吸收第一光波长并且基本上使第二光波长通过，所述第二光波长大于所述第一光波长。

4.如权利要求3中所述的光子器件，其中，所述衬底半导体膜主要包括硅晶格原子，并且其中所述第一i层半导体膜包括硅锗合金，所述硅锗合金具有至少10at.％的硅。

5.如权利要求2中所述的光子器件，其中，所述沟槽侧壁上的光电检测器面积至少为300μm²，并且第一i层半导体膜的膜厚度在大约1.5μm与大约3.0μm之间。

6.如权利要求2中所述的光子器件，还包括：

形成在所述衬底半导体膜中的第二沟槽侧壁；

布置在所述第二沟槽侧壁之上的第二p-i-n膜堆叠，其中所述第二p-i-n膜堆叠包括第二i层半导体膜，所述第二i层半导体膜具有的带隙不同于第一i层半导体膜的带隙以吸收第二光波长；以及

第二对电极，其被耦合到所述第二p-i-n膜堆叠以在所述第二沟槽侧壁上形成第二侧壁光电检测器。

7.如权利要求6中所述的光子器件，还包括：光波导，其被形成在所述衬底半导体膜中并且跨越所述第一和第二侧壁光电检测器之间的距离的至少一部分以将包括第二波长的光从所述第一侧壁光电检测器光学耦合到所述第二侧壁光电检测器。

8.如权利要求6中所述的光子器件，其中，所述衬底半导体膜基本上为硅，第一i层半导体膜包括硅锗合金，所述硅锗合金具有的含硅量大于所述第二i层半导体膜所具有的含硅量，并且其中第一i层半导体膜具有基本上与所述第二i层半导体膜相同的膜厚度。

9.如权利要求8中所述的光子器件，其中，所述第一i层半导体中的硅浓度分布图是第一i层半导体膜厚度的非线性函数，并且其中第二i层半导体基本上是纯锗。

10.如权利要求6中所述的光子器件，还包括所述第二p-i-n膜堆叠之上的反射器层，用于将所述第二光波长反射回到所述第二p-i-n膜堆叠。

11.一种系统，包括：

如权利要求1中所述的光子器件；以及

光解复用器，其被光学耦合到第一侧壁光电检测器的下游。

12.如权利要求11中所述的系统，还包括：

多个长波长侧壁光电检测器，其被光学耦合到所述光解复用器的下游，其中每个所述长波长侧壁光电检测器还包括：

形成在衬底半导体膜中的第二沟槽侧壁；

布置在所述第二沟槽侧壁之上的第二p-i-n膜堆叠，其中所述第二p-i-n膜堆叠包括第二i层半导体膜，所述第二i层半导体膜具有的带隙不同于第一i层半导体膜的带隙以吸收第二光波长；以及

第二对电极，其被耦合到所述第二p-i-n膜堆叠以在所述第二沟槽侧壁上形成具有大部分检测器面积的第二侧壁光电检测器。

13.一种形成光子器件的方法，所述方法包括：

将具有基本上垂直的侧壁的第一沟槽蚀刻到衬底半导体膜中；

在所述第一沟槽侧壁之上形成第一p-i-n膜堆叠；以及

形成第一对电极，所述电极被耦合到所述第一p-i-n膜堆叠的p型和n型层以在第一沟槽侧壁上形成具有大部分检测器面积的第一光电检测器。

14.如权利要求13中所述的方法，其中，形成第一p-i-n膜堆叠进一步包括：

在所述第一沟槽侧壁之上形成第一传导类型的第一掺杂半导体层；

在所述掺杂半导体层上外延地生长第一i层半导体膜，所述第一i层半导体膜具有的晶格常数不同于所述衬底半导体膜的晶格常数；以及

在所述第一i层半导体膜之上形成第二传导类型的第二掺杂半导体层，作为对所述第一掺杂半导体层的补充。