[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，其中形成基本垂直的沟槽侧壁；

设置在所述沟槽侧壁上方的第一p-i-n膜层叠；以及

耦合至所述p-i-n膜层叠的p型和n型层的一对电极，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所述的光子器件，其特征在于，所述第一p-i-n膜层叠包括第一i层半导体，所述第一i层半导体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所述的光子器件，其特征在于，所述第一i层半导体膜的带隙比所述衬底半导体膜的带隙窄以吸收第一光波长并使大于所述第一光波长的第二光波长基本穿过。

4.如权利要求3所述的光子器件，其特征在于，所述衬底半导体膜主要包括硅晶格原子，且其中所述第一i层半导体膜包括具有至少10原子百分比的硅的硅锗合金。

5.如权利要求2所述的光子器件，其特征在于，所述沟槽侧壁上的光电检测器面积至少为300μm²，且所述第一i层半导体膜的膜厚度介于约1.5μm至约3.0μm之间。

6.如权利要求2所述的光子器件，其特征在于，还包括：

形成于所述衬底半导体膜中的第二沟槽侧壁；

设置在所述第二沟槽侧壁上方的第二p-i-n膜层叠，其中所述第二p-i-n膜层叠包括第二i层半导体膜，所述第二i层半导体膜的带隙不同于所述第一i层半导体膜的带隙，以吸收第二光波长；以及

耦合到所述第二p-i-n膜层叠的第二对电极，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所述的光子器件，其特征在于，还包括：光波导，所述光波导形成在所述衬底半导体膜中并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来自所述第一侧壁光电检测器的包括所述第二波长的光光学地耦合到所述第二侧壁光电检测器。

8.如权利要求6所述的光子器件，其特征在于，所述衬底半导体膜基本为硅，所述第一i层半导体膜包括硅锗合金，所述硅锗合金的硅含量大于所述第二i层半导体膜的硅含量，且其中所述第一i层半导体膜具有与所述第二i层半导体膜基本相同的膜厚度。

9.如权利要求8所述的光子器件，其特征在于，所述第一i层半导体中的硅浓度分布曲线是第一i层半导体膜厚度的非线性函数，且其中第二i层半导体基本为纯锗。

10.如权利要求6所述的光子器件，其特征在于，还包括在所述第二p-i-n膜层叠上方的反射器层，以将所述第二光波长反射回所述第二p-i-n膜层叠。

11.一种系统，包括：

如权利要求1所述的光子器件；以及

光耦合于所述第一侧壁光电检测器的下游的光解多路复用器。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：

光耦合到光解多路复用器的下游的多个长波长侧壁光电检测器，其中每个长波长侧壁光电检测器还包括：

形成于所述衬底半导体膜中的第二沟槽侧壁；

设置在所述第二沟槽侧壁上方的第二p-i-n膜层叠，其中所述第二p-i-n膜层叠包括第二i层半导体膜，所述第二i层半导体膜的带隙不同于所述第一i层半导体膜的带隙，以吸收所述第二光波长；以及

耦合到所述第二p-i-n膜层叠的第二对电极，以在所述第二沟槽侧壁上形成具有主要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：

将具有基本垂直侧壁的第一沟槽蚀刻入衬底半导体膜；

在第一沟槽侧壁上方形成第一p-i-n膜层叠；以及

形成耦合至所述第一p-i-n膜层叠的p型和n型层的第一对电极以在第一沟槽侧壁上形成具有主要检测器面积的第一光电检测器。