[发明专利]侧壁光电检测器

说明书

技术领域

本发明的实施例属于集成光学组件(IOC)的领域且尤其涉及光电检测器。

背景

光学(光子)组件中的进步正在实现电和光器件互连的会聚(convergence)。第一代会聚I/O模块很可能基于10Gb/s 850nm垂直腔表面发射激光器(VCSEL)和III-V光电检测器，但之后的各代预期会移至1310nm载波波分复用(CWDM)配置从而以较低成本实现较高的数据率，诸如40Gb/s和100Gb/s。

为了在各代之间提供兼容性，会聚I/O接收器理想上应能够有效地检测850nm和1310nm两频带。因为预期光将经由多模光纤来提供从而降低封装成本，所以850nm和1310nm光均在同一点引入。一般而言，基于硅的光学方案在III-V技术上是优选的，因为硅提供显著的成本节省。然而，因为硅吸收850nm的光，所以可能从某些会聚I/O应用中排除基于硅的方案。

附图简述

在说明书的结论部分中具体指出并明确要求了本发明的实施例。然而，关于组织和操作方法两者的本发明的实施例连同其目标、特征和优点一起通过在阅读附图时参考以下详细描述可被最好地理解，在附图中：

图1示出根据实施例的侧壁光电检测器的立体图；

图2示出根据实施例的一对光耦合侧壁光电检测器的横截面图；

图3示出根据实施例的经由光解多路复用器光耦合的侧壁光电检测器的俯视图；

图4A示出根据实施例的在制造一对光耦合侧壁光电检测器期间形成的结构的横截面图；

图4B示出根据实施例的在制造一对光耦合侧壁光电检测器期间形成的结构的横截面图；

图4C示出根据实施例的在制造一对光耦合侧壁光电检测器期间形成的结构的横截面图；以及

图4D示出根据实施例的在制造一对光耦合侧壁光电检测器期间形成的结构的横截面图。

详细描述

在本文中参考附图描述了侧壁光电检测器的实施例、其制造和在集成光学组件中的应用。一般而言，侧壁光电检测器包括设置在衬底的形貌特征的侧壁上的p型和n型膜层及其间的固有膜层，在文本中上述膜层的组合称为p-i-n膜层叠。在一个实施例中，硅上锗p-i-n侧壁光电检测器形成在硅深沟槽的侧壁上。侧壁光电检测器的有效面积取决于有效侧壁的表面面积，且能够检测入射到不与衬底的顶面正交的有效侧壁上的光。在另一个实施例中，p-i-n膜层叠形成在多个侧壁表面以形成多个侧壁光电检测器。在一个这样的实施例中，第一p-i-n膜层叠包括固有或“i层”成分，其被调谐成提供对诸如850nm之类的第一入射辐射波长具有高响应度的第一侧壁光电检测器；而第二p-i-n膜层叠包括“i层”成分，其被调谐成提供对诸如1310nm之类的第二入射辐射波长具有高响应度的第二侧壁光电检测器。在特定实施例中，第一和第二光电检测器经由光波导耦合在一起，使得通过第一光电检测器的光波长(例如，1310nm)传导至第二光电检测器以供检测，允许分离检测从光斑大小入射到第一侧壁的多个光波长。

然而，可在没有这些特定细节中的一个或多个的情况下或结合其他已知方法、材料和装置实施具体实施例。例如，尽管在基于硅的系统的背景下描述侧壁光电检测器，但本文描述的侧壁光电检测器和技术可容易地适用于其他集成光学组件，诸如但不限于光分/插滤光器、信号调节器等。在以下的描述中，阐述了很多特定细节，诸如特定材料、尺寸和材料参数等，以提供对本发明的透彻理解。在其它情形中，对众所周知的光学设计和VLSI制造技术并未进行详细描述以免不必要地混淆本发明。本说明书中对“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或特性被包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方，短语“在实施例中”的出现不一定都指代本发明的同一实施例。而且，特定特征、结构、材料或特性可按照任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。还应理解可在不互斥的情况下组合特定实施例。

在本文中使用的术语“在...上方”、“在...下方”、“在...之间”和“在...上”指的是一个部件相对其它部件的相对位置。如此，例如，置于另一个部件上方或下方的一个部件可直接与另一部件接触或者可具有一个或多个中间部件。此外，置于多个部件之间的一个部件可直接接触两个部件，或者可具有一个或多个中间部件。相反，第一部件在第二部件上是与该第二部件亲密接触。另外，假设相对于多个部件共用的衬底执行操作而不考虑衬底或部件的绝对取向，来提供一个部件相对于其它部件的相对位置。