[发明专利]倒锥型大功率硅锗光电探测器及提高入射光功率的方法

权利要求书

1.一种倒锥型大功率硅锗光电探测器，制作在SOI晶圆(1)上，其特征在于：该探测器包括入射波导(2)、第一重掺杂区(3)、第二重掺杂区(4)、第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、锗波导(7)、本征区(8)，光从入射波导(2)入射，所述第一重掺杂区(3)、第二重掺杂区(4)、第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)组成有两层台阶的单脊波导结构，第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)的横截面围成梯形，在梯形与入射波导(2)连接处，梯形宽度与入射波导(2)宽度相等，梯形沿着光传播方向宽度由宽变窄；锗波导(7)的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由窄变宽；本征区(8)的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由宽变窄；

所述入射波导(2)的纵截面为有两层台阶的单脊波导结构，其中，下层台阶的高度为h1，上层台阶的高度为h2，所述第一重掺杂区(3)、第二重掺杂区(4)的高度为h1，所述第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)的高度为h1+h2。

2.如权利要求1所述的倒锥型大功率硅锗光电探测器，其特征在于：所述第一轻掺杂区(5)和第二轻掺杂区(6)之间有本征区(8)，第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)均在锗波导(7)下方，且均与锗波导(7)接触，第一重掺杂区(3)与第一轻掺杂区(5)接触，第二重掺杂区(4)与第二轻掺杂区(6)接触。

3.如权利要求1所述的倒锥型大功率硅锗光电探测器，其特征在于：所述入射波导(2)、第一重掺杂区(3)、第二重掺杂区(4)、第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)的材料均为硅。

4.如权利要求1所述的倒锥型大功率硅锗光电探测器，其特征在于：所述第一重掺杂区(3)的掺杂类型与第二重掺杂区(4)的掺杂类型相反；第一轻掺杂区(5)的掺杂类型与第一重掺杂区(3)掺杂类型相同；第二轻掺杂区(6)的掺杂类型与第二重掺杂区(4)的掺杂类型相同。

5.如权利要求1所述的倒锥型大功率硅锗光电探测器，其特征在于：所述第一轻掺杂区(5)的掺杂浓度d₅比第一重掺杂区(3)的掺杂浓度d₃低，10＜d₃/d₅＜10³。

6.如权利要求1所述的倒锥型大功率硅锗光电探测器，其特征在于：所述第二轻掺杂区(6)的掺杂浓度d₆比第二重掺杂区(4)的掺杂浓度d₄低，10＜d₄/d₆＜10³。

7.一种应用于权利要求1所述倒锥型大功率硅锗光电探测器的提高入射光功率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

光从入射波导(2)入射后，进入第一重掺杂区(3)、第二重掺杂区(4)、第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)组成的单脊波导结构，光功率主要集中在第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)和本征区(8)形成的范围内，由于第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)、本征区(8)在光传播方向上是由宽变窄的梯形结构，而锗波导(7)在光传播方向上是由窄变宽的梯形结构，在光功率的传播的途中，缓慢而逐渐从第一轻掺杂区(5)、第二轻掺杂区(6)和本征区(8)形成的范围耦合进入锗波导(7)，因此，在光传播的途中，光功率逐渐的被锗波导(7)吸收，提高硅锗光电探测器的入射光功率。