[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

说明书

本发明公开了一种倒锥型大功率硅锗光电探测器及提高入射光功率的方法，涉及光通信集成器件领域。该探测器包括入射波导、第一重掺杂区、第二重掺杂区、第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、锗波导、本征区，光从入射波导入射，所述第一重掺杂区、第二重掺杂区、第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区组成有两层台阶的单脊波导结构，第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区的横截面围成梯形，在梯形与入射波导连接处，梯形宽度与入射波导宽度相等，梯形沿着光传播方向宽度由宽变窄；锗波导的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由窄变宽；本征区的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由宽变窄。本发明能够有效提高硅锗光电探测器的入射光功率。

技术领域

本发明涉及光通信集成器件领域，具体是涉及一种倒锥型大功率硅锗光电探测器及提高入射光功率的方法。

背景技术

硅锗光电探测器制作在SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)晶圆上，具有与硅基光电子工艺兼容、集成度高的优点。目前，传统硅锗光电探测器主要用于探测功率低于5dBm的光，当光功率高于5dBm时，器件出现饱和甚至烧毁的现象。对于微波光子学应用，需要探测的光功率大于5dBm，从而提高光-微波转换效率，减少对微波放大器的需求，降低成本，因此有必要研究一种高功率的硅锗光电探测器。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种倒锥型大功率硅锗光电探测器及提高入射光功率的方法，能够有效提高硅锗光电探测器的入射光功率。

本发明提供一种倒锥型大功率硅锗光电探测器，制作在SOI晶圆上，该探测器包括入射波导、第一重掺杂区、第二重掺杂区、第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、锗波导、本征区，光从入射波导入射，所述第一重掺杂区、第二重掺杂区、第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区组成有两层台阶的单脊波导结构，第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区的横截面围成梯形，在梯形与入射波导连接处，梯形宽度与入射波导宽度相等，梯形沿着光传播方向宽度由宽变窄；锗波导的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由窄变宽；本征区的横截面为梯形，宽度沿着光传播方向由宽变窄。

在上述技术方案的基础上，所述第一轻掺杂区和第二轻掺杂区之间有本征区，第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区均在锗波导下方，且均与锗波导接触，第一重掺杂区与第一轻掺杂区接触，第二重掺杂区与第二轻掺杂区接触。

在上述技术方案的基础上，所述入射波导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。

在上述技术方案的基础上，所述第一重掺杂区、第二重掺杂区的高度为h₁。

在上述技术方案的基础上，所述第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区的高度为h₁+h₂。

在上述技术方案的基础上，所述入射波导、第一重掺杂区、第二重掺杂区、第一轻掺杂区、第二轻掺杂区、本征区的材料均为硅。

在上述技术方案的基础上，所述第一重掺杂区的掺杂类型与第二重掺杂区的掺杂类型相反；第一轻掺杂区的掺杂类型与第一重掺杂区掺杂类型相同；第二轻掺杂区的掺杂类型与第二重掺杂区的掺杂类型相同。

在上述技术方案的基础上，所述第一轻掺杂区的掺杂浓度d₅比第一重掺杂区的掺杂浓度d₃低，10＜d₃/d₅＜10³。

在上述技术方案的基础上，所述第二轻掺杂区的掺杂浓度d₆比第二重掺杂区的掺杂浓度d₄低，10＜d₄/d₆＜10³。

本发明还提供一种应用于上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，包括以下步骤：