[发明专利]一种用于C波段的应力硅探测器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种用于C波段的应力硅探测器及其制作方法，该应力硅探测器包括：设置在背衬底上的二氧化硅层，以及，均设置在所述二氧化硅层内的应力单晶硅吸收层和硅波导层，且所述应力单晶硅吸收层连接设置在硅波导层的上端；所述应力单晶硅吸收层通过所述硅波导层与二氧化硅层对非晶硅薄膜施加拉应力而形成；所述硅波导层和所述应力单晶硅吸收层分别连接电极。本发明能够准确且有效地增大硅的晶格常数，并减小带隙，从而能够可靠地增加硅的吸收限，使得硅探测器可以在C波段乃至更长的波长范围内工作。

技术领域

本发明涉及光电信息中的光电探测器领域，具体涉及一种用于C波段的应力硅探测器及其制作方法。

背景技术

近年来，随着物联网的迅猛发展，光纤通信系统作为物联网的重要依托，其发展受到更多的重视。在长途骨干网领域，随着光传输技术的成熟和发展，世界范围内出现了干线传输网络的建设热潮，传输带宽、传输容量快速发展。

随着光纤通信系统的发展，光器件的发展也同样面临着机遇和挑战，如何开发出性能优良、价格低廉的光器件已经成为人们所面临的首要问题。硅基光电子器件具有易于集成、工艺成本低等优点，近些年来引起研究人员的广泛关注。由于掺铒光纤放大器(EDFA)的产生，使得光纤长距离通信产生了长足的发展。然而EDFA的工作波长为1545nm-1555nm，故目前的光纤通信系统主要工作在C波段。

但由于单晶硅本身带隙的限制，由于单晶硅的禁带宽度只有1.11eV，对应的截止光吸收波长为1100nm，不能满足现行的C波段的光通信的应用要求，因此，通过能带工程来扩展硅材料的吸收限，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种用于C波段的应力硅探测器及其制作方法，能够准确且有效地增大硅的晶格常数，并减小带隙，从而能够可靠地增加硅的吸收限，使得硅探测器可以在C波段乃至更长的波长范围内工作。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于C波段的应力硅探测器，所述应力硅探测器包括：

设置在背衬底上的二氧化硅层，以及，均设置在所述二氧化硅层内的应力单晶硅吸收层和硅波导层，且所述应力单晶硅吸收层连接设置在硅波导层的上端；

所述应力单晶硅吸收层通过所述硅波导层与二氧化硅层对非晶硅薄膜施加拉应力而形成；

所述硅波导层和所述应力单晶硅吸收层分别连接电极。

进一步地，所述硅波导层包括：平板形硅波导层，以及连接设置在所述硅平板层上部中间位置的脊形硅波导层；

相对应的，所述脊形硅波导层和所述应力单晶硅吸收层分别与各电极连接。

进一步地，所述二氧化硅层包括：连接设置的二氧化硅下层和二氧化硅上层，且所述二氧化硅下层为SOI衬底中的二氧化硅区域；

相对应的，所述硅波导层为经刻蚀后的所述SOI衬底中的顶层硅区域；

所述二氧化硅上层与所述二氧化硅下层的分界处为所述硅波导层的底部所在平面。

进一步地，所述二氧化硅层内竖直设有用于连通二氧化硅层的顶端和所述应力单晶硅吸收层顶端的源极通孔，使得源极S经该源极通孔连接至所述应力单晶硅吸收层；

以及，所述二氧化硅层内还竖直设有用于连通二氧化硅层的顶端和所述硅平板层的顶端的栅极通孔，使得栅极G经该栅极通孔连接至所述硅平板层。

进一步地，所述应力单晶硅吸收层与脊形硅波导层的剖面宽度相同。

第二方面，本发明提供一种用于C波段的应力硅探测器的制作方法，所述应力硅探测器的制作方法包括：