[发明专利]一种横向锗探测器结构及制备方法

说明书

本发明包括一种横向锗探测器结构及制备方法，其中，横向锗探测器结构为横向光电二极管，包括硅衬底；硅氧化层沉积于硅衬底的上表面；硅氧化层包括顶层硅；锗层形成于顶层硅的上表面，锗层包括锗层主体，以及由锗层主体分别向两侧延伸的第一延伸部与第二延伸部，于第一延伸部与第二延伸部分别形成第一掺杂区域与第二掺杂区域，于第一掺杂区域与第二掺杂区域的上表面分别形成第一电极与第二电极；氮化硅波导形成于锗层的上方，氮化硅波导为锥形结构。有益效果：通过改造锗层结构，有效增强氮化硅波导耦合至锗探测器的耦合效率，可以实现光复用器与光解复用器与锗探测器的有效集成，还可以应用于高光功率及高带宽的光电探测领域中。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，尤其涉及一种横向锗探测器结构及制备方法。

背景技术

光复用器(mux)和光解复用器(demux)是目前光电子芯片中非常重要的光学器件之一，考虑到光复用器或者光解复用器工作的稳定性，比如受温度影响，受工艺条件而导致光复用器和光解复用器中心波长发生偏移及光谱曲线发生形变，我们需要选取合适的材料来制备光复用器和光解复用器。由于氮化硅(SiN)和氮氧化硅(SiON)的折射率随着温度变化的影响要远小于硅(Si)材料，因此光复用器和光解复用器选用SiN或者SiON作为材料，在实际应用中，光复用器和光解复用器的末端都会与探测器(PD)相连接实现光电转换，普通的光模块产品中，光复用器、光解复用器及探测器是在分立的两个芯片上通过光纤(fiber)来实现连接，进一步提高了产品的尺寸面积及增加后段对光工艺复杂度，同时在传统CMOS(互补金属氧化物半导体，英文全称Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺中的锗(Ge)探测器，光是由Si波导耦合到Ge探测器中，Ge探测器结构通常为垂直PIN结构，而此探测器结构并不适用于此专利的应用场景，其次对于传统CMOS工艺的Ge探测器，其饱和光电流都比较小，因此无法适用于高光功率的探测。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种横向锗探测器结构及制备方法。

具体技术方案如下：

一种横向锗探测器结构，其中，所述横向锗探测器结构为横向光电二极管，具体包括：

一硅衬底；

一硅氧化层，沉积于所述硅衬底的上表面；所述硅氧化层上包括：

一顶层硅；

一锗层，形成于所述顶层硅的上表面，所述锗层包括锗层主体，以及由所述锗层主体分别向两侧延伸的第一延伸部与第二延伸部，于所述第一延伸部与所述第二延伸部分别形成一第一掺杂区域与一第二掺杂区域，于所述第一掺杂区域与所述第二掺杂区域的上表面分别形成一第一电极与一第二电极，所述第一电极与所述第二电极分别向上延伸出所述硅氧化层；

一氮化硅波导，形成于所述锗层的上方，所述氮化硅波导为锥形结构，所述氮化硅波导具有一第一端与一第二端，所述第一端小于所述第二端，所述氮化硅波导用于接收光信号，并将所述光信号耦合至所述锗层，所述锗层用以接收所述光信号，并将所述光信号转换为电信号。

优选的，所述锗层主体、所述第一延伸部以及所述第二延伸部形成一体成型的T型结构的所述锗层。

优选的，所述锗层主体、所述第一延伸部以及所述第二延伸部，全面覆盖所述顶层硅。

优选的，于所述第一掺杂区域掺杂N+离子，以形成一N+第一注入区域；

于所述N+第一注入区域掺杂N++离子，以形成一N++第一注入区域。

优选的，于所述第二掺杂区域掺杂P+离子，以形成一P+第二注入区域；

于所述P+第二注入区域掺杂P++离子，以形成一P++第二注入区域。

优选的，所述氮化硅波导的厚度至少为0.2um；