[发明专利]一种光电探测器

说明书

为解决现有光电探测器具有响应度较低且无法满足高光功率探测的需求的问题，本申请实施例提供一种光电探测器，涉及光电探测器技术领域，所述光电探测器包括：硅层，所述硅层包括第一掺杂类型的掺杂区；与所述硅层接触的锗层，所述锗层包括第二掺杂类型的掺杂区；氮化硅波导，所述氮化硅波导沿所述锗层的至少三个侧壁的延伸方向围绕所述锗层设置；其中，所述氮化硅波导用于传输光信号，并将所述光信号耦合至所述锗层，所述锗层用于探测所述光信号，并将所述光信号转换为电信号。

技术领域

本申请实施例涉及光电探测器技术领域，特别涉及一种光电探测器。

背景技术

硅光子技术是基于硅和硅基衬底材料(如SiGe/Si、绝缘体上硅等)，利用现有互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光子技术结合了集成电路技术的超大规模、超高精度制造的特性和光子技术超高速率、超低功耗的优势，是应对摩尔定律失效的颠覆性技术。这种结合得力于半导体晶圆制造的可扩展性，因而能够降低成本。光电探测器作为硅光子架构的核心器件之一，具有实现光信号到电信号转换的功能。但晶体硅材料的能带结构决定其在光通信波段探测效率很低，虽然III-V族半导体材料更适合用于光电探测器，但是III-V族半导体材料与硅工艺不兼容，无法与硅进行有效的单片集成；考虑到锗材料与CMOS工艺的兼容性，本领域提出了采用锗材料作为光吸收层材料而形成锗硅光电探测器的技术。然而，目前的锗硅光电探测器具有响应度较低且无法满足高光功率探测的需求的缺点，因此有待进一步的改进。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种光电探测器。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种光电探测器，包括：

硅层，所述硅层包括第一掺杂类型的掺杂区；与所述硅层接触的锗层，所述锗层包括第二掺杂类型的掺杂区；

氮化硅波导，所述氮化硅波导沿所述锗层的至少三个侧壁的延伸方向围绕所述锗层设置；

其中，所述氮化硅波导用于传输光信号，并将所述光信号耦合至所述锗层，所述锗层用于探测所述光信号，并将所述光信号转换为电信号。

在一种可选的实施方式中，所述锗层的侧壁在硅层上的投影具有第一形状，所述第一形状在第一方向上的长度大于在第二方向上的长度；

所述氮化硅波导包括：第一波导区、第二波导区和第三波导区；所述第一波导区和所述第二波导区分别在所述锗层的第一侧壁和第二侧壁的外侧围绕所述锗层，所述第一侧壁和所述第二侧壁分别为所述锗层的平行于第一方向的彼此相对的两侧壁；所述第三波导区在第二方向上连接所述第一波导区和所述第二波导区。

在一种可选的实施方式中，所述第一波导区和所述第二波导区为直波导区；

所述第三波导区为弯曲波导区。

在一种可选的实施方式中，所述氮化硅波导传输的光信号沿所述第一波导区至所述第三波导区至所述第二波导区的方向传播；

所述第一波导区与所述锗层之间的距离大于所述第二波导区与所述锗层之间的距离。

在一种可选的实施方式中，所述氮化硅波导沿垂直于所述光信号的输入方向上的横截面面积为0.06μm²-0.5μm²。

在一种可选的实施方式中，所述氮化硅波导围绕所述锗层的部分与所述锗层之间的距离为50nm-1000nm。

在一种可选的实施方式中，所述氮化硅波导的延伸方向平行于所述硅层与所述锗层的接触平面，所述氮化硅波导与所述硅层之间的距离为100nm-1200nm。