[实用新型]波导型锗基光电探测器

说明书

本实用新型提供一种硅波导分布式布拉格反射镜集成的波导型锗基光电探测器，波导型锗基光电探测器包括：锗基光电探测器；硅波导结构，连接于所述锗基光电探测器的第一端；硅波导分布式布拉格反射镜，连接于所述锗基光电探测器的第二端。与传统波导型探测器相比，本实用新型通过在锗光电探测器后端引入硅波导分布式布拉格反射镜结构，使光线经反射再次进入锗光电探测器，可实现更高效的光吸收效率，从而可以有效减小探测器的长度，实现低暗电流、低电容和高响应度光电探测器制备。

技术领域

本发属于半导体制造及光通信领域，特别是涉及一种硅波导分布式布拉格反射镜集成的波导型锗基光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种器件。光电探测器在军事和国民经济的各个领域有广泛用途。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。

硅基锗光电探测器，因其与CMOS工艺兼容，且便于集成，在光通信、光互联和光传感等领域有着广泛的引用。相较于面入射型探测器，波导型探测器能避免光探测器速率和量子效率间相互制约的问题，且可以与波导光路集成，更容易实现高速高响应度，是实现高速光通信和光互联芯片的核心器件之一。受限于锗材料在C、L通信波段相对较低的吸收系数，为了实现高的响应度，探测器必须足够长，这使得探测器的电容和暗电流难以进一步优化。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种硅波导分布式布拉格反射镜集成的波导型锗基光电探测器及其制备方法，用于解决现有技术中波导型锗光电探测器吸收效率较低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种硅波导分布式布拉格反射镜集成的波导型锗基光电探测器，包括：锗基光电探测器；硅波导结构，连接于所述锗基光电探测器的第一端；硅波导分布式布拉格反射镜，连接于所述锗基光电探测器的第二端。

可选地，所述硅波导分布式布拉格反射镜通过变化硅波导的宽度尺寸或/及高度尺寸实现。

可选地，所述硅波导结构的入射光通过直接耦合或消逝波耦合方式进入所述锗基光电探测器。

可选地，所述硅波导分布式布拉格反射镜的反射光通过直接耦合或消逝波耦合方式进入所述锗基光电探测器。

可选地，所述锗基光电探测器包括：下接触层；锗基吸收层，位于所述下接触层上；上接触层，位于所述锗基吸收层上；下电极及上电极，分别位于所述下接触层及上接触层上。

可选地，所述下接触层具有位于所述锗基吸收层两侧外的凸台接触部，所述下电极形成于所述凸台接触部上。

进一步地，所述锗基吸收层的材料包括SiGe、Ge、GeSn及GePb中的一种。

本实用新型还提供一种硅波导分布式布拉格反射镜集成的波导型锗基光电探测器的制备方法，所述制备方法包括步骤：步骤1)，提供一SOI衬底，在所述SOI衬底的顶层硅上刻蚀出硅波导结构及硅波导分布式布拉格反射镜；步骤2)，沉积介质层，并采用光刻刻蚀工艺在所述介质层中定义出锗基材料选择性外延区域，进一步刻蚀所述SOI衬底的顶层硅以形成锗基材料选择性外延区域，所述锗基材料选择性外延区域底部保留部分厚度的顶层硅底层，采用离子注入及退火方法在所述顶层硅底层及两侧的顶层硅凸台中形成下接触层；步骤3)，在所述锗基材料选择性外延区域选择性外延生长锗基材料层，采用离子注入及退火方法在所述锗基材料层中形成上接触层，采用光刻刻蚀方法在所述锗基材料层中刻制备出锗基吸收层；步骤4)，通过光刻及刻蚀方法在所述上接触层及所述下接触层中定义上电极区域及下电极区域，并形成上电极及下电极。

可选地，所述锗基材料层的高度大于所述锗基材料选择性外延区域的高度。