[发明专利]一种锗硅雪崩光电探测器及其制作方法

说明书

本申请涉及一种锗硅雪崩光电探测器及其制作方法，锗硅雪崩光电探测器包括埋氧层、底层、本征锗层、覆盖层、P电极和N电极，底层依次包括本征底层硅区，过渡底层硅区、倍增区、N型重掺杂底层硅区；本征锗层设于底层上；覆盖层覆盖于本征锗层上，覆盖层依次包括P型重掺覆盖层硅区、本征覆盖层硅区、过渡覆盖层硅区，过渡覆盖层硅区远离本征覆盖层硅区的一端与过渡底层硅区接触，以形成电荷过渡区；P电极与P型重掺覆盖层硅区相连；N电极与N型重掺杂底层硅区相连。本申请的锗硅雪崩光电探测器，不采用层叠结构，便于与其他功能元件集成，可大规模生产。

技术领域

本申请涉及光子集成器件技术领域，特别涉及一种锗硅雪崩光电探测器及其制作方法。

背景技术

目前雪崩光电探测器因其高灵敏度，被广泛引用于接入网、5G承载光模块中。硅基光电子集成技术可以实现多种功能器件高密度、低成本的集成，并通过标准的硅基工艺实现大规模的生产，近年来得到快速发展。当前，锗硅光电探测器已经可以集成在硅基光电子集成芯片中，然而将雪崩光电探测器集成进入硅基光电子集成芯片仍存在较大的挑战。

相关技术中，雪崩光电探测器主要采用层叠结构，需要多层材料生长工艺，与目前常见的硅光晶圆代工厂的工艺不兼容，严重制约了锗硅雪崩光电探测器与其他功能元件的集成。

发明内容

本申请实施例提供一种锗硅雪崩光电探测器及其制作方法，以解决相关技术中工艺不兼容，制约了锗硅雪崩光电探测器与其他功能元件的集成问题。

第一方面，提供了一种锗硅雪崩光电探测器，包括：

埋氧层；

底层，其设于所述埋氧层上，所述底层依次包括由单晶硅多步掺杂而成的本征底层硅区、过渡底层硅区、倍增区、N型重掺杂底层硅区；

本征锗层，其设于所述底层上，且所述本征锗层在所述底层上的投影覆盖部分本征底层硅区、以及部分过渡底层硅区；

覆盖层，其覆盖于所述本征锗层上，所述覆盖层依次包括由多晶硅多步掺杂而成的P型重掺覆盖层硅区、本征覆盖层硅区、过渡覆盖层硅区，所述P型重掺覆盖层硅区远离本征覆盖层硅区的一端与本征底层硅区接触，所述过渡覆盖层硅区远离本征覆盖层硅区的一端与过渡底层硅区接触，以形成电荷过渡区；

P电极，其与所述P型重掺覆盖硅区相连；

N电极，其与所述N型重掺杂底层硅区相连。

一些实施例中，所述过渡底层硅区和过渡覆盖层硅区的掺杂浓度相同。

一些实施例中，掺杂浓度。

一些实施例中，所述本征覆盖层硅区全部位于所述本征锗层的顶部，所述P型重掺覆盖层硅区和过渡覆盖层硅区均部分位于所述本征锗层的顶部，部分位于所述本征锗层的一侧。

一些实施例中，所述P电极通过P极通孔与所述P型重掺覆盖硅区相连。

一些实施例中，所述N电极通过N极通孔与所述N型重掺杂底层硅区相连。

一些实施例中，所述本征锗层为梯形结构。

第二方面，本申请还提供了一种上述锗硅雪崩光电探测器的制作方法，包括步骤：

通过多次底层掺杂，制作本征底层硅区、过渡底层硅区、倍增区、N型重掺杂底层硅区；

外延锗制作本征锗层；

沉积覆盖硅层；

多次覆盖层硅掺杂，制作P型重掺覆盖层硅区、本征覆盖层硅区、过渡覆盖层硅区；

通过后端金属通孔工艺，将P电极与P型重掺覆盖层硅区连接，并将N电极与N型重掺杂底层硅区连接。