[发明专利]一种波导耦合的光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种波导耦合的光电探测器，包括：

衬底，包括：底部硅材料层、中间二氧化硅填埋层和顶层硅；

波导层和微结构倍增区，由所述衬底上的部分顶层硅刻蚀而成，其中，

所述微结构倍增区用于调控电场分布和/或电场强弱，在所述波导层和微结构倍增区制备有掺杂区，所述微结构倍增区包括以下至少之一：等宽等空间占比纳米线及纳米线阵列，不等宽不等空间占比的纳米线及纳米线阵列；

所述掺杂区从左至右依次包括：n型重掺杂区、p型轻掺杂区、p型重掺杂区，所述n型重掺杂区和所述p型轻掺杂区之间存在间隙，为所述微结构倍增区和光吸收电场调控区；

二氧化硅窗口层，覆盖于所述波导层、所述微结构倍增区和所述掺杂区的部分表面，其中，在所述二氧化硅窗口层上开有外延窗口；

光吸收层，布置在所述外延窗口中，位于所述光吸收电场调控区的上方，与所述p型轻掺杂区部分接触；

所述n型重掺杂区、所述p型轻掺杂区和所述p型重掺杂区处于同一平面，并分别处于所述光吸收层的两侧；

绝缘介质层，覆盖于所述光吸收层和所述二氧化硅窗口层上，其中，分别在所述n型重掺杂区上的所述二氧化硅窗口层与所述绝缘介质层上和在所述p型重掺杂区上的所述二氧化硅窗口层与所述绝缘介质层上开有电极窗口；

电极，所述电极包括n电极和p电极；其中，所述n电极制作在所述n型重掺杂区上的所述二氧化硅窗口层与所述绝缘介质层的电极窗口中；所述p电极制作在所述p型重掺杂区上的所述二氧化硅窗口层与所述绝缘介质层的电极窗口中。

2.根据权利要求1所述的光电探测器，其中：

所述光吸收层无离子注入和电极连接。

3.根据权利要求1所述的光电探测器，其中：

所述p型轻掺杂区的掺杂浓度大于5×10¹⁷/cm³；

所述n型重掺杂区和所述p型重掺杂区的掺杂浓度大于5×10¹⁸/cm³。

4.根据权利要求1所述的光电探测器，其中：

所述光吸收层的材料包括以下至少之一：锗硅合金、纯锗、锗锡合金；

所述光吸收层覆盖部分所述p型轻掺杂区，所述光吸收层内无掺杂区及p-n结结构。

5.根据权利要求1所述的光电探测器，其中：

所述绝缘介质层，用以保护所覆盖的材料与外界环境的电性隔绝。

6.根据权利要求1所述的光电探测器，其中：

所述n电极与所述p电极分别与所述n型重掺杂区和所述p型重掺杂区电学连接，实现欧姆接触。

7.一种用于制备权利要求1～6中任一项所述的波导耦合的光电探测器的制备方法，包括：

在衬底的顶层硅上制作台面，形成波导层和微结构倍增区；

通过离子注入或扩散的方式，在所述波导层和所述微结构倍增区上制作掺杂区；

在所述波导层、所述微结构倍增区和所述掺杂区的部分表面上制作二氧化硅窗口层，并在所述二氧化硅窗口层中间区域开有外延窗口；

在所述外延窗口中选择外延光吸收层；

在所述光吸收层和所述二氧化硅窗口层上制作绝缘介质层，并在所述二氧化硅窗口层和绝缘介质层上开有电极窗口；

在所述电极窗口中分别制作n电极和p电极，实现欧姆接触。