[发明专利]一种波导型光电探测器及制造方法

说明书

本发明提供一种波导型光电探测器及制造方法，第一衬底的正面形成有包覆层，包覆层中形成有第一氮化硅光波导，第二衬底的正面形成有锗外延层，第一衬底和第二衬底的正面键合之后，从第二衬底的背面进行减薄，以暴露锗外延层。而后对锗外延层进行刻蚀工艺，形成台阶结构，在台阶结构的侧壁形成第二氮化硅光波导，在锗外延层上形成光电探测器，从而实现氮化硅光波导与锗基探测器的集成。这样，第一氮化硅光波导传输的光能够通过第二氮化硅光波导更快传输至光电探测器中，利用氮化硅光波导较低的传输损耗性，提高光的传输效率，并且氮化硅波导与锗基光电探测器之间能形成高质量的氮化硅/锗界面，能够提高光电探测器的响应度以及光电转换能力。

技术领域

本发明涉及光电集成技术领域，特别涉及一种波导型光电探测器及制造方法。

背景技术

光电探测器作为光电子集成电路中一种不可或缺的元件，能够完成光通信与光互连系统中的光电转换功能，实现数据从光域到电域的转换。光电探测器被广泛应用于光通信、光学传感、光学成像、自动驾驶等领域。尤其在光学传感、远距离成像等应用领域中，不仅要求光电探测器具有高的响应度、高的速率，而且要求器件具有宽的光谱范围。

由于光电探测器的光谱响应范围是受探测器材料的禁带宽度以及光生载流子的寿命限制的，光伏输出有限。目前采用光波导与光电探测器的集成，以提高光电探测器的性能。

但是目前的波导集成光电探测器的光损耗仍然较大，需要提供一种高响应度及低损耗的波导型光电探测器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种波导型光电探测器及制造方法，提高响应度，降低光损耗。

一种波导型光电探测器的制造方法，包括：

提供第一衬底和第二衬底，所述第一衬底正面上的包覆层，形成于所述包覆层中的第一氮化硅光波导，所述第二衬底正面上的锗外延层；

进行所述第一衬底和所述第二衬底的正面键合，从所述第二衬底的背面进行减薄，以暴露所述锗外延层；

刻蚀所述锗外延层，形成台阶结构，在所述台阶结构的侧壁形成第二氮化硅光波导；

在所述锗外延层上形成光电探测器。

可选的，所述在所述锗外延层上形成光电探测器，具体包括：

对所述锗外延层进行掺杂，以在所述锗外延层中形成源漏区；

沉积介质材料，以形成覆盖所述锗外延层以及所述第二氮化硅光波导的介质层；

刻蚀所述介质层形成暴露所述源漏区的接触孔，在所述接触孔中填充金属材料，以形成所述源漏区的金属接触。

可选的，所述锗外延层包括第一部分和第二部分；

在所述锗外延层上形成光电探测器，具体包括：

在所述锗外延层的第一部分形成第一掺杂材料层；

在所述锗外延层的第二部分形成第二掺杂材料层；

沉积介质材料，形成覆盖所述锗外延层和所述第二氮化硅光波导的介质层；

刻蚀所述介质层形成暴露所述第一掺杂材料层的第一接触孔以及暴露所述第二掺杂材料层的第二接触孔；

在所述第一接触孔中填充金属材料，以形成所述第一掺杂材料层的金属接触，在所述第二接触孔中填充金属材料，以形成所述第二掺杂材料层的金属接触。

可选的，在刻蚀所述锗外延层，形成台阶结构之后，在所述台阶结构的侧壁形成第二氮化硅光波导之前，还包括：

在所述台阶结构的表面形成刻蚀阻挡层。

可选的，所述刻蚀阻挡层包括二氧化硅层和非晶硅层。