[发明专利]一种光探测器、制备方法以及光模块

说明书

本申请提供的光探测器、制备方法以及光模块，光探测器包括：衬底以及设置在衬底上方的掩埋层；位于掩埋层内的光耦合器和脊波导，脊波导包括连接的连接部和掺杂部，连接部的一端连接光耦合器，高速信号光通过光耦合器耦合传输至连接部；横向排列设置在掺杂部的N型掺杂区、P型电荷区、雪崩倍增区、P型掺杂区、N型接触区和P型接触区以及设置在掺杂部顶面上的锗吸收层；一端电连接N型接触区、另一端设置在掩埋层表面的第一电极，一端电连接P型接触区、另一端设置在掩埋层表面的第二电极。本申请实施例提供了一种光探测器、制备方法以及光模块，提高光接收的带宽和响应度。

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光探测器、制备方法以及光模块。

背景技术

在云计算、移动互联网、视频等新型业务和应用模式，均会用到光通信技术。而在光通信中，光模块是实现光电信号相互转换的工具，是光通信设备中的关键器件之一。其中，采用硅光芯片实现光电转换功能已经成为高速光模块采用的一种主流方案。

硅光芯片利用硅光集成技术，在同一SOI芯片中集成调制器、探测器和无源波导器件，因为其具有与CMOS兼容、集成度高和成本低的优势在光通信领域中获得了广泛的应用。近些年随着数据中心的发展和建设，高速高容量的硅光集成技术收到了广泛的关注，在数通领域尤其是高密度封装集成方面、长距离传输等领域有着巨大的应用前景。当前基于硅光集成平台技术能够实现高速PIN型探测器，并且获得很高的调制带宽，满足高速通信要求。但是其响应度不能实现增益特性，因此灵敏度有限，尤其在信号光较弱或较长距离探测应用领域存在响应度不足的问题。

为解决上述问题，目前有两种解决方案。其一是垂直结构的硅光雪崩探测器，通过在SOI顶层硅上外延Ge和Si层实现光雪崩增益，因为这种结构的雪崩探测器需要顶部光输入，因此不能实现硅光片上集成，而且需要外延较厚的Si材料，与现有标准CMOS工艺不兼容，工艺较为复杂。其二是水平结构的波导型硅光雪崩探测器，该种结构基于硅光水平掺杂方式实现光探测和雪崩增益，并且能够与现有硅光子平台集成，但为了提高器件的原始响应度往往需要采用butt-coupling的耦合结构，需要涉及到硅材料外延和耦合结构对准问题，其工艺也相对复杂。

发明内容

本申请实施例提供了一种光探测器、制备方法以及光模块，提高光接收的带宽和响应度。

第一方面，本申请提供的一种光探测器，用于光模块，包括：

衬底；

掩埋层，设置在所述衬底的上方；

光耦合器，位于所述掩埋层内，用于耦合外部信号光；

脊波导，位于所述掩埋层内，包括连接的连接部和掺杂部，所述连接部的一端连接所述光耦合器，高速信号光通过所述光耦合器耦合传输至所述连接部；

P型掺杂区，位于所述掺杂部的一侧，采用P型离子掺杂；

P型电荷区，位于所述掺杂部的另一侧，采用P型离子掺杂,所述P型电荷区的离子掺杂浓度小于所述P型掺杂区的离子掺杂浓度；

N型掺杂区，位于所述P型电荷区远离所述P型掺杂区的一侧，采用N型离子掺杂，与所述P型电荷区之间具有间隔，所述间隔用作雪崩倍增区；

P型接触区，位于所述P型掺杂区，所述P型接触区的离子掺杂浓度大于所述P型掺杂区的浓度；

N型接触区，位于所述N型掺杂区，所述N型接触区的离子掺杂浓度大于所述N型掺杂区的离子掺杂浓度；

第一电极，一端电连接所述N型接触区，另一端设置在所述掩埋层的表面；

第二电极，一端电连接所述P型接触区，另一端设置在所述掩埋层的表面；

锗吸收层，位于所述掺杂部的顶面上。