光波導(dǎo)探測器與光模塊制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種光波導(dǎo)探測器與光模塊，包括：沿第一方向堆疊的波導(dǎo)層、上包層和電極層；波導(dǎo)層包括硅波導(dǎo)層和鍺波導(dǎo)層，鍺波導(dǎo)層位于硅波導(dǎo)層和上包層之間；硅波導(dǎo)層包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區(qū)、P型硅輕摻雜區(qū)、N型硅輕摻雜區(qū)和N型硅高摻雜區(qū)，第二方向垂直于第一方向；鍺波導(dǎo)層包括第一鍺高摻雜區(qū)和鍺未摻雜區(qū)，鍺波導(dǎo)層的第一表面包括第一鍺高摻雜區(qū)的表面，第一表面為鍺波導(dǎo)層在第一方向上背向硅波導(dǎo)層的表面，第一鍺高摻雜區(qū)的寬度小于或等于第一表面寬度的一半，第一鍺高摻雜區(qū)的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；上包層包括連接第一鍺高摻雜區(qū)與電極層的金屬過孔。本發(fā)明專利技術(shù)實施例能夠在有效提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)實施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種光波導(dǎo)探測器與光模塊。
技術(shù)介紹
現(xiàn)階段的硅光互連系統(tǒng)主要是將調(diào)制器、光波導(dǎo)探測器和一些無源功能性器件集成在單一芯片上，其中調(diào)制器用于將電信號轉(zhuǎn)化為光信號，從而使發(fā)射端的光信號可以在光纖中傳輸，光波導(dǎo)探測器用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，從而可以對接收端的光信號進(jìn)行后續(xù)電路處理。用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光波導(dǎo)探測器是硅光互連系統(tǒng)中的核心器件。當(dāng)前主流光波導(dǎo)探測器為水平PIN(LPIN)光波導(dǎo)探測器，LPIN光波導(dǎo)探測器在硅波導(dǎo)內(nèi)進(jìn)行摻雜，從而在硅波導(dǎo)內(nèi)形成PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)在鍺波導(dǎo)的下方，可以在鍺波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生一定的電場。由于鍺能夠吸收光信號，因而在電場作用下，鍺波導(dǎo)內(nèi)產(chǎn)生光生載流子，從而實現(xiàn)將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。但是目前LPIN光波導(dǎo)探測器的鍺波導(dǎo)內(nèi)部的電場分布較弱，導(dǎo)致光生載流子在電場中的傳輸速率相對較低，LPIN光波導(dǎo)探測器的帶寬相對較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本申請?zhí)峁┮环N光波導(dǎo)探測器與光模塊，能夠有效提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。第一方面，提供了一種光波導(dǎo)探測器，包括：沿第一方向堆疊的波導(dǎo)層、上包層和電極層，所述上包層位于所述波導(dǎo)層和所述電極層之間；所述波導(dǎo)層包括硅波導(dǎo)層和鍺波導(dǎo)層，所述鍺波導(dǎo)層位于所述硅波導(dǎo)層和所述上包層之間；所述硅波導(dǎo)層包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區(qū)、P型硅輕摻雜區(qū)、N型硅輕摻雜區(qū)和N型硅高摻雜區(qū)，所述P型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅高摻雜區(qū)與所述N型硅輕摻雜區(qū)之間，所述N型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅輕摻雜區(qū)與所述N型硅高摻雜區(qū)之間，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述鍺波導(dǎo)層包括第一鍺高摻雜區(qū)和鍺未摻雜區(qū)，所述鍺波導(dǎo)層的第一表面包括所述第一鍺高摻雜區(qū)的表面，所述第一表面為所述鍺波導(dǎo)層在所述第一方向上背向所述硅波導(dǎo)層的表面，所述第一鍺高摻雜區(qū)的寬度大于零且小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第一鍺高摻雜區(qū)的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；所述上包層內(nèi)設(shè)有第一金屬過孔，所述第一金屬過孔連接所述第一鍺高摻雜區(qū)與所述電極層。在本申請中，通過在鍺波導(dǎo)上設(shè)置鍺高摻雜區(qū)，相當(dāng)于在鍺波導(dǎo)上設(shè)置電極，鍺波導(dǎo)上的電極可以與硅波導(dǎo)上異性的電極形成PN結(jié)，從而能夠增強(qiáng)鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度，提高光生載流子的遷移速率，進(jìn)而能夠有效提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺高摻雜區(qū)為P型鍺高摻雜區(qū)，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離小于或等于所述中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區(qū)的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區(qū)的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導(dǎo)上靠近P型硅高摻雜區(qū)的位置設(shè)置P型鍺高摻雜區(qū)，不僅能夠增強(qiáng)鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度，也使得鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度較為均勻，從而能夠有效提高光生載流子的遷移速率，提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。結(jié)合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區(qū)最近的邊緣與所述第一邊緣重合。結(jié)合第一方面的第一種或第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述上包層中還包括第三金屬過孔，所述第三金屬過孔連接所述P型硅高摻雜區(qū)與所述電極層；連接所述第一金屬過孔的電極層與連接所述第三金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。結(jié)合第一方面，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺高摻雜區(qū)為N型鍺高摻雜區(qū)，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離大于或等于所述中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區(qū)的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區(qū)的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導(dǎo)上靠近N型硅高摻雜區(qū)的位置設(shè)置N型鍺高摻雜區(qū)，不僅能夠增強(qiáng)鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度，也使得鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度較為均勻，從而能夠有效提高光生載流子的遷移速率，提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。結(jié)合第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述N型硅高摻雜區(qū)最近的邊緣與所述第二邊緣重合。結(jié)合第一方面的第四種或第五種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第六種可能的實現(xiàn)方式中，所述上包層中還包括第四金屬過孔，所述第四金屬過孔連接所述N型硅高摻雜區(qū)與所述電極層；連接所述第一金屬過孔的電極層與連接所述第四金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。結(jié)合第一方面，在第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述鍺波導(dǎo)層還包括第二鍺高摻雜區(qū)，所述第一表面還包括所述第二鍺高摻雜區(qū)的表面，所述第二鍺高摻雜區(qū)的寬度大于零且小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第二鍺高摻雜區(qū)的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；所述第一鍺高摻雜區(qū)為P型鍺高摻雜區(qū)，所述第二鍺高摻雜區(qū)為N型鍺高摻雜區(qū)；所述上包層內(nèi)還設(shè)有第二金屬過孔，所述第二金屬過孔連接所述第二鍺高摻雜區(qū)與所述電極層。在本申請中，通過在鍺波導(dǎo)上設(shè)置P型鍺高摻雜區(qū)與N型鍺高摻雜區(qū)，換句話說，在鍺波導(dǎo)上設(shè)置P型電極與N型電極，從而能夠更加有效地增強(qiáng)鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度，進(jìn)一步提高光生載流子的遷移速率，進(jìn)而能夠有效提高光波導(dǎo)探測器的帶寬。結(jié)合第一方面的第七種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離小于或等于所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離；所述第二鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離大于或等于與所述第二鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離；所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區(qū)的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區(qū)的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導(dǎo)上靠近P型硅高摻雜區(qū)的位置設(shè)置P型鍺高摻雜區(qū)，以及在鍺波導(dǎo)上靠近N型硅高摻雜區(qū)的位置設(shè)置N型鍺高摻雜區(qū)，在增強(qiáng)鍺波導(dǎo)內(nèi)的電場強(qiáng)度的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種光波導(dǎo)探測器，其特征在于，包括：沿第一方向堆疊的波導(dǎo)層、上包層和電極層，所述上包層位于所述波導(dǎo)層和所述電極層之間；所述波導(dǎo)層包括硅波導(dǎo)層和鍺波導(dǎo)層，所述鍺波導(dǎo)層位于所述硅波導(dǎo)層和所述上包層之間；所述硅波導(dǎo)層包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區(qū)、P型硅輕摻雜區(qū)、N型硅輕摻雜區(qū)和N型硅高摻雜區(qū)，所述P型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅高摻雜區(qū)與所述N型硅輕摻雜區(qū)之間，所述N型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅輕摻雜區(qū)與所述N型硅高摻雜區(qū)之間，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述鍺波導(dǎo)層包括第一鍺高摻雜區(qū)和鍺未摻雜區(qū)，所述鍺波導(dǎo)層的第一表面包括所述第一鍺高摻雜區(qū)的表面，所述第一表面為所述鍺波導(dǎo)層在所述第一方向上背向所述硅波導(dǎo)層的表面，所述第一鍺高摻雜區(qū)的寬度大于零且小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第一鍺高摻雜區(qū)的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；所述上包層包括第一金屬過孔，所述第一金屬過孔連接所述第一鍺高摻雜區(qū)與所述電極層。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光波導(dǎo)探測器，其特征在于，包括：
沿第一方向堆疊的波導(dǎo)層、上包層和電極層，所述上包層位于所述波導(dǎo)
層和所述電極層之間；
所述波導(dǎo)層包括硅波導(dǎo)層和鍺波導(dǎo)層，所述鍺波導(dǎo)層位于所述硅波導(dǎo)層
和所述上包層之間；
所述硅波導(dǎo)層包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區(qū)、P型硅輕摻雜區(qū)、
N型硅輕摻雜區(qū)和N型硅高摻雜區(qū)，所述P型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅高摻
雜區(qū)與所述N型硅輕摻雜區(qū)之間，所述N型硅輕摻雜區(qū)在所述P型硅輕摻雜
區(qū)與所述N型硅高摻雜區(qū)之間，所述第二方向垂直于所述第一方向；
所述鍺波導(dǎo)層包括第一鍺高摻雜區(qū)和鍺未摻雜區(qū)，所述鍺波導(dǎo)層的第一
表面包括所述第一鍺高摻雜區(qū)的表面，所述第一表面為所述鍺波導(dǎo)層在所述
第一方向上背向所述硅波導(dǎo)層的表面，所述第一鍺高摻雜區(qū)的寬度大于零且
小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第一鍺高摻雜區(qū)的厚度大于或等
于5nm且小于或等于200nm；
所述上包層包括第一金屬過孔，所述第一金屬過孔連接所述第一鍺高摻
雜區(qū)與所述電極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)探測器，其特征在于，所述第一鍺高摻
雜區(qū)為P型鍺高摻雜區(qū)，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與
所述第一表面的第一邊緣的距離小于或等于所述中心點與所述第一表面的第
二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P
型硅高摻雜區(qū)的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近
所述N型硅高摻雜區(qū)的邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)探測器，其特征在于，所述第一鍺高摻
雜區(qū)在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區(qū)最近
的邊緣與所述第一邊緣重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)探測器，其特征在于，所述第一鍺高摻
雜區(qū)為N型鍺高摻雜區(qū)，所述第一鍺高摻雜區(qū)在所述第一表面內(nèi)的中心點與
所述第一表面的第一邊緣的距離大于或等于所述中心點與所述第一表面的第
二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P

\t型硅高摻雜區(qū)的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近
所述N型硅高摻雜區(qū)的邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光波導(dǎo)探測...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：費(fèi)永浩，崔積適，朱以勝，
申請(專利權(quán))人：華為技術(shù)有限公司，北京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44