[发明专利]一种基于Slot波导的锗探测器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种基于Slot波导的锗探测器及其制作方法，该锗探测器包括：设置在背衬底上的二氧化硅层，以及，均设置在所述二氧化硅层内的Slot波导层和锗吸收层，且所述锗吸收层设置在所述Slot波导层上；所述锗吸收层的两侧均设有分布式布拉格反射镜DBR，且所述DBR由硅和二氧化硅交替组成；且所述Slot波导层和所述锗吸收层均与电极连接。本发明能够在保证锗探测器响应度的情况下，大大的减小锗探测器的吸收长度，从而提高锗探测器的带宽，降低暗电流。

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，具体涉及一种基于Slot波导的锗探测器及其制作方法。

背景技术

硅(Si)材料作为微电子领域的传统材料，在加工工艺和制作成本上有着其他材料无可比拟的优势，硅基光电子集成技术应运而生。作为硅基光电集成技术中的重要的代表元件之一的光电探测器，它的作用就是把入射的光信号转化为电信号，以便后续的信号处理电路进行分析。硅基锗光电探测器经过十几年的发展，在结构上不断优化，性能进一步提高。

近年来，在学术界和工业界的持续创新努力下，各种高性能指标的波导集成的硅基锗光电探测器不断被提出，部分指标已经达到了商用三五族探测器的水平。

然而，锗材料在C波段吸收系数的限制了探测器的响应度。为了达到良好的响应度，需要保证吸收区的长度，而长的吸收长度会增加器件的电容，降低带宽。因此，从器件的长度来看，响应度与带宽相互制约。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于Slot波导的锗探测器及其制作方法，能够在保证锗探测器响应度的情况下，大大的减小锗探测器的吸收长度，从而提高锗探测器的带宽，降低暗电流。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于Slot波导的锗探测器，所述锗探测器包括：

设置在背衬底上的二氧化硅层，以及，均设置在所述二氧化硅层内的Slot波导层和锗吸收层，且所述锗吸收层设置在所述Slot波导层上；

所述锗吸收层的两侧均设有分布式布拉格反射镜DBR，且所述DBR由硅和二氧化硅交替组成；

且所述Slot波导层和所述锗吸收层均与电极连接。

进一步地，所述Slot波导包括设置在Slot区域两侧的平板型硅波导和脊形硅波导；

所述锗吸收层设置在所述平板型硅波导上的靠近所述脊形硅波导的一端；

相对应的，所述平板型硅波导上的远离所述脊形硅波导的一端和所述锗吸收层上均与各电极连接。

进一步地，所述脊形硅波导为楔形耦合波导，且所述楔形耦合波导末端设置有所述DBR。

进一步地，所述平板型硅波导经浅刻蚀获得。

进一步地，所述二氧化硅层包括：连接设置的二氧化硅下层和二氧化硅上层，且所述二氧化硅下层为SOI衬底中的二氧化硅区域；

相对应的，所述Slot波导层为经刻蚀后的所述SOI衬底中的顶层硅区域；

所述二氧化硅上层与所述二氧化硅下层的分界处为所述Slot波导层的底部所在平面。

第二方面，本发明提供一种基于Slot波导的锗探测器的制作方法，所述锗探测器的制作方法包括：

对SOI衬底上的顶层硅区域进行刻蚀，得到Slot波导层，其中，所述Slot波导层包括设置在Slot区域两侧的平板型硅波导和脊形硅波导；

在所述平板型硅波导层上设置锗吸收层，并在位于所述锗吸收层的两侧的所述顶层硅区域上刻蚀由硅和二氧化硅交替组成的分布式布拉格反射镜DBR；