[发明专利]雪崩光电二极管及制造光电组件的方法

说明书

本公开涉及雪崩光电二极管、计算或通信装置及制造光电组件的方法。三端雪崩光电二极管提供了跨光吸收区的第一可控电压降和跨光电流放大区的第二独立可控电压降。吸收区也可以具有不同于放大区的组成，使两个功能区进一步独立优化。绝缘层阻挡泄漏路径，将光电流朝向最高雪崩增益的区域重定向。所产生的高增益、低偏置雪崩光电二极管可以采用商业CMOS工艺制造于集成光学电路中，可以采用与成熟计算机架构通用的电源工作，以及可以被用于光学互连、光感测和其它应用。

技术领域

本公开一般地涉及光电技术。

背景技术

在光电领域，集成光学电路或者子组件可以经设计以取代它们在计算、信号处理及其它装置中的传统的电子对应件。制造大型光学(特别是硅光子)电路的成本已于近年显著减小。然而，全光装置对于一些应用可能还不实用。在一些装置中，高速光组件和/或宽频带光组件可以与低功率或者低成本电子组件策略性地结合。将光信号转变为电信号的光电探测器在光学组件和电子组件之间的接口处起关键作用。

集成光学电路中的光学信号电平可能是非常低的。首先，光源通常是低功率的，既为了节约能源也为了避免散发足以降低装置整体性能的废热。第二，某些源光线可能在波导和电路中的其它光学组件中丢失。因此，这些集成光学电路中的光电探测器最好是在弱光水平下良好地工作。

雪崩光电二极管(APD)是光电探测器的一种类型，其中由光子吸收产生的载流子进入增益区，在增益区中，载流子通过碰撞释放其它载流子。这些其它载流子也在该增益区碰撞，它们中的每一者释放多个额外的载流子。对于进入该增益区的每一个载流子，有更多的载流子离开以被下游电子器件接收。因此，弱光的光学输入会产生放大的电输出。

APD的放大机制可以与被普遍用于经典光学中的低电平光检测的光电倍增管的运行方式相比较或类似。然而，与光电倍增管不同的是，APD可以采用已经在半导体制造中特征化的和使用的材料和工艺在小型化规模的集成光学芯片上制造。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种雪崩光电二极管。所述雪崩光电二极管可以包括：在衬底上的放大区；在所述放大区的第一侧的p掺杂横向边界；耦合到所述p掺杂横向边界的第一端子；在所述放大区的第二侧的n掺杂横向边界；耦合到所述n掺杂横向边界的第二端子；在所述p掺杂横向边界、所述n掺杂横向边界和所述放大区上的吸收区；耦合到所述吸收区的第三端子；以及在所述吸收区和所述n掺杂横向边界之间的绝缘层。

根据本公开的另一个方面，提供了一种计算或通信装置。所述计算或通信装置可以包括：三端子雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管具有分离的吸收区和放大区，以及安置于所述吸收区和泄漏路径之间的绝缘层；及第一电子模块，所述第一电子模块接收来自于所述雪崩光电二极管的信号。

根据本公开的又一个方面，提供了一种制造光电组件的方法。所述方法可以包括：对半导体进行p掺杂以形成放大区的第一触点和p掺杂横向边界；对所述半导体进行n掺杂以形成放大区的第二触点和n掺杂横向边界；在所述n掺杂横向边界上方形成绝缘层；在所述p掺杂横向边界、所述n掺杂横向边界和所述放大区上方形成吸收区；对所述吸收区进行p掺杂以形成第三触点；以及形成到所述第一触点、所述第二触点和所述第三触点的连接部。

附图说明

当伴随附图阅读时，可以更好地从以下详细描述中理解本公开。需要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征并没有按比例绘制。实际上，功能特征的尺寸或维度可以基于现有计算机系统中已知的设计、安全、性能或者其它因素被重新定位或者组合。进一步地，可以针对某些功能在内部以及相对于彼此更改处理次序。也就是说，某些功能可以不需要串行处理，且因此可以以不同于展示的次序或可能相互并行的次序被执行。对于各种示例的详细描述，现将参考附图，其中：

图1A示出了根据一个或多个公开的示例的简化的雪崩光电二极管。

图1B示出了根据一个或多个公开的示例的更复杂的雪崩光电二极管。