[发明专利]一种高带宽高响应度的锗硅光电探测器

说明书

本发明公开了一种高带宽高响应度的锗硅光电探测器，涉及光电探测技术领域，包括硅波导、硅衬底、轻掺杂硅区、重掺杂硅区、锗吸收区、外延硅区、外延硅掺杂区、第一电极和第二电极；硅波导用于传播入射光；硅衬底用于接收硅波导传播的入射光；轻掺杂硅区设于硅衬底中；重掺杂硅区设于轻掺杂硅区中；锗吸收区设于轻掺杂硅区上，且锗吸收区包括远离硅波导的第一部分，第一部分在轻掺杂硅区上的投影面为圆弧状；外延硅区环绕并覆盖于锗吸收区上；外延硅掺杂区覆盖于锗吸收区的顶部；第一电极设于重掺杂硅区上，且形状与重掺杂硅区匹配；第二电极设于外延硅掺杂区上。本发明提供的锗硅光电探测器，具有高响应度和较高带宽。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种高带宽高响应度的锗硅光电探测器。

背景技术

硅基光子芯片具备与标准半导体工艺兼容，成本低，集成度高的优点，逐渐被业界广泛采用。在光通信领域，硅基光子的接收端通常使用到的器件为波导型锗硅光电探测器。

目前的波导型锗硅光电探测器都是采用方形结构，光从一端入射，从对应的另一端出射，经历单程吸收，所以要尽可能多的吸收光，即大的响应度，就需要比较长的锗吸收区。但是长的吸收区会增加器件的寄生参数，从而使器件的光电带宽下降。以上可以看出，目前的这种方形锗硅光电探测器的响应度和光电带宽之间存在相互制约的关系。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高带宽高响应度的锗硅光电探测器，不仅保证在较小的锗吸收区内光可以被充分吸收，获得高的响应度，而且器件尺寸较小，寄生参数很小，具有较高带宽。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高带宽高响应度的锗硅光电探测器，包括：

硅波导，其用于传播入射光；

硅衬底，其用于接收所述硅波导传播的入射光；

轻掺杂硅区，其设于所述硅衬底中，所述轻掺杂硅区由所述硅衬底的表面掺杂扩散至硅衬底的内部；

重掺杂硅区，其设于所述轻掺杂硅区中，所述重掺杂硅区由轻掺杂硅区的表面掺杂扩散至轻掺杂硅区的内部；

锗吸收区，其设于所述轻掺杂硅区上，且所述锗吸收区包括远离所述硅波导的第一部分，所述第一部分在所述轻掺杂硅区上的投影面为圆弧状；

外延硅区，其环绕并覆盖于所述锗吸收区上；

外延硅掺杂区，其设于所述外延硅区中，所述外延硅掺杂区由外延硅区的表面掺杂扩散至外延硅区的底部；

第一电极，其设于所述重掺杂硅区上，且形状与所述重掺杂硅区匹配；

第二电极，其设于所述外延硅掺杂区上。

在上述技术方案的基础上，所述锗吸收区为圆台状或圆柱状。

在上述技术方案的基础上，所述锗吸收区包括靠近所述硅波导的第二部分，所述第二部分在所述轻掺杂硅区上的投影面为方形。

在上述技术方案的基础上，所述硅波导的中心线偏向所述第二部分。

在上述技术方案的基础上，所述硅波导在所述硅衬底上的投影全部位于所述锗吸收区的正下方。

在上述技术方案的基础上，所述第一电极为与所述重掺杂硅区匹配的U形结构，且所述第一电极在所述硅衬底上的投影面积小于所述重掺杂硅区在所述硅衬底上的投影的面积。

在上述技术方案的基础上，所述第一电极外侧为方形，内侧具有与所述锗吸收区的第一部分匹配的圆弧面。

在上述技术方案的基础上，所述重掺杂硅区在所述轻掺杂硅区上的投影面为U形结构，且所述锗吸收区位于所述重掺杂硅区的U形槽内。