[发明专利]一种硅基多模光接收器件及其制备方法

说明书

本申请公开了一种硅基多模光接收器件及其制备方法，所述方法包括：获取SOI晶圆；制备探测器，包括：在所述SOI晶圆上定义探测器区域；在所述探测器区域形成锗材料层；通过光刻和刻蚀所述锗材料层形成锗波导，所述锗波导的宽度为2.0～5.0μm；对所述探测器区域进行掺杂处理；在所述探测器区域形成第一电极和第二电极；制备多模硅光波导，所述多模硅光波导的宽度为2.0～5.0μm；在所述探测器和所述多模硅光波导的表面形成保护膜。本申请的硅基多模光接收器件及其制备方法，采用多模硅光波导与光纤耦合，不仅光纤的基本光模可以耦合到多模硅光波导，高阶光模也可以耦合到多模硅光波导。

技术领域

本发明涉及半导体领域和光电集成领域，特别涉及一种硅基多模光接收器件及其制备方法。

背景技术

随着人们对信息传输、处理速度要求的不断提高和多核计算时代的来临，基于金属的电互连将会由于过热、延迟、电子干扰等缺陷成为发展瓶颈。而采用光互连来取代电互连，可以有效解决这一难题。在光互连的具体实施方案中，硅基光互连以其无可比拟的成本和技术优势成为首选。硅基光互连既能发挥光互连速度快、带宽大、抗干扰、功耗低等优点，又能充分利用微电子标准CMOS工艺成熟、高密度集成、高成品率、成本低廉等优势，其发展必将推动新一代高性能计算机、数据通信系统的发展，有着广阔的市场应用前景。

硅基光互连的核心技术是在硅基SOI(siliconon insulator)多模硅光波导的工艺基础上实现各种光电功能的器件，如集成光接收器件(receiver)：包括多模硅光波导(WG，waveguide)、探测器(PD，photodetector)等元器件组成。现有集成接收器的技术方案，光从光纤耦合到单模(singlemode)多模硅光波导，并和光探测器集成，没有耦合到多模硅光波导的光模会沿着波导泄露到硅波导之外，因而光纤和波导对准容差很小，尤其是对于集成度高的小尺寸波导，和光纤耦合的对准精度需要达到亚微米量级，因此，光纤与波导耦合对准误差会引起接收器性能下降，并增加光纤与波导耦合的制造成本。

发明内容

本申请的目的是提供一种硅基多模光接收器件及其制备方法，采用多模硅光波导与光纤耦合，不仅光纤的基本光模可以耦合到多模硅光波导，高阶光模也可以耦合到多模硅光波导。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供了一种硅基多模光接收器件的制备方法，包括如下步骤：

获取SOI晶圆；

制备探测器，包括：在所述SOI晶圆上定义探测器区域；

在所述探测器区域形成锗材料层；

通过光刻和刻蚀所述锗材料层形成锗波导；

对所述探测器区域进行掺杂处理；

在所述探测器区域形成第一电极和第二电极；

制备多模硅光波导，所述多模硅光波导的宽度为2.0～5.0μm；

在所述探测器和所述多模硅光波导的表面形成保护膜。

可选地，所述在所述探测器区域形成锗材料层，包括：

采用化学气相沉积法在所述探测器区域形成所述锗材料层。

可选地，所述在所述探测器区域形成锗材料层，还包括：

采用平整化工艺使所述锗材料层的上表面和所述SOI晶圆顶硅层的上表面在同一平面上。

可选地，所述平整化工艺包括化学腐蚀和/或机械抛光。

可选地，所述制备多模硅光波导包括：

通过光刻和刻蚀所述SOI晶圆的顶硅层形成所述多模硅光波导。

可选地，所述保护膜包括第一电介质护层和第二电介质护层。