[发明专利]一种集成有双吸收区的光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及集成芯片领域，公开了一种集成有双吸收区的光电探测器及其制备方法，形成于基底上水平方向依次设置的第一吸收有源区、第一光传输波导区、第二光传输波导区和第二吸收有源区；第一吸收有源区中，第一P+掺杂区与第一N+掺杂区之间通过所述第一本征I区电性连接；第二吸收有源区中，第二P+掺杂区与第二N+掺杂区之间通过第二本征I区电性连接；其中，第一N+掺杂区与第二N+掺杂区电性连接；第一P++掺杂区上设置有第一金属电极，第二P++掺杂区上设置有第二金属电极。本光电探测器具有两个不同的光吸收区，能够探测出高功率和多波段的光信号，响应度较高，光‑电响应带宽较大。

技术领域

本发明涉及集成芯片领域，特别涉及一种集成有双吸收区的光电探测器及其制备方法。

背景技术

光-电探测器一般被用于探测光或其他电磁能量。目前探测器在有线或无线通信、传感、监控、国家安全领域等方面具有重要实际应用。具体在光-电子集成芯片中，光-电探测器是接收端核心芯片之一，它将高速光数据转换成电信号。光-电探测器一般来说是利用材料具有热电效应、光电效应、电吸收效应，来探测光的强度大小。在光通信波段，目前基于的主要材料体系有III-V族材料、锗（Ge）、硅（Si）。虽然基于这些材料体系的探测器取得具有良好的性能并且实现商用化，还是有诸多不足之处，例如，光学响应波长单一，器件尺寸较大，制备工艺复杂，成本较高等。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种集成有双吸收区的光电探测器及其制备方法，该光电探测器具有2个不同的光吸收区，能够探测出高功率和多波段的光信号，响应度较高，光-电响应带宽较大。

技术方案：本发明提供了一种集成有双吸收区的光电探测器及其制备方法，包括：基底，形成于所述基底上且按照水平方向依次设置的第一吸收有源区、第一光传输波导区、第二光传输波导区和第二吸收有源区；所述第一吸收有源区包括第一P++掺杂区、第一P+掺杂区、不掺杂的第一本征I区和第一N+掺杂区；所述第一P+掺杂区与所述第一N+掺杂区之间通过所述第一本征I区电性连接；第二吸收有源区包括第二P++掺杂区、第二P+掺杂区、不掺杂的第二本征I区和第二N+掺杂区；所述第二P+掺杂区与所述第二N+掺杂区之间通过所述第二本征I区电性连接；其中，所述第一N+掺杂区与所述第二N+掺杂区电性连接；所述第一P++掺杂区上设置有第一金属电极，所述第二P++掺杂区上设置有第二金属电极。

进一步地，所述第一光传输波导区和所述第二光传输波导区的起始端通过一个光分束器连接，末端通过一个弯曲波导连接。弯曲波导实现光的传输方向的改变，具有较低弯曲损耗，类似实现车子180°转弯。

进一步地，部分所述第一P+掺杂区、所述第一本征I区以及部分所述第一N+掺杂区形成第一光吸收区；部分所述第二P+掺杂区、所述第二本征I区以及部分所述第二N+掺杂区形成第二光吸收区；所述第一光吸收区、所述第一光传输波导区、所述第二光传输波导区以及所述第二光吸收区横向依次设置。

优选地，所述第一光传输波导区与所述第一吸收区的间距d1为100nm~600nm；和/或，所述第二光传输波导区与所述第二吸收区的间距d2为100nm~600nm。第一光传输波导区与第一光吸收区之间的间距以及第二光传输波导区与第二光吸收区之间的间距会影响探测器的探测效率和光功率探测范围，间距过大导致光耦合进入吸收区能量较少，降低探测效率，过小会导致高功率入射下，光吸收区容易发生饱和现象，导致探测光功率范围表变小，将二者的间距控制在大于1.2微米有助于实现高效率和高光功率探测。

优选地，所述第一光传输波导区与所述第二光传输波导区的宽度不同。将第一光传输波导区与第二光传输波导区的宽度设计为不同，是因为·第一光传输波导区和第二光传输波导区内传输的光的波长不同，所以需要对应的宽度，以实现较低的光传输损耗和较高耦合效率。