[发明专利]一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器

说明书

本发明涉及一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器，其特征在于，自下而上包括衬底硅层、氧化硅埋氧层、硅平板波导；所述硅平板波导上方并排设有第一金属电极、锗波导及第二金属电极；其中所述硅平板波导的一侧设有输入波导。本发明打破了传统波导型探测器输入模式为基模的局限，实现了对输入模式不敏感的探测器。

技术领域

本发明属于探测器领域，特别涉及一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器。

背景技术

硅基光电子技术是将微电子领域低成本、批量化、高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率和高抗干扰能力等优势结合起来的一种新兴技术。锗探测器作为硅基光电子学中的重要器件之一，主要实现的功能是将接收到的光信号转化为相应的电信号。在过去的几十年里，人们对锗探测器进行了广泛的研究。空间光入射型探测器由于存在着响应度(用来表征探测器将光转化为电的能力)和电学带宽之间的相互制约关系，逐渐不能满足现代高速通信的要求。波导型探测器不存在上述问题，并且能够实现更加紧凑的结构而更收研究者们的青睐。

目前，人们着重提高探测器的响应度、带宽、暗电流、灵敏度等方面的特性。很少考虑和研究对输入模式不敏感的波导型探测器，或者说现阶段的探测器多不支持多模输入的。这就造成探测器的应用场景局限在基模输入，很难用于实现具有高响应度、具有平顶传输特性的高速光模块接收端。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器。

本发明的一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器，自下而上包括衬底硅层、氧化硅埋氧层、硅平板波导；所述硅平板波导上方并排设有第一金属电极、锗波导及第二金属电极；其中所述硅平板波导的一侧设有输入波导。

所述硅平板波导和金属电极之间设有金属通孔。

所述硅平板波导表面设有氧化硅包层。

所述锗波导包括锗缓冲层和锗层。

所述输入波导为长方体或正方体。

所述输入波导的宽度大于或等于3μm。

所述输入波导的宽度为小于6μm

所述硅平板波导和输入波导形成“凸”字形。

所述第一金属电极、第二金属电极设于锗波导的两侧。

本发明的一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器的制备方法，包括：

(1)从下而上为衬底硅层、氧化硅埋氧层、顶层硅层的SOI衬底；

(2)刻蚀顶层硅，形成输入波导和平板波导结构；

(3)在顶层硅层上形成锗缓冲层；

(4)锗缓冲层上形成锗层；

(5)在顶层硅部分注入离子，通过热氧化形成氧化硅包层，通过经旋涂光刻胶、曝光、刻蚀形成电极或金属通孔和电极。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(3)形成锗缓冲层为采用化学气相沉积法，温度为320-450℃生长一层锗缓冲层。

所述步骤(4)中形成锗层为使用化学气相沉积方法600-850℃生长出锗层。

所述步骤(4)中形成锗层后使用化学机械抛光的方法将锗层平坦化，经过旋涂光刻胶、曝光、刻蚀降低锗层宽度。

本发明的一种对输入模式不敏感的波导型高响应探测器的应用，通过与多模阵列波导光栅的结合，能实现低损耗、高响应度、温度和加工工艺不敏感的光模块接收端。

有益效果