CN110391303B - 光电探测器结构 - Google Patents

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Abstract

提供了一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：基底，包括半导体膜；光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗(Ge)；第一涂层，位于基底上，所述第一涂层包围光吸收层的侧表面的至少一部分；以及光波导，位于第一涂层上，所述光波导与光吸收层接触并且包括氮化硅(SiN)，其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高。

Description

光电探测器结构
于2018年4月12日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0042483号且发明名称为“光电探测器结构”的韩国专利申请通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及光电探测器结构。更具体地，本公开涉及一种包括锗(Ge)光吸收层的光电探测器结构。
背景技术
光电探测器(photodetector，PD)是检测光信号(光强度)以产生电信号的装置。为了实现在特定波长段中工作的光电探测器，可以使用在硅(Si)基底上进行晶体生长锗(Ge)的方法。
发明内容
根据本公开的多个方面，提供了一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：基底，具有半导体膜；光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗(Ge)；第一涂层，位于基底上，所述第一涂层包围光吸收层的侧表面的至少一部分；以及光波导，位于第一涂层上，所述光波导与光吸收层接触并且包括氮化硅(SiN)，其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高。
根据本公开的多个方面，还提供了一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：基底，具有半导体膜；光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗(Ge)；涂层，位于基底和光吸收层上；以及光波导，穿过涂层并且与光吸收层接触，其中，光波导通过涂层与基底间隔开，涂层的下表面比光吸收层的下表面高或与光吸收层的下表面处于同一高度处。
根据本公开的多个方面，还提供了一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：基底，具有半导体膜；光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗(Ge)；涂层，位于基底和光吸收层上；以及光波导，穿过涂层并且与光吸收层的上表面接触，其中，光波导通过涂层与基底间隔开。
根据本公开的多个方面，还提供了一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：基底，具有半导体膜；光吸收层，位于半导体膜的最上表面上，所述光吸收层包括锗(Ge)；第一涂层，位于基底上，所述第一涂层覆盖光吸收层的侧表面的一部分；以及光波导，位于第一涂层上，所述光波导与光吸收层的侧表面的另一部分接触并且包括氮化硅(SiN)，其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员将变得明显，在附图中：
图1示出了根据一些实施例的光通信***的示意性框图。
图2示出了根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。
图3示出了沿着图2的线A-A'的剖视图。
图4和图5示出了沿着图2的线B-B'的各种剖视图。
图6示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图7示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图8示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图9示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图10示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图11示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图12示出了根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图。
图13示出了根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。
图14和图15示出了沿着图13的线C-C'的各种剖视图。
图16示出了根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。
图17示出了根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至图16描述根据一些实施例的光电探测器结构。
图1是根据一些实施例的光通信***的示意性框图。
参照图1，根据一些实施例的光通信***10可以包括光发送器20、通道40和光接收器30。
光发送器20将电信号转换成光信号。通道40可以将转换的光信号从光发送器20传输到光接收器30。通道40可以包括例如光纤。
光接收器30将传输的光信号再次转换成电信号。例如，光接收器30可以包括光电探测器(PD)结构35。光电探测器结构35检测传输的光信号并将其转换成电信号。
图2是根据一些实施例的光电探测器结构35的俯视布局图。图3是沿着图2的线A-A'的剖视图，图4和图5是沿着图2的线B-B'的各种剖视图。为了便于描述，未在图2和图3中示出第一杂质区410、第二杂质区420、第一电极510和第二电极520。
参照图2至图5，根据一些实施例的光电探测器结构35可以包括基底100、光吸收层200、第一涂层110、光波导300、第二涂层120、第一杂质区410、第二杂质区420、第一电极510和第二电极520。
基底100可以包括半导体膜。例如，基底100可以是硅基底，或者可以包括例如硅锗、锑化铟、铅碲化合物、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓的其它材料。在另一示例中，基底100可以具有形成在基体基底上的外延层。为了便于描述，下面将半导体膜描述为硅膜。
光吸收层200可以形成在基底100上。另外，光吸收层200可以与基底100的半导体膜接触。例如，光吸收层200可以通过从基底100的半导体膜的最上表面进行晶体生长(例如，外延生长)来形成。
光吸收层200可以包括锗(Ge)。在一些实施例中，光吸收层200可以包括但不限于低温沉积的锗层和高温沉积的锗层。例如，光吸收层200可以由单个锗层形成。在另一示例中，光吸收层200可以以其中硅(Si)和锗(Ge)以适当比例混合的合金的形式来形成。例如，光吸收层200可以包括单晶锗，但不限于此，可以包括多晶锗。
第一涂层110可以形成在基底100上。另外，第一涂层110可以覆盖光吸收层200的侧表面200c的至少一部分。例如，如图3中所示，第一涂层110可以形成在基底100的上表面和光吸收层200的侧表面上。
在一些实施例中，光吸收层200和第一涂层110可以形成在基底100的最上表面上。例如，光吸收层200和第一涂层110可以与基底100的半导体膜的最上表面接触(例如，直接接触)。因此，第一涂层110的下表面110a可以布置在与光吸收层200的下表面200a基本相同的高度处，例如，第一涂层110的下表面110a和光吸收层200的下表面200a可以为彼此基本同一水平。
光波导300可以具有在第一涂层110上延长的形状，例如，光波导300可以包括具有沿着第一方向X(图2)延伸的纵向方向的线形形状。另外，光波导300可以与光吸收层200接触。例如，光波导300可以在与基底100的上表面平行的第一方向X上在第一涂层110的上表面110b上延伸，并且可以与光吸收层200接触。在一些实施例中，光波导300可以沿着光吸收层200的上表面200b和第一涂层110的上表面110b的轮廓延伸(例如，连续地延伸)。
光波导300的下表面300a可以比光吸收层200的下表面200a高。例如，如图3中所示，光吸收层200和第一涂层110形成在基底100的上表面上，光波导300可以形成在第一涂层110的上表面110b上。因此，光波导300的下表面300a可以相对于基底100设置为比光吸收层200的下表面200a高。在图3中，光波导300的下表面300a被示出为比光吸收层200的上表面200b低，但本公开不限于此。例如，第一涂层110的上表面110b或光波导300的下表面300a可以比光吸收层200的上表面200b高。
在一些实施例中，光波导300可以与光吸收层200的上表面200b的至少一部分接触。因此，光波导300可以例如通过仅部分接触光吸收层200而与光吸收层200形成倏逝耦合(evanescent coupling)。在图3中，光波导300被示出为与光吸收层200的上表面200b的一部分接触，但本公开不限于此。例如，在一些实施例中，光波导300可以完全地覆盖光吸收层200的上表面200b。
在一些实施例中，光波导300可以与光吸收层200的侧表面200c(即，与将光吸收层200的下表面200a和上表面200b连接的表面)的一部分接触。例如，如图3中所示，第一涂层110可以围绕(例如，包围)光吸收层200的侧表面的一部分，例如，第一涂层110可以与光吸收层200的侧表面的仅一部分接触并叠置。由于光波导300形成在第一涂层110上，所以光波导300可以与光吸收层200的侧表面的另一部分接触，例如，光波导300可以与光吸收层200的侧表面的在第一涂层110上方的上部接触。因此，光波导300还可以与光吸收层200形成对接耦合(butt coupling)，例如，光波导300可以沿着光吸收层200的侧表面的上部连续延伸越过光吸收层200的一个角以至少部分地在光吸收层200的上表面200b上延伸。
在图2中，光吸收层200的宽度被示出为比光波导300的宽度宽。这里，“宽度”表示在与第一方向X交叉的第二方向Y上的宽度。例如，如所示出的，光吸收层200的第一宽度W1可以比光波导300的第二宽度W2宽。然而，这仅是为了便于解释，本公开不限于此。例如，光吸收层200的第一宽度W1可以与光波导300的第二宽度W2基本相同，或者比光波导300的第二宽度W2窄。
光波导300可以包括具有比第一涂层110和第二涂层120的折射率高的折射率的材料。另外，光波导300可以包括具有比硅光波导的光损耗率低的光损耗率的各种材料。在一些实施例中，光波导300可以包括但不限于氮化硅(SiN)。
第二涂层120可以形成在基底100上。另外，第二涂层120可以覆盖光吸收层200、第一涂层110和光波导300。因此，光波导300可被由第一涂层110和第二涂层120形成的涂层围绕。此外，光波导300可以穿过由第一涂层110和第二涂层120形成的涂层以与光吸收层200接触。
第一涂层110和第二涂层120可以包括具有比光波导300的折射率低的折射率的材料。因此，通过光波导300传输的光信号可以被全反射并被传输。例如，光信号可以经由光波导300在第一方向X上传输并且被提供到光吸收层200。
例如，第一涂层110和第二涂层120可以包括但不限于氧化硅。另外，第一涂层110和第二涂层120可以由例如气相沉积工艺形成，但不限于此。第一涂层110和第二涂层120可以包括相同的材料或不同的材料。
第一杂质区410和第二杂质区420可以包括不同导电类型的杂质。例如，第一杂质区410可以包括第一导电类型的杂质，第二杂质区420可以包括与第一导电类型不同的第二导电类型的杂质。在下文中，为了便于解释，将给出第一杂质区410包括p型杂质并且第二杂质区420包括n型杂质的情况的描述。然而，本公开不限于此，第一杂质区410可以包括n型杂质，第二杂质区420可以包括p型杂质。
在一些实施例中，如图2和图4中所示，第一杂质区410和第二杂质区420可以形成在光吸收层200中。例如，可以对光吸收层200执行离子注入工艺以在光吸收层200中形成包括杂质的第一杂质区410和第二杂质区420。
尽管第一杂质区410和第二杂质区420被示出为分别形成在光吸收层200的上部中，但是本公开不限于此。例如，第一杂质区410和第二杂质区420可以分别形成在光吸收层200的侧部上。
在图2和图4中，第一杂质区410和第二杂质区420被示出为在第二方向Y上布置为彼此相邻，但是本公开不限于此。例如，第一杂质区410和第二杂质区420可以沿着第一方向X布置为彼此相邻。
在一些实施例中，如图2和图5中所示，第一杂质区410可以形成在基底100中，第二杂质区420可以形成在光吸收层200中。例如，可以通过对基底100执行离子注入工艺在基底100中形成包括p型杂质的第一杂质区410。随后，可以通过对形成在基底100上的光吸收层200执行离子注入工艺来形成包括n型杂质的第二杂质区420。
在一些实施例中，第一杂质区410可以包括第一阱412和第二阱414。第二阱414的杂质浓度可以比第一阱412的杂质浓度相对高。例如，第二阱414可以掺杂有高浓度p型杂质，第一阱412可以掺杂有低浓度p型杂质。
第一电极510和第二电极520可以分别连接到第一杂质区410和第二杂质区420。例如，如图4和图5中所示，第一电极510可以穿过第二涂层120连接到第一杂质区410。类似地，第二电极520可以穿过第二涂层120连接到第二杂质区420。
第一电极510和第二电极520可以包括任何合适的电极材料。例如，第一电极510和第二电极520可以包括金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、钼(Mo)、钯(Pd)、铝(Al)和它们的组合中的一种。
安培计530可以连接到第一电极510和第二电极520。光信号可以穿过光吸收层200以产生电信号，并且产生的电信号可以被安培计530测量。
例如，经由光波导300传输的光信号可以被提供到光吸收层200。在穿过光吸收层200的过程中，所提供的光信号被光吸收层200吸收以产生电子-空穴对(EHP)。产生的电子从光吸收层200移动至包含n型杂质的第二杂质区420，并被提供给第二电极520。产生的空穴从光吸收层200移动至包含p型杂质的第一杂质区410，并被提供给第一电极510。也就是说，可以从提供给光吸收层200的光信号产生电流，并且可以通过安培计530测量产生的电流。
当提供给光吸收层200的光信号的强度大时，从光吸收层200产生的电子-空穴对的数量增加。因此，可以从第一电极510与第二电极520之间的安培计530测量的电流的强度来测量穿过光吸收层200的光信号的强度。因此，根据一些实施例的光电探测器结构可以将光信号转换成电信号。
如果在硅基底上进行晶体生长的锗(Ge)用于光吸收层，那么硅基底可以用作光波导。然而，由于硅光波导的光损耗率大，所以存在在光信号输入到光电探测器之前发生光信号大量损耗的问题。
相比之下，根据一些实施例的光电探测器结构35可以使用与光吸收层200的上表面或侧表面接触的另一光波导300使光信号的损耗最小化。也就是说，因为光波导300单独地形成在基底100上，所以光波导300可以被提供为具有比硅的光损耗率低的光损耗率的各种材料(例如，氮化硅)。因此，可以提供具有较少的光损耗的光电探测器结构。
此外，在根据一些实施例的光电探测器结构35中，光波导300可以形成在位于基底100上的第一涂层110上以与光吸收层200接触。在这种情况下，由于不需要在基底100中形成另一涂层，因此可以简化工艺。
此外，在根据一些实施例的光电探测器结构35中，光波导300可以形成为与光吸收层200的上表面的至少一部分接触。在这种情况下，由于光波导300可以与光吸收层200形成倏逝耦合，因此可以独立于形成光吸收层200的步骤来形成光波导300。例如，不管第一涂层110的上表面的高度如何，都可以形成光波导300。因此，可以提供能够使工艺简化的光电探测器结构。
图6是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地描述或省略已经参照图1至图5描述的元件。
参照图6，在根据一些实施例的光电探测器结构中，基底100可以包括第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106。第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106可以依次堆叠。掩埋绝缘膜104可以包括例如掩埋氧化物膜(BOX)。例如，基底100可以是绝缘体上硅(SOI)基底。
光吸收层200可以形成在基底100的第二半导体膜106上。此外，光吸收层200可以与第二半导体膜106接触。例如，光吸收层200可以通过从第二半导体膜106的上表面进行晶体生长来形成。
第二半导体膜106可以包括例如单晶硅。当光吸收层200通过从包括单晶硅的第二半导体膜106进行晶体生长来形成时，光吸收层200可以包括生长为单晶且具有较少缺陷的锗层。
图7是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地解释或省略已经参照图1至图6描述的元件。
参照图7，根据一些实施例的光电探测器结构还可以包括第三涂层130。第三涂层130可以形成在基底100中。
例如，基底100可以在其中包括第一沟槽T1。第三涂层130可以形成为填充在基底100中的第一沟槽T1。第一沟槽T1可以例如通过蚀刻基底100的在第一涂层110下面的部分来形成。结果，第三涂层130的下表面可以设置为比光吸收层200的下表面低。在一些实施例中，第三涂层130的上表面可以设置在与基底100的上表面基本相同的高度处。
在图7中，第一沟槽T1的深度被示出为比形成掩埋绝缘膜104处的深度浅。这里，“深度”表示距基底100的上表面的深度。例如，如附图中所示，从基底100的上表面到掩埋绝缘膜104的上表面的第一深度D1可以大于从基底100的上表面到第一沟槽T1的下表面的第二深度D2。然而，这仅是为了便于解释，本公开不限于此。例如，形成掩埋绝缘膜104处的第一深度D1可以小于或等于第一沟槽T1的第二深度D2。
第三涂层130可以包括但不限于例如氧化硅。另外，第三涂层130可以由例如气相沉积工艺来形成，但不限于此。第一涂层110、第二涂层120和第三涂层130可以包括相同或不同的材料。
由第一涂层110和第三涂层130形成的涂层可以构成在光波导300下面的下涂层。在根据一些实施例的光电探测器结构中，在基底100中的第三涂层130的厚度可以根据要求来调整。例如，第三涂层130的厚度可以通过调整第一沟槽T1的深度来调整。因此，可以调整由第一涂层110和第三涂层130形成的下涂层的厚度。
图8是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地解释或省略已经参照图1至图6描述的元件。
参照图8，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光吸收层200的下表面形成为比基底100的上表面低。
光吸收层200的一部分可以形成在基底100中。例如，第二半导体膜106可以在其中包括第二沟槽T2。此外，光吸收层200的下部可以形成为填充在第二半导体膜106中的第二沟槽T2。第二沟槽T2可以例如通过蚀刻第二半导体膜106的位于光吸收层200下面的部分来形成。
在一些实施例中，第一涂层110可以形成在基底100的最上表面上。例如，第一涂层110可以与第二半导体膜106的最上表面接触。结果，第一涂层110的下表面可以设置为比光吸收层200的下表面高。
在一些实施例中，第二沟槽T2的深度可以比形成掩埋绝缘膜104处的深度浅。这里，“深度”表示距基底100的上表面的深度。例如，从基底100的上表面到掩埋绝缘膜104的上表面的第一深度D1可以大于从基底100的上表面到第二沟槽T2的下表面的第三深度D3。在一些实施例中，光吸收层200可以通过从包括第二沟槽T2的第二半导体膜106进行晶体生长来形成。
图9是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地解释或省略已经参照图1至图8描述的元件。
参照图9，根据一些实施例的光电探测器结构可以包括填充第一沟槽T1的第三涂层130和填充第二沟槽T2的光吸收层200。
在图9中，第二沟槽T2的深度被示出为比第一沟槽T1的深度浅。这里，“深度”表示距基底100的上表面的深度。例如，如所示出的，从基底100的上表面到第一沟槽T1的下表面的第二深度D2可以大于从基底100的上表面到第二沟槽T2的下表面的第三深度D3。
然而，这仅是为了便于解释，本公开不限于此。例如，第一沟槽T1的第二深度D2可以小于或等于第二沟槽T2的第三深度D3。在一些实施例中，第二沟槽T2的第三深度D3可以比形成掩埋绝缘膜104处的第一深度D1浅。
图10是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地描述或省略已经参照图1至图5描述的元件。
参照图10，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光波导300的上表面300b(参见图3)可以是基本平坦的。
光波导300可以与光吸收层200接触。例如，如图10中所示，光波导300可以与光吸收层200的上表面的至少一部分和光吸收层200的侧表面的一部分接触。然而，光波导300的上表面300b可以是基本平坦的。
可以通过例如平坦化工艺对光波导300的上表面300b进行平坦化。平坦化工艺可以包括但不限于例如化学机械抛光(CMP)工艺。
图11是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地描述或省略已经参照图1至图5描述的元件。
参照图11，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光波导300可以与光吸收层200的上表面的至少一部分接触。
例如，光吸收层200的高度可以与第一涂层110的高度基本相同。这里，“高度”表示距基底100的上表面的高度。例如，如图11中所示，从基底100的上表面到光吸收层200的上表面的第一高度H1可以与从基底100的上表面到第一涂层110的上表面的第二高度H2基本相同。在本说明书中，“相同”不仅表示完全相同的事情，而且表示因工艺余量等而可能发生的微小差异。
由于光波导300可以形成在第一涂层110上，所以光吸收层200的上表面的高度可以与光波导300的下表面的高度基本相同。因此，光波导300可以与光吸收层200的上表面的至少一部分接触以与光吸收层200形成倏逝耦合。
在一些实施例中，例如，可以通过平坦化工艺对光吸收层200的上表面和第一涂层110的上表面进行平坦化。平坦化工艺可以包括但不限于，例如化学机械抛光(CMP)工艺。
图12是示出根据一些实施例的光电探测器结构的剖视图(对应于图2的线A-A')。为了便于解释，将仅简要地解释或省略已经参照图1至图5、图7以及图11进行解释的元件。
参照图12，在根据一些实施例的光电探测器结构中，基底100可以包括第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106。另外，根据一些实施例的光电探测器结构还可以包括第三涂层130。
第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106可以依次堆叠。掩埋绝缘膜104可以包括例如掩埋氧化物(BOX)。例如，基底100可以是绝缘体上硅(SOI)基底。
第三涂层130可以形成在基底100中。例如，基底100可以在其中包括第一沟槽T1。第三涂层130可以形成为填充在基底100中的第一沟槽T1。第一沟槽T1可以例如通过蚀刻基底100的在第一涂层110下面的一部分来形成。
图13是根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。图14和图15是沿着图13的线C-C'的各种剖视图。为了便于解释，将仅简要地解释或省略已经参照图1至图5以及图7描述的元件。
参照图13和图14，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光波导300可以与光吸收层200的侧表面的一部分接触。
例如，光吸收层200的高度可以高于或等于光波导300的高度。这里，“高度”表示距基底100的上表面的高度。例如，如所示出的，从基底100的上表面到光吸收层200的上表面的第三高度H3可以高于或等于从基底100的上表面到光波导300的上表面的第四高度H4。
然而，由于光波导300可以形成在第一涂层110上，所以光波导300的下表面可以设置为比光吸收层200的下表面高。结果，光波导300与光吸收层200的侧表面的一部分接触以与光吸收层200形成对接耦合。
参照图15，在根据一些实施例的光电探测器结构中，基底100可以包括第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106。另外，根据一些实施例的光电探测器结构还可以包括第三涂层130。
第一半导体膜102、掩埋绝缘膜104和第二半导体膜106可以依次堆叠。掩埋绝缘膜104可以包括例如掩埋氧化物膜(BOX)。例如，基底100可以是绝缘体上硅(SOI)基底。
第三涂层130可以形成在基底100中。例如，基底100可以在其中包括第一沟槽T1。第三涂层130可以形成为填充在基底100中的第一沟槽T1。第一沟槽T1可以例如通过蚀刻基底100的在第一涂层110下面的一部分来形成。
图16是根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。为了便于解释，将仅简要地描述或省略已经参照图1至图5描述的元件。作为参照，由于沿着图16的线A-A'截取的剖视图与图3以及图6至图12的剖视图基本相同，因此下面将不提供它们的详细描述。
参照图16，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光吸收层200的侧表面可以包括第一侧表面200S1和第二侧表面200S2。
光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2可以在与第一方向X和第二方向Y不同的方向上延伸。另外，光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2可以延伸以彼此相遇(即，相交)。例如，光吸收层200的第一侧表面200S1可以从光吸收层200的一个侧表面向内延伸。此外，光吸收层200的第二侧表面200S2可以从光吸收层200的另一侧表面向内延伸以与光吸收层200的第一侧表面200S1相遇。因此，光波导300与光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2接触以与光吸收层200形成对接耦合。此外，光波导300可以与光吸收层200的上表面的至少一部分接触以与光吸收层200形成倏逝耦合。
在图16中，光吸收层200的宽度被示出为与光波导300的宽度相同。这里，“宽度”表示在第二方向Y上的宽度。例如，如所示出的，光吸收层200的第三宽度W3可以与光波导300的第四宽度W4相同。然而，这仅是为了便于解释，本公开不限于此。例如，光吸收层200的第三宽度W3可以大于或窄于光波导300的第四宽度W4。
图17是根据一些实施例的光电探测器结构的布局图。为了便于解释，仅简要地解释或省略已经参照图1至图5以及图16描述的元件。为了参照，由于沿着图17的线C-C'截取的剖视图与图14和图15的剖视图基本相同，因此下面将不提供它们的详细描述。
参照图17，在根据一些实施例的光电探测器结构中，光吸收层200的侧表面可以包括第一侧表面200S1和第二侧表面200S2。光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2可以在与第一方向X和第二方向Y不同的方向上延伸。此外，光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2可以延伸以彼此相遇(即，相交)。因此，使光波导300与光吸收层200的第一侧表面200S1和第二侧表面200S2接触，以与光吸收层200形成对接耦合。
在图17中，光吸收层200的宽度被示出为与光波导300的宽度相同。这里，“宽度”表示在第二方向Y上的宽度。例如，如所示出的，光吸收层200的第五宽度W5可以与光波导300的第六宽度W6相同。然而，这仅是为了便于解释，本公开不限于此。例如，光吸收层200的第五宽度W5可以宽于或窄于光波导300的第六宽度W6。
通过总结和回顾，光电探测器的光波导可以由硅基底形成并且可以传输光信号。然而，由于硅光波导的光损耗率大，所以在光信号被输入到光电探测器之前会发生光信号的大量损耗。
相比之下，本公开提供了一种具有较小光损耗并且使得工艺简化的光电探测器结构。也就是说，根据实施例的光电探测器可以使用在基底上单独形成的光波导使光信号的损耗最小化。光波导可以由具有比硅的光损耗率低的光损耗率的材料(例如，氮化硅)来形成。
在这里已经公开了示例实施例，虽然采用了特定的术语，但是使用它们并将仅以一般的和描述性的含义来对它们进行解释，而不是为了限制的目的。在一些情形下，如本领域的普通技术人员将清楚的是，自提交本申请之时起，除非另外明确指出，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或者与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种变化。

Claims (16)

1.一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：
基底，包括半导体膜；
光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗；
第一涂层，位于基底上，所述第一涂层包围光吸收层的侧表面的一部分；
光波导，位于第一涂层上，所述光波导与光吸收层的上表面的一部分和光吸收层的所述侧表面的另一部分接触并且包括氮化硅；以及
第二涂层，位于基底上，所述第二涂层覆盖光吸收层、第一涂层和光波导，
其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高，并且
其中，第二涂层与光吸收层的所述上表面接触。
2.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，光吸收层和第一涂层与半导体膜的最上表面接触。
3.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，光吸收层的下部分填充位于基底中的沟槽。
4.如权利要求1所述的光电探测器结构，所述光电探测器结构还包括：第三涂层，位于第一涂层的下面，所述第三涂层填充位于基底中的沟槽。
5.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，基底为绝缘体上硅。
6.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，第一涂层包括氧化硅。
7.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，光波导在与基底的上表面平行的方向上延伸。
8.如权利要求1所述的光电探测器结构，其中，光吸收层包括：
第一导电类型的第一杂质区；
第二导电类型的第二杂质区，所述第二导电类型与第一导电类型不同；以及
锗层，位于第一杂质区与第二杂质区之间。
9.一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：
基底，包括半导体膜；
光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗；
涂层，位于基底上并且位于光吸收层上；以及
光波导，穿过涂层并且与光吸收层的上表面的一部分和光吸收层的侧表面的一部分接触，
其中，光波导通过涂层与基底间隔开，涂层的下表面比光吸收层的下表面高或者与光吸收层的下表面处于同一高度处，并且
其中，涂层的与光吸收层的所述上表面接触的部分在竖直方向上不与光波导叠置。
10.如权利要求9所述的光电探测器结构，其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高。
11.如权利要求9所述的光电探测器结构，其中，半导体膜的最上表面与涂层的下表面接触。
12.如权利要求9所述的光电探测器结构，其中，光吸收层的下部分填充位于基底中的沟槽，涂层的下表面比光吸收层的下表面高。
13.如权利要求9所述的光电探测器结构，其中，光波导包括氮化硅。
14.一种光电探测器结构，所述光电探测器结构包括：
基底，包括半导体膜；
光吸收层，位于基底上，所述光吸收层与半导体膜接触并且包括锗；
涂层，位于基底上并且位于光吸收层上；以及
光波导，穿过涂层并且与光吸收层的上表面的一部分和光吸收层的侧表面的一部分接触，所述光波导通过涂层与基底间隔开，
其中，涂层的与光吸收层的所述上表面接触的部分在竖直方向上不与光波导叠置。
15.如权利要求14所述的光电探测器结构，其中，光波导的下表面比光吸收层的下表面高。
16.如权利要求14所述的光电探测器结构，其中，涂层的下表面比光吸收层的下表面低。
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