專利名稱：一種光電探測(cè)器、光電集成電路及光通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光電探測(cè)器、光電集成電路及光通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光電探測(cè)器是光通信、光互連和光電集成技術(shù)中關(guān)鍵的光電器件之一。信息技術(shù)向超大容量信息傳輸、超高密度信息存儲(chǔ)等方向飛速發(fā)展，要求光電探測(cè)器具有更小的尺寸和更高的響應(yīng)度。然而由于材料吸收系數(shù)小，為了獲得高的響應(yīng)度，器件的尺寸通常比較大
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種光電探測(cè)器，旨在解決現(xiàn)有光電探測(cè)器尺寸偏大、響應(yīng)度偏低的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種光電探測(cè)器，其由場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制而成，包括襯底、于所述襯底邊角處形成的源區(qū)和漏區(qū)、于所述襯底表面形成的柵區(qū)以及于所述源區(qū)和漏區(qū)表面形成的電極，所述柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)。本實(shí)用新型實(shí)施例的另一目的在于提供一種光電集成電路，所述光電集成電路采用上述光電探測(cè)器。本實(shí)用新型實(shí)施例的另一目的在于提供一種光通信系統(tǒng)，所述光通信系統(tǒng)包括上述光電探測(cè)器。本實(shí)用新型實(shí)施例將場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)，將所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為光電探測(cè)器的電極，從而將場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制成光電探測(cè)器。所述柵區(qū)吸收入射光時(shí)，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)與漏區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道，使所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器尺寸較小，響應(yīng)度較高，適用于各種光電集成電路及光通信系統(tǒng)。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型實(shí)施例將場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)，將所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為光電探測(cè)器的電極，從而將場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制成光電探測(cè)器。所述柵區(qū)吸收入射光時(shí)，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)與漏區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道，使所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器尺寸較小，響應(yīng)度較高，適用于各種光電集成電路及光通信系統(tǒng)。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1、2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光電探測(cè)器由場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制而成，將所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵區(qū)30作為入射光的吸收區(qū)，將所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極作為所述光電探測(cè)器的電極。所述柵區(qū)30吸收入射光時(shí)，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)21與漏區(qū)22間形成導(dǎo)電溝道40，使所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于該場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器尺寸較小，響應(yīng)度較高。通常，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵區(qū)30及襯底由不同半導(dǎo)體材料制成，制作所述柵區(qū)30的材料的禁帶寬度較所述襯底的小，且兩者的價(jià)帶帶階大于導(dǎo)帶帶階。入射光照射至所述柵區(qū)30使其產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，由于所述柵區(qū)30與襯底的價(jià)帶帶階大而導(dǎo)帶帶階小，所述柵區(qū)30內(nèi)的電子自由地移至襯底，而空穴被限制在所述柵區(qū)30內(nèi)并集中在柵區(qū)30的底部。因空穴帶正電荷，吸引電子堆積在襯底表面，在襯底內(nèi)形成導(dǎo)通源區(qū)21與漏區(qū)22的導(dǎo)電溝道40，這樣大量電子從源區(qū)21移至漏區(qū)22，在電極上產(chǎn)生較大的光電流。入射光未照射至柵區(qū)30時(shí)，導(dǎo)電溝道40未能形成，源區(qū)21與漏區(qū)22間無法導(dǎo)通，電極上的暗電流很微弱。上述襯底優(yōu)選為Si襯底或SOI襯底，制作所述柵區(qū)30的材料優(yōu)選為Ge。其中，SOI襯底14包括自下而上依次疊置的底層支撐層Si 11、埋層二氧化硅(Si02)12以及頂層Si 13。于頂層Si 13的邊角處形成源區(qū)21和漏區(qū)22，于襯底表面上形成柵區(qū)30，柵區(qū)30的材料為另一種半導(dǎo)體(如Ge)，于源區(qū)21和漏區(qū)22表面上分別形成金屬電極51、52。入射光60水平照射至柵區(qū)30，柵區(qū)30吸收入射光60后，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在頂層Si 13內(nèi)形成導(dǎo)電溝道40，該導(dǎo)電溝道40導(dǎo)通源區(qū)21與漏區(qū)22，產(chǎn)生光電流，如圖I所示。本光電探測(cè)器采用Si襯底時(shí)，于襯底10的邊角處形成源區(qū)21和漏區(qū)22，于襯底10表面上形成柵區(qū)30，柵區(qū)30的材料為另一種半導(dǎo)體(如Ge)，于源區(qū)21和漏區(qū)22表面上形成金屬電極51、52。入射光60垂直照射在柵區(qū)30，柵區(qū)30吸收入射光60后，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在襯底10內(nèi)形成導(dǎo)電溝道40，導(dǎo)電溝道40導(dǎo)通源區(qū)21與漏區(qū)22，產(chǎn)生光電流，如圖2所示。本實(shí)用新型實(shí)施例以Si材料為襯底材料，該Si襯底P型摻雜濃度為IO15 IO16/cm3 ;先在襯底上選定區(qū)域通過離子注入并加熱烘烤的方法同時(shí)形成源區(qū)21和漏區(qū)22，所述源區(qū)21和漏區(qū)22中N型摻雜濃度為IO19 102°/cm3，摻雜深度為100 300nm，此處所述源區(qū)與漏區(qū)間的距離為500nm ;然后在襯底表面采用化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)選擇性生長(zhǎng)300nm厚的Ge形成柵區(qū)；最后在源區(qū)21和漏區(qū)22表面采用磁控濺射等方法淀積I μ m厚的鋁形成金屬電極51和金屬電極52,如圖2所不。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.一種光電探測(cè)器，其特征在于，所述光電探測(cè)器由場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制而成，包括襯底、于所述襯底邊角處形成的源區(qū)和漏區(qū)、于所述襯底表面形成的柵區(qū)以及于所述源區(qū)和漏區(qū)表面形成的電極，所述柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)。
2.如權(quán)利要求I所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述襯底為Si襯底或SOI襯底，所述柵區(qū)為Ge柵區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述襯底為P型摻雜，摻雜濃度為IO15 1016/cm3。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)和漏區(qū)為N型摻雜，摻雜濃度為IO19 102°/cm3，摻雜深度為100 300nm。
5.如權(quán)利要求4所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述電極為與源區(qū)/漏區(qū)歐姆接觸的金屬電極。
6.一種光電集成電路，其特征在于，所述光電集成電路米用如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器。
7.—種光通信系統(tǒng)，其特征在于，所述光通信系統(tǒng)包括如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器。
專利摘要本實(shí)用新型適用于光電技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器由場(chǎng)效應(yīng)晶體管改制而成，包括襯底、于所述襯底邊角處形成的源區(qū)和漏區(qū)、于所述襯底表面形成的柵區(qū)以及于所述源區(qū)和漏區(qū)表面形成的電極，所述柵區(qū)作為入射光的吸收區(qū)。所述柵區(qū)吸收入射光時(shí)，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源區(qū)與漏區(qū)之間形成導(dǎo)電溝道，使所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通，于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極與漏極間產(chǎn)生光電流。由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管尺寸較小，具有內(nèi)在增益，使其響應(yīng)度較高，因而基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器尺寸較小，響應(yīng)度較高，適用于各種光電集成電路及光通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L31/112GK202513189SQ20122010631
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者葉劍鋒, 周志文, 張衛(wèi)豐 申請(qǐng)人:深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院