集成有针对整个C和L波段的高速Ge光电检测器工作的Si光子学芯片的制造方法与流程

本公开涉及用于接收通过通信网络传输的光信号的接收器，并且更具体地，涉及包括用于检测c波段和l波段中的光信号的锗基光电检测器的接收器。

背景技术：

1、本文提供的背景描述是出于总体上呈现本公开的语境的目的。目前指定的发明人的工作(就本背景技术部分中描述的工作而言)以及描述中的原本不会在提交时被当作现有技术的一些方面既没有被明示也没有被暗示地被承认是本发明的现有技术。

2、宽带通信系统可以包括硅光子系统，该硅光子系统要满足针对短距离、城域或长距离数据传输的不同带宽、信噪比和功率要求。硅光子器件可以包括有源部件和无源部件。有源部件可以包括调制器和光电检测器。无源部件可以包括功率分配器、偏振分光器-旋转器以及输入和输出耦合器。有源器件和无源器件可以使用波导彼此连接。

技术实现思路

1、公开了一种用于接收通过通信网络传输的光信号的接收器，并且该接收器包括：硅光子衬底，其包括分别具有不同掺杂的多个区域；外延锗层，其至少部分地在具有不同掺杂的区域中的至少两个或更多个区域上方延伸；以及与外延锗层接触的拉伸应力源部件和压缩应力源部件中的至少一者，拉伸应力源部件和压缩应力源部件分别被配置为使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的光信号吸收属性。该接收器包括接收电路，接收电路包括与外延锗层电接触的至少一个电极部件，接收电路被配置为响应于外延锗层从通信网络的网络接口接收的光信号而生成电输出。

2、在其他特征中，拉伸应力源部件包括与外延锗层的横向侧接触的拉伸应力源膜。在其他特征中，拉伸应力源膜是第一拉伸应力源膜，外延锗层的横向侧是第一横向侧，并且该接收器包括与外延锗层的第二横向侧接触的第二拉伸应力源膜，第二横向侧在外延锗层的与第一横向侧相对的一侧。

3、在其他特征中，第一拉伸应力源膜和第二拉伸应力源膜中的每一者包括氮化硅拉伸应力膜。在其他特征中，氮化硅拉伸应力膜被配置为用至少400mpa的拉伸应力使外延锗层机械地应变。

4、在其他特征中，压缩应力源部件包括与外延锗层的顶表面接触的压缩应力源膜。在其他特征中，其中压缩应力源膜包括二氧化硅压缩应力膜。

5、在其他特征中，拉伸应力源部件和压缩应力源部件中的至少一者被配置为用拉伸应力使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1565纳米范围内的波长的光信号。

6、在其他特征中，拉伸应力源部件和压缩应力源部件中的至少一者被配置为用拉伸应力使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1625纳米范围内的波长的光信号。

7、在其他特征中，该接收器包括包覆层，包覆层至少部分地覆盖硅光子衬底和外延锗层，其中包覆层包括绝缘体材料。在其他特征中，包覆层与硅光子衬底共延伸。

8、在其他特征中，该接收器包括嵌入包覆层中的至少一个氮化硅层，该至少一个氮化硅层限定波导的至少一部分，该波导被配置为将从通信网络的网络接口接收的光信号传输到外延锗层。

9、在其他特征中，该至少一个电极部件是与外延锗层的第一横向侧电接触的第一电极部件，并且该接收器包括与外延锗层的第二横向侧电接触的第二电极部件，第二横向侧在外延锗层的与第一横向侧相对的一侧。

10、在其他特征中，第一电极部件和第二电极部件仅与外延锗层的第一横向侧和第二横向侧电接触，以将电流横向地传导通过外延锗层，以抑制在外延锗层没有检测到光通信信号的时段期间的暗电流。

11、在其他特征中，外延锗层被配置为作为高速光电二极管来操作，其用于检测通过网络互连传输的光通信信号。

12、在其他特征中，拉伸应力源部件和压缩应力源部件中的至少一者被配置为使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的带隙性质，从而修改外延锗层的光信号吸收范围。

13、一种制造用于接收通过通信网络传输的光信号的接收器的方法，并且该方法包括：掺杂硅光子衬底，以产生分别具有不同掺杂的多个区域；沉积外延锗层，外延锗层至少部分地在具有不同掺杂的该区域中的至少两个或更多个区域上方延伸；以及制造与外延锗层的横向侧接触的拉伸应力源部件。拉伸应力源部件被配置为使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的光信号吸收属性。该方法包括制造与外延锗层电接触的至少一个电极部件。

14、在其他特征中，拉伸应力源部件是第一拉伸应力源部件，横向侧是第一横向侧，并且该方法还包括制造与外延锗层的第二横向侧接触的第二拉伸应力源部件，第一横向侧在外延锗层的与第二横向侧相对的一侧。在其他特征中，该方法包括制造与外延锗层的顶表面接触的压缩应力源部件。

15、在其他特征中，制造所拉伸应力源部件和制造压缩应力源部件包括指定拉伸应力源部件和压缩应力源部件的沉积参数，以用拉伸应力使外延锗层机械地应变来修改外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1565纳米范围内的波长的光信号。

16、在其他特征中，制造拉伸应力源部件和制造压缩应力源部件包括指定拉伸应力源部件和压缩应力源部件的沉积参数，以用拉伸应力使外延锗层机械地应变来修改外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1625纳米范围内的波长的光信号。

17、在其他特征中，沉积外延锗层包括经由外延过程以大于或等于300纳米的厚度沉积外延锗层和执行化学机械平面化过程以去除外延锗层的顶部部分。

18、其他特征中，制造拉伸应力源部件包括执行等离子体增强化学气相沉积(pecvd)过程，以沉积具有至少400mpa拉伸应力的氮化硅膜；以及根据pecvd过程的参数来指定氮化硅膜的拉伸应力。在其他特征中，沉积压缩应力源部件包括执行高密度等离子体化学气相沉积过程，以沉积二氧化硅膜。

19、根据具体实施方式、权利要求书和附图，本公开的其他适用方位将变得清楚。具体实施方式和具体示例仅仅旨在用于说明的目的，不旨在限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种接收器，用于接收通过通信网络传输的光信号，所述接收器包括：

2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述拉伸应力源部件包括与所述外延锗层的横向侧接触的拉伸应力源膜。

3.根据权利要求2所述的接收器，其中：

4.根据权利要求3所述的接收器，其中所述第一拉伸应力源膜和所述第二拉伸应力源膜中的每一者包括氮化硅拉伸应力膜。

5.根据权利要求4所述的接收器，其中所述氮化硅拉伸应力膜被配置为用至少400mpa的拉伸应力使所述外延锗层机械地应变。

6.根据权利要求1所述的接收器，其中所述压缩应力源部件包括与所述外延锗层的顶表面接触的压缩应力源膜。

7.根据权利要求6所述的接收器，其中所述压缩应力源膜包括二氧化硅压缩应力膜。

8.根据权利要求1所述的接收器，其中所述拉伸应力源部件和所述压缩应力源部件中的至少一者被配置为：用拉伸应力使所述外延锗层机械地应变，以修改所述外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1565纳米范围内的波长的光信号。

9.根据权利要求8所述的接收器，其中所述拉伸应力源部件和所述压缩应力源部件中的至少一者被配置为：用拉伸应力使所述外延锗层机械地应变，以修改所述外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1625纳米范围内的波长的光信号。

10.根据权利要求1所述的接收器，还包括包覆层，所述包覆层至少部分地覆盖所述硅光子衬底和所述外延锗层，其中所述包覆层包括绝缘体材料。

11.根据权利要求10所述的接收器，其中所述包覆层与所述硅光子衬底共延伸。

12.根据权利要求10所述的接收器，还包括嵌入所述包覆层中的至少一个氮化硅层，所述至少一个氮化硅层限定波导的至少一部分，所述波导被配置为：将从所述通信网络的所述网络接口接收的光信号传输到所述外延锗层。

13.根据权利要求1所述的接收器，其中：

14.根据权利要求13所述的接收器，其中所述第一电极部件和所述第二电极部件仅与所述外延锗层的所述第一横向侧和所述第二横向侧电接触，以将电流横向地传导通过所述外延锗层，以抑制在所述外延锗层未检测到光通信信号的时段期间的暗电流。

15.根据权利要求1所述的接收器，其中所述外延锗层被配置为作为高速光电二极管来操作，其用于检测通过网络互连传输的光通信信号。

16.根据权利要求1所述的接收器，其中所述拉伸应力源部件和所述压缩应力源部件中的至少一者被配置为：使所述外延锗层机械地应变，以修改所述外延锗层的带隙性质，从而修改所述外延锗层的光信号吸收范围。

17.一种制造接收器的方法，所述接收器用于接收通过通信网络传输的光信号，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述拉伸应力源部件是第一拉伸应力源部件，所述横向侧是第一横向侧，并且所述方法还包括制造与所述外延锗层的第二横向侧接触的第二拉伸应力源部件，所述第一横向侧在所述外延锗层的与所述第二横向侧相对的一侧。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括制造与所述外延锗层的顶表面接触的压缩应力源部件。

20.根据权利要求19所述的方法，其中制造所述拉伸应力源部件和制造所述压缩应力源部件包括：指定所述拉伸应力源部件和所述压缩应力源部件的沉积参数，以用拉伸应力使所述外延锗层机械地应变来修改所述外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1565纳米范围内的波长的光信号。

21.根据权利要求20所述的方法，其中制造所述拉伸应力源部件和制造所述压缩应力源部件包括：指定所述拉伸应力源部件和所述压缩应力源部件的沉积参数，以用拉伸应力使所述外延锗层机械地应变来修改所述外延锗层的带隙，从而检测具有在至少1530纳米至1625纳米范围内的波长的光信号。

22.根据权利要求17所述的方法，其中沉积所述外延锗层包括：

23.根据权利要求17所述的方法，其中：

24.根据权利要求19所述的方法，其中沉积所述压缩应力源部件包括执行高密度等离子体化学气相沉积过程，以沉积二氧化硅膜。

技术总结一种用于接收通过通信网络传输的光信号的接收器，包括：硅光子衬底，包括分别具有不同掺杂的多个区域；外延锗层，至少部分地在具有不同掺杂的区域中的至少两个或更多个区域上方延伸；以及与外延锗层接触的拉伸应力源部件和压缩应力源部件中的至少一者。拉伸应力源部件和压缩应力源部件分别被配置为使外延锗层机械地应变，以修改外延锗层的光信号吸收属性。该接收器包括接收电路，接收电路包括与外延锗层电接触的至少一个电极部件。该接收电路被配置为响应于外延锗层从通信网络的网络接口接收的光信号而生成电输出。技术研发人员：丁亮,加藤正树,R·纳加拉詹受保护的技术使用者：马维尔亚洲私人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23