光检测器件、光器件及其制造方法

技术领域

本发明的实施例涉及光检测器件、光器件及其制造方法。

背景技术

可以在各种应用中使用光信号，包括两个或更多个器件之间的高速和安全数据传输。光电二极管用于将接收到的光子转换为电流。通常根据若干个参数来评估光电二极管的性能，诸如量子效率、工作波长、灵敏度等。期望的是改善光电二极管的性能。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种光检测器件，包括：绝缘层；硅层，位于绝缘层上方；光检测层，位于硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸；第一掺杂剂类型的N个第一掺杂区，位于光检测层内；以及第二掺杂剂类型的M个第二掺杂区，位于光检测层内，其中，第一掺杂区和第二掺杂区交替布置；并且其中，M和N是等于或大于2的整数。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种光器件，包括：绝缘层；硅层，位于绝缘层上方；光检测层，位于硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸，光检测层具有第一区域和与第一区域隔开的第二区域，其中，光检测层的第一区域配置为将光转换为第一光电流，其中，第二区域配置为将从第一区域接收的光转换为第二光电流，并且其中，第二光电流的幅度小于第一光电流的幅度。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种用于制造光检测器件的方法，包括：(a)提供衬底；(b)在衬底上形成绝缘层；(c)在绝缘层上形成硅层；(d)形成位于硅层上并且在硅层的至少部分内延伸的光检测层；(e)在光检测层内形成两个或更多个第一掺杂剂类型的第一掺杂区；以及(f)在光检测层内形成两个或更多个第二掺杂剂类型的第二掺杂区，其中，第一掺杂区和第二掺杂区交替布置。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A示出了根据本公开一些实施例的光检测器件的顶视图。

图1B示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的光检测器件的截面图。

图1C示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的光检测器件的截面图。

图1D示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的光检测器件的截面图。

图2A示出了根据本公开一些实施例的光检测器件的顶视图。

图2B示出了根据本公开一些实施例的如图2A示出的光检测器件的截面图。

图2C示出了根据本公开一些实施例的如图2A示出的光检测器件的截面图。

图3A示出了根据本公开一些实施例的光检测器件的顶视图。

图3B示出了根据本公开一些实施例的如图3A示出的光检测器件的截面图。

图3C示出了根据本公开一些实施例的如图3A示出的光检测器件的截面图。

图4A示出了根据本公开一些实施例的光检测器件的顶视图。

图4B示出了根据本公开一些实施例的电流产生电路的示意图。

图5A至图5D是示出了根据本公开一些实施例的制造光检测器件的处理步骤的一系列截面图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。

而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。器件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。

下面详细讨论实施例的制造和使用。然而，应当理解的是，本发明提供了许多可应用的可以在各种各样的特定环境中体现的发明构思。所讨论的特定实施例仅说明制造和使用本发明的特定方式，并且不限制本发明的范围。

图1A示出了根据本公开一些实施例的光检测器件2的顶视图。图1B示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的沿线B-B'截取的光检测器件2的截面图。图1C示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的沿线C-C'截取的光检测器件2的截面图。图1D示出了根据本公开一些实施例的如图1A示出的沿线D-D'截取的光检测器件2的截面图。在一些实施例中，光检测器件2是光电二极管或光检测器。光检测器2可以包括衬底20、绝缘层21、硅层22和光检测层23。

衬底20包括诸如硅的半导体材料。在一些实施例中，衬底20可以包括其他半导体材料，诸如硅锗、碳化硅、砷化镓等。可选地，衬底20包括诸如硅锗的另一元素半导体；包括砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟或锑化铟的化合物半导体；或包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP或GaInAsP的合金型半导体；或其组合。在又一个实施例中，衬底20可以是SOI。在其它替换方案中，衬底20可以包括掺杂外延层、梯度的半导体层和/或覆盖另一种不同类型半导体层的半导体层，诸如硅锗层上的硅层。

绝缘层21设置在衬底20上。绝缘层21可以是浅槽隔离(STI)或硅的局部氧化(LOCOS)。在一些实施例中，绝缘层21可以包括氧化物(例如，氧化硅或锗的氧化物)、氮化物(例如，氮化硅)、氮氧化物(例如，GaP氮氧化物)、SiO

硅层22设置在绝缘层21上。如图1A和图1D所示，硅层22可以包括多个n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3和22p4。n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3和22p4交替布置。换言之，在两个相邻的p掺杂区之间存在一个n掺杂区，或者在两个相邻的n掺杂区之间存在一个p掺杂区。例如，n掺杂区22n1可以设置在两个相邻的p掺杂区22p1和22p2之间。例如，p掺杂区22p2可以设置在两个相邻的n掺杂区22n1和22n2之间。在一些实施例中，可以有任意数量个n掺杂区和p掺杂区，取决于不同的设计规范。例如，可以存在N个n掺杂区和N个p掺杂区，其中N是大于1的整数。n型掺杂区22n1、22n1、22n3、22n4和p型掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4的掺杂浓度量可以随所用的工艺和特定设计而变化。在一些实施例中，p型材料或n型材料的掺杂浓度可以在从大约10

光检测层23设置在硅层22上方并且在硅层22的至少部分内延伸。在一些实施例中，光检测层23可以由硅、锗、砷化铟镓、硫化铅、碲镉汞或任何其他合适的材料形成或包括以上这些。

在一些实施例中，如图1B所示，p掺杂区22p1可以在光检测层23内扩散或延伸。例如，p掺杂区22p1可以包括设置在硅层22的与光检测层23的侧面231相邻的部分内的第一部分，以及设置在光检测层23内的第二部分。在一些实施例中，p掺杂区22p1在光检测层23内的厚度(例如，p掺杂区22p1的第二部分)等于或小于光检测层23的厚度。在一些实施例中，p掺杂区22p1在光检测层23内的厚度大于p掺杂区22p1在硅层22内的厚度(例如，p掺杂区22p1的第一部分)。在一些实施例中，p掺杂区22p1可以从光检测层23的侧面231扩散至相对的侧面232。例如，p掺杂区22p1在光检测层23内的宽度可以与光检测层23的宽度基本相同。

在其他实施例中，如图2A和图2B所示，分别示出了根据本公开一些实施例的光检测器件3的顶视图和截面图，p掺杂区22p1未扩散至光检测层23的侧面232。例如，p掺杂区22p1在光检测层23内的宽度可以小于光检测层23的宽度。例如，在光检测层23的侧面232与p掺杂区22p1之间可能存在距离。

在其他实施例中，如图3A和图3B所示，分别示出了根据本公开一些实施例的光检测器件4的顶视图和截面图，p掺杂区22p1还从光检测层23的侧面232扩散出去并且在硅层22的与光检测层23的侧面232相邻的部分内扩散。例如，p掺杂区22p1可以包括设置在硅层22的与光检测层23的侧面231相邻的部分内的第一部分、设置在光检测层23内的第二部分、以及设置在硅层22的与光检测层23的侧面232相邻的部分内的第三部分。

参考图1C，n掺杂区22n1可以在光检测层23内扩散或延伸。在一些实施例中，n掺杂区22n1在光检测层23内的厚度等于或小于光检测层23的厚度。在一些实施例中，n掺杂区22n1在光检测层23内的厚度大于n掺杂区22n1在硅层22内的厚度。在一些实施例中，n掺杂区22n1可以从光检测层23的侧面232扩散至侧面231。例如，n掺杂区22n1在光检测层23内的宽度可以与光检测层23的宽度基本相同。

在其他实施例中，如图2A和图2C所示，分别示出了根据本公开一些实施例的光检测器件3的顶视图和截面图，n掺杂区22n1未扩散至光检测层23的侧面231。例如，n掺杂区22n1在光检测层23内的宽度可以小于光检测层23的宽度。例如，在光检测层23的侧面231与n掺杂区22n1之间可能存在距离。

在其他实施例中，如图3A和图3C所示，分别示出了根据本公开一些实施例的光检测器件4的顶视图和截面图，n掺杂区22n1还从光检测层23的侧面231扩散出去并且在硅层22的与光检测层23的侧面231相邻的部分内扩散。

参考图1D,光检测层23设置在硅层22上光检测层23的部分在硅层22内。例如，硅层22可以包括开口或沟槽，并且光检测层23可以设置在该开口或该沟槽内。光检测层23可以从硅层22的顶面突出。在一些实施例中，硅层22的部分设置在光检测层23与绝缘层21之间。

如图1A所示，硅层22可以包括或限定波导结构22w。波导结构22w可以在与光检测层的长度基本平行的第一方向(例如，轴向)上延伸。波导结构22w可以用作为用于将光(或光子)沿第一方向引导至光检测层23中的管道。p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4和n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4在与第一方向基本垂直的方向上交替布置。

在操作中，p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4分别电耦合至阴极节点V21、V23、V25、V27，并且n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4分别电耦合至阳极节点V22、V24、V26、V28。当光检测器件2经由阴极节点V21、V23、V25、V27和阳极节点V22、V24、V26、V28以适当的电压偏置时，入射光子将触发光检测层23中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V22、V24、V26、V28移动，电子朝向阴极节点V21、V23、V25、V27移动，并且产生光电流(或感测电流)。

如图1A所示，光检测层23可以被划分为多个区域。例如，光检测层23可以包括由p掺杂区22p1和n掺杂区22n1限定的区域、由n掺杂区22n1和p掺杂区22p2限定的区域、由p掺杂区22p2和n掺杂区22n2限定的区域，由n掺杂区22n2和p掺杂区22p3限定的区域，由p掺杂区22p3和n掺杂区22n3限定的区域、由n掺杂区22n3和p掺杂区22p4限定的区域、由p掺杂区22p4和n掺杂区22n4限定的区域。

当光经过p掺杂区22p1并进入由光检测层23、p掺杂区22p1和n掺杂区22n1限定的区域时，入射光子将触发在由光检测层23、p掺杂区22p1和n掺杂区22n1限定的区域中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V22移动，电子朝向阴极节点V21移动，并且产生光电流(或感测电流)。类似地，当光经过p掺杂区22p1、n掺杂区22n1和p掺杂区22p2并进入由光检测层23、p掺杂区22p2和n掺杂区22n2限定的区域时，入射光子将触发在由光检测层23、p掺杂区22p2和n掺杂区22n2限定的区域中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V24移动，电子朝向阴极节点V23移动，并且产生光电流(或感测电流)。类似地，当光经过p掺杂区22p1、n掺杂区22n1、p掺杂区22p2、n掺杂区22n2和p掺杂区22p3并进入由光检测层23、p掺杂区22p3和n掺杂区22n3限定的区域时，入射光子将触发在由光检测层23、p掺杂区22p3和n掺杂区22n3限定的区域中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V26移动，电子朝向阴极节点V25移动，并且产生光电流(或感测电流)。类似地，当光经过p掺杂区22p1、n掺杂区22n1、p掺杂区22p2、n掺杂区22n2、p掺杂区22p3、n掺杂区22n3和p掺杂区22p4并进入由光检测层23、p掺杂区22p4和n掺杂区22n4限定的区域时，入射光子将触发在由光检测层23、p掺杂区22p4和n掺杂区22n4限定的区域中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V28移动，电子朝向阴极节点V27移动，并且产生光电流(或感测电流)。

在一些实施例中，光检测器件可以包括位于该光检测器件的光检测层的两个相对端的一个n掺杂区和一个p掺杂区，因此，n掺杂区与p掺杂区之间的距离受到光检测层的宽度的限制，并且光电流的产生率也受到光检测层的宽度的限制。根据图1A、图2A和图3A所示的实施例，由于p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4和n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4全部或部分地跨光检测层23设置，因此两个相邻掺杂区之间的距离不会受到光检测层23的宽度W21的限制。在一些实施例中，p掺杂区和与其相邻的n掺杂区(例如，p掺杂区22p1和n掺杂区22n1)之间的距离在约几纳米(nm)至约500nm的范围内，这小于光检测层23的宽度W21(例如0.5μm至10μm)。因此，光检测器件2、3或4具有对光电流较高的产生率。由光检测装置2、3或4产生的光电流的AC带宽大于10GHz，并可达到约几百GHz。在一些实施例中，如果两个相邻的掺杂区(例如，p掺杂区22p1和n掺杂区22n1)之间的距离为100nm，则光电流的AC带宽约为100GHz。

另外，如果n掺杂区和p掺杂区的长度基本等于光检测层的长度(例如，从大约1μm到大约100μm)，则与n掺杂区和p掺杂区连接的导电电极可以具有相对较大的寄生电容，这将进一步减小光检测器件的AC带宽。根据图1A、图2A和图3A所示的实施例，n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4的长度基本等于光检测层23的宽度W21(例如，从大约0.5μm到大约10μm)，可以减轻与n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4连接的导电电极的寄生电容问题。在一些实施例中，导电电极(与n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4连接)与地之间的寄生电容可以减小N，其中N是n掺杂区与p掺杂区之和。

图4A示出了根据本公开的一些实施例的如图1A所示的与电流产生电路50连接的光检测器件2。在一些实施例中，光检测器件2可以被如图2A所示的光检测器件3、如图3A所示的光检测器件4或任何其他合适的光检测器件所替代。在一些实施例中，电流产生电路50可以是均衡器或包括均衡器。电流产生电路50可以包括一个或多个DC偏置电路B51、B52、B53、B54，一个或多个延迟电路D51、D52、D53以及一个或多个加法电路(或加法器)A51、A52、A53。

在一些实施例中，如图4A所示，阴极节点V21、V23、V25、V27接地或连接较低的DC电压(与施加至阳极节点V22、V24、V26、V28的DC电压相比)，阳极节点V22、V24、V26、V28连接较高的DC电压(与施加至阴极节点V21、V23、V25、V27的DC电压相比)。例如，阳极节点V22、V24、V26、V28可以连接至各自的DC偏置电路B51、B52、B53和B54。在其他实施例中，全部的阳极节点V22、V24、V26、V28可以连接至单独的DC偏置电路。在一些实施例中，阳极节点V22、V24、V26、V28设置有相同的DC电压。可选地，阳极节点V22、V24、V26、V28可以设置有不同的DC电压。

在操作中，当光经过p掺杂区22p1并进入由光检测层23、p掺杂区22p1和n掺杂区22n1限定的区域时，入射光子将触发在由光检测层23、p掺杂区22p1和n掺杂区22n1限定的区域中的自由电子-空穴对的产生。空穴朝向阳极节点V22移动，电子朝向阴极节点V21移动以产生光电流(或感测电流)I

在一些实施例中，由于沿光检测层23的光传播延迟，因此光电流I

另外，由于光穿过p掺杂区22p1、n掺杂区22n1、p掺杂区22p2、n掺杂区22n2、p掺杂区22p3、n掺杂区22n3和p掺杂区22p4，因此，光的强度将随着光远离波导结构22w移动而降低。在一些实施例中，光检测层23内的光强损失等于或小于约5dB/cm。因此，光电流I

光电流I

电流I52被发送至延迟电路D52以产生延迟电流I53。在一些实施例中，延迟电路D52的延迟时间基本等于光电流I

电流I54被发送至延迟电路D53以产生延迟电流I55。在一些实施例中，延迟电路D53的延迟时间基本等于光电流I

在一些实施例中，光检测器件可以仅包括单个p掺杂区和单个n掺杂区，由光检测器件产生的光电流的信号宽度基本等于输入至光检测器件的光的脉冲宽度加上沿光检测器件的光检测层的光传播延迟。因此，由光检测器件产生的光电流的信号宽度还受到沿光检测层的光传播延迟的限制，这会限制光检测器件的AC带宽。根据图4A所示的实施例，光检测器件2包括多对n掺杂区和p掺杂区，每一对产生各自的光电流，并且光电流被发送至延迟电路D51、D52、D53和加法电路A51、A52、A53以产生输出电流I56。因此，能够缓解光传播延迟问题。由光检测器件2生成的输出电流I56的信号宽度基本等于输入至光检测器件2的光的脉冲宽度加上沿光检测层23的光传播延迟再除以N，其中N是n掺杂区和p掺杂区之和。这会进一步增加光检测器件2的AC带宽。

图4B示出了根据本公开一些实施例的如图4A所示的电流产生电路50的部分的示意图。为简单和清楚起见，在附图中省略了一些元件或部件。电流产生电路50可以包括被连接或配置为形成若干电流镜电路的多个晶体管M510、M511、M520、M521、M530、M531、M540、M541、M550、M551、M560、M561、M570和M571。例如，PMOS电流镜电路可以由“晶体管M520和M521”、“晶体管M540和M541”以及“晶体管M560和M561”这些对形成。例如，NMOS电流镜电路可以由“晶体管M510和M511”、“晶体管M530和M531”以及“晶体管M550和M551”这些对形成。如图4B所示，加法电路A51、A52和A53中的每一个可以包括一个或多个电流镜电路。

在一些实施例中，延迟电路D51、D52和D53中的每一个可以由传输线来实现。在一些实施例中，能够基于传输线的长度来确定延迟电路D51、D52和D53中的每一个的延迟时间。例如，传输线的延迟时间可以表示为：τ＝L/Vg，其中τ表示传输线的延迟时间，L表示传输线的长度，并且Vg表示传输线的群速度。

在一些实施例中，每个PMOS电流镜电路的晶体管可以包括相同的纵横比(W/L)或宽度。例如，晶体管M520、M540或M560的纵横比分别与晶体管M521、M541或M561的纵横比相同。因此，流过晶体管M520、M540或M560的电流的幅度会分别与流过晶体管M521、M541或M561的电流的幅度基本相同。因此，光电流I

在一些实施例中，每个PMOS电流镜电路的晶体管可以包括不同的纵横比或宽度。例如，晶体管M520、M540或M560的纵横比分别与晶体管M521、M541或M561的纵横比不同。因此，流过晶体管M520、M540或M560的电流的幅度会分别不同于流过晶体管M521、M541或M561的电流的幅度。因此，光电流I

图5A至图5D是根据一些实施例的用于制造光检测器件的方法的中间结构的截面图。在一些实施例中，图5A至图5D示出的步骤能够用于形成如图1A、图1B、图1C和图1D所示的光检测器件2。可选地，图5A至图5D中示出的步骤能用于形成任何其他的光检测器件。

参考图5A，提供或接收衬底20。衬底20包括诸如硅的半导体材料。在一些实施例中，衬底20可以包括其他半导体材料，诸如硅锗、碳化硅、砷化镓等。可选地，衬底20包括诸如硅锗的另一元素半导体；包括砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟或锑化铟的化合物半导体；或包括SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP或GaInAsP的合金型半导体；或其组合。在又一个实施例中，衬底20可以是SOI。在其它替换方案中，衬底20可以包括掺杂外延层、梯度的半导体层和/或覆盖另一种不同类型半导体层的半导体层，诸如硅锗层上的硅层。基板20可以掺杂有诸如砷、磷等的n型掺杂剂，或者可以掺杂有诸如硼等的p型掺杂剂。

然后将绝缘层21设置在衬底20上。绝缘层21可以是STI或硅的局部氧化LOCOS。绝缘层21可以由诸如介电材料的电绝缘材料形成。在一些实施例中，绝缘层21可以由氧化物(例如，氧化硅或锗氧化物)、氮化物(例如，氮化硅)、氮氧化物(例如，GaP氮氧化物)、SiO

参考图5B，硅层22形成或设置在绝缘层21上。形成从所述硅层22的顶面至所述硅层22中的沟槽22t。在一些实施例中，保留硅层22的部分以限定沟槽22t的底面。在一些实施例中，可以通过例如蚀刻(例如，干蚀刻、湿蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)操作等)或任何其他合适的操作来形成硅层22。然后，如图5C所示，用光检测层23填充沟槽21t。光检测层23可以从硅层22的顶面突出。

参考图5D，在硅层22和光检测层23中形成p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4和n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4。如图5D所示，n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4和p掺杂区22p1、22p2、22p3和22p4交替布置。换言之，在两个相邻的p掺杂区之间存在一个n掺杂区，或者在两个相邻的n掺杂区之间存在一个p掺杂区。在一些实施例中，可以有任意数量个n掺杂区和p掺杂区，取决于不同的设计规范。例如，可以存在N个n掺杂区和N个p掺杂区，其中N是大于1的整数。

在一些实施例中，可以通过离子注入操作、外延操作或任何其他合适的操作来注入掺杂剂来形成p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4和n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4。离子或掺杂剂被注入至硅层22和光检测层23的期望部分。在一些实施例中，可以将光掩模用于仅允许期望的部分来接收掺杂剂。n型掺杂区22n1、22n1、22n3、22n4和p型掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4的掺杂浓度量可以随所用的工艺和特定设计而变化。在一些实施例中，p型材料或n型材料的掺杂浓度可以在从大约10

在一些实施例中，当形成硅层22时，可以形成或限定波导结构。波导结构可以在与光检测层的长度基本平行的第一方向(例如，轴向)上延伸。波导结构可以用作沿第一方向将光(或光子)引导至光检测层23中的导管。p掺杂区22p1、22p2、22p3、22p4和n掺杂区22n1、22n2、22n3、22n4在与第一方向基本垂直的方向上交替布置。

在一些实施例中，本公开提供了一种光检测器件。该光检测器件包括绝缘层、硅层、光检测层、N个第一掺杂区和M个第二掺杂区。硅层设置在绝缘层上方。光检测层设置在硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸。第一掺杂区具有第一掺杂剂类型并且设置在光检测层内。第二掺杂区具有第二掺杂剂类型并且设置在光检测层内。第一掺杂区和第二掺杂区交替布置。M和N是等于或大于2的整数。

在一些实施例中，本公开提供了一种光检测器件。该光检测器件包括绝缘层、硅层、光检测层、波导结构、第一掺杂区和第二掺杂区。硅层设置在绝缘层上方。光检测层设置在硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸。波导结构邻近硅层设置并且在第一方向上延伸。第一掺杂区具有第一掺杂剂类型并且设置在光检测层内。第二掺杂区具有第二掺杂剂类型并且设置在光检测层内。所述第一掺杂区和所述第二掺杂区布置在与所述第一方向基本垂直的第二方向上。

在一些实施例中，本公开提供了一种光检测器件，包括：绝缘层；硅层，位于绝缘层上方；光检测层，位于硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸；第一掺杂剂类型的N个第一掺杂区，位于光检测层内；以及第二掺杂剂类型的M个第二掺杂区，位于光检测层内，其中，第一掺杂区和第二掺杂区交替布置；并且其中，M和N是等于或大于2的整数。

在上述光检测器件中，第一掺杂区中的一个包括在硅层的与光检测层的第一侧面相邻的部分内的第一部分和在光检测层内的第二部分。

在上述光检测器件中，第一掺杂区的第二部分的宽度与光检测层的宽度基本相同。

在上述光检测器件中，第一掺杂区还包括在硅层的与光检测层的第二侧面相邻的部分内的第三部分，其中，光检测层的第二侧面与光检测层的第一侧面相对。

在上述光检测器件中，第一掺杂区的第二部分的宽度小于光检测层的宽度。

在上述光检测器件中，硅层包括在第一方向上延伸并且配置为将光引导至光检测层的波导结构。

在上述光检测器件中，第一掺杂区和第二掺杂区布置在与第一方向基本垂直的第二方向上。

在上述光检测器件中，第一掺杂区中的一个和与第一掺杂区相邻的第二掺杂区中的一个之间的距离在大约10纳米(nm)至大约500纳米的范围内。

在一些实施例中，本公开提供了一种光器件。光器件包括绝缘层、硅层和光检测层。硅层设置在绝缘层上方。光检测层设置在硅层上方并且在硅层的至少部分内延伸。光检测层具有第一区域和与第一区域隔开的第二区域。光检测层的第一区域配置为将光转换为第一光电流。第二区域配置为将从第一区域接收的光转换为第二光电流。第二光电流的幅度小于第一光电流的幅度。

在上述光器件中，还包括：第一掺杂剂类型的第一掺杂区，位于光检测层内；第二掺杂剂类型的第二掺杂区，位于光检测层内；第一掺杂剂类型的第三掺杂区，位于光检测层内；以及第二掺杂剂类型的第四掺杂区，位于光检测层内，其中，第一掺杂区和第二掺杂区限定光检测层的第一区域，并且其中，第三掺杂区和第四掺杂区限定光检测层的第二区域。

在上述光器件中，第一光电流比第二光电流超前第一时间。

在上述光器件中，还包括配置为接收第一光电流并且生成第一电流的延迟电路，其中，第一电流将第一光电流延迟第一时间。

在上述光器件中，还包括配置为接收第一电流和第二光电流并且组合第一电流和第二光电流的加法电路。

在上述光器件中，第一电流的幅度等于或大于第一光电流的幅度。

在一些实施例中，本公开提供了一种用于制造光检测器件的方法。该方法包括：(a)提供衬底；(b)在衬底上形成绝缘层；(c)在绝缘层上形成硅层；(d)在硅层上形成光检测层并且在硅层的至少部分内延伸；(e)在光检测层内形成两个或更多个第一掺杂类型的第一掺杂区；(f)在光检测层内形成两个或更多个第二掺杂剂类型的第二掺杂区。第一掺杂区和第二掺杂区交替布置。

在上述方法中，步骤(d)还包括：形成从硅层的顶面至硅层中的沟槽；以及用光检测层来填充沟槽。

在上述方法中，还包括：形成与硅层相邻并且在第一方向上延伸的波导结构，其中，第一掺杂区和第二掺杂区布置在与第一方向基本垂直的第二方向上。

在上述方法中，第一掺杂区还形成在硅层的与光检测层的第一侧面相邻的部分内，并且第一掺杂区从光检测层的第一侧面扩散至光检测层的与光检测层的第一侧面相对的第二侧面。

在上述方法中，在光检测层的第二侧面与第一掺杂区之间存在距离。

在上述方法中，第一掺杂区还扩散至硅层的与光检测层的第二侧面相邻的部分。

本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造以及物质组成、手段、方法和步骤的特定实施例。如本领域技术人员将从本公开的公开内容中容易理解的是，根据本公开，可以利用执行与本文所述的相应实施例相同的结果或实现与其基本相同的功能的当前存在或以后将要开发的工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在包括在诸如工艺、机器、制造、物质组成、手段、方法或步骤/操作的范围内。另外，每个权利要求构成单独的实施例，并且各种权利要求和实施例的组合在本公开的范围内。