一种光接收机的制作方法

本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光接收机。

背景技术：

光纤通信是光电子技术在通信领域的重要应用，光纤通信的出现和发展，在通信发展史上具有深远意义，被认为是通信史上一次根本性的变革。光接收机是光纤通信系统中不可缺少的重要组成部分，它的功能是把从光纤线路输出、产生畸变的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后生成可供后续电路的电信号。光接收机由半导体光电二极管(例如PIN光电二极管或MSM-PD二极管)、前置放大电路和相关电路组成。而随着单片光电集成电路(Opoelectronic Integrated Circuit，OEIC)技术的发展和应用市场的需求，光接收机发展方向与大规模集成电路一样，实现从简单到复杂、从少数元件到更多元件的集成，最终集光电子器件、前置放大器以及主放大器等在一起的高度集成组件。

光接收机中，光电二极管的主要作用是利用光电效应把光信号转变为电信号。在光接收机中，对光电探测器的要求是灵敏度高、响应快、噪声小、成本低和可靠性高。

然而，目前由于光接收机中光电二极管响应率和量子效率的限制，提高光接收机的性能和减小光接收机功耗变的尤为艰难。因此选择高速响应率和高量子效率的光电二极管以提高光接收机的性能和减小光接收机功耗就变得极其重要。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光接收机，包括：光电二极管11、输入放大器12和处理电路13；其中，

所述光电二极管11与所述输入放大器12相连接；所述输入放大器12与所述处理电路13相连接。

其中，所述处理电路13包括均衡器131、衰减器132、AGC电路133和输出放大器134；其中，所述均衡器131与所述输入放大器12相连接，所述衰减器132与所述均衡器131相连接，所述输出放大器134与所述衰减器132相连接，所述AGC电路(133)的两端分别连接衰减器(132)和所述输出放大器(134)。

在本实用新型的一个实施例中，所述PIN光电二极管为横向PIN结构的GeSn光电二极管。

在本实用新型的一个实施例中，所述光电二极管11包括：Si衬底111、晶化Ge层112、GeSn层113、正电极114和负电极115；其中，

所述晶化Ge层112设置于所述Si衬底111上且包括水平方向依次排列的N型掺杂区1121、i型区1122和P型掺杂区1123；

所述GeSn层113设置于所述i型区1122表面上；

所述正电极114的一端连接所述P型掺杂区1123，另一端连接至所述输入放大器12；

所述负电极115的一端连接所述N型掺杂区1121，另一端连接至所述输入放大器12。

在本实用新型的一个实施例中，所述光电二极管11还包括钝化层116，所述钝化层116设置于所述晶化Ge层112和所述GeSn层113上表面，用于隔离所述正电极114及所述负电极115。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型提供的光接收机，采用具备高速响应率和高量子效率的特性的光电二极管，进而提高了光接收机的性能和降低了光接收机功耗。

2.本实用新型提供的光接收机，具有体积更小、成本更低及更加稳定的性能。

附图说明

为了清楚说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光接收机结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的处理电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种GeSn光电二极管结构示意图；

图4a-图4k为本实用新型实施例提供的一种横向PiN结构GeSn光电二极管的制备方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种光接收机结构示意图，该光接收机包括：光电二极管11、输入放大器12和处理电路13；其中，

光电二极管11与输入放大器12相连接；输入放大器12与处理电路13相连接。

优选地，请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的处理电路示意图，处理电路13包括均衡器131、衰减器132、AGC电路133和输出放大器134；其中，均衡器131与输入放大器12相连接，衰减器132与均衡器131相连接，输出放大器134与衰减器132相连接，AGC电路(133)的两端分别连接衰减器(132)和输出放大器(134)。

其中，光电二极管11将输入的光信号转换为电信号，电信号经过输入放大器12放大后送至均衡器131，电信号通过均衡器131可以实现光接收机的半倾斜高电平输出,提高光接收机的带负载能力；然后将电信号送入衰减器132完成对其幅度的调整，之后通过输出放大器134完成输出。

其中，AGC电路133用于对光接收机的控制和监测。

进一步地，光电二极管11为PIN光电二极管。

优选地，PIN光电二极管为横向PIN结构的GeSn光电二极管。

进一步地，请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种GeSn光电二极管结构示意图，光电二极管包括：Si衬底111、晶化Ge层112、GeSn层113、正电极114和负电极115；其中，

晶化Ge层112设置于Si衬底111上，晶化Ge层112包括N型掺杂区1121、i型区1122和P型掺杂区1123；

GeSn层113设置于i型区1122表面上；

正电极114的一端连接P型掺杂区1123，另一端连接至输入放大器12；

负电极115的一端连接N型掺杂区1121，另一端连接至输入放大器12。

优选地，晶化Ge层112包括Ge晶籽层和Ge主体层。

其中，正电极114和负电极115材料为Cr或者Au。

优选地，光电二极管11还包括钝化层116，钝化层116设置于晶化Ge层112和GeSn层113上表面，用于隔离正电极114及负电极115。

本实施例提供的光接收机，较现有技术中的光接收机功耗更小、成本更低。

实施例二

本实施例在上述实施例的基础上，重点对GeSn光电二极管的结构和工艺进行详细介绍。

具体地，该GeSn光电二极管包括：Si衬底以及设置于该Si衬底上的晶化Ge层、GeSn层及金属电极。其中，晶化Ge层包括N型掺杂区、i型区和P型掺杂区从而形成横向P-i-N结构，GeSn层设置在该i型区表面上，金属电极包括正电极和负电极且分别设置于P型掺杂区和N型掺杂区之上。

进一步地，为便于更清楚地理解本实施例，下面特举具体例子进行详细描述。

请一并参见图4a-图4k，图4a-图4k为本实用新型实施例提供的一种横向PiN结构GeSn光电二极管的制备方法示意图。本实施例在上述实施例的基础上，对本实用新型的横向PiN结构GeSn光电二极管的制备方法进行详细说明如下：

S101、衬底选取。如图4a所示，选取单晶Si衬底001为初始材料；

S102、Ge外延层生长。

S1021、Ge籽晶层生长。如图4b所示，在275℃～325℃温度下，利用CVD工艺在单晶Si衬底表面生长厚度为40～50nm的Ge籽晶层002；

S1022、Ge主体层生长。如图4c所示，在500℃～600℃温度下，利用CVD工艺在Ge籽晶层表面生长厚度为250nm的Ge主体层003；

S103、保护层的制备。如图4d所示，利用CVD工艺在Ge主体层表面上淀积厚度为150nm SiO₂层004；

S104、Ge外延层的晶化。如图4e所示，将包括单晶Si衬底、Ge籽晶层、Ge主体层及SiO₂层的整个衬底材料加热至700℃，连续采用激光工艺晶化整个衬底材料，其中，激光波长为808nm，激光光斑尺寸10mm×1mm，激光功率为1.5kW/cm²，激光移动速度为25mm/s，自然冷却整个衬底材料，得到晶化Ge层005。

S105、P型离子注入。如图4f所示，选择性刻蚀SiO₂层，B离子注入，在晶化Ge层形成掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3的P型掺杂区006。

S106、N型离子注入。如图4g所示，刻蚀掉SiO₂层004，重新淀积厚度为200nm的SiO₂保护层007；如图4h所示，选择性刻蚀，P离子注入，在晶化Ge层形成掺杂浓度为1×10²⁰cm^-3的N型掺杂区008，刻蚀掉SiO₂保护层007，高温退火。

S107、在未掺杂的晶化Ge层即i型区上进行选择性GeSn材料生长。如图4i所示，在H₂氛围中将温度降到350℃以下，SnCl₄和GeH₄分别作为Sn和Ge源。GeH₄/SnCl₄气体流量比为0.95～0.99，该比例由Ge/Sn组分决定。生长厚度为150～200nm的无掺杂的GeSn材料009。

S008、金属接触孔制备。如图4j所示，淀积厚度为300～350nm的SiO₂钝化层010，隔离台面与外界电接触。刻蚀接触孔，用刻蚀工艺选择性刻蚀掉指定区域的SiO₂钝化层010形成金属接触孔。

S009、金属互连制备。如图4k所示。利用电子束蒸发工艺淀积厚度为150～200nm的金属层011。利用刻蚀工艺刻选择性蚀掉指定区域的金属层，采用化学机械抛光进行平坦化处理。

综上，本文中应用了具体个例对本实用新型一种光接收机的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以所附的权利要求为准。