公开(公告)号：CN112420858A

公开(公告)日：2021-02-26

申请号：CN202011120442.1

申请日：2020-10-20

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  向洋 ,  沙印 ,  朱富 ,  纪瑞朗 ,  张万荣

IPC: H01L31/0232 ,  H01L31/0288 ,  H01L31/0352 ,  H01L31/11

Abstract: 本发明公开了一种硅基脊波导光电晶体管探测器。该晶体管包括Si衬底、在Si衬底上制备的SiO2 BOX层、在BOX层上依次制备的Si次集电区、Si集电区、Si0.8Ge0.2基区和多晶Si发射区，其中由n型Si次集电区、n型Si集电区、p型Si0.8Ge0.2基区和n型多晶硅发射区构成渐变耦合脊波导结构。一种硅基脊波导光电晶体管探测器的入射光，代替传统HPT光从顶端垂直入射的方式，由Si次集电区、Si集电区、Si0.8Ge0.2基区和多晶Si发射区构成的波导的端面侧向入射，光传输方向与载流子运动方向垂直，实现被探测光由侧边探测吸收，缓解光响应度和光电响应速度之间的矛盾，为提高光吸收效率和提高载流子传输速度提供了机会。

公开(公告)号：CN110047969A

公开(公告)日：2019-07-23

申请号：CN201910371801.1

申请日：2019-05-06

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  刘先程 ,  沙印 ,  郭敏 ,  马佩 ,  张万荣

IPC: H01L31/11 ,  H01L31/0232 ,  H01L31/0352 ,  H01L31/0392

Abstract: 本发明公开了一种SOI基SiGe双异质结光敏晶体管探测器，采用SOI衬底替换Si衬底。该探测器包括一SOI衬底，由下层Si层和SiO2层构成；在SOI衬底上依次制备出一Si次集电区、一Si集电区、一SiGe基区和一多晶Si发射区。因为Si材料和SiO2材料折射率不同产生的折射率差，Si/SiO2界面会形成一个反射镜，入射光到达SOI衬底中Si/SiO2界面后会被反射而再次吸收，提高吸收效率；此外，SOI衬底中的SiO2层的存在可以隔离衬底下层Si中产生的慢载流子并降低器件的寄生电容，从而提高工作速度。将光电探测器制作在SOI衬底上可以实现高速高效的光探测。

公开(公告)号：CN114551633A

公开(公告)日：2022-05-27

申请号：CN202210183019.9

申请日：2022-02-27

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  纪瑞朗 ,  向洋 ,  沙印 ,  朱富 ,  申晓婷

IPC: H01L31/11 ,  H01L31/0312

Abstract: 本发明提供一种吸收区独立且带有周期性光控单元的双极晶体管型硅基光探测器。该探测器制备于SOI衬底上，刻蚀外延片表面部分n型多晶硅层并沉积二氧化硅形成隔离区，将探测器划分为两个相对独立的区域，分别是异质结双极型晶体管区和独立pn结光吸收区。n型多晶硅层作为晶体管发射区，p型SiGe层作为晶体管基区，n型硅层作为晶体管集电区，SOI衬底顶硅层作为晶体管次集电区。独立pn结吸收区由n型多晶硅层和p型SiGe层构成的SiGe/Si pn结，以及n型多晶硅层表面的光窗口组成。独立pn结光吸收区中制备周期性排列的空气孔，形成光控制单元，控制入射光在吸收区的传输方向由垂直传输转化为水平传输。本器件分离了光探测吸收和光电流放大，分别优化吸收区结构参数和双极型晶体管的结面积，能保证光探测器既具备高速响应又拥有更高效的光吸收效率。

公开(公告)号：CN112531073B

公开(公告)日：2022-09-20

申请号：CN202011033951.0

申请日：2020-09-27

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  刘先程 ,  向洋 ,  郭敏 ,  沙印 ,  张万荣

IPC: H01L31/18 ,  H01L31/0232 ,  H01L31/11

Abstract: 一种具有光子晶体结构的侧面入射的SOI基Si/SiGe HPT的制备方法，属于半导体技术领域，制备方法包括：在SOI衬底上制备SOI基Si/SiGe HPT外延材料，制备光子晶体结构，刻蚀形成基区、集电区台面，外延钝化层，刻蚀电极接触孔，制作金属电极。相比传统Si/SiGe HPT具有以下优点：利用光子晶体的点缺陷和线缺陷特性将入射光困在器件内提高器件对光的吸收率，同时采用光从侧面入射的方式相比于垂直入射方式可以保证吸收层厚度不变的情况下增加器件对光的吸收长度，同样也提高了器件对光的吸收率。

公开(公告)号：CN112531073A

公开(公告)日：2021-03-19

申请号：CN202011033951.0

申请日：2020-09-27

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  刘先程 ,  向洋 ,  郭敏 ,  沙印 ,  张万荣

IPC: H01L31/18 ,  H01L31/0232 ,  H01L31/11

Abstract: 一种具有光子晶体结构的侧面入射的SOI基Si/SiGe HPT的制备方法，属于半导体技术领域，制备方法包括：在SOI衬底上制备SOI基Si/SiGe HPT外延材料，制备光子晶体结构，刻蚀形成基区、集电区台面，外延钝化层，刻蚀电极接触孔，制作金属电极。相比传统Si/SiGe HPT具有以下优点：利用光子晶体的点缺陷和线缺陷特性将入射光困在器件内提高器件对光的吸收率，同时采用光从侧面入射的方式相比于垂直入射方式可以保证吸收层厚度不变的情况下增加器件对光的吸收长度，同样也提高了器件对光的吸收率。

公开(公告)号：CN112420857A

公开(公告)日：2021-02-26

申请号：CN202011120433.2

申请日：2020-10-20

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  沙印 ,  向洋 ,  朱富 ,  纪瑞朗 ,  张万荣

IPC: H01L31/0232 ,  H01L31/0352 ,  H01L31/11

Abstract: 光子晶体SiGe/Si光敏晶体管探测器属于半导体光电子领域，是更高效的红外波段探测器。该光子晶体SiGe/Si光敏晶体管探测器包括Si衬底、在Si衬底上依次制备出的SiO2 BOX层、Si亚集电区、Si集电区、SiGe基区、多晶硅发射区及光子晶体结构。光窗口设计在发射区台面且光从顶端垂直多晶硅发射区上表面入射，Si集电区、SiGe基区、多晶硅发射区为吸收层，光子晶体结构制作在吸收层中。通过调整光子晶体中空气孔的直径、深度、排布周期和排布形式，使其产生的光子带隙位于红外波段，在红外波段产生准陷光效应，将入射光限制在空气孔中，并且向空气孔周围泄露，使SiGe/Si光敏晶体管的吸收层从垂直方向的吸收层转化为水平方向的长吸收路径，从而提高SiGe/Si光敏晶体管的在红外波段的光吸收效率。

公开(公告)号：CN112420858B

公开(公告)日：2022-09-09

申请号：CN202011120442.1

申请日：2020-10-20

Applicant: 北京工业大学

Inventor： 谢红云 ,  向洋 ,  沙印 ,  朱富 ,  纪瑞朗 ,  张万荣

IPC: H01L31/0232 ,  H01L31/0288 ,  H01L31/0352 ,  H01L31/11

Abstract: 本发明公开了一种硅基脊波导光电晶体管探测器。该晶体管包括Si衬底、在Si衬底上制备的SiO2 BOX层、在BOX层上依次制备的Si次集电区、Si集电区、Si0.8Ge0.2基区和多晶Si发射区，其中由n型Si次集电区、n型Si集电区、p型Si0.8Ge0.2基区和n型多晶硅发射区构成渐变耦合脊波导结构。一种硅基脊波导光电晶体管探测器的入射光，代替传统HPT光从顶端垂直入射的方式，由Si次集电区、Si集电区、Si0.8Ge0.2基区和多晶Si发射区构成的波导的端面侧向入射，光传输方向与载流子运动方向垂直，实现被探测光由侧边探测吸收，缓解光响应度和光电响应速度之间的矛盾，为提高光吸收效率和提高载流子传输速度提供了机会。