光波導探測器與光模塊的制造方法與工藝

本發明實施例涉及半導體領域，并且更具體地，涉及一種光波導探測器與光模塊。

背景技術：
現階段的硅光互連系統主要是將調制器、光波導探測器和一些無源功能性器件集成在單一芯片上，其中調制器用于將電信號轉化為光信號，從而使發射端的光信號可以在光纖中傳輸，光波導探測器用于將光信號轉化為電信號，從而可以對接收端的光信號進行后續電路處理。用于將光信號轉換為電信號的光波導探測器是硅光互連系統中的核心器件。當前主流光波導探測器為水平PIN(LPIN)光波導探測器，LPIN光波導探測器在硅波導內進行摻雜，從而在硅波導內形成PN結，該PN結在鍺波導的下方，可以在鍺波導內產生一定的電場。由于鍺能夠吸收光信號，因而在電場作用下，鍺波導內產生光生載流子，從而實現將光信號轉換為電信號。但是目前LPIN光波導探測器的鍺波導內部的電場分布較弱，導致光生載流子在電場中的傳輸速率相對較低，LPIN光波導探測器的帶寬相對較低。

技術實現要素：
本申請提供一種光波導探測器與光模塊，能夠有效提高光波導探測器的帶寬。第一方面，提供了一種光波導探測器，包括：沿第一方向堆疊的波導層、上包層和電極層，所述上包層位于所述波導層和所述電極層之間；所述波導層包括硅波導層和鍺波導層，所述鍺波導層位于所述硅波導層和所述上包層之間；所述硅波導層包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區、P型硅輕摻雜區、N型硅輕摻雜區和N型硅高摻雜區，所述P型硅輕摻雜區在所述P型硅高摻雜區與所述N型硅輕摻雜區之間，所述N型硅輕摻雜區在所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅高摻雜區之間，所述第二方向垂直于所述第一方向；所述鍺波導層包括第一鍺高摻雜區和鍺未摻雜區，所述鍺波導層的第一表面包括所述第一鍺高摻雜區的表面，所述第一表面為所述鍺波導層在所述第一方向上背向所述硅波導層的表面，所述第一鍺高摻雜區的寬度大于零且小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第一鍺高摻雜區的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；所述上包層內設有第一金屬過孔，所述第一金屬過孔連接所述第一鍺高摻雜區與所述電極層。在本申請中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，從而能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區為P型鍺高摻雜區，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離小于或等于所述中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導上靠近P型硅高摻雜區的位置設置P型鍺高摻雜區，不僅能夠增強鍺波導內的電場強度，也使得鍺波導內的電場強度較為均勻，從而能夠有效提高光生載流子的遷移速率，提高光波導探測器的帶寬。結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第一方面的第二種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第一邊緣重合。結合第一方面的第一種或第二種可能的實現方式，在第一方面的第三種可能的實現方式中，所述上包層中還包括第三金屬過孔，所述第三金屬過孔連接所述P型硅高摻雜區與所述電極層；連接所述第一金屬過孔的電極層與連接所述第三金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。結合第一方面，在第一方面的第四種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區為N型鍺高摻雜區，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離大于或等于所述中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導上靠近N型硅高摻雜區的位置設置N型鍺高摻雜區，不僅能夠增強鍺波導內的電場強度，也使得鍺波導內的電場強度較為均勻，從而能夠有效提高光生載流子的遷移速率，提高光波導探測器的帶寬。結合第一方面的第四種可能的實現方式，在第一方面的第五種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述N型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第二邊緣重合。結合第一方面的第四種或第五種可能的實現方式，在第一方面的第六種可能的實現方式中，所述上包層中還包括第四金屬過孔，所述第四金屬過孔連接所述N型硅高摻雜區與所述電極層；連接所述第一金屬過孔的電極層與連接所述第四金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。結合第一方面，在第一方面的第七種可能的實現方式中，所述鍺波導層還包括第二鍺高摻雜區，所述第一表面還包括所述第二鍺高摻雜區的表面，所述第二鍺高摻雜區的寬度大于零且小于或等于所述第一表面寬度的一半，所述第二鍺高摻雜區的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm；所述第一鍺高摻雜區為P型鍺高摻雜區，所述第二鍺高摻雜區為N型鍺高摻雜區；所述上包層內還設有第二金屬過孔，所述第二金屬過孔連接所述第二鍺高摻雜區與所述電極層。在本申請中，通過在鍺波導上設置P型鍺高摻雜區與N型鍺高摻雜區，換句話說，在鍺波導上設置P型電極與N型電極，從而能夠更加有效地增強鍺波導內的電場強度，進一步提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。結合第一方面的第七種可能的實現方式，在第一方面的第八種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離小于或等于所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離；所述第二鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第一邊緣的距離大于或等于與所述第二鍺高摻雜區在所述第一表面內的中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離；所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區的邊緣。在本申請中，通過在鍺波導上靠近P型硅高摻雜區的位置設置P型鍺高摻雜區，以及在鍺波導上靠近N型硅高摻雜區的位置設置N型鍺高摻雜區，在增強鍺波導內的電場強度的同時，也使得鍺波導內的電場強度較為均勻，從而能夠有效提高光生載流子的遷移速率，提高光波導探測器的帶寬。結合第一方面的第八種可能的實現方式，在第一方面的第九種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第一邊緣重合，所述第二鍺高摻雜區在所述第一表面上的且沿著所述第二方向距離所述N型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第二邊緣重合。結合第一方面的第七種至第九種可能的實現方式中任一種可能的實現方式，在第一方面的第十種可能的實現方式中，所述第一鍺高摻雜區與所述第二鍺高摻雜區之間具有間隙。應理解，所述第一鍺高摻雜區與所述第二鍺高摻雜區彼此之間不接觸。結合第一方面的第七種至第十種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在第一方面的第十一種可能的實現方式中，所述上包層中還包括第三金屬過孔與第四金屬過孔，所述第三金屬過孔連接所述P型硅高摻雜區與所述電極層，所述第四金屬過孔連接所述N型硅高摻雜區與所述電極層；連接所述第一金屬過孔的電極層與連接所述第三金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同，連接所述第二金屬過孔的電極層與連接所述第四金屬過孔的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。結合第一方面或第一方面的第一種至第十一種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在第一方面的第十二種可能的實現方式中，所述鍺未摻雜區的寬度大于或等于100nm且小于或等于2μm。應理解，所述鍺未摻雜區的寬度指的是所述鍺未摻雜區在所述第二方向上的最大長度，換句話說，所述鍺未摻雜區的寬度與所述鍺波導層的寬度一致。所述鍺波導層的寬度小于2μm，能夠保證鍺波導內傳輸的是單模波導，從而可以減小由于模式轉換引起的損耗。結合第一方面或第一方面的第一種至第十二種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在第一方面的第十三種可能的實現方式中，所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅輕摻雜區相鄰。應理解，所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅輕摻雜區相鄰的邊界可以相接觸，也可以具有間隙。在所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅輕摻雜區相鄰的邊界之間具有間隙的情況下，所述間隙的寬度小于所述鍺波導層的寬度。結合第一方面或第一方面的第一種至第十三種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在第一方面的第十四種可能的實現方式中，所述P型硅高摻雜區與所述鍺波導層之間的最小距離大于或等于100nm且小于或等于3μm；所述N型硅高摻雜區與所述鍺波導層之間的最小距離大于或等于100nm且小于或等于3μm。應理解，將所述P型硅高摻雜區與所述N型硅高摻雜區分別與所述鍺波導層的距離設置在合理范圍內，能夠降低硅波導層上的高摻雜區引起的光學損耗。在上述各個實現方式中，寬度指的是在所述第二方向上的長度，厚度指的是在所述第一方向上的長度。例如所述第一鍺高摻雜區的寬度指的是所述第一鍺高摻雜區在所述第二方向上的長度，所述第一鍺高摻雜區的厚度指的是所述第一鍺高摻雜區在所述第一方向上的長度。在上述各個實現方式中，所述鍺波導層在所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅輕摻雜區相鄰的位置的上方。在上述各個實現方式中，所述硅波導層與所述鍺波導層的厚度均大于100nm且小于3μm，以保證光能夠限制在波導層中，同時使得光波導探測器的器件尺寸也不會很大。在上述各個實現方式中，高摻雜區的摻雜濃度大于1×1019cm-3，典型摻雜濃度是1×1020cm-3；輕摻雜區的摻雜濃度小于1×1019cm-3，典型摻雜濃度是1×1018cm-3。在上述各個實現方式中，所述波導層位于下包層與所述上包層之間，所述上包層與所述下包層的材料的折射率小于波導層的折射率，從而使光限制在波導層中傳輸。具體地，下包層為材料是SiO2的埋氧層。在上述各個實現方式中，可以采用傳統工藝實現所述金屬過孔與高摻雜區的連接。基于上述技術方案，在本申請中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，從而能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。第二方面，本發明實施例提供了一種光模塊，該光模塊包括處理電路與如第一方面或第一方面的第一種可能實施方式至第一方面的第十四種可能實施方式中任一可能實施方式所述的光波導探測器，所述光波導探測器用于將光信號轉換為電信號，所述處理電路用于處理所述光波導探測器所得的所述電信號。在本申請中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，從而能夠有效提高光波導探測器的帶寬，即提高光波導探測器將光信號轉化為電信號的效率，進而提高所述光模塊對光信號的處理效率。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1示出了絕緣體上硅SOI的示意圖。圖2(a)至圖2(d)示出了現有技術中光波導探測器的基本結構的示意圖。圖3示出了圖2(d)所示波導結構的光場分布的示意圖。圖4示出了現有技術中的LPIN光波導探測器的結構示意圖。圖5示出了圖4所示LPIN光波導探測器的電場分布的示意圖。圖6示出了根據本發明實施例提供的光波導探測器的結構示意圖。圖7示出了根據本發明實施例提供的光波導探測器的電場分布的示意圖。圖8示出了根據本發明另一實施例提供的光波導探測器的結構示意圖。圖9示出了根據本發明再一實施例提供的光波導探測器的結構示意圖。圖10示出了圖9所示光波導探測器的電場分布的示意圖。圖11示出了根據本發明實施例提供的光模塊的示意性框圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。硅(Si)材料作為微電子領域的傳統材料，在加工工藝和制作成本上有著其他材料無可比擬的優勢，硅基光電子集成技術應運而生。現階段的硅光互連器件均是基于絕緣體上硅(Silicon-on-insulator，SOI)平臺，通過離子注入、刻蝕、淀積和材料生長等CMOS工藝實現硅光集成。SOI的結構如圖1所示，SOI自下而上由襯底硅、埋氧層(BuriedOxide，Box)(成分為SiO2)和波導層硅(也可稱之為Si波導層)構成。由于SiO2的折射率比較小(約1.44)，而Si的折射率很大(約3.47)，因此SOI中的折射率差很大，對光的限制很強，導致其波導尺寸很小，典型的波導尺寸是400nm×220nm。現階段的硅光互連系統主要是將調制器、探測器和一些無源功能性器件集成在單一芯片上，其中調制器將電信號轉化為光信號，從而使發射端的光信號可以在光纖中傳輸，探測器(PhotoDetector，PD)將光信號轉化為電信號，從而可以對接收端的光信號進行后續電路處理，應理解，調制器是發射端設備的一部分，探測器是接收端設備的一部分。用于將光信號轉換為電信號的探測器是硅光互連系統中的核心器件，該探測器主要是由鍺(Ge)材料實現的，也稱之為Ge探測器。Ge探測器的基本結構如圖2所示，主要是在SOI上生長Ge材料(例如利用硅基外延生長鍺技術制備)，通過改變材料的生長條件控制Ge材料的厚度，利用刻蝕的方法控制Ge材料的寬度，從而在Si波導上生成Ge波導。Ge波導在SOI上的結構有多種，包括如圖2(a)所示的常規結構，如圖2(b)所示的臺階狀結構，如圖2(c)所示的刻蝕結構，如圖2(d)所示的復合結構，或者其他結構等。在室溫(300K)下，Si可探測的長波極限為1.107μm，Ge的可吸收長波極限約為1.87μm，因此，在紅外通信波段(主要是1.31μm，1.490μm和1.55μm)下，Si相當于透明材料，Ge可以作為光吸收材料進行光電轉化。圖3示出了圖2(d)所示復合波導結構的光場分布，可以看出光場在Ge波導中心位置最強，同時Ge波導四周邊緣位置的光場強度比較弱。然而，由于鍺與硅之間存在晶格結構的失配，導致通過硅基外延生長鍺技術制備的Ge探測器存在大量的晶格缺陷，再由于Ge波導側壁的懸掛鍵，導致在Si/Ge界面處的電場較大，從而產生了較大的暗電流。應理解，光電二極管沒有光照時，在半導體內部，由于熱電子發射等原因也會產生自由載流子，即自由運動的電子和空穴，它們在電場的作用下也會產生電流，這種無光照時在電路上流動的電流稱之為暗電流。探測器的暗電流越大，噪聲就越大，從而無法解調出比較弱的光信號；此外，暗電流大說明探測器的發熱比較嚴重，會影響探測器的壽命。針對上述技術問題，當前主流光波導探測器(即Ge探測器)為水平PIN(LPIN)光波導探測器，其結構如圖4所示，在光波導探測器的Si波導層進行摻雜，P++、P+、N++、N+分別為P型高摻雜區、P型硅輕摻雜區、N型高摻雜區、N型硅輕摻雜區，高摻雜區與金屬過孔連接，以保證良好的歐姆接觸，輕摻雜區用來提供載流子，以保證電場的合理分布，從而在Si波導內實現PN結。LPIN光波導探測器的PN結的電場分布如圖5所示，從圖中可以看出，在Si/Ge界面處的電場分布僅覆蓋Si/Ge界面的一半左右，從而在一定程度上降低了Si/Ge界面處的電場強度，因此，可以減小探測器的暗電流。然而，LPIN光波導探測器的Ge波導內部的電場分布較弱，光生載流子在電場中的傳輸速率相對較低，因此，在相同的偏置電壓下，LPIN光波導探測器的帶寬相對較低，即現有LPIN光波導探測器限制了波導探測器的帶寬。實現具有高帶寬、低暗電流的硅基鍺光電探測器(即Ge探測器)是當前高速光通信和光互連系統的要求。針對上述技術問題，本發明實施例提供一種波導探測器，能夠在降低光波導探測器的暗電流的同時，有效提高光波導探測器的帶寬。圖6示出了本發明實施例提供的波導探測器100的結構示意圖，包括沿第一方向堆疊的下包層1、波導層2、上包層3和電極層5(如圖6所示的焊盤PAD)。上包層3中包括金屬過孔4，該金屬過孔4用于實現電極層5與波導層2的電連接。波導層2包括Si波導層21和Ge波導層22，Ge波導層22位于上包層3與Si波導層21之間。具體地，所述Ge波導層22的寬度大于或等于100nm且小于或等于2μm。所述Si波導層21通常與上包層3與下包層2等寬，例如Si波導層21寬度為400nm。Ge波導層22包括Ge未摻雜區221和Ge高摻雜區222，應理解，Ge未摻雜區221吸收光信號，將光信號轉化為電信號。Ge波導層22的第一表面(如圖6所示的所述Ge波導層22在第一方向上背向所述Si波導層21的表面U)包括Ge高摻雜區222的表面，且Ge高摻雜區222的寬度大于零且小于Ge波導層22的第一表面的寬度的一半。Ge高摻雜區222通過金屬過孔42與焊盤51連接，從而使得Ge高摻雜區222連接電源(圖6未畫出電源)。Si波導層21包括沿第二方向排列的P型硅高摻雜區211(如圖6所示的Si波導上的P++)、P型硅輕摻雜區212(如圖6所示的Si波導上的P+)、N型硅輕摻雜區214(如圖6所示的Si波導上的N+)和N型硅高摻雜區213(如圖6所示的Si波導上的N++)。如圖6所示，所述P型硅輕摻雜區與所述N型硅輕摻雜區相鄰的邊界位于所述鍺波導層的下方。所述P型硅輕摻雜區212在所述P型硅高摻雜區211與所述N型硅輕摻雜區214之間，所述N型硅輕摻雜區214在所述P型硅輕摻雜區212與所述N型硅高摻雜區213之間。P型硅高摻雜區211通過金屬過孔41與焊盤51連接，N型硅高摻雜區213通過金屬過孔43與焊盤52連接，從而使得P型硅高摻雜區211與N型硅高摻雜區213連接電源，應理解，二者連接的是電源的兩個極性。可選地，在本發明實施例中，該Ge高摻雜區222可以是P型高摻雜區，也可以是N型高摻雜區。應理解，在Ge高摻雜區222為P型高摻雜區的情況下，相當于在Ge波導層上具有一個P型電極。而Si波導層上的N型硅高摻雜區213相當于一個N型電極，圖6所示結構中的電極層5接通電源后，上述P型電極與N型電極之間會形成PN結，則會在Ge波導層22內形成電場，如圖7所示。類似地，在Ge高摻雜區222為N型高摻雜區的情況下，相當于在Ge波導層上具有一個N型電極。而Si波導層上的P型硅高摻雜區213相當于一個P型電極，圖6所示結構中的電極層5接通電源后，上述P型電極與N型電極之間會形成PN結，同樣會在Ge波導層22內形成電場。應理解，相對于現有LPIN波導探測器，本發明實施例能夠有效增強Ge波導內的電場強度，從而提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。應理解，提高探測器的帶寬，從而能夠提高探測器將光信號轉化為電信號的效率。此外，由圖7可知，在Si/Ge界面處的電場分布僅覆蓋Si/Ge界面的一半左右，在一定程度上降低了Si/Ge界面處的電場強度，從而可以減小探測器的暗電流。因此，相對于現有LPIN波導探測器，本發明實施例在保持較小暗電流的同時，能夠有效提高光波導探測器的帶寬，即能夠同時兼顧探測器的暗電流與帶寬這兩項性能指標，從而滿足當前高速光通信系統的基本要求。本發明實施例涉及的所述第二方向與所述第一方向互相垂直，假設第一方向為豎直方向，則第二方向為水平方向。應理解，下包層1例如為圖1所示的埋氧層Box。上包層3材料的折射率小于波導層2的折射率，埋氧層1材料的折射率小于波導層2的折射率，從而使光限制在波導層2中傳輸。還應理解，下包層1位于襯底之上(圖6中未示出，對應于圖1中所示的襯底Substrate)。在本發明實施例中，Si波導層21和Ge波導層22的厚度大于100nm，小于3um，以保證光能夠限制在波導層2中，同時器件尺寸也不會很大。在本發明實施例中，Ge波導層22的寬度小于2um，以保證Ge波導內傳輸的是單模波導，從而可以減小由于模式轉換引起的損耗。在本發明實施例中，P型硅高摻雜區211與Ge波導層22之間的最小距離大于或等于100nm且小于或等于3μm；N型硅高摻雜區213與Ge波導層22之間的最小距離大于或等于100nm且小于或等于3μm，以保證由于高摻區引起的光學損耗較小，同時電場可以有效地加載到PN結，保證器件的大帶寬。在本發明實施例中，P型Si輕摻雜區212靠近N型Si輕摻雜區214的邊界處，以及N型Si輕摻雜區214靠近P型Si輕摻雜區212的邊界處，均位于Ge波導層22的下方。可選地，在本發明實施例中，P型Si輕摻雜區212與N型Si輕摻雜區214相接觸。具體地，如圖6中所示。可選地，在本發明實施例中，P型Si輕摻雜區212與N型Si輕摻雜區214相鄰的邊界之間具有間隙(GAP)，且該間隙的寬度小于Ge波導22的寬度。在本發明實施例中，當Ge高摻雜區222與P型高摻雜區211注入的是相同的離子，則Ge高摻雜區222位于Ge未摻雜區221的第一表面U上靠近P型高摻雜區211的邊緣位置。當Ge高摻雜區222與N型高摻雜區213注入的是相同的離子，則Ge高摻雜區222位于Ge未摻雜區221的第一表面U上靠近N型高摻雜區213的邊緣位置。可選地，在本發明實施例中，Ge波導層22上的Ge高摻雜區222為P型高摻雜區，Ge高摻雜區222在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面U的第一邊緣的距離小于或等于所述中心點與所述第一表面U的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面U在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區211的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面U在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區213的邊緣。可選地，在本發明實施例中，所述鍺高摻雜區222在所述第一表面U上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區211最近的邊緣與所述第一邊緣重合。具體地，如圖6所示，P型Ge高摻雜區222在Ge波導層22的左邊緣。對應地，如圖7所示，Ge未摻雜區221內部的電場強度的方向在Ge波導221的左上邊緣到右下邊緣之間的方向上。具體地，圖7示出了圖6所示結構的電場分布，通過比較圖5和圖7所示的電場分布可知，本發明實施例的Ge波導內的電場強度較大，從而可以加速光生載流子在電場中的傳輸速率，進而可以提高探測器的帶寬。應理解，載流子遷移率為載流子(電子或空穴)在單位電場作用下的平均遷移速率，是由器件結構和材料所決定的固有屬性。在載流子遷移率確定的情況下，如果增加電場強度，可以提高載流子的遷移速率。如果在Ge波導內形成較強的電場強度，則可以有效的提高Ge波導內光生載流子(所謂光生載流子是指由于光強引起的載流子)的遷移速率。提高光生載流子的遷移速率，就能減小光生載流子到兩極收集區所用的渡越時間，從而能夠提高探測器的帶寬。可選地，在本發明實施例中，連接P型Ge高摻雜區222的金屬過孔42的電極層與連接P型硅高摻雜區211的金屬過孔41的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。具體地，如圖6所示，P型高摻雜區222的金屬過孔42可以與P型硅高摻雜區211的金屬過孔42共享一個焊盤51。可選地，在本發明實施例中，Ge波導層22上的Ge高摻雜區222為N型高摻雜區，Ge高摻雜區222在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面U的第一邊緣的距離大于或等于所述中心點與所述第一表面U的第二邊緣的距離，所述第一邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區的邊緣。可選地，在本發明實施例中，鍺高摻雜區222在所述第一表面U上的且沿著所述第二方向距離所述N型硅高摻雜區213最近的邊緣與所述第二邊緣重合。具體地，如圖8所示，N型Ge高摻雜區222在Ge波導層22的右邊緣。對應地，Ge未摻雜區221內部的電場強度的方向在Ge波導221的右上邊緣到左下邊緣之間的方向上。應理解，圖8所示波導探測器結構的電場分布(未示出)與圖7所示的電場分布類似，相對現有LPIN結構，本發明實施例能夠有效增強Ge波導內的電場強度，從而可以加速光生載流子在電場中的傳輸速率，進而可以提高探測器的帶寬。從圖7所示的波導探測器結構的電場分布中還可知，在Si/Ge界面處的電場分布僅覆蓋Si/Ge界面的一半左右，在一定程度上降低了Si/Ge界面處的電場強度，從而可以減小探測器的暗電流。因此，在本發明實施例中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，從而能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。因此，本申請相對于現有LPIN波導探測器，在保持較小暗電流的同時，能夠有效提高光波導探測器的帶寬，同時兼顧探測器的暗電流與帶寬這兩項性能指標，能夠滿足當前高速光通信和光互連系統的基本要求。可選地，在本發明實施例中，連接N型高摻雜區222的金屬過孔42的電極層與連接N型硅高摻雜區213的金屬過孔42的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。具體地，如圖8所示，N型高摻雜區222的金屬過孔42可以與N型硅高摻雜區213的金屬過孔42共享一個焊盤52。從圖3所示的圖2(d)所示復合波導結構的光場分布可知，光場在Ge波導中心位置最強，在Ge波導的四周邊緣位置的光場強度比較弱。因此，在本發明實施例中，將Ge高摻雜區222設置在Ge波導層22的邊緣位置，能夠減少Ge波導內的光場與高摻雜材料之間的相互作用，進而能夠降低Ge波導的光吸收損耗。應理解，在本發明實施例中，當Ge波導層22上的Ge高摻雜區222為P型高摻雜區的情形下，Ge高摻雜區222的金屬過孔42可以與Si波導層的P型硅高摻雜區211的金屬過孔41共享同一個焊盤51，如圖6所示。當Ge波導層22上的Ge高摻雜區222為N型高摻雜區的情形下，Ge高摻雜區222的金屬過孔42可以與Si波導層的N型硅高摻雜區213的金屬過孔41共享同一個焊盤52(如圖8所示)。應理解，Ge高摻雜區222的金屬過孔42也可以與獨立的焊盤連接，本發明實施例對此不作限定。圖6所示的波導探測器結構可稱之為P型單邊雙電極探測器結構，圖8所示的波導探測器結構可稱之為N型單邊雙電極探測器結構。圖9還示出了根據本發明實施例提供的波導探測器的另一結構示意圖。與圖6和圖8所示的波導探測器的結構的區別在于，Ge波導層22包括兩個Ge高摻雜區，即Ge高摻雜區222與Ge高摻雜區223。Ge波導層22的第一表面U包括Ge高摻雜區222的表面與Ge高摻雜區223的表面，且Ge高摻雜區222與Ge高摻雜區223各自的寬度大于零且小于或等于該第一表面U的寬度的一半。Ge高摻雜區222與Ge高摻雜區223各自的厚度大于或等于5nm且小于或等于200nm。Ge高摻雜區222通過金屬過孔42與焊盤51連通，N型高摻雜區223通過金屬過孔44與焊盤52連通。在本發明實施例中，高摻雜區222的注入離子與P型硅高摻雜區211相同(即為P型高摻雜區222)，且高摻雜區222位于Ge波導層22靠近P型硅高摻雜區211的邊緣。高摻雜區223的注入離子與N型硅高摻雜區213相同(即為N型高摻雜區223)，高摻雜區223位于Ge波導層22靠近N型硅高摻雜區213的邊緣。可選地，在本發明實施例中，P型Ge高摻雜區222在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面U的第一邊緣的距離小于或等于P型Ge高摻雜區222在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面U的第二邊緣的距離；N型高摻雜區223在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面U的第一邊緣的距離大于或等于與N型高摻雜區223在所述第一表面U內的中心點與所述第一表面的第二邊緣的距離；所述第一邊緣為所述第一表面U在所述第二方向上靠近所述P型硅高摻雜區211的邊緣，所述第二邊緣為所述第一表面U在所述第二方向上靠近所述N型硅高摻雜區213的邊緣。可選地，在本發明實施例中，P型Ge高摻雜區222在所述第一表面U上的且沿著所述第二方向距離所述P型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第一邊緣重合，N型高摻雜區223在所述第一表面U上的且沿著所述第二方向距離所述N型硅高摻雜區最近的邊緣與所述第二邊緣重合。具體地，如圖9所示，P型Ge高摻雜區222位于Ge波導層22的左上邊緣，N型高摻雜區223位于Ge波導層22的右上邊緣。圖9所示的波導探測器結構可稱之為雙邊雙電極波導探測器結構。圖10示出了圖9所示的雙邊雙電極波導探測器結構的電場分布的示意圖。通過對比圖7和圖10可知，圖9所示的雙邊雙電極波導探測器結構的Ge波導內的電場強度更大，且分布較為均勻，從而能夠更有效地提高光生載流子的遷移速率，進而提高波導探測器的帶寬。此外，由圖10可知，在Si/Ge界面處的電場分布僅覆蓋Si/Ge界面的一半左右，在一定程度上降低了Si/Ge界面處的電場強度，從而可以減小探測器的暗電流。因此，在本發明實施例中，通過在鍺波導上設置P型鍺高摻雜區與N型鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置P型電極與N型電極，從而能夠更加有效地增強鍺波導內的電場強度，同時，也使得Ge波導內的電場分布較為均勻，能夠進一步提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。可選地，在本發明實施例中，連接P型Ge高摻雜區222的金屬過孔42的電極層與連接P型硅高摻雜區211的金屬過孔41的電極層的電極極性相同且電壓大小相同；連接N型高摻雜區223的金屬過孔44的電極層與連接N型硅高摻雜區213的金屬過孔42的電極層的電極極性相同且電壓大小相同。具體地，如圖9所示，P型Ge高摻雜區222的金屬過孔42可以與P型硅高摻雜區211的金屬過孔41共享一個焊盤51，N型高摻雜區223的金屬過孔44可以與N型硅高摻雜區213的金屬過孔42共享一個焊盤52。應理解，圖9中的每個金屬過孔可以分別對應獨立的焊盤，本發明實施例對此不作限定。因此，在本發明實施例中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，從而能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，進而能夠有效提高光波導探測器的帶寬。此外，在本發明實施例中，波導探測器的Si/Ge異質界面處的電場強度較弱，則波導探測器的暗電流較小。因此，本申請相對于現有LPIN波導探測器，在保持較小暗電流的同時，能夠有效提高光波導探測器的帶寬，同時兼顧探測器的暗電流與帶寬這兩項性能指標，能夠滿足當前高速光通信和光互連系統的基本要求。可選地，在本發明實施例中，P型鍺高摻雜區222與N型鍺高摻雜區223之間具有間隙。具體地，如圖9所示，P型鍺高摻雜區222與N型鍺高摻雜區223之間不接觸。對應地，金屬過孔42和44之間也存在間隙，該間隙不大于Ge波導層22的寬度。應理解，在本發明實施例中，P型鍺高摻雜區222與N型鍺高摻雜區223之間也可以彼此相接處，即二者之間沒有如圖9所示的間隙，本發明實施例對此不作限定。還應理解，高摻雜區211和213用于減少金屬過孔41與43與Si波導層21之間的接觸電阻，Ge高摻雜區222用于減少金屬過孔42與Ge波導層22之間的接觸電阻，輕摻雜區212和214用來提供載流子的傳輸通道，以保證電場的合理分布。可選地，在本發明實施例中，Si波導層21從左至右依次包括P型硅高摻雜區211(P++)、P型硅輕摻雜區212(P+)、N型硅輕摻雜區214(N+)和N型硅高摻雜區213(N++)。如圖6所示。可選地，在本發明實施例中，Si波導層21從左至右依次包括N型硅高摻雜區213(N++)、N型硅輕摻雜區214(N+)、P型硅輕摻雜區212(P+)和P型硅高摻雜區211(P++)。應理解，在本發明實施例中，埋氧層1的材料是SiO2，上包層3的材料的折射率小于硅的折射率，例如上包層3的材料為氮化硅等，本發明實施例對此不作限定。在本發明實施例中，高摻雜區211、213和222的摻雜濃度大于1×1019cm-3，典型摻雜濃度是1×1020cm-3；輕摻雜區212和214的摻雜濃度小于1×1019cm-3，典型摻雜濃度是1×1018cm-3。還應理解，如圖6所示焊盤(PAD)是指給金屬過孔加電的部分，由于金屬過孔很小，因此可以通過增加焊盤的面積，提高給金屬過孔充電的效率。還應理解，在本發明實施例中，圖6與圖8所示的單邊雙電極探測器結構，以及圖9所示的雙邊雙電極波導探測器結構，相比于現有的LPIN結構的波導探測器，要在Ge波導進行離子注入(圖6和圖8對應一次離子注入，圖9對應兩次離子注入)，雖然需要額外的工藝，但是離子注入的工藝相對比較成熟，難度比較低，因此，易于實現，重要的是，本發明實施例提出的波導探測器相比于現有的波導探測器，性能有相對較大的提升，即可以在保證低暗電流的前提下提高其帶寬，能夠很好地滿足當前高速光通信和光互連系統的要求。此外，將電極(即高摻雜區)放置在Ge波導的邊緣，可以減小由于高摻區引起光的吸收損耗。還應理解，圖6、8、9示出的是本發明實施例提供的光波導探測器的橫截面示意圖。圖6、圖8與圖9所示例子是為了更好地幫助本領域技術人員更好地理解本發明實施例，而非將本發明限于這些具體的形式。本領域技術人員根據所給出的圖6、8、9的例子，顯然可以進行各種等價的修改或變化，這樣的修改或變化也落入本發明實施例的范圍內。本發明實施例涉及的光波導探測器指的是硅光互連系統中可以單片集成的Ge探測器。本發明實施例提供的波導探測器，可以應用于硅光集成的光電器件或者分立的光器件領域中。圖11示出了根據本發明實施例提供的光模塊600，所述光模塊600包括光波導探測器610與處理電路620，該光波導探測器610如本發明上述各個實施例所描述的光波導探測器，該光波導探測器610用于將光信號轉換為電信號；該處理電路620用于處理該光波導探測器610由光信號轉換得到的電信號。在本發明實施例中，通過在鍺波導上設置鍺高摻雜區，相當于在鍺波導上設置電極，鍺波導上的電極可以與硅波導上異性的電極形成PN結，能夠增強鍺波導內的電場強度，提高光生載流子的遷移速率，從而能夠有效提高光波導探測器的帶寬，即提高光波導探測器將光信號轉化為電信號的效率，進而提高所述光模塊對光信號的處理效率。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。