[发明专利]一种高速高响应光电探测器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种高速高响应光电探测器及其制作方法，光电探测器包括衬底、P型电极、有源层和N型电极，P型电极同时作为入射光的反射层；光电探测器的制作方法包括：在InP衬底上生长外延层；在P‑InGaAs接触层上蒸发P型电极Ti/Pt/Au，在另一衬底上蒸发金属Au，将InP片与另一衬底片通过金‑金热压键合技术集成在一起；去除InP衬底；在N‑InP接触层上制备N电极；腐蚀探测器有源层，刻蚀P型电极；沉积SiNx介质，通过刻蚀在N型电极和P型电极上形成窗口；制作Au电极，最终完成光电探测器的制备。利用本发明的制备方法制备的光电探测器具有大带宽、高响应以及易于耦合封装的优点。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种高速高响应光电探测器及其制作方法。

背景技术

光电探测器能够实现光电转换，在光通信和激光雷达等领域中应用广泛。带宽和响应度是光电探测器的两个重要性能指标。相比于波导型光电探测器，面入射型光电探测器更易实现与光纤的高效率耦合；但是，面入射型光电探测器存在带宽和响应度相互制约的矛盾：当光吸收区的厚度越薄时，载流子的漂移时间越短，器件的响应速率越快，但器件响应度越小。

背面入射型光电探测器能够缓解上述带宽和响应度相互制约的矛盾。相比于正入射型光电探测器，背入射型光电探测器由于P型电极接触面积更大、接触电阻更小，因此带宽往往更大；同时P电极能对入射光进行反射，使得InGaAs吸收层对入射光进行“二次吸收”，从而提升器件响应度。但是，背入射型光电探测器的缺点在于难以测试与封装：测试和封装的时候需要额外进行倒装焊工艺，将探测器焊接在另一基板上；另外由于剩余InP衬底的存在，为了实现更高的光耦合效率，需要将硅透镜集成在InP衬底表面，从而进一步增大了对准和封装难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速高响应光电探测器及其制作方法，使得光电探测器同时具有大带宽、高响应以及易于耦合封装的优点，以克服现有技术中的不足。

实现本发明目的的技术方案为：一种高速高响应光电探测器，包括衬底、P型电极、有源层和N型电极，所述P型电极同时作为入射光的反射层。

进一步的，所述P型电极为金属Ti/Pt/Au。

进一步的，所述有源层从下至上依次包括：P-InGaAs接触层、P-InP阻挡层、P-InGaAsP带隙过渡层、i-InGaAs吸收层、i-InGaAsP带隙过渡层、i-InP漂移层和N-InP接触层。

进一步的，所述有源层上形成有SiNx增透膜。

进一步的，所述i-InGaAs吸收层的厚度为50nm～1000nm，所述i-InP漂移层的厚度为50nm～1500nm。

本发明还提供一种高速高响应光电探测器的制作方法，包括如下步骤：

S1、在InP衬底上生长一层InP缓冲层；

S2、在所述InP缓冲层上生长一层InGaAs腐蚀停止层；

S3、在所述InGaAs腐蚀停止层上生长探测器有源层；

S4、在P-InGaAs接触层上蒸发P型电极Ti/Pt/Au，在另一衬底上蒸发金属Au，将InP片与另一衬底片通过金-金热压技术键合在一起；

S5、采用减薄、腐蚀工艺去除InP衬底，采用腐蚀工艺去除InGaAs腐蚀停止层；

S6、在N-InP接触层上溅射N型电极AuGeNi/Au，并对电极进行退火处理；

S7、采用光刻、腐蚀工艺去除探测器有源层，形成台面；

S8、采用光刻、刻蚀工艺形成P型电极Ti/Pt/Au；

S9、沉积SiNx，通过刻蚀在P型和N型电极上形成窗口；