[发明专利]增强型光电探测器衬底的制备方法、其产物及增强型III-V光电探测器

权利要求书

1.增强型光电探测器衬底的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，在硅（001）衬底（1）的上表面制备一掩膜层（2）得到第一中间体；所述掩膜层（2）上形成一组按照周期宽度P分布且沿硅（001）衬底的110晶向延伸的方形凹槽（21），所述周期宽度P与光电探测器的吸收截止波长一致，所述方形凹槽（21）至少从所述掩膜层（2）的顶面延伸至硅（001）衬底（1）的上表面；

S2，将所述第一中间体置入刻蚀溶液中浸泡，直至硅（001）衬底（1）的上表面形成与每个方形凹槽（21）对应的倒三角凹槽（11）后取出清洗得到第二中间体，所述倒三角凹槽（11）的顶边的两端延伸到方形凹槽（21）的两侧；

S3，将所述第二中间体置于稀释的氢氟酸溶液中浸泡后取出清洗得到第三中间体；

S4，在所述第三中间体的倒三角凹槽（11）内沉积得到Ⅲ-V材料种子层（3），得到第四中间体，所述Ⅲ-V材料种子层（3）包括由下至上依次设置的缓冲层、过渡层及高温层，所述Ⅲ-V材料种子层（3）的表面与所述硅（001）衬底的上表面平齐；

S5，将所述第四中间体置于氢氟酸溶液中浸泡去除掩膜层得到最终的衬底；

所述S4步骤包括：

S41，将第四中间体置入MOCVD设备中，使设备升温至750℃烘烤20分钟，随后降温至370℃～420℃之间，以砷烷和三甲基镓作为前驱体，按照V/III比大于100的条件，生长8纳米±2纳米厚的砷化镓缓冲层；

S42，升温至500±25℃之间，以砷烷和三甲基镓作为前驱体，按照V/III比大于10的条件，生长100纳米±20纳米厚的砷化镓过渡层；

S43，升温至600±45℃之间，以砷烷和三甲基镓作为前驱体，按照V/III比5±1的条件，继续生长一层砷化镓高温层，至高温层的表面与硅（001）衬底的上表面平齐时停止。

2.根据权利要求1所述的增强型光电探测器衬底的制备方法，其特征在于：所述掩膜层（2）的厚度在500纳米～1.5微米之间，且在温度低于1000℃时不分解。

3.根据权利要求1所述的增强型光电探测器衬底的制备方法，其特征在于：所述方形凹槽（21）的宽度在（0.8～0.9）P之间，其中P为方形凹槽的周期宽度。

4.根据权利要求1所述的增强型光电探测器衬底的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中的氢氟酸溶液的浓度在1%～5%，浸泡时间在5～30秒。

5.根据权利要求1-4任一所述的增强型光电探测器衬底的制备方法，其特征在于：所述S5步骤中的氢氟酸溶液的浓度在5%～50%，浸泡时间在5～30分钟。

6.增强型光电探测器衬底，其特征在于：所述增强型光电探测器衬底采用权利要求1-5任一所述的制备方法加工得到，其包括硅（001）衬底（1），所述硅（001）衬底（1）的上表面形成有一组周期分布且沿硅（001）衬底的110晶向延伸的倒三角凹槽（11），所述倒三角凹槽（11）内填充有Ⅲ-V材料种子层（3），所述Ⅲ-V材料种子层（3）包括由下至上依次形成的缓冲层（31）、过渡层（32）及高温层（33），所述高温层（33）的表面与硅（001）衬底（1）的上表面平齐。

7.增强型III-V光电探测器，包括电极、III-V光电探测器结构，其特征在于：包括权利要求6所述的增强型光电探测器衬底。