[发明专利]一种转移印刷集成的顶入射InGaAs探测器的制备方法

说明书

一种转移印刷集成的顶入射InGaAs探测器的制备方法，该方法通过在被集成的衬底上优先制备一层金属作为探测器的背反射层，同时该层金属也可作为探测器集成时的对准标记。本发明可以有效地提升集成的顶入射探测器的响应度：解决了传统顶入射探测器由于缺少光反射层导致探测效率低的问题，从而提升集成的探测器的工作性能。本发明有望推广至其他集成顶入射式III‑V族探测器的集成中，具有较好的通用性。

技术领域

本发明属于光电集成器件领域。

背景技术

随着光电集成技术的不断革新，对有源光器件与无源光器件间的集成需求愈发强烈。其中将III-V族光探测器与硅光平台或者与CMOS等电路芯片的有效集成一直是研究的热点之一。利用外延层转移印制技术可以实现III-V组光探测器与另类衬底的集成，是满足该领域技术需求的有效解决途径。

InGaAs探测器是一种面向1310nm和1550nm光通讯领域应用的重要探测器。顶入射PIN探测器是最常见的探测器结构，在通讯领域应用中，探测器的光响应度及其-3dB带宽分别与吸收层厚度成正、反比。因此，在探测器的设计时，光响应度与带宽呈现一对矛盾。随着未来对探测器带宽要求逐步增加，顶入射式的吸收区材料厚度将进一步减小，因此其光响应度将受到严重的影响。相比于背入射式探测器结构，由于集成的顶入射探测器难以制备反射金属层，其光响应度受到进一步影响，探测器整体性能较差。因此急需一种保证吸收区材料厚度不变，却可以提升集成顶入射InGaAs探测器光响应度的制备方法。

发明内容

发明目的：为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种转移印刷集成的顶入射InGaAs探测器的制备方法。

技术方案：本发明提供了一种转移印刷集成的顶入射InGaAs探测器的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：在半绝缘InP衬底的预设的区域上依次沉积InGaAs牺牲层，InP腐蚀停止层，n型接触InGaAs层，n型InP层，i型InGaAs层，p型InP层及p型接触InGaAs层，从而在半绝缘InP衬底上形成外延薄膜；

步骤2：在半绝缘InP衬底的外延薄膜上依次采用光刻工艺，金属沉积和湿法腐蚀，从而制作得到带有P区台面，I区台面和N区台面的InGaAs探测器；并在半绝缘InP衬底的上预留十字对准标记；将此时的结构记为S1；

步骤3：在探测器的表面包裹一层SiNx薄膜，所述x为N离子和Si离子的比例；

步骤4：腐蚀InGaAs牺牲层，从而使得SiNx薄膜支撑InGaAs探测器；

步骤5：基于S1俯视图制作带有十字对准标记的聚二甲基硅氧烷的预聚物印章；

步骤6：制作表面与结构S1俯视图相同的带有预固化苯并环丁烯的硅衬底；

步骤7：将步骤5中的聚二甲基硅氧烷的预聚物印章通过十字对准标记缓慢压在SiNx薄膜的顶面，并迅速抬起，从而将探测器从半绝缘InP衬底粘起，并转移至印章表面；

步骤8：通过十字对准标记将探测器缓慢压在步骤6中硅衬底表面的相应位置，待探测器底部与目标衬底表面完全接触后，将聚二甲基硅氧烷的预聚物印章抬起，从而实现探测器上SiNx薄膜与聚二甲基硅氧烷的预聚物印章之间的分离和探测器向硅衬底的印制；

步骤9：将步骤8所得到的结构置于烘箱中烘烤，实现苯并环丁烯的完全固化，从而得到顶入射InGaAs探测器。

进一步的，所述步骤2具体为：

步骤2.1：采用紫外光刻在p型接触InGaAs层形成掩膜，基于光刻的图案，在掩膜上沉积一层金属，采用磷酸-双氧水腐蚀液腐蚀除金属区域以外的p型接触InGaAs层，再采用磷酸-盐酸腐蚀液腐蚀除金属区域以外的p型InP层；从而得到探测器的P区台面，并暴露出p型InP层下的i型InGaAs层；