[发明专利]一种基于双吸收层结构的光探测器及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于双吸收层结构的光探测器及其制备方法，所述光探测器包括：由下至上依次形成的半绝缘InP衬底、InP缓冲层、刻蚀停止层、N接触层、收集层、第一带隙渐变的间隔层、第二带隙渐变的间隔层、双吸收层、第一组分与浓度渐变的电子阻挡层、第二组分与浓度渐变的电子阻挡层、P接触层、形成在所述刻蚀停止层上的n型接触电极以及形成在所述P接触层上的P型接触电极；所述双吸收层的厚度大于1μm，所述双吸收层为本征的光吸收层和P型光吸收层；本发明提供的光探测器具有高响应度、高带宽和低结电容等特点；同时相关工艺具有低成本、工艺简单、易于实现等优点。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种基于双吸收层结构的光探测器及其制备方法。

背景技术

随着大数据、云计算和5G通信等新兴技术的快速发展和崛起，通信网络中所承载的数据传输量以指数式的形式骤升，同时以太网从25G、100G向400G升级换代。

因此，作为互联网的硬件支撑，数据中心具有对数据进行实时传输、处理、存储和交互的能力，被提出了更高的要求(超大信息存储容量、超快信息传输)。通过传统的电互连方式很难满足当前数据中心传输带宽和速率的日益增长的需求。光互连技术作为替代，通过从带宽、尺寸、功耗以及成本等方面进行提升，成为了数据中心中的主要解决方案。

现有的光探测器存在着一定的缺陷，如响应度较低、带宽较低等缺点，同时工艺复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种基于双吸收层结构的光探测器及其制备方法。

具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于双吸收层结构的光探测器，包括：由下至上依次形成的半绝缘InP衬底、InP缓冲层、刻蚀停止层、N接触层、收集层、第一带隙渐变的间隔层、第二带隙渐变的间隔层、双吸收层、第一组分与浓度渐变的电子阻挡层、第二组分与浓度渐变的电子阻挡层、P接触层、形成在所述刻蚀停止层上的n型接触电极以及形成在所述P接触层上的P型接触电极；所述双吸收层的厚度大于1μm，所述双吸收层为本征的光吸收层和P型光吸收层。

进一步地，所述本征的光吸收层掺杂浓度低于1e15/cm²。

进一步地，所述P型光吸收层受主浓度为3e16～5e16/cm²的范围。

进一步地，第一带隙渐变的间隔层和第二带隙渐变的间隔层的带隙大于1.0eV。

进一步地，第一组分与浓度渐变的电子阻挡层和第二组分与浓度渐变的电子阻挡层的带隙大于1.0eV。

第二方面，本发明实施例提供一种基于双吸收层结构的光探测器的制备方法，包括：S1、在半绝缘InP衬底上外延生长光探测器外延片；

S2、通过选择性刻蚀工艺形成光探测器台面结构；其中，所述通过选择性刻蚀工艺形成光探测器台面结构具体为：

对样品进行清洗、对基片表面进行预处理；

经过光刻处理，利用磁控溅射系统制作出Pt-Ti-Pt-Au的P型接触电极；

通过光刻及湿法腐蚀方法制作出上台面；

经过光刻处理和磁控溅射制作出AuGe-Au n型接触电极，并腐蚀出直径30μm的圆形下台面，得到基于双吸收层结构的光探测器；

对所述基于双吸收层结构的光探测器进行钝化形成钝化层，在所述钝化层上开孔，并制作Ti-Au引出电极，所述引出电极通过钝化层中的开孔与n型接触电极和P型接触电极电连接，探测器吸收光产生的电信号通过n型接触电极和P型接触电极传到外电路中。

进一步地，还包括：控制外延生长温度在600℃～700℃之间。