[发明专利]光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于，所述光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器由下向上依次包括：

衬底、绝缘层、下接触层、本征吸收层、光栅结构和上接触层，其中所述上接触层与所述下接触层的掺杂类型相反；

所述本征吸收层位于上接触层和下接触层之间，所述光栅结构通过光刻、刻蚀工艺形成于所述本征吸收层；

所述光栅结构的光栅常数与波长的关系满足如下公式：

d(sinθ_m+sinθ_i)＝mλ(m＝0，1，2，3，……)

式中，d表示光栅常数，表示入射光波长，θ_m表示为衍射角，θ_i表示为入射角，m为衍射级次，m取1；

基于上述公式，所述光栅结构可以使垂直入射光经过光栅衍射在所述本征吸收层转变为水平传输的光。

2.根据权利要求1所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于：所述衍射角θ_m与垂直方向的夹角为90°，所述入射角θ_i与垂直方向的夹角为6°或8°，所述光栅结构的刻蚀深度介于65nm～75nm之间。

3.根据权利要求1所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于：所述本征吸收层的材料选自元素周期表IV族元素中的至少一个。

4.根据权利要求3所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于：所述本征吸收层的材料为Ge材料或Ge_1-xSn_x材料，其中0x1。

5.根据权利要求1所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于：所述PIN型光电探测器还包括两个电极，两个所述电极分别形成于所述上接触层和所述下接触层上。

6.根据权利要求5所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器，其特征在于：所述PIN型光电探测器还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖于所述PIN型光电探测器表面并显露两个所述电极。

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供具有衬底的绝缘层，并于所述绝缘层表面形成下接触层；

于所述下接触层表面依次形成本征吸收材料层及上接触材料层，其中，所述上接触材料层与所述下接触层的掺杂类型相反；

采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述上接触材料层和所述本征吸收材料层形成上接触层和本征吸收层，其中，所述上接触层位于所述本征吸收层的中间区域上，以使所述上接触层两侧的所述本征吸收层裸露出来；采用光刻、刻蚀工艺刻蚀所述本征吸收层，形成光栅结构。

8.根据权利要求7所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器的制备方法，其特征在于：形成所述光栅结构后还包括形成两个电极的步骤，其中两个所述电极分别形成于所述上接触层和所述下接触层上。

9.根据权利要求7所述的光栅结构加载的垂直PIN型光电探测器的制备方法，其特征在于，于所述下接触层上形成所述本征吸收材料层及所述上接触材料层的方法包括：

于所述下接触层表面外延生长本征吸收材料层；

对所述本征吸收材料层的上部进行离子注入及高温退火，形成所述上接触材料层，其下部形成为所述本征吸收材料层。