[发明专利]一种三维探测器结构及其制备方法

说明书

一种三维探测器结构及其制备方法，其中，三维探测器结构包括：衬底；位于所述衬底中的光波导，所述光波导包括主传输光波导、过渡光波导和边缘光波导，所述过渡光波导连接所述主传输光波导和所述边缘光波导，所述主传输光波导和所述边缘光波导在所述衬底中的深度不同；位于所述衬底一侧的光探测半导体结构，所述光探测半导体结构至所述主传输光波导的距离小于所述光探测半导体结构至所述边缘光波导的距离。所述三维探测器结构中光的损耗低且耦合效率高。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种三维探测器结构及其制备方法。

背景技术

探测器在射线测量和探测、工业自动控制、光度计量等军事和国民经济的各个领域有广泛用途，针对探测器的研究以实现具有更高性能的探测器，然而现有技术中探测器中光的损耗大且光的耦合效率低。

因此，现有探测器结构有待改进。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术探测器中光的损耗大且耦合效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供三维探测器结构，包括：衬底；位于所述衬底中的光波导，所述光波导包括主传输光波导、过渡光波导和边缘光波导，所述过渡光波导连接所述主传输光波导和所述边缘光波导，所述主传输光波导和所述边缘光波导在所述衬底中的深度不同；位于所述衬底一侧的光探测半导体结构，所述光探测半导体结构至所述主传输光波导的距离小于所述光探测半导体结构至所述边缘光波导的距离。

可选的，所述主传输光波导的顶面至所述衬底朝向所述光探测半导体结构一侧的表面之间的垂直距离为200nm-500nm。

可选的，所述光探测半导体结构为光电二极管；所述光电二极管包括层叠的第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层，所述第一导电类型半导体层和所述第二导电类型半导体层的导电类型相反。

可选的，还包括：位于所述第一导电类型半导体层和第二导电类型半导体层之间的本征层。

可选的，所述第二导电类型半导体层位于部分第一导电类型半导体层背向所述衬底的一侧；所述光探测半导体结构还包括：第一电极与第二电极；所述第一电极位于部分所述第一导电类型半导体层背向所述衬底的一侧表面；所述第二电极位于部分所述第二导电类型半导体层背向所述衬底的一侧表面。

可选的，所述边缘光波导包括第一边缘光波导和第二边缘光波导；所述过渡光波导包括第一过渡光波导和第二过渡光波导，所述第一过渡光波导连接所述主传输光波导和第一边缘光波导连接，所述第二过渡光波导连接所述主传输光波导和所述第二边缘光波导。

可选的，还包括：键合层，所述键合层位于所述光探测半导体结构和所述衬底之间。

可选的，所述键合层的材料包括二氧化硅。

可选的，所述键合层的厚度为200-300nm。

本发明还提供一种三维探测器结构的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底内部形成光波导，形成所述光波导的步骤包括：形成主传输光波导；形成过渡光波导；形成边缘光波导，所述过渡光波导连接所述主传输光波导和所述边缘光波导，所述主传输光波导和所述边缘光波导在所述衬底中的深度不同；在所述衬底的一侧形成光探测半导体结构，所述光探测半导体结构至所述主传输光波导的距离小于所述光探测半导体结构至所述边缘光波导的距离。

可选的，所述主传输光波导的顶面至所述衬底朝向所述光探测半导体结构一侧的表面之间的垂直距离为200nm-500nm。

可选的，形成所述光波导的工艺为飞秒激光脉冲工艺。

可选的，所述飞秒激光脉冲工艺的参数包括：波长为1020nm-1030nm、重复频率为490kHz-510kHz、平均功率为100mW-1200mW、扫描速度为50um/s-2000um/s、扫描次数为1-20。