[发明专利]基于异质键合的微型水下可见光通信双工器件及制备方法

摘要

本发明公开了一种基于异质键合的微型水下可见光通信双工器件及制备方法，实现载体为硅衬底氮化物晶片和N型掺杂硅晶片，所述硅衬底氮化物晶片包括顶层氮化物和位于顶层氮化物下部的硅衬底层，硅衬底层部分掏空，形成悬空部位，悬空部位上方的顶层氮化物和镍/金电极构成薄膜LED蓝光发光器件，N型掺杂硅晶片顶层设置有适用于蓝光波段的光电传感器件，所述N型掺杂硅晶片为本征硅晶片掺杂磷元素。本发明器件设备体积小，能够实现水下高性能高速双向可见光通信。

主权项

1.一种基于异质键合的微型水下可见光通信双工器件制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤(1)在硅衬底氮化物晶片的顶层氮化物上表面进行光学光刻定义LED发光区域，并进行三五族材料反应离子刻蚀，暴露出用于制备负电极的LED层中的N型氮化物材料区域；步骤(2)在硅衬底氮化物晶片顶层氮化物上表面进行光学光刻，定义LED器件正负电极的图形结构；步骤(3)采用等离子体增强化学气相沉积技术在所述硅衬底氮化物晶片顶层氮化物上表面沉积二氧化硅层，在二氧化硅层表面进行光学光刻定义出光电传感器件电极的图形，并进行氢氟酸湿法刻蚀，将光电传感器件电极的图形转移至二氧化硅层上；步骤(4)在所述硅衬底氮化物晶片下表面进行光学光刻，定义薄膜LED蓝光发光器件与光电传感器件进行异质键合的键合点；步骤(5)在所述硅衬底氮化物晶片下表面进行光学光刻，定义硅衬底层的悬空区域的图形结构，采用深硅反应离子刻蚀技术将该图形结构区域的硅材料掏空，形成薄膜LED蓝光发光器件；步骤(6)采用离子注入技术在N型掺杂硅晶片上表面用于探测蓝光的区域注入硼元素，形成P型掺杂，制成硅基PN结；步骤(7)在所述N型掺杂硅晶片上表面进行光学光刻，定义光电传感器件正负电极的图形结构；步骤(8)采用金硅键合技术形成金硅互熔混合物，实现薄膜LED蓝光发光器件与光电传感器件之间的异质键合；步骤(9)采用三五族材料反应离子刻蚀技术，去除所述硅衬底氮化物晶片上光电传感器件电极的区域的氮化物层；步骤(10)采用深硅反应离子刻蚀技术，去除所述硅衬底氮化物晶片上光电传感器件电极的区域的硅衬底；步骤(11)采用二氧化硅反应离子刻蚀技术，去除在所述步骤(10)深硅反应离子刻蚀中用于保护硅基光电传感器件区域的二氧化硅层。