本發(fā)明涉及光電探測器，特別涉及一種背入射雪崩光電探測器及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對探測器傳輸速率的要求越來越高，傳統(tǒng)正入射探測器無法在保證入射光耦合效率的情況下進(jìn)一步縮小臺面尺寸，且隨著吸收區(qū)厚度減小，器件的響應(yīng)度進(jìn)一步降低。

2、采用背入射方案的雪崩光電二極管(avalanche?photo?diode，apd)一般在背面蒸鍍一層減反膜或者通過背面襯底刻蝕出聚光微透鏡來增強對入射光的吸收。但是隨著信息技術(shù)發(fā)展，對速率要求越來越高，這兩種技術(shù)方案均無法滿足高響應(yīng)度高速率的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種背入射雪崩光電探測器及其制作方法，提高了背入射雪崩光電探測器的響應(yīng)度及速率。

2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種背入射雪崩光電探測器，包括：

3、襯底，所述襯底包括相對設(shè)置的正面與背面；

4、刻蝕阻擋層，位于所述襯底的正面，所述襯底的背面形成有暴露所述刻蝕阻擋層的凹槽；

5、外延結(jié)構(gòu)，位于所述刻蝕阻擋層上，所述外延結(jié)構(gòu)包括上電極接觸層；

6、上電極層，位于所述外延結(jié)構(gòu)上；以及

7、dbr反射鏡，位于所述凹槽內(nèi)且位于所述刻蝕阻擋層底部。

8、可選的，所述刻蝕阻擋層的材料包括inalas。

9、可選的，所述外延結(jié)構(gòu)還包括依次位于所述刻蝕阻擋層上的第一下電極接觸層、第二下電極接觸層、倍增層、電荷層與吸收層，所述上電極接觸層位于所述吸收層上。

10、可選的，所述襯底的材料包括inp，所述第一下電極接觸層的材料包括n型摻雜inp，所述第二下電極接觸層的材料包括n型摻雜inalas，所述倍增層的材料包括inalas，所述電荷層的材料包括p型摻雜inalas，所述吸收層的材料包括ingaas，所述上電極接觸層的材料包括p型摻雜ingaas，所述上電極層的材料包括金、鉑、鈦金合金或鉑金合金。

11、可選的，所述dbr反射鏡包括依次層疊的氮化硅層與氧化硅層，其中氮化硅層靠近所述刻蝕阻擋層。

12、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，還提供了一種背入射雪崩光電探測器的制作方法，包括以下步驟：

13、提供襯底，所述襯底包括相對設(shè)置的正面與背面；

14、在所述襯底的正面依次形成刻蝕阻擋層、外延結(jié)構(gòu)以及上電極層，所述外延結(jié)構(gòu)包括上電極接觸層；

15、對所述襯底的背面進(jìn)行刻蝕至暴露出部分所述刻蝕阻擋層形成凹槽；以及

16、在所述凹槽內(nèi)暴露出的所述刻蝕阻擋層表面形成dbr反射鏡。

17、可選的，形成所述外延結(jié)構(gòu)的方法包括：采用外延工藝在所述刻蝕停止層上依次形成第一下電極接觸層、第二下電極接觸層、倍增層、電荷層與吸收層，在吸收層上形成所述上電極接觸層。

18、可選的，在所述襯底的正面形成所述刻蝕阻擋層與所述外延結(jié)構(gòu)之后，形成所述上電極層之前，還包括：

19、依次刻蝕所述上電極接觸層、所述吸收層、所述電荷層、所述倍增層以及所述第二下電極接觸層，暴露出部分所述第一下電極接觸層；

20、在剩余的所述上電極接觸層上形成上電極層，在暴露出的所述第一下電極接觸層上形成下電極層。

21、可選的，采用濕法刻蝕工藝依次刻蝕所述上電極接觸層、所述吸收層、所述電荷層、所述倍增層以及所述第二下電極接觸層。

22、可選的，采用干法刻蝕工藝對所述襯底的背面進(jìn)行刻蝕。

23、本發(fā)明提供的背入射雪崩光電探測器及其制作方法中，在襯底的正面形成刻蝕阻擋層、外延結(jié)構(gòu)以及上電極層，對所述襯底的背面進(jìn)行刻蝕至暴露出部分所述刻蝕阻擋層形成凹槽，在所述凹槽內(nèi)暴露出的所述刻蝕阻擋層表面形成dbr反射鏡，上電極層作為頂層反射鏡與dbr反射鏡組成諧振腔。本發(fā)明通過對襯底背面進(jìn)行刻蝕至暴露出刻蝕阻擋層，從而能夠精確控制整個諧振腔的長度，通過調(diào)整諧振腔的長度產(chǎn)生共振增強的效應(yīng)，由此提高背入射雪崩光電探測器外量子效率，提高背入射雪崩光電探測器的響應(yīng)度及速率。

技術(shù)特征：

1.一種背入射雪崩光電探測器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背入射雪崩光電探測器，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材料包括inalas。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背入射雪崩光電探測器，其特征在于，所述外延結(jié)構(gòu)還包括依次位于所述刻蝕阻擋層上的第一下電極接觸層、第二下電極接觸層、倍增層、電荷層與吸收層，所述上電極接觸層位于所述吸收層上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的背入射雪崩光電探測器，其特征在于，所述襯底的材料包括inp，所述第一下電極接觸層的材料包括n型摻雜inp，所述第二下電極接觸層的材料包括n型摻雜inalas，所述倍增層的材料包括inalas，所述電荷層的材料包括p型摻雜inalas，所述吸收層的材料包括ingaas，所述上電極接觸層的材料包括p型摻雜ingaas，所述上電極層的材料包括金、鉑、鈦金合金或鉑金合金。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背入射雪崩光電探測器，其特征在于，所述dbr反射鏡包括依次層疊的氮化硅層與氧化硅層，其中氮化硅層靠近所述刻蝕阻擋層。

6.一種背入射雪崩光電探測器的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的背入射雪崩光電探測器的制作方法，其特征在于，形成所述外延結(jié)構(gòu)的方法包括：采用外延工藝在所述刻蝕停止層上依次形成第一下電極接觸層、第二下電極接觸層、倍增層、電荷層與吸收層，在吸收層上形成所述上電極接觸層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的背入射雪崩光電探測器的制作方法，其特征在于，在所述襯底的正面形成所述刻蝕阻擋層與所述外延結(jié)構(gòu)之后，形成所述上電極層之前，還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的背入射雪崩光電探測器的制作方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝依次刻蝕所述上電極接觸層、所述吸收層、所述電荷層、所述倍增層以及所述第二下電極接觸層。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的背入射雪崩光電探測器的制作方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝對所述襯底的背面進(jìn)行刻蝕。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種背入射雪崩光電探測器及其制作方法，探測器包括：襯底，所述襯底包括相對設(shè)置的正面與背面；刻蝕阻擋層，位于所述襯底的正面，所述襯底的背面形成有暴露所述刻蝕阻擋層的凹槽；外延結(jié)構(gòu)，位于所述刻蝕阻擋層上，所述外延結(jié)構(gòu)包括上電極接觸層；上電極層，位于所述外延結(jié)構(gòu)上；DBR反射鏡，位于所述凹槽內(nèi)且位于所述刻蝕阻擋層底部。本發(fā)明通過在襯底的背面形成暴露刻蝕阻擋層的凹槽，在凹槽內(nèi)形成DBR反射鏡，能夠精確控制整個諧振腔的長度，通過調(diào)整諧振腔的長度產(chǎn)生共振增強的效應(yīng)，由此提高背入射雪崩光電探測器外量子效率，提高背入射雪崩光電探測器的響應(yīng)度及速率。

技術(shù)研發(fā)人員：謝宗恒,謝拾玉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海新微半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28