[发明专利]用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法

权利要求书

1.用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1)经多次刻蚀工艺和二次外延生长工艺制备多台阶F-P谐振腔；

2)通过GaAs/InP大失配异质外延生长工艺实现InP系有源器件与GaAs系无源滤波器件的单片集成。

2.根据权利要求1所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于：所述多次刻蚀工艺和二次外延生长工艺制备多台阶F-P谐振腔中，光刻工艺使用光刻胶作为掩膜材料；台阶制作采用湿法腐蚀工艺；去除掩膜后，再次经过重新在原来受保护的台阶处光刻掩膜，再在GaAs腔层表面刻蚀形成连续台阶，台阶周期排列。

3.根据权利要求1所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于：在所述GaAs/InP大失配异质外延生长工艺中刻蚀后的台阶外延片经过清洗后，进行二次外延生长，依次为作为部分F-P腔的GaAs腔层；作为F-P腔顶镜的多对GaAs/AlGaAs的DBR；GaAs缓冲层；在350-550℃的低温下生长低温非晶缓冲层；在600-750℃的生长温度下完成PIN光电探测器的生长，及InP盖帽层。

4.根据权利要求1所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于所述阶梯型F-P滤波器的制备包括下工艺步骤：

在GaAs基衬底上生长GaAs/AlGaAs的分布布拉格反射镜以及部分GaAs基谐振腔，其中谐振腔的厚度为λ₀的整数倍；

用二次外延生长工艺生长另外一部分GaAs基谐振腔，然后生长GaAs/AlGaAs布拉格反射镜，并采用异质外延工艺形成InP基光探测器结构。

5.根据权利要求1所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于所述多次刻蚀工艺中所用腐蚀液选自以体积比计：1∶1∶10～50的H₂SO₄/H₂O₂/H₂O或1∶1∶10～50的NH₄OH/H₂O₂/H₂O或1～10∶1的H₃PO₄/HCl或1∶3∶10～50的HF/HNO₃/H₂O。

6.根据权利要求1所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于采用如下工艺步骤：

在GaAs衬底上依次生长GaAs缓冲层，F-P谐振腔的底镜和GaAs腔层；

由光刻技术在第一、三台阶处覆盖上一层掩膜，用腐蚀液在GaAs腔层表面腐蚀第二、四两个台阶；

经清洗去除掩膜后，重新在第一、二台阶处光刻掩膜；

再用腐蚀液在GaAs腔层表面腐蚀连续四个台阶，周期排列；

外延片经过清洗后，进行二次外延生长，形成GaAs腔层；形成完整F-P腔；缓冲层；生长低温非晶缓冲层；生长光电探测器；及盖帽层；

用腐蚀液去掉盖帽层；

形成p电极、n电极；

钝化、开孔形成引出电极；

经过抛光减薄得到用于多波长处理的单片集成光探测器阵列。

7.根据权利要求6所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于所述F-P谐振腔的底镜，由20对GaAs/AlGaAs四分之一波长堆栈构成的分布布拉格反射镜组成。

8.根据权利要求6所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于所述光电探测器为InP-In_0.53Ga_0.47As-InP材料的PIN光电探测器。

9.根据权利要求6所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于：

所述p电极为磁控溅射系统制作出的Pt-Ti-Pt-Au环形p电极；

所述引出电极为开孔后镀Ti-Au所形成。

10.根据权利要求6所述的用于多波长处理的单片集成光探测器阵列的制备方法，其特征在于：所述低温非晶缓冲层是在在350-550℃下生长，失配度4％。