[发明专利]基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器及制备方法

说明书

本发明提供了一种基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器及制备方法，属于光探测器领域，半绝缘衬底的正面上自下至上依次生长N型欧姆接触层、吸收层、P型阻挡层和P型欧姆接触层，半绝缘衬底的背面设有透镜；N型欧姆接触层为台面结构，N型欧姆接触层上形成N电极环，N电极环与半绝缘衬底上的N电极压点相连；P型欧姆接触层上形成P电极环，P电极环与半绝缘衬底上的P电极压点相连，P电极环内定义为光敏区，光敏区设有反射层；吸收层为本征InGaAs层与P型InGaAs层的混合吸收层。本发明引入本征及P型混合吸收层，可以增加对光的吸收；在背面制作透镜，采用背入射进光，可使光纤与透镜的耦合更为容易。

技术领域

本发明属于光探测器技术领域，更具体地说，是涉及一种基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器及制备方法。

背景技术

光通信正朝着高速方向发展，随着5G时代的到来，5G网络将会为用户提供10倍于4G网络的带宽，并且连接着海量的物联网终端。5G时代，光通信速率将提升到25G，数据通信市场100G光模块需求在不断增长，采用的是4×25G芯片，未来主流产品将是25G高速光芯片。铟镓砷光电探测器作为光通信接收端最核心的芯片，在5G技术的推动下，传输速率从2.5G、10G逐渐向25G发展，以满足大规模增长的数据传输量的要求。相比于平面结构，台面结构探测器由于电容小、速度快，已成为制作高速光电探测器的最佳选择。然而，为了提高传输速率，高速铟镓砷光电探测器需要将吸收层做的很薄，并且光敏面做小，由此造成了响应度低、耦合困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器，旨在解决现有高速铟镓砷光电探测器响应度低、耦合困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器，包括：半绝缘衬底，所述半绝缘衬底的正面上自下至上依次生长N型欧姆接触层、吸收层、P型阻挡层和P型欧姆接触层，所述半绝缘衬底的背面设有透镜；所述N型欧姆接触层为台面结构，在所述N型欧姆接触层上形成N电极环，所述N电极环与所述半绝缘衬底上的N电极压点相连；在所述P型欧姆接触层上形成P电极环，所述P电极环与所述半绝缘衬底上的P电极压点相连，所述P电极环内定义为光敏区，所述光敏区设有反射层；所述吸收层为本征InGaAs层与P型InGaAs层的混合吸收层。

作为本申请另一实施例，所述本征InGaAs层的厚度为0.2-0.8um，所述P型InGaAs层的厚度为0.3-0.7um。

作为本申请另一实施例，所述N型欧姆接触层为N型InP欧姆接触层，厚度为1-3um。

作为本申请另一实施例，所述P型阻挡层为P型InP阻挡层，厚度为0.1-0.5um；所述P型欧姆接触层为P型InGaAs欧姆接触层，厚度为0.1-0.2um。

作为本申请另一实施例，所述光敏区的直径为10um-20um；所述反射层的厚度为100-150nm。

作为本申请另一实施例，所述半绝缘衬底的表面、所述N型欧姆接触层的表面、所述吸收层的表面、所述P型阻挡层的表面和所述P型欧姆接触层的表面覆有钝化膜。

作为本申请另一实施例，所述钝化膜为氮化硅与二氧化硅的复合膜，所述氮化硅的厚度为80nm-120nm，所述二氧化硅的厚度为900nm-1100nm。

作为本申请另一实施例，所述透镜底面的直径为50-200um。

作为本申请另一实施例，所述透镜上蒸镀有增透膜，所述增透膜为氧化钛与二氧化硅的复合膜，所述氧化钛的厚度为100nm-140nm，所述二氧化硅的厚度为180nm-220nm。

本发明的另一目的在于提供一种基于混合吸收层背入射高速铟镓砷光电探测器的制备方法，包括以下步骤：