[发明专利]一种基于LNOI光子平台的硅光探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于LNOI光子平台的硅光探测器，其特征在于，包括设于绝缘体衬底上的铌酸锂薄膜(1)、单晶硅层(2)和电极(3)，所述绝缘体衬底包括支撑衬底层(5)和光绝缘层(4)，所述支撑衬底层(5)设于所述光绝缘层(4)的一侧，所述铌酸锂薄膜(1)设于所述光绝缘层(4)的另一侧，所述铌酸锂薄膜(1)的另一侧设有所述单晶硅层(2)，在所述单晶硅层(2)上设有所述电极(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器，其特征在于，所述光绝缘层(4)的厚度大于或等于2um。

3.根据权利要求1所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器，其特征在于，所述单晶硅层(2)的厚度大于或等于100nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器，其特征在于，所述单晶硅层(2)的表面粗糙度小于1nm。

5.一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，所述方法用于制备如权利要求1-4任一项所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器，其特征在于，所述方法包括：

提供一设于绝缘体衬底上的铌酸锂薄膜和具有注入面的单晶硅晶片；

对所述单晶硅晶片的所述注入面进行离子注入，使得注入离子到达预设深度并在预设深度处形成损伤层，得到具有损伤层且在损伤层上方形成单晶硅层的单晶硅晶片；

将所述单晶硅晶片的所述注入面与所述设于绝缘体衬底上的铌酸锂薄膜的一侧进行键合，得到第一晶圆；

将所述第一晶圆进行退火处理，以使得所述第一晶圆沿着所述损伤层剥离，得到具有单晶硅薄膜和以设于绝缘体衬底上的铌酸锂薄膜作为衬底的第二晶圆；

对所述第二晶圆进行刻蚀处理和金属沉积工艺处理，得到基于LNOI光子平台的硅光探测器。

6.根据权利要求5所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，其特征在于，所述对所述单晶硅晶片的所述注入面进行离子注入中，具体地，所述离子注入的能量的范围为1keV～2000keV，所述离子注入的剂量的范围为1×10¹⁶cm^-2～1.5×10¹⁷cm^-2。

7.根据权利要求5所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，其特征在于，所述将所述第一晶圆进行退火处理，以使得所述第一晶圆沿着所述损伤层剥离，得到具有单晶硅薄膜和以设于绝缘体衬底上的铌酸锂薄膜作为衬底的第二晶圆之后还包括：

对所述第二晶圆进行后处理，所述后处理包括后退火处理或表面处理中的一种或两种。

8.根据权利要求7所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，其特征在于，所述后退火处理的温度范围为300℃～700℃，所述后退火处理的时长范围为1h～12h，所述后退火处理具体采用的气氛环境为：氮气、氧气、富Li气氛、真空或氩气。

9.根据权利要求5所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，其特征在于，所述刻蚀处理包括干法刻蚀或湿法刻蚀。

10.根据权利要求5所述的一种基于LNOI光子平台的硅光探测器的制备方法，其特征在于，所述金属沉积工艺处理包括电子束蒸发和磁控溅射镀膜。