[发明专利]一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构及制备方法

权利要求书

1.一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构，其特征在于，包括依次层叠设置的InPOI衬底、含铝砷化物阻挡层和下接触层、InGaAs吸收层及含铝砷化物窗口层和上接触层，所述InPOI衬底为从InP衬底上剥离下来后，转移至CMOS兼容的SOI衬底上的InP单晶薄膜，所述含铝砷化物阻挡层和下接触层以及所述含铝砷化物窗口层和上接触层的材料均为含铝砷化物，所述InGaAs吸收层的材料为InGaAs；

所述的InPOI衬底具体为：通过智能剥离与衬底转移技术，从InP商用衬底上剥离并转移至CMOS兼容的SOI衬底上，经过包括真空键合、抛光工艺处理获得的InP单晶薄膜；

所述含铝砷化物阻挡层和下接触层的材料为In组分渐变的InAlAs三元或InAlGaAs四元化合物材料，或为与所述InGaAs吸收层晶格匹配的InAlAs三元或InAlGaAs四元化合物材料；

所述含铝砷化物窗口层和上接触层的材料为与所述InGaAs吸收层晶格匹配的InAlAs三元或InAlGaAs四元化合物材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构，其特征在于，所述InPOI衬底厚度范围为200～1000nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构，其特征在于，所述的InPOI衬底包含半绝缘或导电InP衬底。

4.根据权利要求1所述的一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构，其特征在于，所述的InGaAs吸收层中In组分大于或等于0.53，即In_xGa_1-xAs(0.53≤x1)。

5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的一种基于InPOI衬底的InGaAs探测器结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、制备InPOI衬底：将InP衬底转移至CMOS兼容的SOI衬底上，经过真空键合、抛光工艺处理后，获取InP单晶薄膜；

步骤S2、经高温脱氧处理后，在InPOI衬底上生长制备InP缓冲层和含铝砷化物阻挡层和下接触层；

步骤S3、在含铝砷化物阻挡层和下接触层上生长制备InGaAs吸收层；

步骤S4、在InGaAs吸收层上生长制备含铝砷化物窗口层和上接触层。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：

步骤S21、将InPOI衬底传入分子束外延生长室，经高温脱氧处理后，生长200nm的高掺杂n型InP作为缓冲层，电子浓度为2×10¹⁸cm^-3；

步骤S22、基于步骤S21的缓冲层再生长厚度为100nm的In含量为52％的高掺杂n型In_0.52Al_0.48As缓冲层，电子浓度为2×10¹⁸cm^-3；

步骤S23、基于步骤S22的缓冲层再生长厚度为1.9μm的In含量由52％渐变至80％的高掺杂n型In_xAl_1-xAs缓冲层，电子浓度为2×10¹⁸cm^-3，步骤S23中生长的缓冲层用于释放应变，可同时作为阻挡层和下接触层，形成所述含铝砷化物阻挡层和下接触层。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：生长厚度为2μm、电子浓度为3×10¹⁶cm^-3的低掺杂n型In_0.8Ga_0.2As吸收层；

所述步骤S4具体为：生长厚度为0.53μm、空穴浓度为7×10¹⁸cm^-3的高掺杂p型In_0.8Al_0.2As上接触层，同时作为窗口层，该高掺杂p型In_0.8Al_0.2As上接触层即为所述含铝砷化物窗口层和上接触层。