[发明专利]一种高速高增益的雪崩光电探测器及制备方法

权利要求书

1.一种高速高增益的雪崩光电探测器，其特征在于，其芯片包括由上至下设置的三级台阶；其中：

第一级台阶，包括由上至下依次设置的P电极、第一欧姆接触层、第一吸收层和第二吸收层上部，其中，所述第一吸收层的组成材料为P型掺杂的InGaAs；

第二级台阶，包括由上至下依次设置的第二吸收层下部、过渡层、第一电荷层、倍增层、第二电荷层、渡越层和第二欧姆接触层上部，其中，所述第二吸收层的组成材料为本征InGaAs，所述过渡层的组成材料为本征InAlGaAs，所述第二欧姆接触层的组成材料为N型InGaAlAs；

第三级台阶，包括由上至下依次设置的第二欧姆接触层下部和绝缘衬底；

所述第二欧姆接触层下部连接有N电极；

所述第三级台阶的水平投影面积大于第二级台阶的水平投影面积；所述第二级台阶的水平投影面积大于第一级台阶的水平投影面积。

2.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述倍增层的组成材料为本征InAlAs。

3.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，第一电荷层的组成材料为P型掺杂的InAlAs，第二电荷层的组成材料为N型掺杂的InAlAs，渡越层的组成材料为本征InAlAs。

4.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触层的组成材料为P型InGaAs；所述绝缘衬底的组成材料为本征InP。

5.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述P电极的组成材料为金属Ti和Au，所述N电极的组成材料为金属Au、Ge、Ni和Au。

6.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述绝缘衬底下方设置有增透膜，增透膜所用材质为SiNx。

7.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述芯片下方设置有基片，所述芯片倒扣键合于基片上。

8.根据权利要求7所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述基片的组成材料为Al₂O₃陶瓷。

9.一种高速高增益的雪崩光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1采用外延生长工艺，在绝缘衬底上生长第二欧姆接触层、渡越层、第二电荷层、倍增层、第一电荷层、过渡层、第二吸收层、第一吸收层和第一欧姆接触层，其中，所述第一吸收层的组成材料为P型掺杂的InGaAs，第二吸收层的组成材料为本征InGaAs，所述过渡层的组成材料为本征InAlGaAs，第二欧姆接触层的组成材料为N型InGaAlAs；

S2采用光刻工艺，在外延正面光刻出P电极图形，带胶溅射P电极，采用剥离工艺制备P电极；

S3采用光刻工艺，在外延正面光刻第一台阶图形；采用湿法腐蚀工艺，对第一台阶以外的外延材料进行腐蚀，腐蚀至第二吸收层中心时停止，形成第一台阶；

S4采用光刻工艺，在外延正面光刻出第二台阶图形，此图形半径稍大于第一台阶；采用湿法腐蚀工艺，腐蚀至第二欧姆接触层2停止，形成第二台阶；

S5采用光刻工艺，在外延正面光刻出第三台阶图形，采用湿法腐蚀工艺，腐蚀进绝缘衬底停止，形成第三台阶；

S6采用复合钝化层钝化的工艺，在外延正面生长复合钝化层作保护，以减小器件的表面漏电流；

S7采用光刻工艺，在外延正面光刻N电极窗口和P电极窗口的图形；采用湿法腐蚀工艺，腐蚀掉N电极窗口和P电极窗口处的复合钝化层，形成N电极和P电极窗口；

S8采用光刻工艺，重新光刻出N电极窗口，带胶溅射，溅射材料为Au、Ge、Ni和Au，之后剥离出N电极；

S9采用光刻工艺，在外延正面光刻出电极引线窗口，带胶溅射，溅射材料为Ti和Au，之后剥离出电极引线；

S10采用快速退火合金工艺，使半导体器件和金属间形成良好的欧姆接触；

S11对绝缘衬底背面进行减薄抛光，采用等离子体化学气相沉积工艺，在减薄抛光后的表面生长SiNx，作增透膜；

S12采用光刻工艺，在增透膜上光刻出对准标记窗口，对准标记为圆环结构，尺寸大于探测器正面第二台阶，且中心位置与第二台阶中心对齐，在后续使用过程中起到定位入射光位置的作用，采用等离子体刻蚀工艺，刻蚀掉对准标记处的SiNx；

S13采用溅射工艺，在陶瓷基片正面溅射金属Ti和Au；

S14采用光刻工艺，在金属Ti和Au表面光刻出微带线窗口；采用湿法腐蚀工艺，将微带线以外的Ti和Au腐净；

S15采用光刻工艺，在陶瓷衬底正面光刻出键合点窗口；采用溅射工艺，带胶溅射金属In，剥离形成金属In键合点；

S16采用热熔焊接工艺，将陶瓷衬底上金属In键合点分别与探测器芯片正面键合点对准焊接，完成芯片的倒扣键合。