[发明专利]一种波导探测器集成芯片及其制备方法

说明书

本公开提供了一种波导探测器集成芯片，包括：衬底、模斑转换器和波导探测器；衬底包括相邻的模斑转换区域和探测区域，模斑转换器设置于模斑转换区域，波导探测器设置于探测区域；模斑转换器和波导探测器相接触；模斑转换器包括芯层，波导探测器包括吸收层，吸收层的上表面所处高度相对不高于芯层的上表面所处高度，吸收层的下表面所处高度相对不低于芯层的下表面所处高度；模斑转换器的上表面和波导探测器的上表面位于同一水平面内。本公开还提供了一种波导探测器集成芯片制备方法。

技术领域

本公开涉及光电子器件技术领域，尤其涉及一种波导探测器集成芯片及其制备方法。

背景技术

单载流子波导探测器集成芯片(uni-traveling carrier photodiode，UTC)中只让漂移速度更快的电子作为有源区载流子独自渡越耗尽层，有效缓解了空间电荷效应，大大提高了探测器的响应速度，因其高带宽、高饱和特性和低工作偏压成为近年来光电子领域的研究热点。目前通信领域使用的单载流子探测器集成芯片主要有边入射型单载流子波导探测器集成芯片和面入射型单载流子探测器集成芯片。面入射型单载流子探测器集成芯片由于响应度和耗尽层厚度成正比，带宽和耗尽层厚度成反比，导致面入射型单载流子探测器集成芯片的响应度和带宽存在相互制约。边入射型单载流子波导探测器集成芯片在一定程度上实现了响应度和带宽的独立设计，但由于耦合截面较薄难以与入射光纤获得高的耦合效率，因此无法同时实现高响应和高带宽的光探测。

随着光通信领域传输容量的迅猛增加，波导探测器集成芯片朝向小尺寸、高台面的趋势发展，但随之带来的问题是从台面上引出电极引线的成品率受到台面高度的影响，现有的平坦化方案多用于台面宽度为几十微米至百微米级图形，且多使用ICP干刻工艺完成平坦化层的图形化，工艺流程复杂且难适用于台面宽度为微米级甚至亚微米级图形的精确平坦，在一定程度上限制了应用。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种波导探测器集成芯片及其制备方法。

根据本公开的第一个方面，提供了一种波导探测器集成芯片，包括：

衬底、模斑转换器和波导探测器；

衬底包括相邻的模斑转换区域和探测区域，模斑转换器设置于模斑转换区域，波导探测器设置于探测区域；

模斑转换器和波导探测器相接触；

模斑转换器包括芯层，波导探测器包括吸收层，吸收层的上表面所处高度相对不高于芯层的上表面所处高度，吸收层的下表面所处高度相对不低于芯层的下表面所处高度；

模斑转换器的上表面和波导探测器的上表面位于同一水平面内。

可选地，模斑转换器还包括：

下包层，设置于衬底的模斑转换区域，芯层设置于下包层的上表面；

上包层，设置于芯层的上表面；

钝化层，设置于上包层的上表面。

可选地，波导探测器还包括：

缓冲层，设置于衬底的探测区域，与模斑转换器的侧面相接触；

N型接触层，设置于缓冲层的上表面的左侧；

收集层，设置于N型接触层的上表面的左侧，且缓冲层、N型接触层和收集层左侧对齐，吸收层设置于收集层的上表面；

电子阻挡层，设置于吸收层的上表面；

P型接触层，设置于电子阻挡层的上表面；

钝化层，设置于缓冲层的上表面、N型接触层的上表面和侧面、收集层的侧面、吸收层的侧面、电子阻挡层的侧面以及P型接触层的上表面和侧面；

N型电极窗口，开设于设置于N型接触层的上表面的钝化层上，且贯通钝化层；