[发明专利]一种集成布拉格反射器的波导型光电探测器件的制作方法

说明书

本发明涉及一种基于侧入射光电器件的分布式布拉格反射器制作方法，属于分布式布拉格反射器技术领域。制备操作步骤如下：（1）在基板上干法刻蚀深槽状的预留空间，（2）采用原子层沉积法在预留空间内沉积生长种子层，种子层材料为氧化硅或氮化硅；（3）采用等离子体增强化学气相沉积法，在种子层上生长薄膜层，薄膜层由至少分别交替三次的氧化硅薄膜或氮化硅薄膜构成；（4）采用电感耦合等离子体刻蚀去除多余的薄膜层，保留与水平设置的波导型探测器结构的有源区结构相对应的预留空间内垂直侧壁上的薄膜层，形成呈垂直状态的分布式布拉格反射器，再制备波导型探测器，制成集成布拉格反射器的波导型光电探测器件。本发明操作简单、低成本。

技术领域

本发明属于分布式布拉格反射器技术领域，具体涉及一种应用于光电子器件芯片领域、可制备在侧壁结构的分布式布拉格反射器制备方法。

背景技术

分布式布拉格反射器是由两种不同折射率的材料交替排列组成的周期结构。现有的制备方法主要是借助磁控溅射镀膜（sputter）以及电子束蒸发镀膜（e-beam）进行制备。利用布拉格反射器对半导体光电器件进行响应度增强已经广泛应用于商用光电探测器，光电激光器的器件中。但是，目前通过磁控溅射镀膜制备的分布式布拉格反射器主要可以制备金属氧化物结构，但是由于磁控溅射为真空环境下的溅射镀膜，镀膜具备很强的方向性，只能在样品的水平表面进行制备（面入射器件），不能实现制作在结构侧面。电子束蒸发镀膜制备分布式布拉格反射器具有同样问题，都不能在本身的半导体结构侧壁进行薄膜定义，都不能实现在侧入射光电器件的有源区侧壁进行分布式布拉格反射器结构定义，两种方法都有很强的局限性，而且镀膜速率很慢，针对金属氧化物薄膜，他们的镀膜速率都在1A/s 的数量级，针对工业大规模应用成本相对较高，不利于批量生产。

等离子体增强化学的气相沉积法（PECVD）常用于半导体工艺中的掩模制备和钝化等工艺流程之中，作为半导体行业中非常流行的氮氧化物制备方法，具备很快的镀膜速率（300nm/min）,而且薄膜生长不具备方向性，可以在气体流通的地方都生长氮化硅，可以广泛应用于侧入射式光电探测器（WG-PD）或者侧出射激光器（EML）当中，能对侧入射光电器件的外量子效率进行极大地提升，但是目前没有产品把相关工艺应用于侧入射结构的增反薄膜制备之中。波导型光电探测器作为下一代光通信光接收端的核心器件，具备带宽高，响应度大的优良特性，基于三五族化合物半导体以及硅锗的波导型光电探测器可以对光通信波段的光信号实现光电转换过程，但是波导型光电探测器相关器件没有与分布式布拉格反射器进行结合过，应用于波导型探测器的分布式布拉格反射器可以进一步提升波导型光电探测器的响应度。

发明内容

为了实现简单高效在侧入射光电器件的有源区侧壁制备分布式布拉格反射器，本发明提供一种集成布拉格反射器的波导型光电探测器件的制作方法。

一种集成布拉格反射器的波导型光电探测器件的制备操作步骤如下：

（1）在基板上干法刻蚀深槽状的预留空间

所述基板包括依次连接的衬底1和有源层2；在所述有源层2上涂设光刻胶层，确定预留空间区域的位置；

采用电感耦合等离子体刻蚀方法深刻蚀预留空间区域，得到刻蚀深度至衬底1上部的预留空间3；

（2）制作种子层

采用原子层沉积法在有源层2上和预留空间3内沉积生长种子层4；所述种子层4材料为氧化硅或氮化硅；

（3）在种子层上生长薄膜层

采用等离子体增强化学气相沉积法，在种子层上生长薄膜层，所述薄膜层上分别交替生长氧化硅薄膜或氮化硅薄膜，且至少交替生长操作三次；每层薄膜的厚度为中心波长的四分之一除以折射率；

（4）制作集成布拉格反射器的波导型光电探测器件

采用电感耦合等离子体刻蚀机，刻蚀去除多余的薄膜层，保留与水平设置的波导型探测器结构7的有源区结构相对应的预留空间3内垂直侧壁上的薄膜层，形成呈垂直状态的分布式布拉格反射器；