一种高速高增益的雪崩光电探测器及制备方法与流程

技术特征：
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；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；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，所述第二吸收层的组成材料为本征ingaas，过渡层的组成材料为本征inalgaas，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，所述第一吸收层的组成材料为p型掺杂的ingaas。5.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触层的组成材料为p型ingaas；所述第二欧姆接触层的组成材料为n型ingaalas；所述绝缘衬底的组成材料为本征inp。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。7.根据权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述绝缘衬底下方设置有增透膜，增透膜所用材质为sinx。8.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。9.根据权利要求8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。10.一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；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。

技术总结
本公开提供了一种高速高增益的雪崩光电探测器及其制备方法，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；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；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；所述三级台阶的水平投影面积依次增大。所述芯片倍增层采用超薄InAlAs材料。所述三级台阶芯片倒扣键合在基片上。片上。片上。


技术研发人员：杨晓红 王睿 王晖 何婷婷
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2021.07.16
技术公布日：2021/10/23