申请/专利权人：边际科技(珠海)有限公司

申请日：2023-06-07

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN116884981B

主分类号：H01L27/144

分类号：H01L27/144;H01L31/107;H01L31/0232;H01L31/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2023.10.31#实质审查的生效;2023.10.13#公开

摘要：本发明公开一种近红外0.4微米～1.1微米雪崩光电二极管APD探测器与平面透镜的集成结构及其制程，其工作波长对0.85微米波段的光响应灵敏。此APD探测器集成结构基于吸收‑电荷‑倍增分离雪崩二极管SACM‑APD的晶圆外延片集成纳米单元阵列的介质平面透镜，使正面入射光的功率通量集中到探测器的受光区域，表现出高透射率和聚焦能力，具有非衍射限制的聚焦和高传输效率，实现填充因子和光能利用率的增强。适用与互补金属氧化物半导体CMOS兼容的制造技术和材料，具备在成本、功耗、轻薄和集成度上优势，广泛应用于光通信、光互联存储系统等光模块核心器件领域。

主权项：1.一种响应0.85微米雪崩二极管与平面透镜的集成结构，其特征在于，包括：吸收-电荷-倍增分离SACM-APD光电探测器；其中，所述SACM-APD光电探测器包括n区电极，衬底，缓冲层，吸收层，电荷层，倍增层，受光层，钝化隔离层，p区电极；与所述SACM-APD光电探测器集成的介质平面透镜层；其中，所述介质平面透镜层包括平面透镜的单元阵列区、平面透镜的基底垫层，所述平面透镜的单元阵列区设置在所述平面透镜的基底垫层上，所述平面透镜的基底垫层设置于SACM-APD探测器的受光区域；其中，所述平面透镜基底垫层为二氧化硅（SiO2）硬掩模基底垫层；其中，所述平面透镜的单元阵列由多个相同周期不同直径的纳米圆柱单元阵列组成，将多个所述纳米圆柱单元阵列按照预定顺序分布到对应相位的平面位置，形成所述单元阵列区；所述响应0.85微米雪崩二极管（APD）与平面透镜的集成结构的制备过程包括以下步骤：提供一吸收-电荷-倍增分离雪崩二极管（SACM-APD）的晶圆外延片，在外延片表面对准标记刻蚀切出台阶；其中，所述晶圆外延片包括自下而上依次设置的衬底，缓冲层，吸收层，电荷层，倍增层，受光层；在所述晶圆外延片边缘沉积钝化隔离层，与吸收层顶部表面保持水平；在p区受光区域顶部表面按标记沉积平面介质硬掩模硅基非金属的材料二氧化硅钝化层，形成平面透镜的基底垫层，并减薄平整厚度至K；把所述晶圆外延片衬底减薄到M的厚度；制备电子束光刻对准标记；将所述晶圆外延片衬底沉积TiAu得到n区电极层；在所述晶圆外延片受光区按标记沉积TiAu得到p区电极层；进行对准曝光、显影得到平面透镜的阵列单元区图形，平面透镜的阵列单元区直径为N；表面旋涂光刻胶，电子束光刻光刻出阵列单元图形图案，形成透镜单元阵列区域；完成其余后端器件工艺流程，制备出响应0.85微米波长SACM-APD探测器集成结构。

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