[發明專利]襯底背面微透鏡的制作方法、光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110043754.5
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112909106A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 代智文;劉志峰;吳建家;葛婷
• 申請（專利權）人: 湖北光安倫芯片有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/101;H01L31/18
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 胡建文

本發明涉及一種襯底背面微透鏡的制作方法，包括S1，在InP基襯底的背面制作具有透鏡形貌的光刻膠膠型；S2，對光刻膠進行烘烤得到預設曲率半徑的透鏡膠型；S3，采用ICP技術刻蝕出符合預設拱高的微透鏡膠型，并將微透鏡膠型轉移至InP基襯底上；S4，待刻蝕并轉移完成后，采用堿性溶液浸泡后清洗干燥。一種光電探測器的制備方法，包括上述的襯底背面微透鏡的制作方法制備出的InP基襯底背面微透鏡。一種光電探測器，包括上述的襯底背面微透鏡的制作方法制備出的InP基襯底背面微透鏡。本發明通過引入微透鏡工藝，將InP基襯底的光入射方式由正入射改變為背入射，減小了光敏面的面積，大大提高了其等效光敏面的直徑，增大耦合效率，減小結電容，提高了工作效率。

技術領域

本發明涉及光電探測器技術領域，具體為一種襯底背面微透鏡的制作方法、光電探測器芯片及其制備方法。

背景技術

當今信息社會，人們追求更快的傳輸速度、更短的響應時間、更寬廣的使用范圍，促使我們的移動通信技術快速發展，從2G到當前已經登場的5G網絡建設都離不開晶體管，離不開芯片，如激光器、探測器、IC芯片等有源、無源芯片。光電探測器是光通信系統中必不可少的一種器件，隨著5G網站的展開以及光通信技術的迅猛發展，25GPin以及10GAPD已經逐步常用化，隨著追求更高的速度，更低的功耗，就要求相關器件性能越來越好，尺寸越來越小，工作效率越來越高。光電探測器直接光敏面的大小直接關系著耦合效率、結電容、RC常數等因子，而傳統的光電探測器由于其光入射的方式為正入式，這會導致光敏面無法減小，進而出現其他一系列的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種襯底背面微透鏡的制作方法、光電探測器芯片及其制備方法，至少可以解決現有技術中的部分缺陷。

為實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：一種襯底背面微透鏡的制作方法，包括如下步驟：

S1，在InP基襯底的背面制作具有透鏡形貌的光刻膠膠型；

S2，對所述光刻膠進行烘烤得到預設曲率半徑的透鏡膠型；

S3，采用ICP技術刻蝕出符合預設拱高的微透鏡膠型，并將所述微透鏡膠型轉移至InP基襯底上；

S4，待刻蝕并轉移完成后，采用堿性溶液浸泡后清洗干燥。

進一步，在所述S1步驟前，對InP基襯底的背面進行拋光處理以消除襯底表面損傷以及殘余應力，使其表面光滑平坦锃亮。

進一步，采用化學機械拋光工藝進行拋光處理，拋光處理分為粗拋和精拋，其中精拋拋光中液溴甲醇中溴的占比為0.5～2％，精拋拋光轉速在80～120r/min之間，拋光時間在16～22min之間，最終背面拋光度達到3～5nm，通過精拋后消除了襯底表面損傷以及殘余應力，且表面光滑平整。

進一步，所述預設曲率半徑的范圍在55～65cm；預設拱高的范圍在10～15cm。

進一步，在所述S2步驟中，烘烤分為軟烘和熱熔，其中軟烘烘烤溫度有三個梯度，分別為55～65℃烘烤1min，80～90℃烘烤2min，90～100℃烘烤2min，升溫速率為2～5K/min；熱熔烘烤溫度也分為三個梯度，分別是75～85℃烘烤2min，95～105℃烘烤2min，125～135℃烘烤10min，升溫速率為4～8K/min。

進一步，在所述S3步驟中，調試所述ICP的刻蝕參數，使得功率、溫度、氣體以及它們對應的流量比達到InP基襯底與光刻膠的刻蝕選擇比為1:1。

進一步，調試的參數中，射頻功率為150～220W，ICP耦合功率為260～320W，刻蝕溫度為-20～-10℃，腔體壓力為2mTorr；刻蝕氣體為Cl₂和BCl₃，Cl₂流量為16～24sccm，BCl₃流量為12～18sccm。