CN114759105A - 量子阱光探测器的制作方法以及量子阱光探测器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种量子阱光探测器的制作方法以及量子阱光探测器，该方法包括：提供受体基底，受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1‑x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及交替设置硅化物材料层和第一Al2O3层的谐振腔结构；提供供体基底，供体基底包括依次叠置的第二衬底层以及第二Al2O3层；键合受体基底与供体基底；去除第一衬底层；在第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。该方法中，通过设置谐振腔结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体探测器集成领域，具体而言，涉及一种量子阱光探测器的制作方法以及量子阱光探测器。
背景技术
传统Ge材料光电可以实现1550nm波长的探测，但是受到Ge材料特性的限制(Ge直接带隙的吸收边在1549nm)，1550nm接近于Ge材料的探测截止波长，Ge材料在1550nm波长的吸收系数较小，难以实现对短波红外的高响应度的探测。低的吸收系数，已不能满足短红外波的高效探测，极大限制了Si基高效红外探测器件的发展。
因此，亟需一种对短波红外的高响应度的Ge材料光探测器。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种量子阱光探测器的制作方法以及量子阱光探测器，以解决现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种量子阱光探测器的制作方法，所述制作方法包括：提供受体基底，所述受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1-x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及谐振腔结构，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层包括交替设置的GexSi1-x层和Ge层，其中，x大于0.75且小于等于1，所述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层；提供供体基底，所述供体基底包括第二衬底层以及位于所述第二衬底层表面上的第二Al2O3层；键合所述受体基底与所述供体基底，使得所述受体基底的所述第一Al2O3层的表面与所述供体基底的所述第二Al2O3层的表面接触；去除所述第一衬底层；在所述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。
进一步地，所述谐振腔结构的所述硅化物材料层和所述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。
进一步地，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。
进一步地，所述受体基底还包括第二Ge缓冲层，所述第二Ge缓冲层位于所述第一Ge缓冲层的远离所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的一侧且与所述第一衬底层表面接触，所述第二Ge缓冲层的生长温度低于所述第一Ge缓冲层的生长温度。
进一步地，所述第一Ge缓冲层的厚度为550-650nm，所述第一Ge缓冲层的生长温度为750-850℃，所述第二Ge缓冲层的厚度为350-450nm，所述第二Ge缓冲层的生长温度为350-450℃。
进一步地，在去除所述第一衬底层之后，在所述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层之前，所述制作方法还包括：去除所述第二Ge缓冲层；去除部分所述第一Ge缓冲层，剩余所述第一Ge缓冲层的厚度为250-350nm。
进一步地，采用快速热化学气相沉积法制备所述第一衬底层、所述第一Ge缓冲层、所述GexSi1-x/Ge多量子阱层以及所述P型Ge层中的至少一个。
进一步地，采用原子层沉积法制备所述谐振腔结构以及所述供体基底的所述第二Al2O3层中的至少一个。
进一步地，所述P型Ge层的厚度为100-200nm。
进一步地，所述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。
进一步地，在键合所述受体基底与所述供体基底之前，所述制作方法还包括：对所述供体基底中的所述第二Al2O3层进行平坦化处理。
根据本申请的一个方面，还提供了一种量子阱光探测器，包括第二衬底层、谐振腔结构、P型Ge层、GexSi1-x/Ge多量子阱层以及N型Ge层，其中，谐振腔结构位于所述第二衬底层的表面上，所述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层；P型Ge层位于所述谐振腔结构的远离所述第二衬底层的表面上；GexSi1-x/Ge多量子阱层位于所述P型Ge层的远离所述谐振腔结构的表面上，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层包括交替设置的GexSi1-x层和Ge层，其中，x大于0.75且小于等于1；N型Ge层位于所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的远离所述P型Ge层的表面上。
进一步地，所述谐振腔结构的所述硅化物材料层和所述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。
进一步地，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。
进一步地，所述P型Ge层的厚度为100-200nm。
进一步地，所述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。
应用本申请的技术方案，所述量子阱光探测器的制作方法中，首先，提供受体基底，所述受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1-x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及交替设置硅化物材料层和第一Al2O3层的谐振腔结构，其中，x大于0.75且小于等于1；然后，提供供体基底，所述供体基底包括依次叠置的第二衬底层以及第二Al2O3层；之后，键合所述受体基底与所述供体基底，使得所述受体基底的所述第一Al2O3层的表面与所述供体基底的所述第二Al2O3层的表面接触；之后，去除所述第一衬底层；最后，在所述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。该方法中，通过设置谐振腔结构，在谐振腔结构上形成量子阱光探测器结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，入射光在谐振腔结构的作用下来回反射通过吸收层，发生共振增强吸收现象，相当于增加了吸收层的长度提高了光的吸收率，从而提高了量子阱光探测器的量子效率，在同样入射光的条件下，量子阱光探测器的响应度与其量子效率成正比，从而提升了量子阱光探测器的响应度，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请的一种典型实施例中的受体基底结构示意图；
图2示出了本申请的一种典型实施例中的供体基底结构示意图；
图3示出了本申请的一种典型实施例中的键合后的供体基底与供体基底结构示意图；
图4示出了本申请的一种典型实施例中的量子阱光探测器结构示意图；
图5示出了本申请的一种实施例中的受体基底结构示意图；
图6示出了本申请的另一种实施例中的量子阱光探测器结构示意图；
图7示出了本申请的一种实施例中的键合后的供体基底与供体基底结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、受体基底；101、第一衬底层；102、第一Ge缓冲层；103、GexSi1-x/Ge多量子阱层；104、P型Ge层；105、谐振腔结构；106、N型Ge层；107、第二Ge缓冲层；1031、GexSi1-x层；1032、Ge层；1051、硅化物材料层；1052、第一Al2O3层；20、供体基底；201、第二衬底层；202、第二Al2O3层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低，为了解决如上问题，本申请提供了一种量子阱光探测器的制作方法以及量子阱光探测器。
本申请的一种典型实施例中，提供了一种量子阱光探测器的制作方法，上述制作方法包括：如图1所示，提供受体基底10，上述受体基底10包括依次叠置的第一衬底层101、第一Ge缓冲层102、GexSi1-x/Ge多量子阱层103、P型Ge层104以及谐振腔结构105，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层103包括交替设置的GexSi1-x层1031和Ge层1032，其中，x大于0.75且小于等于1，上述谐振腔结构105包括交替设置的硅化物材料层1051和第一Al2O3层1052；如图2所示，提供供体基底20，上述供体基底20包括第二衬底层201以及位于上述第二衬底层表面上的第二Al2O3层202；如图3所示，键合上述受体基底10与上述供体基底20，使得上述受体基底的上述第一Al2O3层1052的表面与上述供体基底的上述第二Al2O3层202的表面接触；如图4所示，去除上述第一衬底层101；在上述第一Ge缓冲层102中注入离子形成N型Ge层106。
上述量子阱光探测器的制作方法中，首先，提供受体基底，上述受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1-x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及交替设置硅化物材料层和第一Al2O3层的谐振腔结构，其中，x大于0.75且小于等于1；然后，提供供体基底，上述供体基底包括依次叠置的第二衬底层以及第二Al2O3层；之后，键合上述受体基底与上述供体基底，使得上述受体基底的上述第一Al2O3层的表面与上述供体基底的上述第二Al2O3层的表面接触；之后，去除上述第一衬底层；最后，在上述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。该方法中，通过设置谐振腔结构，在谐振腔结构上形成量子阱光探测器结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，入射光在谐振腔结构的作用下来回反射通过吸收层，发生共振增强吸收现象，相当于增加了吸收层的长度提高了光的吸收率，从而提高了量子阱光探测器的量子效率，在同样入射光的条件下，量子阱光探测器的响应度与其量子效率成正比，从而提升了量子阱光探测器的响应度，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
实际应用中，上述第一衬底层以及上述第二衬底层可以是Si材料，也可以是InGaAs/InP等III-V族半导体材料，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。本申请的一种具体实施例中，第一衬底层和第二衬底层使用Si衬底。
本申请的一种实施例中，上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层总层数较少时，入射光在谐振腔结构中无法得到充分反射，无法充分吸收光，从而影响其光学谐振腔效应，量子阱光探测器的响应度和量子效率的提升有限；上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层总层数较多时，产生的应力多，从而产生的缺陷多，影响光电探测器的其他性能。因此，将硅化物材料层和上述第一Al2O3层的总层数设置为上述的范围内，不仅可以进一步提升响应度和量子效率，同时还能保证光电探测器的其他性能较好
具体地，上述硅化物材料层可以是Si3N4，也可以是SiO2，本领域技术人员可以根据实际需求选择。
实际应用中，Ge材料在1550nm波长的吸收系数较小，本申请运用采用含高组分Ge的GeSi合金量子阱叠层结构，利用异质外延时产生的应力作用，将Ge的吸收带边扩展到1600nm，可以将截止波长约1.5μm的近红外波探测器扩展到更长的波长约1.7μm的短红外波探测器，该结构相比传统PIN结构光电探测器响应度更高，量子效率更高。
为了进一步提高光电探测器的性能，本申请的另一种实施例中，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。GexSi1-x/Ge多量子阱有源层将载流子限制在量子阱中，大大减小了电子空穴对的复合作用，从而减小了光电探测器的暗电流，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数较少时，对载流子的限制作用较小，光电探测器的暗电流的减小有限；上述GexSi1-x/Ge多量子阱层总层数较多时，由于释放的应力多，从而过多的缺陷，进而对光电探测器的性能产生不利的影响。
具体的，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层中，x大于0.75且小于等于1，当x大于0.75且小于等于1时，GexSi1-x表现出类Ge的性质，少量Si能够改变能带宽度，扩展了光电探测器的吸收波长，并且增强了对波长的吸收系数，进而能够进一步提升光电探测器响应度。
本申请的又一种实施例中，如图5所示，上述受体基底10还包括第二Ge缓冲层107上述第二Ge缓冲层107位于上述第一Ge缓冲层102的远离上述GexSi1-x/Ge多量子阱层103的一侧且与上述第一衬底层101表面接触，上述第二Ge缓冲层107的生长温度低于上述第一Ge缓冲层102的生长温度。由于第一衬底层与第一Ge缓冲层之间存在晶格失配，在形成第一Ge缓冲层之前，先形成生长温度较低的第一Ge缓冲层，能够减少在第一衬底上生长第一Ge缓冲层时产生的位错，从而能够进一步提升光电探测器的性能。
为了更进一步提升光电探测器的性能，本申请的再一种实施例中，上述第一Ge缓冲层的厚度为550-650nm，上述第一Ge缓冲层的生长温度为750-850℃，上述第二Ge缓冲层的厚度为350-450nm，上述第二Ge缓冲层的生长温度为350-450℃。低温时生长较薄一些的第二Ge缓冲层，减少第一衬底层与第一Ge缓冲层直接的晶格失配，高温时生长较厚一些的第一Ge缓冲层，温度高时晶体质量较好，因此第一Ge缓冲层的晶体质量高，较少了第一衬底层与GexSi1-x/Ge多量子阱层之间的晶格失配，使得后续生长GexSi1-x/Ge多量子阱层时的位错减少。
本申请的另一种实施例中，在去除上述第一衬底层之后，在上述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层之前，上述制作方法还包括：去除上述第二Ge缓冲层；去除部分上述第一Ge缓冲层，剩余上述第一Ge缓冲层的厚度为250-350nm。由于第二Ge缓冲层是低温生长的，其晶体质量较差，因此在键合之后去除第二Ge缓冲层能够进一步提升光探测器的性能。
具体地，去除上述第一衬底层，可以采用磨抛、湿法、干法以及化学机械抛光(CMP)相结合的方式，去除上述第二Ge缓冲层以及部分第一Ge缓冲层可以采用CMP的方法，本领域的技术人员可以根据实际需求进行选择。
本申请的又一种实施例中，采用快速热化学气相沉积法制备上述第一衬底层、上述第一Ge缓冲层、上述GexSi1-x/Ge多量子阱层以及上述P型Ge层中的至少一个。快速热化学气相沉积法步骤简单，成本较低。
实际应用中，还可以使用分子束外延法以及液相外延法等方法制备上述第一衬底层、上述第一Ge缓冲层、上述GexSi1-x/Ge多量子阱层以及上述P型Ge层中的至少一个，本领域的技术人员可以根据实际需求进行选择。
本申请的再一种实施例中，采用原子层沉积法制备上述谐振腔结构以及上述供体基底的上述第二Al2O3层中的至少一个。原子层沉积技术可以单原子层逐次沉积，沉积层厚度均匀，一致性好。
实际应用中，形成上述谐振腔结构以及上述供体基底的上述第二Al2O3层中的至少一个，还可以采用分子束外延法，本领域的技术人员可以根据实际需求进行选择。
本申请的另一种实施例中，上述P型Ge层的厚度为100-200nm。P型Ge层可以在外延生长过程中通过扩散掺杂离子形成，GexSi1-x/Ge多量子阱有源层较厚，几乎占据了整个耗尽区，绝大部分的入射光在GexSi1-x/Ge多量子阱有源层内被吸收，P层较薄，吸收入射光的比例很小，因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。实际应用中，可以通过扩散硼离子形成P型Ge层。
为了进一步加快光探测器的响应速度，本申请的又一种实施例中，上述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。实际应用中，可以采用离子注入法形成N型Ge层，可以注入磷离子形成N型Ge层。
本申请的再一种实施例中，在键合上述受体基底与上述供体基底之前，上述制作方法还包括：对上述供体基底中的上述第二Al2O3层进行平坦化处理。对第二Al2O3层进行平坦化处理能够使上述受体基底的上述第一Al2O3层的表面与上述供体基底的第二Al2O3层的表面更好的粘合。
本申请的一种具体实施例中，采用化学机械抛光对Al2O3层进行平坦化处理。
本申请的另一种典型实施例中，还提供了一种量子阱光探测器，如图6所示，包括第二衬底层201、谐振腔结构105、P型Ge层104、GexSi1-x/Ge多量子阱层103以及N型Ge层106，其中，谐振腔结构105位于上述第二衬底层201的表面上，上述谐振腔结构105包括交替设置的硅化物材料层1051和第一Al2O3层1052；P型Ge层104位于上述谐振腔结构105的远离上述第二衬底层201的表面上；GexSi1-x/Ge多量子阱层103位于上述P型Ge层104的远离上述谐振腔结构105的表面上，其中，x大于0.75且小于等于1；N型Ge层106位于上述GexSi1-x/Ge多量子阱层103的远离上述P型Ge层104的表面上。
上述量子阱光探测器中，依次叠置第二衬底层、谐振腔结构、P型Ge层、GexSi1-x/Ge多量子阱层以及N型Ge层，其中，谐振腔结构位于上述第二衬底层的表面上，上述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层，P型Ge层位于上述谐振腔结构的远离上述第二衬底层的表面上，GexSi1-x/Ge多量子阱层位于上述P型Ge层的远离上述谐振腔结构的表面上，x大于0.75且小于等于1，N型Ge层位于上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的远离上述P型Ge层的表面上。该量子阱光探测器中，通过设置谐振腔结构，在谐振腔结构上形成量子阱光探测器结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，入射光在谐振腔结构的作用下来回反射通过吸收层，发生共振增强吸收现象，相当于增加了吸收层的长度提高了光的吸收率，从而提高了量子阱光探测器的量子效率，在同样入射光的条件下，量子阱光探测器的响应度与其量子效率成正比，从而提升了量子阱光探测器的响应度，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
本申请的另一种实施例中，上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层总层数较少时，入射光在谐振腔结构中无法得到充分反射，无法充分吸收光，从而影响其光学谐振腔效应，量子阱光探测器的响应度和量子效率的提升有限；上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层总层数较多时，产生的应力多，从而产生的缺陷多，影响光电探测器的其他性能。因此，将硅化物材料层和上述第一Al2O3层的总层数设置为上述的范围内，不仅可以进一步提升响应度和量子效率，同时还能保证光电探测器的其他性能较好。
具体地，上述硅化物材料层可以是Si3N4，也可以是SiO2，本领域技术人员可以根据实际需求选择。
实际应用中，Ge材料在1550nm波长的吸收系数较小，本申请运用采用含高组分Ge的GeSi合金量子阱叠层结构，利用异质外延时产生的应力作用，将Ge的吸收带边扩展到1600nm，可以将截止波长约1.5μm的近红外波探测器扩展到更长的波长约1.7μm的短红外波探测器，该结构相比传统PIN结构光电探测器响应度更高，量子效率更高。
为了进一步提高光电探测器的性能，本申请的又一种实施例中，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。GexSi1-x/Ge多量子阱有源层将载流子限制在量子阱中，大大减小了电子空穴对的复合作用，从而减小了光电探测器的暗电流，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数较少时，对载流子的限制作用较小，光电探测器的暗电流的减小有限；上述GexSi1-x/Ge多量子阱层总层数较多时，由于释放的应力多，从而过多的缺陷，进而对光电探测器的性能产生不利的影响。
具体的，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层中，x大于0.75且小于等于1，当x大于0.75且小于等于1时，GexSi1-x表现出类Ge的性质，少量Si能够改变能带宽度，扩展了光电探测器的吸收波长，并且增强了对波长的吸收系数，进而能够进一步提升光电探测器响应度。
本申请的再一种实施例中，上述P型Ge层的厚度为100-200nm。P型Ge层可以在外延生长过程中通过扩散掺杂离子形成，GexSi1-x/Ge多量子阱有源层较厚，几乎占据了整个耗尽区，绝大部分的入射光在GexSi1-x/Ge多量子阱有源层内被吸收，P层较薄，吸收入射光的比例很小，因而光产生电流中漂移分量占了主导地位，这就大大加快了响应速度。实际应用中，可以通过扩散硼离子形成P型Ge层。
为了进一步加快光探测器的响应速度，本申请的另一种实施例中，上述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。实际应用中，可以采用离子注入法形成N型Ge层，可以注入磷离子形成N型Ge层。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例对本申请的技术方案进行详细说明。
实施例
该实施例中的量子阱光探测器的制作方法包括以下过程：
如图5所示，提供受体基底10，上述受体基底10包括依次叠置的第一衬底层101、第二Ge缓冲层107、第一Ge缓冲层102、GexSi1-x/Ge多量子阱层103、P型Ge层104以及谐振腔结构105，上述GexSi1-x/Ge多量子阱层103包括交替设置的GexSi1-x层1031和Ge层1032，其中，x大于0.75且小于等于1，上述谐振腔结构105包括交替设置的硅化物材料层1051和第一Al2O3层1052；
采用快速热化学气相沉积法制备上述第一衬底层、上述第一Ge缓冲层、上述GexSi1-x/Ge多量子阱层以及上述P型Ge层，采用原子层沉积法制备上述谐振腔结构。上述第一Ge缓冲层的厚度为550-650nm，上述第一Ge缓冲层的生长温度为750-850℃，上述第二Ge缓冲层的厚度为350-450nm，上述第二Ge缓冲层的生长温度为350-450℃；上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为8层，总厚度为360-600nm；可以通过扩散硼离子形成P型Ge层，上述P型Ge层的厚度为100-200nm；上述硅化物材料层可以是Si3N4，也可以是SiO2，上述谐振腔结构的上述硅化物材料层和上述第一Al2O3层的总层数为4层，总厚度为900-1400nm。
如图2所示，提供供体基底20，上述供体基底20包括第二衬底层201以及位于上述第二衬底层表面上的第二Al2O3层202；
采用原子层沉积法制备上述供体基底的第二Al2O3层，采用化学机械抛光对上述供体基底中的上述第二Al2O3层进行平坦化处理。
如图7所示，键合上述受体基底10与上述供体基底20，使得上述受体基底的上述第一Al2O3层1052的表面与上述供体基底的上述第二Al2O3层202的表面接触。
如图4所示，去除上述第一衬底层101、第二Ge缓冲层107以及部分上述第一Ge缓冲层102，剩余上述第一Ge缓冲层102的厚度为250-350nm；在上述第一Ge缓冲层102中注入离子形成N型Ge层106，离子注入厚度为100-200nm。
去除上述第一衬底层，可以采用磨抛、湿法、干法以及化学机械抛光(CMP)相结合的方式，去除上述第二Ge缓冲层以及部分第一Ge缓冲层可以采用CMP的方法等；可以采用离子注入法注入磷离子形成N型Ge层形成N型Ge层。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的量子阱光探测器的制作方法中，首先，提供受体基底，上述受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1-x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及交替设置硅化物材料层和第一Al2O3层的谐振腔结构，其中，x大于0.75且小于等于1；然后，提供供体基底，上述供体基底包括依次叠置的第二衬底层以及第二Al2O3层；之后，键合上述受体基底与上述供体基底，使得上述受体基底的上述第一Al2O3层的表面与上述供体基底的第二Al2O3层的表面接触；之后，去除上述第一衬底层；最后，在上述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。该方法中，通过设置谐振腔结构，在谐振腔结构上形成量子阱光探测器结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，入射光在谐振腔结构的作用下来回反射通过吸收层，发生共振增强吸收现象，相当于增加了吸收层的长度提高了光的吸收率，从而提高了量子阱光探测器的量子效率，在同样入射光的条件下，量子阱光探测器的响应度与其量子效率成正比，从而提升了量子阱光探测器的响应度，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
2)、本申请的量子阱光探测器中，依次叠置第二衬底层、谐振腔结构、P型Ge层、GexSi1-x/Ge多量子阱层以及N型Ge层，其中，谐振腔结构位于第二衬底层的表面上，上述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层，P型Ge层位于上述谐振腔结构的远离上述第二衬底层的表面上，GexSi1-x/Ge多量子阱层位于上述P型Ge层的远离上述谐振腔结构的表面上，x大于0.75且小于等于1，N型Ge层位于上述GexSi1-x/Ge多量子阱层的远离上述P型Ge层的表面上。该量子阱光探测器中，通过设置谐振腔结构，在谐振腔结构上形成量子阱光探测器结构，有利于在器件内部形成光学谐振腔，增强其光学谐振腔效应，入射光在谐振腔结构的作用下来回反射通过吸收层，发生共振增强吸收现象，相当于增加了吸收层的长度提高了光的吸收率，从而提高了量子阱光探测器的量子效率，在同样入射光的条件下，量子阱光探测器的响应度与其量子效率成正比，从而提升了量子阱光探测器的响应度，进而解决了现有技术中Ge材料光探测器对短波红外的响应度低的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种量子阱光探测器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供受体基底，所述受体基底包括依次叠置的第一衬底层、第一Ge缓冲层、GexSi1-x/Ge多量子阱层、P型Ge层以及谐振腔结构，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层包括交替设置的GexSi1-x层和Ge层，其中，x大于0.75且小于等于1，所述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层；
提供供体基底，所述供体基底包括第二衬底层以及位于所述第二衬底层表面上的第二Al2O3层；
键合所述受体基底与所述供体基底，使得所述受体基底的所述第一Al2O3层的表面与所述供体基底的所述第二Al2O3层的表面接触；
去除所述第一衬底层；
在所述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振腔结构的所述硅化物材料层和所述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受体基底还包括第二Ge缓冲层，所述第二Ge缓冲层位于所述第一Ge缓冲层的远离所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的一侧且与所述第一衬底层表面接触，所述第二Ge缓冲层的生长温度低于所述第一Ge缓冲层的生长温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一Ge缓冲层的厚度为550-650nm，所述第一Ge缓冲层的生长温度为750-850℃，所述第二Ge缓冲层的厚度为350-450nm，所述第二Ge缓冲层的生长温度为350-450℃。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在去除所述第一衬底层之后，在所述第一Ge缓冲层中注入离子形成N型Ge层之前，所述制作方法还包括：
去除所述第二Ge缓冲层；
去除部分所述第一Ge缓冲层，剩余所述第一Ge缓冲层的厚度为250-350nm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用快速热化学气相沉积法制备所述第一衬底层、所述第一Ge缓冲层、所述GexSi1-x/Ge多量子阱层以及所述P型Ge层中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用原子层沉积法制备所述谐振腔结构以及所述供体基底的所述第二Al2O3层中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型Ge层的厚度为100-200nm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在键合所述受体基底与所述供体基底之前，所述制作方法还包括：
对所述供体基底中的所述第二Al2O3层进行平坦化处理。
12.一种量子阱光探测器，其特征在于，包括：
第二衬底层；
谐振腔结构，位于所述第二衬底层的表面上，所述谐振腔结构包括交替设置的硅化物材料层和第一Al2O3层；
P型Ge层，位于所述谐振腔结构的远离所述第二衬底层的表面上；
GexSi1-x/Ge多量子阱层，位于所述P型Ge层的远离所述谐振腔结构的表面上，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层包括交替设置的GexSi1-x层和Ge层，其中，x大于0.75且小于等于1；
N型Ge层，位于所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的远离所述P型Ge层的表面上。
13.根据权利要求12所述的量子阱光探测器，其特征在于，所述谐振腔结构的所述硅化物材料层和所述第一Al2O3层的总层数为4-6层，总厚度为900-1400nm。
14.根据权利要求12所述的量子阱光探测器，其特征在于，所述GexSi1-x/Ge多量子阱层的总层数为6-10层，总厚度为360-600nm。
15.根据权利要求12所述的量子阱光探测器，其特征在于，所述P型Ge层的厚度为100-200nm。
16.根据权利要求12所述的量子阱光探测器，其特征在于，所述N型Ge层的离子注入厚度为100-200nm。
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