衬底背面微透镜的制作方法、光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种衬底背面微透镜的制作方法，包括S1，在InP基衬底的背面制作具有透镜形貌的光刻胶胶型；S2，对光刻胶进行烘烤得到预设曲率半径的透镜胶型；S3，采用ICP技术刻蚀出符合预设拱高的微透镜胶型，并将微透镜胶型转移至InP基衬底上；S4，待刻蚀并转移完成后，采用碱性溶液浸泡后清洗干燥。一种光电探测器的制备方法，包括上述的衬底背面微透镜的制作方法制备出的InP基衬底背面微透镜。一种光电探测器，包括上述的衬底背面微透镜的制作方法制备出的InP基衬底背面微透镜。本发明专利技术通过引入微透镜工艺，将InP基衬底的光入射方式由正入射改变为背入射，减小了光敏面的面积，大大提高了其等效光敏面的直径，增大耦合效率，减小结电容，提高了工作效率。提高了工作效率。提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
衬底背面微透镜的制作方法、光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测器
，具体为一种衬底背面微透镜的制作方法、光电探测器芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]当今信息社会，人们追求更快的传输速度、更短的响应时间、更宽广的使用范围，促使我们的移动通信技术快速发展，从2G到当前已经登场的5G网络建设都离不开晶体管，离不开芯片，如激光器、探测器、IC芯片等有源、无源芯片。光电探测器是光通信系统中必不可少的一种器件，随着5G网站的展开以及光通信技术的迅猛发展，25GPin以及10GAPD已经逐步常用化，随着追求更高的速度，更低的功耗，就要求相关器件性能越来越好，尺寸越来越小，工作效率越来越高。光电探测器直接光敏面的大小直接关系着耦合效率、结电容、RC常数等因子，而传统的光电探测器由于其光入射的方式为正入式，这会导致光敏面无法减小，进而出现其他一系列的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种衬底背面微透镜的制作方法、光电探测器芯片及其制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
[0004]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种衬底背面微透镜的制作方法，包括如下步骤：
[0005]S1，在InP基衬底的背面制作具有透镜形貌的光刻胶胶型；
[0006]S2，对所述光刻胶进行烘烤得到预设曲率半径的透镜胶型；
[0007]S3，采用ICP技术刻蚀出符合预设拱高的微透镜胶型，并将所述微透镜胶型转移至InP基衬底上；
[0008]S4，待刻蚀并转移完成后，采用碱性溶液浸泡后清洗干燥。
[0009]进一步，在所述S1步骤前，对InP基衬底的背面进行抛光处理以消除衬底表面损伤以及残余应力，使其表面光滑平坦锃亮。
[0010]进一步，采用化学机械抛光工艺进行抛光处理，抛光处理分为粗抛和精抛，其中精抛抛光中液溴甲醇中溴的占比为0.5～2％，精抛抛光转速在80～120r/min之间，抛光时间在16～22min之间，最终背面抛光度达到3～5nm，通过精抛后消除了衬底表面损伤以及残余应力，且表面光滑平整。
[0011]进一步，所述预设曲率半径的范围在55～65cm；预设拱高的范围在10～15cm。
[0012]进一步，在所述S2步骤中，烘烤分为软烘和热熔，其中软烘烘烤温度有三个梯度，分别为55～65℃烘烤1min，80～90℃烘烤2min，90～100℃烘烤2min，升温速率为2～5K/min；热熔烘烤温度也分为三个梯度，分别是75～85℃烘烤2min，95～105℃烘烤2min，125～135℃烘烤10min，升温速率为4～8K/min。
[0013]进一步，在所述S3步骤中，调试所述ICP的刻蚀参数，使得功率、温度、气体以及它
们对应的流量比达到InP基衬底与光刻胶的刻蚀选择比为1:1。
[0014]进一步，调试的参数中，射频功率为150～220W，ICP耦合功率为260～320W，刻蚀温度为
‑
20～
‑
10℃，腔体压力为2mTorr；刻蚀气体为Cl2和BCl3，Cl2流量为16～24sccm，BCl3流量为12～18sccm。
[0015]进一步，在所述S4步骤中，使用20％KOH溶液浸泡并缓缓转动3～5min，取出冲水3～5min后用氮气枪将表面吹干，可完全去除表面残留的杂质，得到转移完好的微透镜阵列。
[0016]本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种光电探测器的制备方法，包括采用上述的衬底背面微透镜的制作方法制备出的InP基衬底背面微透镜。
[0017]本专利技术实施例提供另一种技术方案：一种光电探测器，包括上述的衬底背面微透镜的制作方法制备出的InP基衬底背面微透镜。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过引入微透镜工艺，将InP基衬底的光入射方式由正入射改变为背入射，减小了光敏面的面积，大大提高了其等效光敏面的直径，增大耦合效率，减小结电容，提高了工作效率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种衬底背面微透镜的制作方法的流程示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种衬底背面微透镜的制作方法的采用台阶仪扫描出来的透镜胶形的尺寸示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例提供的一种衬底背面微透镜的制作方法的采用ICP刻蚀技术刻蚀完成后SEM下微透镜形貌图阵列。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]请参阅图1，本专利技术实施例提供一种衬底背面微透镜的制作方法，包括如下步骤：S1，在InP基衬底的背面制作具有透镜形貌的光刻胶胶型；S2，对所述光刻胶进行烘烤得到预设曲率半径的透镜胶型；S3，采用ICP技术刻蚀出符合预设拱高的微透镜胶型，并将所述微透镜胶型转移至InP基衬底上；S4，待刻蚀并转移完成后，采用碱性溶液浸泡后清洗干燥。在本实施例中，通过引入微透镜工艺，将InP基衬底的光入射方式由正入射改变为背入射，减小了光敏面的面积，大大提高了其等效光敏面的直径，增大耦合效率，减小结电容，提高了工作效率。具体地，先在InP基衬底的背面制作状似透镜的光刻胶胶型，然后对光刻胶进行烘烤，可以得到预设曲率半径的透镜胶型，此时的透镜胶型通过烘烤作用，可以的得到预先设定的曲率半径，接着再通过ICP(inductively coupledplasma)技术刻蚀出符合预设拱高的微透镜胶型，并将微透镜胶型转移至衬底上，最后通过浸泡、清洗以及干燥即可完成制作。这种背透镜的引入从尺寸上减小了光电探测器光敏面的直接面积，大大增加了光敏面的等效直径，便于光线的承接与汇聚，提高了耦合效率，由于光敏面尺寸的减小，促使结电容变小，优化了产品参数以及设计。制作出来的透镜采用台阶仪扫描出来的透镜胶形如图2
所示，其中D指透镜直径，H指透镜拱高，而采用ICP刻蚀技术刻蚀完成后SEM下微透镜形貌图阵列如图3所示。
[0024]作为本专利技术实施例的优化方案，在所述S1步骤前，对InP基衬底的背面进行抛光处理以消除衬底表面损伤以及残余应力，使其表面光滑平坦锃亮。优选的，采用化学机械抛光工艺进行抛光处理，抛光处理分为粗抛和精抛，其中精抛抛光中液溴甲醇中溴的占比为0.5～2％，精抛抛光转速在80～120r/min之间，抛光时间在16～22min之间，最终背面抛光度达到3～5nm，通过精抛后消除了衬底表面损伤以及残余应力，且表面光滑平整。在本实施例中，在制作光刻胶胶型前，先对InP基衬底的背面进行处理，特别是在精抛后为衬底背面旋涂的光刻胶内部张力分布均匀、热熔烘烤时光刻胶达到最佳均匀回流形成透镜胶型打下了基础。
[0025]作为本专利技术实施例的优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衬底背面微透镜的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，在InP基衬底的背面制作具有透镜形貌的光刻胶胶型；S2，对所述光刻胶进行烘烤得到预设曲率半径的透镜胶型；S3，采用ICP技术刻蚀出符合预设拱高的微透镜胶型，并将所述微透镜胶型转移至InP基衬底上；S4，待刻蚀并转移完成后，采用碱性溶液浸泡后清洗干燥。2.如权利要求1所述的衬底背面微透镜的制作方法，其特征在于：在所述S1步骤前，对InP基衬底的背面进行抛光处理以消除衬底表面损伤以及残余应力，使其表面光滑平坦锃亮。3.如权利要求2所述的衬底背面微透镜的制作方法，其特征在于：采用化学机械抛光工艺进行抛光处理，抛光处理分为粗抛和精抛，其中精抛抛光中液溴甲醇中溴的占比为0.5～2％，精抛抛光转速在80～120r/min之间，抛光时间在16～22min之间，最终背面抛光度达到3～5nm，通过精抛后消除了衬底表面损伤以及残余应力，且表面光滑平整。4.如权利要求1所述的衬底背面微透镜的制作方法，其特征在于：所述预设曲率半径的范围在55～65cm；预设拱高的范围在10～15cm。5.如权利要求1所述的衬底背面微透镜的制作方法，其特征在于：在所述S2步骤中，烘烤分为软烘和热熔，其中软烘烘烤温度有三个梯度，分别为55～65℃烘烤1min，80～90℃烘烤2min，90～100℃烘烤2min，升温速率为2～5K/min；热熔烘烤温度也分...

【专利技术属性】
技术研发人员：代智文，刘志峰，吴建家，葛婷，
申请(专利权)人：湖北光安伦芯片有限公司，
类型：发明
国别省市：