一種臺面銦鎵砷探測器及其制作方法技術

本發明專利技術適用于芯片制造技術領域，提供一種臺面銦鎵砷探測器及其制作方法。所述探測器包括InP襯底、第一梯臺和第二梯臺，所述第一梯臺為n型InGaAs接觸層，所述第二梯臺底部為I型InGaAs光吸收層，頂部為p型InGaAs接觸層，探測器表面還生長有氮化硅介質層，所述第一梯臺上表面n型InGaAs接觸金屬層，所述第二梯臺上表面設有p型InGaAs接觸金屬層，所述第一梯臺和第二梯臺側面上的介質層起到鈍化作用，有利于降低探測器漏電流，所述p型InGaAs接觸層頂面的介質層起到增透作用，保證了透射光強度。本發明專利技術探測器結構簡單，工藝簡潔，可靠性能高，有利于批量生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于芯片制造
，尤其涉及。
技術介紹
隨著光通信技術發展，傳輸速率越來越快，對光電轉換的速率要求越來越高。通常高速光電探測器有側面進光的波導結構和垂直面進光的臺面結構兩種方案。隨著近年來IEEE標準802.3ba關于100Gb/s以太網物理層標準的建立，100Gb/s Base-LR4 (<10km SMF)和100Gb/s Base-ER4 (<40km SMF)都需要采用4x25Gb/s探測器作為信號接收器件。單個探測器的速率只要求達到25Gb/s，由于臺面結構相對波導結構，工藝和可靠性方面的優勢，所以一般采用臺面結構。InGaAs平面型探測器一般由P型InP區域、I型InGaAs吸收層和N型InP襯底組成，除了上下PN結形成了電容，上部的P電極和底部η電極也形成電容，而且電容較大，通常只能獲得IOGHz的帶寬。InGaAs臺面探測器，采用半絕緣襯底和共面電極，消除了電極形成的電容，所以整個探測器的電容由PN結決定。但是由于腐蝕臺面的過程中，會將整個PN結邊緣暴露出來，造成漏電流增大，對探測器的性能和可靠性造成重大影響。因此，臺面探測器的臺面腐蝕和側面鈍化工藝至關重要。
技術實現思路
鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供，旨在解決現有探測器漏電流較大、可靠性不佳的技術問題。一方面，所述臺面銦鎵砷探測器包括下述包括半絕緣InP襯底，所述InP襯底上依次生長有通過蝕刻形成的第一梯臺和第二梯臺，所述第一梯臺為η型InGaAs接觸層,所述第二梯臺底部為I型InGaAs光吸收層，頂部為P型InGaAs接觸層，所述InP襯底、第一梯臺、第二梯臺的上表面以及第一梯臺、第二梯臺側面均生長有氮化硅介質層，所述第一梯臺上表面設有穿過所述介質層的η型InGaAs接觸金屬層，在所述第二梯臺上表面設有穿過所述介質層的P型InGaAs接觸金屬層,所述η型InGaAs接觸金屬層上設有η區接觸環,所述P型InGaAs接觸金屬層上設有ρ區接觸環，所述InP襯底上還設有與所述η區接觸環連接的η區焊盤、與所述ρ區接觸環連接的ρ區焊盤:另一方面，所述臺面銦鎵砷探測器的制造方法包括下述步驟:I)在半絕緣InP襯底上使用金屬有機化學氣相沉積方法依次生長出η型InGaAs接觸層、I型InGaAs光吸收層、ρ型InGaAs接觸層得到探測器外延片；2)通過光刻和化學腐蝕工藝依次形成第二梯臺和第一梯臺，所用化學腐蝕溶液為比例為1:1的飽和檸檬酸溶液和雙氧水溶液，第一梯臺頂部直徑比第二梯臺頂部直徑大15 ?30um ；3)通過增強等離子化學氣相沉積方法，在InP襯底上表面以及第一梯臺、第二梯臺表面淀積厚度為1600 ~ 1800Λ的氮化硅介質層；4)通過光刻工藝和等離子刻蝕工藝，在第一梯臺上表面的氮化硅介質層刻蝕出η型接觸區，在第二梯臺上表面的氮化硅介質層刻蝕出P型接觸區；[0011 ] 5)通過光刻工藝、電子束蒸發金屬層工藝和剝離工藝，在所述P型接觸區內形成P區接觸環，η型接觸區內形成η區接觸環，以及形成與所述P區接觸環連接的P區焊盤，與所述η區接觸環連接的η區焊盤，得到晶片；6)將晶片快速退火；7)將晶片減薄然后經過解理形成探測器。本專利技術的有益效果是:首先:本探測器采用的N型接觸層、P型接觸層都是InGaAs材料，高摻雜的InGaAs層可以與接觸金屬層形成良好的歐姆接觸，可以有效降低探測器的正向電阻；其次，本探測器結構簡單，N型接觸層、I型光吸收層、P型接觸層都是InGaAs材料，金屬有機化學氣相沉積工藝相對簡單，使用飽和檸檬酸溶液和雙氧水溶液腐蝕第二和第一梯臺容易控制，可靠性高；第三，本探測器結構的氮化硅介質層起到增透和鈍化作用，工藝簡潔，有利于減少臺面探測器漏電流。通過以上工藝結構設計，本專利技術探測器結構簡單，工藝簡潔，可靠性能高，有利于批量生產。【附圖說明】圖1是本專利技術實施例提供的臺面銦鎵砷探測器的俯視結構圖；圖2是本專利技術實施例提供的臺面銦鎵砷探測器的剖視結構圖；圖3是探測器外延片的剖視結構圖；圖4是本專利技術實施例提供的臺面銦鎵砷探測器的制造方法的流程圖。【具體實施方式】為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。為了說明本專利技術所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。圖1示出了本專利技術實施例提供的臺面銦鎵砷探測器的俯視結構，圖2示出了本專利技術實施例提供的臺面銦鎵砷探測器的剖視結構，為了便于說明僅示出了與本專利技術實施例相關的部分。結合圖1和圖2，本實施例提供的臺面銦鎵砷探測器包括包括半絕緣InP襯底1，所述InP襯底I上依次生長有通過蝕刻形成的第一梯臺和第二梯臺，所述第一梯臺為η型InGaAs接觸層2，所述第二梯臺底部為I型InGaAs光吸收層3，頂部為ρ型InGaAs接觸層4，所述InP襯底、第一梯臺、第二梯臺的上表面以及第一梯臺、第二梯臺側面均生長有氮化娃介質層5,所述第一梯臺上表面設有穿過所述介質層5的η型InGaAs接觸金屬層6,在所述第二梯臺上表面設有穿過所述介質層的P型InGaAs接觸金屬層7,所述η型InGaAs接觸金屬層上設有η區接觸環8，所述ρ型InGaAs接觸金屬層上設有P區接觸環9，所述InP襯底上還設有與所述η區接觸環連接的η區焊盤10、與所述ρ區接觸環連接的ρ區焊盤11。具體實現時,所述InP襯底摻Fe濃度小于5el7cm_3,所述η型InGaAs接觸層的摻雜濃度大于lel9cm_3,所述I型InGaAs光吸收層的摻雜濃度小于5el5cm_3,所述ρ型InGaAs接觸層的摻雜濃度大于lel8cnT3,其中η型InGaAs接觸層采用碳或硫作摻雜劑,ρ型InGaAs接觸層采用鋅或碳作摻雜劑。所述η型InGaAs接觸層的厚度為0.2?1.0y m，所述I型InGaAs光吸收層的厚度為1.0?1.8 μ m,所述ρ型InGaAs接觸層的厚度小于0.1 μ m。所述η型InGaAs接觸金屬層為半環結構,所述ρ型InGaAs接觸金屬層為環形結構,所述η區接觸環為半環結構，P區接觸環為環形結構。現有臺面探測器在腐蝕過程中，會將整個PN結邊緣暴露出來，造成漏電流增大，對探測器的性能和可靠性造成重大影響。本實施例在探測器的表面(即所述InP襯底、第一梯臺、第二梯臺的上表面以及第一梯臺、第二梯臺側面)設置氮化硅介質層，所述第一梯臺和第二梯臺側面的介質層起到鈍化作用，很好的保護探測器不受外界干擾，降低了臺面探測器漏電流，所述P型InGaAs接觸層頂面上的介質層起到增透作用，ρ型InGaAs接觸層頂面為光敏面12，光線從所述光敏面中照入，ρ型InGaAs接觸層表面的介質層增加透射光的強度，保證了探測器的性能。另外，本實施例探測器采用的N型接觸層、P型接觸層都是InGaAs材料，高摻雜的InGaAs層可以與接觸金屬層形成良好的歐姆接觸，可以有效降低探測器的正向電阻，可以降低探測器的RC常數，實現高速率工作。另外，本實施例還提供了一種臺面銦鎵砷探測器的制造方法，如圖3所示，包括下述步驟:步驟S301、在半絕緣InP襯底上使用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法依次生長出η型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種臺面銦鎵砷探測器，其特征在于，所述探測器包括半絕緣InP襯底，所述InP襯底上依次生長有通過蝕刻形成的第一梯臺和第二梯臺，所述第一梯臺為n型InGaAs接觸層，所述第二梯臺底部為I型InGaAs光吸收層，頂部為p型InGaAs接觸層，所述InP襯底、第一梯臺、第二梯臺的上表面以及第一梯臺、第二梯臺側面均生長有氮化硅介質層，所述第一梯臺上表面設有穿過所述介質層的n型InGaAs接觸金屬層，在所述第二梯臺上表面設有穿過所述介質層的p型InGaAs接觸金屬層，所述n型InGaAs接觸金屬層上設有n區接觸環，所述p型InGaAs接觸金屬層上設有p區接觸環，所述InP襯底上還設有與所述n區接觸環連接的n區焊盤、與所述p區接觸環連接的p區焊盤。

【技術特征摘要】
1.一種臺面銦鎵砷探測器，其特征在于，所述探測器包括半絕緣InP襯底，所述InP襯底上依次生長有通過蝕刻形成的第一梯臺和第二梯臺，所述第一梯臺為η型InGaAs接觸層，所述第二梯臺底部為I型InGaAs光吸收層，頂部為P型InGaAs接觸層，所述InP襯底、第一梯臺、第二梯臺的上表面以及第一梯臺、第二梯臺側面均生長有氮化硅介質層，所述第一梯臺上表面設有穿過所述介質層的η型InGaAs接觸金屬層，在所述第二梯臺上表面設有穿過所述介質層的P型InGaAs接觸金屬層,所述η型InGaAs接觸金屬層上設有η區接觸環，所述P型InGaAs接觸金屬層上設有P區接觸環，所述InP襯底上還設有與所述η區接觸環連接的η區焊盤、與所述P區接觸環連接的P區焊盤。2.如權利要求1所述臺面銦鎵砷探測器，其特征在于，所述InP襯底摻Fe濃度小于5el7cm_3,所述η型InGaAs接觸層的摻雜濃度大于lel9cm_3,所述I型InGaAs光吸收層的摻雜濃度小于5el5cm_3,所述P型InGaAs接觸層的摻雜濃度大于lel8cm_3,其中η型InGaAs接觸層采用碳或硫作摻雜劑，P型InGaAs接觸層采用鋅或碳作摻雜劑。3.如權利要求2所述臺面銦鎵砷探測器，其特征在于，所述η型InGaAs接觸層的厚度為0.2~1.0 μ m，所述I型InGaAs光吸收層的厚度為1.0~1.8 μ m，所述p型InGaAs接觸層的厚度小于0.1ym04.如權利要求1-3任一項所述臺面銦鎵砷探測器，其特征在于，所述η型InGaAs接觸金屬層為半環結構，所述P型InGaAs接觸金屬層為環形結構，所述η區接觸環為半環結構，P區接觸環為環形結構。5.一種臺面銦鎵砷探測器的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 1)在半絕緣InP襯底 上使用金屬有機化學氣相沉積方法依次生長出η型InGaAs接觸層、I型InGaAs光吸收層、ρ型InGaAs接觸層得到探測器外延片； 2)通過光刻和化學腐蝕工藝依次形成第二梯臺和第一梯臺，所用化學腐蝕溶液為比例為1:1的飽和檸檬酸溶液和雙氧水溶液，第一梯臺頂部直徑比第二梯臺頂部直徑大15~30um ； 3)通過增強等離子化學氣相沉積方法，在I...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡艷，岳愛文，李晶，呂晨，
申請(專利權)人：武漢電信器件有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42