一种短距离通信高速光电二极管芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种短距离通信高速光电二极管芯片，本实用新型专利技术技术方案采用非掺杂GaAs衬底，在非掺杂GaAs衬底上形成与非掺杂GaAs衬底晶格匹配的外延功能层，可以使得接收速率为10Gbps的光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号，扩大了接收速率为10Gbps的光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号。

A High Speed Photodiode Chip for Short Distance Communication

The utility model discloses a high-speed photodiode chip for short-distance communication. The technical scheme of the utility model uses a non-doped GaAs substrate to form an epitaxial functional layer matching the lattice of the non-doped GaAs substrate on the non-doped GaAs substrate. The photodiode chip with a receiving rate of 10 Gbps can receive 850 nm optical signals in a range of less than 1 kilometer, thereby expanding the receiving rate. The photodiode chip for 10 Gbps receives 850 nm optical signal in the range of less than 1 kilometer.

【技术实现步骤摘要】
一种短距离通信高速光电二极管芯片
本技术涉及半导体器件
，更具体的说，涉及一种短距离通信高速光电二极管芯片。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，光通信技术广泛的应用于人们的日常生活和工作当中，为人们的日常生活和工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。目前，基于光通信技术的云计算以及语音视频迅速发展，各大网络中心建立了大型以及超大型的数据中心，对数据传输的带宽需求越来越大，现有光电二极管芯片的接收速率常见的为1.25Gbps以及2.5Gbps，现有光电二极管芯片的接收速率已经不能满足数据传输的需求，接收速率为10Gbps的光电二极管芯片成为当前光电二极管芯片领域一个主要发展方向。现有接收速率为10Gbps的光电二极管芯片一般都是用于接收1310nm的光信号或是1550nm的光信号的长距离(数公里或是数十公里)通信用于光电二极管芯片，不适合短距离接收光信号，限制了接收速率为10Gbps的光电二极管芯片的使用范围。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术技术方案提供了一种短距离通信高速光电二极管芯片，可以使得接收速率为10Gbps的光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种光电二极管芯片，所述光电二极管芯片包括：芯片衬底，所述芯片衬底为非掺杂GaAs衬底；设置在所述芯片衬底一侧表面的外延功能层；所述外延功能层具有位于所述芯片衬底表面的负极凸台以及位于所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧表面的正极凸台；所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧的表面具有第一区域以及包围所述第一区域的第二区域，所述正极凸台位于所述第一区域；位于所述正极凸台背离所述负极凸台一侧表面的第一电极环；位于所述第二区域的第二电极环。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述外延功能层包括与所述非掺杂GaAs衬底晶格匹配的多层子功能层；所述多层子功能层在垂直于所述芯片衬底的方向上层叠设置。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述多层子功能层包括：在所述芯片衬底的同一侧依次外延生长的缓冲层、吸收层、本征层以及顶层；所述顶层表面设置有接触层；所述缓冲层用于形成所述负极凸台，所述吸收层、所述本征层以及所述顶层用于形成所述正极凸台；所述接触层包括位于所述第一电极环与所述顶层之间的接触单元，用于减少接触电阻。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述缓冲层为n型GaAs层；所述吸收层为n型AlGaAs层；所述本征层为本征GaAs层；所述顶层为p型AlGaAs层；所述接触层为p型GaAs层。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述外延功能层中，所述吸收层的掺杂浓度最大。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述外延功能层中，至少包括如下方式之一：所述缓冲层的厚度大于2μm，且小于5μm，掺杂浓度大于1×1018cm-3；或，所述吸收层的掺杂浓度大于1×1017cm-3，厚度大于0.1μm，且小于3μm；或，所述本征层的厚度范围是2.5μm-5μm，包括端点值；或，所述顶层的掺杂浓度大于1×1018cm-3，厚度范围是0.5μm-2μm，包括端点值；或，所述接触层的掺杂浓度大于1×1018cm-3。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述正极凸台背离所述负极凸台的一侧表面为圆形，该圆形的直径范围是40μm-70μm，包括端点值。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述正极凸台背离所述负极凸台的一侧表面包括：通光窗口以及包围所述通光窗口的外围区域；所述第一电极环位于所述外围区域，包围所述通光窗口；所述第二电极环位于所述第二区域，包围所述正极凸台。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述芯片衬底设置所述外延功能层的一侧表面包括：第三区域以及包围所述第三区域的第四区域；所述外延功能层位于所述第三区域；所述光电二极管芯片还包括：覆盖所述第四区域、所述负极凸台以及所述正极凸台的钝化层，所述钝化层对应所述通光窗口、所述第一电极环以及所述第二电极的位置具有开口。优选的，在上述光电二极管芯片中，还包括：覆盖所述通光窗口的增透膜；其中，所述增透膜还覆盖所述钝化层。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述芯片衬底背离所述外延功能层的一侧表面还设置有焊接层。优选的，在上述光电二极管芯片中，所述芯片衬底的厚度大于300μm。通过上述描述可知，本技术技术方案提供的光电二极管芯片中，所述光电二极管芯片包括：芯片衬底，所述芯片衬底为非掺杂GaAs衬底；设置在所述芯片衬底一侧表面的外延功能层；所述外延功能层具有位于所述芯片衬底表面的负极凸台以及位于所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧表面的正极凸台；所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧的表面具有第一区域以及包围所述第一区域的第二区域，所述正极凸台位于所述第一区域；位于所述正极凸台背离所述负极凸台一侧表面的第一电极环；位于所述第二区域的第二电极环。本技术所述光电二极管芯片采用非掺杂GaAs衬底，在非掺杂GaAs衬底上形成与非掺杂GaAs衬底晶格匹配的外延功能层，可以使得接收速率为10Gbps的光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号，扩大了接收速率为10Gbps的光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种光电二极管芯片的正面俯视图；图2为图1所示光电二极管芯片在A-A方向的切面图；图3-图12为本技术实施例提供的一种制作方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都属于本技术保护的范围。目前，常规的光电二极管芯片一般采用Fe掺杂的InP衬底，在InP衬底上形成晶格匹配的外延功能层以及电极结构。如
技术介绍
所述，这样形成的接收速率为10Gbps的光电二极管芯片一般都是用于接收1310nm的光信号或是1550nm的光信号的长距离(数公里或是数十公里)通信用于光电二极管芯片，不适合短距离接收光信号，限制了接收速率为10Gbps的光电二极管芯片的使用范围。为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种光电二极管芯片及其制作方法，采用非掺杂GaAs衬底作为芯片衬底，并在该非掺杂GaAs衬底上形成晶格匹配的外延功能层，基于此可以制成接收速率为10Gbps的光电二极管芯片，使得光电二极管芯片在小于1公里的范围内接收850nm的光信号，使得光电二极管芯片适用于短距离的通信需求。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。参考图1和图2，图1为本技术实施例提供的一种光电二极管芯片的正面俯视图，图2为图1所示光电二极管芯片在A-A方向的切面图，所示光电二极管芯片包括：芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短距离通信高速光电二极管芯片，其特征在于，所述光电二极管芯片包括：芯片衬底，所述芯片衬底为非掺杂GaAs衬底；设置在所述芯片衬底一侧表面的外延功能层；所述外延功能层具有位于所述芯片衬底表面的负极凸台以及位于所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧表面的正极凸台；所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧的表面具有第一区域以及包围所述第一区域的第二区域，所述正极凸台位于所述第一区域；位于所述正极凸台背离所述负极凸台一侧表面的第一电极环；位于所述第二区域的第二电极环；其中，所述正极凸台背离所述负极凸台的一侧表面为圆形。

【技术特征摘要】
1.一种短距离通信高速光电二极管芯片，其特征在于，所述光电二极管芯片包括：芯片衬底，所述芯片衬底为非掺杂GaAs衬底；设置在所述芯片衬底一侧表面的外延功能层；所述外延功能层具有位于所述芯片衬底表面的负极凸台以及位于所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧表面的正极凸台；所述负极凸台背离所述芯片衬底一侧的表面具有第一区域以及包围所述第一区域的第二区域，所述正极凸台位于所述第一区域；位于所述正极凸台背离所述负极凸台一侧表面的第一电极环；位于所述第二区域的第二电极环；其中，所述正极凸台背离所述负极凸台的一侧表面为圆形。2.根据权利要求1所述的光电二极管芯片，其特征在于，所述外延功能层包括与所述非掺杂GaAs衬底晶格匹配的多层子功能层；所述多层子功能层在垂直于所述芯片衬底的方向上层叠设置。3.根据权利要求2所述的光电二极管芯片，其特征在于，所述多层子功能层包括：在所述芯片衬底的同一侧依次外延生长的缓冲层、吸收层、本征层以及顶层；所述顶层表面设置有接触层；所述缓冲层用于形成所述负极凸台，所述吸收层、所述本征层以及所述顶层用于形成所述正极凸台；所述接触层包括位于所述第一电极环与所述顶层之间的接触单元，用于减少接触电阻。4.根据权利要求3所述的光电二极管芯片，其特征在于，所述缓冲层为n型GaAs层；所述吸收层为n型AlGaAs层；所述本征层为本征GaAs层；所述顶层为p型AlGaAs层；所述接触层为p型GaAs层。5.根据权利要求4所述的光电二极管芯片，其特征在于，所述外延功能层中，所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏亮，杨彦伟，刘格，陆一锋，
申请(专利权)人：深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44