背入射式阵列光电芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种背入射式阵列光电芯片及其制备方法，一种背入射式阵列光电芯片，包括多个分光监控单元，每个分光监控单元包括透光槽和光敏区；透光槽向芯片任一表面的方向开口并贯穿芯片的吸收层，光敏区形成于芯片的顶层并一端连接至芯片的吸收层；吸收层内对应光敏区的区域为光电转换区；以芯片的背面为入光侧，多束入射光射向芯片；每束入射光的一部分从对应的分光监控单元的透光槽透射分出，每束入射光的另一部分进入到对应的分光监控单元的光电转换区内进行光电转换，从而使得该芯片能够对多束入射光分别进行分光和光功率监控；进而使得使用该芯片的光路系统无需使用大量的光分路器，进而大大减小了光路系统的体积和成本。

Back Incident Array Photoelectric Chip and Its Fabrication Method

The invention provides a back-incident array photoelectric chip and a preparation method thereof. A back-incident array photoelectric chip comprises a plurality of light-splitting monitoring units, each of which includes a light-splitting trough and a light-sensitive region. The light-transmitting trough opens in the direction of any surface of the chip and penetrates the absorption layer of the chip, and the light-sensitive region is formed on the top layer of the chip and connected to the absorption layer of the chip at one end. The photoelectric conversion zone is the area corresponding to the photosensitive zone in the absorption layer; multi-beam incident light is emitted to the chip on the back side of the chip; a part of each incident light is transmitted from the transmitter of the corresponding spectrometer monitoring unit, and the other part of each incident light enters the photoelectric conversion zone of the corresponding spectrometer monitoring unit for photoelectric conversion, thus enabling the chip to be able to convert multiple beams into photoelectric conversion zone of the corresponding spectrometer monitoring unit. Incident light is separately divided into light splitting and light power monitoring, which makes the optical system using the chip need not use a large number of optical splitters, thus greatly reducing the size and cost of the optical system.

【技术实现步骤摘要】
背入射式阵列光电芯片及其制备方法
本专利技术涉及光通信传输
，具体涉及一种背入射式阵列光电芯片及其制备方法。
技术介绍
激光器发射的光信号经光纤传输进入无源光波导(PLC)之前，通常需要光分路器分出部分(例如5％)光信号到另外的光电芯片上，进行光功率监控。剩余(例如95％)的光信号通过光纤耦合到光波导，进行传输。在实际应用中，通常会有几十甚至几百条这样的光链路，相对应的就需要有几十甚至几百个光分路器，进而造成系统体积庞大。而且由于器件众多，也会造成成本高。
技术实现思路
为了实现上述技术问题，本专利技术提供了一种背入射式阵列光电芯片，包括多个分光监控单元，每个所述分光监控单元包括透光槽和光敏区；所述透光槽向所述芯片任一表面的方向开口并贯穿所述芯片的吸收层，所述光敏区形成于所述芯片的顶层并一端连接至所述芯片的吸收层；所述吸收层内对应所述光敏区的区域为光电转换区；以所述芯片的背面为入光侧，多束入射光射向所述芯片；每束入射光的一部分从对应的所述分光监控单元的透光槽透射分出，每束入射光的另一部分进入到对应的所述分光监控单元的光电转换区内进行光电转换。本专利技术提供的背入射式阵列光电芯片设置了多个分光监控单元，每个分光监控单元又包括透光槽和光敏区。多束入射光射向芯片，每束入射光的一部分从对应的分光监控单元的透光槽透射分出，这部分光可通过透光槽未经过吸收层而无损穿过芯片，可继续进行光信号传输。每束入射光的另一部分进入到对应的分光监控单元的光电转换区内进行光电转换，从而使得该芯片能够对多束入射光分别进行分光和光功率监控。进而使得使用该芯片的光路系统无需使用大量的光分路器，进而大大减小了光路系统的体积和成本。进一步地，每个所述分光监控单元还包括第一电极，所述第一电极设于所述芯片的正面并与对应的所述光敏区的另一端相连接；多个所述分光监控单元的第一电极相互绝缘设置；所述芯片的背面上设有至少一个第二电极，所述第二电极与所述芯片的衬底相连接。进一步地，所述芯片正面的边缘上还设有多个与所述分光监控单元一一对应的电极焊盘，每个所述分光监控单元的第一电极通过对应一个电极连接线电连接至对应的所述电极焊盘；多个所述电极连接线之间相互绝缘设置；多个所述电极焊盘之间相互绝缘设置。进一步地，所述衬底与所述吸收层之间还设有缓冲层，所述透光槽向所述芯片正面的方向开口，所述透光槽还贯穿所述顶层并内端位于所述缓冲层。进一步地，相邻两个所述分光监控单元的中心间距大于100um且小于5000um。进一步地，相邻两个所述电极焊盘的中心间距大于30um且小于1000um；相邻两个所述电极连接线的间距大于5um。进一步地，所述透光槽贯穿所述芯片的部分或全部。进一步地，所述芯片的背面设有多个与所述分光监控单元一一对应的入光增透膜，每个所述入光增透膜的面积大于对应的所述分光监控单元的透光槽和光敏区分别沿平行于所述芯片表面方向的横截面积的总和。进一步地，所述透光槽的内端设有出光增投膜。本专利技术还提供一种背入射式阵列光电芯片的制备方法，包括：形成吸收层和顶层；在所述顶层的多处掺杂P型材料，每处的所述P型材料扩散至所述吸收层，形成多个光敏区；在所述芯片上开出多个透光槽，多个所述透光槽均贯穿所述吸收层。附图说明本专利技术上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例提供的背入射式阵列光电芯片的主视图；图2是本专利技术实施例提供的背入射式阵列光电芯片的后视图；图3是图1所示的主视图区域A的放大图；图4是图3沿B-B’方向的部分剖视图；图5是本专利技术提供的背入射式阵列光电芯片的另一实施例的部分剖视图；图6是本专利技术提供的背入射式阵列光电芯片的电极焊盘分布的另一实施例的示意图；图7是本专利技术提供的背入射式阵列光电芯片的电极焊盘分布的又一实施例的示意图；图8是本专利技术提供的背入射式阵列光电芯片的电极焊盘分布的再一实施例的示意图；图9是本专利技术实施例提供的生长衬底、缓冲层、吸收层、顶层和钝化膜的示意图；图10是本专利技术实施例提供的光刻腐蚀光敏区窗口的示意图；图11是本专利技术实施例提供的扩散形成光敏区的示意图；图12是本专利技术实施例提供的制作第一电极的示意图；图13是本专利技术实施例提供的开设透光槽的示意图；图14是本专利技术实施例提供的生长出光增透膜的示意图；图15是本专利技术实施例提供的生长入光增透膜的示意图；图16是本专利技术实施例提供的制备第二电极的示意图。其中图1至图16中附图标记与部件名称之间的对应关系为：1、衬底，2、缓冲层，3、吸收层，4、顶层，5、透光槽，6、光敏区，7、第一电极，8、电极焊盘，9、电极连接线，10、第二电极，11、入光增透膜，12、出光增透膜，13、钝化膜，14入射光，141、入射光的一部分，142、入射光的另一部分，15、光敏区窗口。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参考图1至图4，本专利技术提供一种背入射式阵列光电芯片的实施例，包括依次层叠设置的衬底1、缓冲层2、吸收层3和顶层4，衬底1相对顶层4更靠近芯片的背面。在本实施例中，衬底1由掺硫(S)的磷化铟(InP)材料制成,缓冲层2由磷化铟(InP)材料制成，吸收层3由铟镓砷(InGaAs)材料制成，顶层4由磷化铟(InP)材料制成。本专利技术提供的一种背入射式阵列芯片的实施例还包括多个分光监控单元。具体地，相邻两个分光监控单元的中心间距大于100um且小于5000um。每个分光监控单元包括透光槽5、光敏区6和第一电极7。透光槽5向芯片任一表面的方向开口并贯穿芯片的吸收层3，透光槽5贯穿芯片的部分或全部。在本实施例中，透光槽5向芯片正面的方向开口，透光槽5还贯穿顶层4并内端位于缓冲层2，由于顶层4和吸收层3都比较薄，故开设透光槽5的工艺简单，易于制备和生产。在另一个实施例中，透光槽5也可以向芯片背面的方向开口，例如贯穿衬底1、缓冲层2和吸收层3。在又一个实施例中，请参考图5，透光槽5贯穿整个芯片变为通孔。光敏区6形成于芯片的顶层4并一端连接至芯片的吸收层3，吸收层3内对应光敏区6的区域为光电转换区，入射光射入到芯片内是在光电转换区进行光电转换的，从而产生光生电流，进而对光功率监控。多个分光监控单元的光敏区6间隔设置，即多个分光监控单元的光电转换区间隔设置，以使得每束入射光进入到对应的分光监控单元的光电转换区能够进行单独的光电转换，每个分光监控单元对每束入射光分别进行光功率监控，互不干扰。第一电极7设于芯片的正面并与对应的光敏区6的另一端相连接，多个分光监控单元的第一电极7相互绝缘设置。芯片正面的边缘上还设有多个与分光监控单元一一对应的电极焊盘8，每个分光监控单元的第一电极7通过对应一个电极连接线9电连接至对应的电极焊盘8。多个电极连接线9之间相互绝缘设置，多个电极焊盘8之间相互绝缘设置。具体地，相邻两个电极焊盘8的中心间距大于30um且小于1000um，相邻两个电极连接线9的间距大于5um。在本实施例中，每个电极焊盘8均为圆形。电极焊盘8用于通过焊线与其他元器件(例如电路板)电连接，从而给芯片加电，电极焊盘8分布于芯片的边缘，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背入射式阵列光电芯片，其特征在于：包括多个分光监控单元，每个所述分光监控单元包括透光槽和光敏区；所述透光槽向所述芯片任一表面的方向开口并贯穿所述芯片的吸收层，所述光敏区形成于所述芯片的顶层并一端连接至所述芯片的吸收层；所述吸收层内对应所述光敏区的区域为光电转换区；以所述芯片的背面为入光侧，多束入射光射向所述芯片；每束入射光的一部分从对应的所述分光监控单元的透光槽透射分出，每束入射光的另一部分进入到对应的所述分光监控单元的光电转换区内进行光电转换。

【技术特征摘要】
1.一种背入射式阵列光电芯片，其特征在于：包括多个分光监控单元，每个所述分光监控单元包括透光槽和光敏区；所述透光槽向所述芯片任一表面的方向开口并贯穿所述芯片的吸收层，所述光敏区形成于所述芯片的顶层并一端连接至所述芯片的吸收层；所述吸收层内对应所述光敏区的区域为光电转换区；以所述芯片的背面为入光侧，多束入射光射向所述芯片；每束入射光的一部分从对应的所述分光监控单元的透光槽透射分出，每束入射光的另一部分进入到对应的所述分光监控单元的光电转换区内进行光电转换。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：每个所述分光监控单元还包括第一电极，所述第一电极设于所述芯片的正面并与对应的所述光敏区的另一端相连接；多个所述分光监控单元的第一电极相互绝缘设置；所述芯片的背面上设有至少一个第二电极，所述第二电极与所述芯片的衬底相连接。3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于：所述芯片正面的边缘上还设有多个与所述分光监控单元一一对应的电极焊盘，每个所述分光监控单元的第一电极通过对应一个电极连接线电连接至对应的所述电极焊盘；多个所述电极连接线之间相互绝缘设置；多个所述电极焊盘之间相互绝缘设置。4.根据权利...

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