一种光电探测器及其制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体集成电路技术领域，提供了一种光电探测器及其制作方法。光电探测器区包括与N极相连的半月环形n+扩散区、与P极相连的环形p+扩散区和受光区；其中，受光区位于所述环形p+扩散区的环腔内，所述半月环形n+扩散区设置在与所述环形p+扩散区外环相差指定距离位置；电阻区包括电阻和R极，其中，电阻的两端分别连接R极和光电探测器的N极；其中，R极用于连接给光电探测器供电的管脚VAPD；光电探测器的N极还用于连接第一电容后，由第一电容的另一端完成接地，以便对管脚VAPD输入供电信号进行滤波。本发明专利技术解决了10G接入终端设备的光接收灵敏度因5G WiFi串扰而显著劣化的问题。WiFi串扰而显著劣化的问题。WiFi串扰而显著劣化的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，特别是涉及一种光电探测器及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着电子商务、4K/8K视频、物联网、云计算等宽带业务的普及应用以及无人智能驾驶、虚拟现实(Virtual Reality，VR)、人工智能(Artificial Intelligence，AI)、智慧城市等超宽带业务的逐渐兴起，将大力促进运营商、互联网等公司积极升级其现有网络设备，以满足新兴业务对超宽带、超大容量、低延时等方面的要求。
[0003]例如，在接入网方面，近20多年来，已实现从电话线接入(Kbps速率)到铜线接入(Mbps速率)再到光纤接入(Gbps)的技术革新，将家庭用户的带宽速率从最初的Kbps提升到了Gbps。目前，国内已基本完成了千兆速率的GPON/EPON接入网部署，并已进入到10G-GON/10G-EPON的规模商用部署阶段。
[0004]在开发和部署到10G-GON/10G-EPON家庭终端光调制解调器等设备方面，因业务需求，光调制解调器设备需同时支持光纤接入和无线WiFi接入，导致在终端设备开发方面面临着实现光电信号与无线信号共存的技术难题。其主要原因在于：为实现5G WiFi在室内的传输和覆盖范围，其信号强度需达到24dBm～30dBm。如此强度的电磁信号在终端光调制解调器模块内很容易串扰到光电信号端口，严重影响光电信号的接收灵敏度，导致接收灵敏度不能满足标准规格要求。
[0005]鉴于此，克服现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例要解决的技术问题是为满足业务的发展需求，接入终端设备需同时支持光纤接入和无线WiFi接入连接方式。当WiFi接入标准从2.4G WiFi升级到更高传输速率的5G WiFi后，为满足覆盖家庭室内的传输距离要求，5G WiFi信号强度也提升至24dBm～30dBm。而5G WiFi信号的工作频段正好在10G光电信号的工作频段范围内，这导致5G WiFi信号对10G光电信号造成了严重的电磁串扰，进而显著劣化了光电信号的接收灵敏度，导致终端设备的光信号接入灵敏度不能满足标准要求。
[0007]第一方面，本专利技术公开了一种光电探测器，包括光电探测器区和电阻区，具体的：
[0008]光电探测器区包括与N极相连的半月环形n+扩散区、与P极相连的环形p+扩散区和受光区；其中，受光区位于所述环形p+扩散区的环腔内，所述半月环形n+扩散区设置在与所述环形p+扩散区外环相差指定距离位置；
[0009]电阻区包括电阻和R极，其中，电阻的两端分别连接R极和光电探测器的N极；其中，R极用于连接给光电探测器供电的管脚VAPD；光电探测器的N极还用于连接第一电容后，由第一电容的另一端完成接地，以便对管脚VAPD输入供电信号进行滤波。
[0010]优选的，所述电阻为多晶硅电阻；其中，所述多晶硅电阻生长在所述光电探测器中
氧化层的指定区域，并且位于光电探测器的P极接触层之上；其中，所述多晶硅电阻与光电探测器的P极接触层之间由所述氧化层隔离开；或者，
[0011]所述电阻为n阱电阻，所n阱电阻是在光电探测器中形成氧化层之前，通过n型掺杂形成在光电探测器的指定区域；
[0012]其中，多晶硅电阻或者n阱电阻的两侧分别经过n+注入掺杂，制作多晶硅电阻或者n阱电阻的两个n+接触区；所述n+接触区分别用于与R极和光电探测器的N极连接。
[0013]优选的，所述多晶硅电阻的阻值设定在10欧～500欧之间，相应的多晶硅电阻的多晶硅层厚度为1-3um，掺杂多晶硅电阻率为100
±
10Ω.um，其长度和宽度则根据光电探测器形状特性，以及要形成的阻值大小进行设置。
[0014]优选的，所述n阱电阻的深度为0.5um-1.5um，n阱电阻率为50
±
10Ω.um，其长度和宽度则根据光电探测器形状特性，以及要形成的阻值大小进行设置。
[0015]第二方面，本专利技术公开了一种光电探测器，包括光电探测器区、电阻区和电容区，具体的：
[0016]光电探测器区包括与N极相连的半月环形n+扩散区、与P极相连的环形p+扩散区和受光区；其中，受光区位于所述环形p+扩散区的环腔内，所述半月环形n+扩散区设置在与所述环形p+扩散区外环相差指定距离位置；
[0017]电阻区包括电阻和R极，其中，电阻的两端分别连接R极和光电探测器的N极；其中，R极用于连接给光电探测器供电的管脚VAPD；光电探测器的N极还用于连接电容区；
[0018]所述电容区包括内置电容和GND极，其中，内置电容的一端与所述N极相连，所述内置电容的另一端与所述GND极相连，以便对管脚VAPD输入供电信号进行滤波。
[0019]优选的，内置电容采用金属-绝缘体-金属结构制作，包括第一层金属材料、中间绝缘层材料和第二层金属材料，其中，第一层金属材料位于所述中间绝缘层材料和第二层金属材料的底部，具体的：
[0020]在形成所述内置电容两极时，第一电极通过n+注入掺杂与所述第一层金属材料的外延部分接触，其中，所述第一层金属材料的外延部分上未生长有所述中间绝缘层材料和第二层金属材料；
[0021]第二电极为所述第二层金属材料上的指定区域，所述指定区域相对于所述第一电极分别位于所述第二电极的两侧。
[0022]优选的，第一层金属材料和第二层金属材料均为Al、Cu、Au、W、Co和Ti中的一种金属材料或者多种金属混合材料；中间绝缘层材料：SiO2，厚度为5-10nm，相对介电常数为3.9
±
0.5；所述金属-绝缘体-金属结构的单位面积电容为2～4fF/um2。
[0023]第三方面，本专利技术还公开了一种光电探测器的制作方法，方法包括：
[0024]在p+接触层上生长第一氧化层；
[0025]在所述第一氧化层上生长一层多晶硅层，曝光刻蚀保留用于制作多晶硅电阻的区域；
[0026]将刻蚀掉的区域生长氧化物，使得形成的第二氧化层覆盖掉所述多晶硅层；
[0027]在多晶硅电阻区域的两端均进行n+注入掺杂，制作多晶硅电阻的两个电阻接触区；
[0028]对需要引出电极的区域，进行刻蚀，直至表面p+接触区和n+接触区，形成可外延生
长金属电极材料的接触孔；
[0029]外延生长电极材料，形成光电探测器的电极P极、N极和R极；
[0030]对光电探测器的受光区，刻蚀掉表面的氧化层，至表面的p+接触层，形成有效接收外部光信号的窗口。
[0031]优选的，在形成所述p+接触层之前，方法包括：
[0032]加工InP衬底晶圆；在InP衬底上进行n+掺杂，形成一层n+InP接触层，用于制作光电探测器的N极；外延生长一层n-InGaAsP层；外延生长一层p-InGaAsP层；外延生长一层InP层；对所述InP层进行p+掺杂，形成一层p+In本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括光电探测器区和电阻区，具体的：光电探测器区包括与N极相连的半月环形n+扩散区、与P极相连的环形p+扩散区和受光区；其中，受光区位于所述环形p+扩散区的环腔内，所述半月环形n+扩散区设置在与所述环形p+扩散区外环相差指定距离位置；电阻区包括电阻和R极，其中，电阻的两端分别连接R极和光电探测器的N极；其中，R极用于连接给光电探测器供电的管脚VAPD；光电探测器的N极还用于连接第一电容后，由第一电容的另一端完成接地，以便对管脚VAPD输入供电信号进行滤波。2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述电阻为多晶硅电阻；其中，所述多晶硅电阻生长在所述光电探测器中氧化层的指定区域，并且位于光电探测器的P极接触层之上；其中，所述多晶硅电阻与光电探测器的P极接触层之间由所述氧化层隔离开；或者，所述电阻为n阱电阻，所n阱电阻是在光电探测器中形成氧化层之前，通过n型掺杂形成在光电探测器的指定区域；其中，多晶硅电阻或者n阱电阻的两侧分别经过n+注入掺杂，制作多晶硅电阻或者n阱电阻的两个n+接触区；所述n+接触区分别用于与R极和光电探测器的N极连接。3.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述多晶硅电阻的阻值设定在10欧～500欧之间，相应的多晶硅电阻的多晶硅层厚度为1-3um，掺杂多晶硅电阻率为100
±
10Ω.um，其长度和宽度则根据光电探测器形状特性，以及要形成的阻值大小进行设置。4.根据权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，所述n阱电阻的深度为0.5um-1.5um，n阱电阻率为50
±
10Ω.um，其长度和宽度则根据光电探测器形状特性，以及要形成的阻值大小进行设置。5.一种光电探测器，其特征在于，包括光电探测器区、电阻区和电容区，具体的：光电探测器区包括与N极相连的半月环形n+扩散区、与P极相连的环形p+扩散区和受光区；其中，受光区位于所述环形p+扩散区的环腔内，所述半月环形n+扩散区设置在与所述环形p+扩散区外环相差指定距离位置；电阻区包括电阻和R极，其中，电阻的两端分别连接R极和光电探测器的N极；其中，R极用于连接给光电探测器供电的管脚VAPD；光电探测器的N极还用于连接电容区；所述电容区包括内置电容和GND极，其中，内置电容的一端与所述N极相连，所述内置电容的另一端与所述GND极相连，以便对管脚VAPD输入供电信号进行滤波。6.根据权利要求5所述的光电探测器，其特征在于，内置电容采用金属-绝缘体-金属结构制作，包括第一层金属材料、中间绝缘层材料和第二层金属材料，其中，第一层金属材料位于所述中间绝缘层材料和第二层金属材料的底部，具体的：在形成所述内置电容两极时，第一电极通过n+注入掺杂与所述第一层金属材料的外延部分接触，其中，所述第一层金属材料的外延部分上未生长有所述中间绝缘层材料和第二层金属材料；第二电极为所述第二层金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：余长亮，
申请(专利权)人：武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：