具有用于大的光信号接收区的电极结构的光电二极管制造技术

公开一种光电二极管的结构，其能够使受光区具有大的口径。该光电二极管包括：受光区，具有用于光电转换的化合物半导体的结结构；第一电极，具有网状结构，该网状结构与位于该受光区一侧的光输入区域欧姆接触；以及第二电极，形成在该受光区的另一侧，并与该第一电极相对应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电二极管，更具体地，涉及一种具有能够构成大的受光区以增加受光量的电极结构的光电二极管。
技术介绍
光电二极管当受光区越大时，受光量越大，因此当光电二极管耦接至光纤时，它可以支持更准确的数据传输操作，并使得对准容易。然而，当扩大受光区时，光电二极管的渡越时间(transit time)和载流子输运时间延长，因此运行速度变得迟滞(late)，并且频率响应速度、即光电二极管最基本的电特性也变得迟滞。图1示出普通光电二极管的结构。参照图1，光电二极管包括InP衬底10，形成于衬底10上的受光区11，以及欧姆接触于衬底10上并与受光区11相邻的电极垫12。在这种连接中，对应于受光区11中吸收的光子而产生电子-空穴对，因此，载流子通过电极垫12输运到外部电路。在如上述构成的光电二极管中，当光输入InP时，由于光电效应而在价电子带中形成空穴，并且在导电带中产生电子，价电子带中的电子通过光电效应被激发到导电带，从而产生电子-空穴对。因此，载流子通过PN结结构(junctionstructure)提供的电场移动到电极，然后被输运到外部电路。特别地，近来正在积极地开展对于PIN光电二极管的研究，在PIN光电二极管中，I层、即本征半导体层插入在PN结结构中。通常，为了让光电二极管更好地检测光信号，没有输入光信号时的电流即暗电流应该低，并且与输入光相对应的输出电流的维恩响应度(Wienresponsivity)应该高。此外，二极管电容、寄生电容以及载流子输运时间也是影响光电二极管运行速度的变量。对于通常的平坦(flat)PIN光电二极管，如果扩大受光区，则根据如下表达式1增加二极管电容Cj，从而增加元件的总电容，因此降低了运行速度和频率响应时间。表达式1Cj=ϵAW]]>在上述表达式1中，耗尽层的宽度W以如下表达式2表达。这里，e为介电常数，A为结面积，V为反向偏置电压，Vbi为结内建电压，q为电荷量，ND为I层中的净电荷浓度。表达式2W=2ϵ(V-Vbi)qND]]>图2示出一种光电二极管，该光电二极管具有在SiO2(二氧化硅)膜上形成的电极垫12和沿着受光区11的边缘形成的环形金属电极13，从而将当受光区增加到具有大口径时成为问题的电容最小化。在这种连接中，通过经由环形电极13和电极垫12将对应于输入光信号而产生的电流传导到外部电路，可以将寄生电容最小化，其中，该环形电极13与受光区11欧姆接触，而电极垫12连接至环形电极13。然而，如果使用环形电极13，则在组装OSA(光学次模块)期间，由于金属环的背向反射(back reflectance)，用于对准的处理时间增加。此外，如果设置了超过一定直径的大受光区11，则载流子输运时间延长，从而降低了频率响应速度。
技术实现思路
技术问题考虑到上述问题而设计出本专利技术，因此本专利技术的目的是提供一种光电二极管，这种光电二极管具有的电极结构可以解决与光纤对准时出现的反射问题，可以将电容最小化，还可以减少载流子输运时间。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供一种光电二极管，其包括受光区，具有用于光电转换的化合物半导体的结结构；第一电极，具有网状结构，该网状结构与位于受光区一侧的光输入区域欧姆接触；以及第二电极，形成在受光区的另一侧，并与第一电极相对应。优选地，第一电极的网状结构具有为长度和宽度为30至50μm的方形图案。此外，第一电极优选由宽度为1至4μm的金属线构成。本专利技术的光电二极管还可包括环形电极，其电连接至第一电极，并且沿着受光区的光输入区域的边缘欧姆接触。受光区可包括N型InP衬底；形成在该衬底上的N型InP缓冲层；形成在该缓冲层上的InGaAs吸收层；以及形成在该吸收层上的InP层。优选地，本专利技术的光电二极管还包括形成在该InP层上该光输入区域周围的二氧化硅绝缘膜；钝化(passivate)在该二氧化硅绝缘膜上的非反射膜；以及形成在该非反射膜上并连接至第一电极的电极垫。优选地，InGaAs吸收层的厚度为2.0至3.4μm。附图说明参照附图在以下详细说明中更完整地说明本专利技术优选实施例的这些及其它特征、方案和优点。在附图中图1为示出传统光电二极管结构的平面图；图2为示出传统光电二极管另一结构的平面图；图3为示出根据本专利技术优选实施例的光电二极管结构的平面图；图4为示出根据本专利技术优选实施例的光电二极管内部结构的局部剖视图；图5为示出根据本专利技术一实施例的光电二极管的频率响应特性的坐标图；图6示出用于测量光电二极管脉冲响应的系统结构；图7和图8为示出根据比较实例测量光电二极管脉冲响应时的对准位置的平面图；图9和图10为示出根据比较实例与光电二极管的光对准相应的脉冲特性的坐标图；以及图11和图12为示出根据比较实例的光电二极管频率响应特性的坐标图。具体实施例方式以下参照附图详细说明本专利技术。所使用的术语不应解释为限于通常的及字典上的含义，而是根据专利技术人为了最好地进行说明而可适当地定义术语的原则，基于本专利技术的含义和概念来解释。因此，这里对本专利技术范围的说明应当理解为不脱离本专利技术的精神和范围可作出其它改型。图3为示出根据本专利技术优选实施例的光电二极管结构的平面图，图4为其局部剖视图。参照图3和图4，根据本专利技术优选实施例的光电二极管包括受光区100，其具有用于光电转换的化合物半导体的多层结结构；第一电极101，其设置于受光区100的光输入区域内，并具有网状结构；以及第二电极107，其形成在受光区100的另一侧。具有网状结构的第一电极101设置于受光区100的光输入区域内。第一电极101的网状结构与受光区100的上部欧姆接触，并且构成为重复等于或大于普通光通信光线直径的30至50μm的方形金属线(wire)图案。这里，第一电极101的网型金属线图案优选具有1至4μm的宽度，从而不会影响光电二极管的背向反射，并且在组装过程中不会影响激光焊接。更优选地，第一电极101的金属线具有2至4μm的宽度。优选地，第一电极101构成为具有Ti/Pt/Au或者Cr/Au的多个层。优选地，还可在受光区100的光输入区域的边缘设置环形电极102。与受光区100欧姆接触的环形电极102环绕网状结构的边缘，并且电连接至第一电极101。电连接至第一电极101和环形电极102以将载流子输运至外部电路的电极垫103设置在受光区100的光输入区域附近。这里，在受光区100的光输入区域周围，设置有厚度约1μm的SiO2绝缘膜105和由Si3N4制成的约1000至2000的非反射膜106，该非反射膜106钝化在SiO2绝缘膜105上。电极垫103形成在非反射膜106上以使寄生电容最小化，并且优选由Ti/Pt/Au或者Cr/Au的多个层构成。受光区100具有用于产生对应于输入光的载流子的化合物半导体层和用于提供电场以输运载流子至电极的PN结结构。优选地，受光区100可包括N型InP衬底108，形成在衬底108上的N型InP缓冲层109，形成在缓冲层109上的InGaAs吸收层110，以及形成在吸收层110上的InP层111。InP层111设置有通过锌扩散形成的P型InP区域104，并且在衬底108的下表面形成有与具有网状结构的第一电极101相对应的第二电极10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电二极管，包括：受光区，具有用于光电转换的化合物半导体的结结构；第一电极，具有网状结构，该网状结构与位于该受光区一侧的光输入区域欧姆接触；以及第二电极，形成在该受光区的另一侧，并与该第一电极相对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2004-9-24 10-2004-00774481.一种光电二极管，包括受光区，具有用于光电转换的化合物半导体的结结构；第一电极，具有网状结构，该网状结构与位于该受光区一侧的光输入区域欧姆接触；以及第二电极，形成在该受光区的另一侧，并与该第一电极相对应。2.如权利要求1所述的光电二极管，其中该第一电极的网状结构具有长度和宽度为30μm至50μm的方形图案。3.如权利要求1所述的光电二极管，其中该第一电极由宽度为1μm至4μm的金属线构成。4.如权利要求1至3中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳汉权，宋瑄镐，李在一，具本朝，
申请(专利权)人：LS电线有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]