侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法技术

本发明专利技术公开一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法，涉及光电芯片制造加工技术领域，结构包括：外延结构以及形成于外延结构上的欧姆合金接触层；外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于InP衬底上的N型InP层、形成于N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于InP过渡层上，并围绕InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，掺杂区为Zn掺杂；欧姆合金接触层为AuGe

【技术实现步骤摘要】
侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法


[0001]本申请涉及光电芯片制造加工
，尤其涉及到一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着用户的需求和数据中心的发展，低速率的光通信产品已经不能满足日常的数据传输需求。光模块的数据传输从10G、25G、40G等提速到现在的100G、200G甚至400G。目前市面上主流的100G LR4光模块均采用COB和BOX封装方案。传统的正面进光及背面进光芯片方案已经不能满足100G LR4光模块采用的COB和BOX封装方案。侧面进光式背光监测光电探测器芯片成为首选芯片方案。
[0003]传统的侧面进光式背光监测光电探测器芯片大多数选择P/N电极共面的平面工艺方案。要实现P/N电极共面，就要对外延结构进行湿法腐蚀，N电极窗口需要采用挖孔腐蚀的方法腐蚀到InP衬底层。
[0004]然而挖孔腐蚀的湿法腐蚀方案，对工艺的要求非常高，第一，因为是挖孔腐蚀，腐蚀速率极不稳定，相同的腐蚀时间，腐蚀的深度相差大，每次腐蚀均需要用台阶仪测试腐蚀深度以确保腐蚀到InP衬底层；第二，要求是腐蚀到InP衬底层，深度已经达到5μm，由于腐蚀深度不好把控，有时候甚至会达到8μm以上。因为是挖孔腐蚀，这样的腐蚀深度会导致后续工艺的不稳定性，例如，光刻显影时，孔内光刻胶容易显不干净，这会导致电极接触不良，芯片电阻增大等；第三，如果采用更低腐蚀速率的腐蚀液进行腐蚀，确实可以在一定程度上把控腐蚀的速率。但是，更低腐蚀速率必将导致更长的腐蚀时间，这样会造成单个工序的时间加长，增加制造成本。更重要的是，更长的腐蚀时间会导致腐蚀的“钻蚀”，最终腐蚀的N电极“窗口”会比设计的“窗口”大得多，可能会超出所设计的工艺窗口，这对芯片的性能会有所影响，甚至导致芯片报废。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法，可解决传统的侧面进光式背光监测光电探测器芯片对工艺要求高，芯片性能差的技术问题。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器，包括：外延结构以及形成于所述外延结构上的欧姆合金接触层；
[0007]所述外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于所述InP衬底上的N型InP层、形成于所述N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于所述InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于所述InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于所述InP过渡层上，并围绕所述InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，所述掺杂区为Zn掺杂；
[0008]所述欧姆合金接触层为AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层，形成于所述InP过渡层上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
[0009]进一步的，所述N型InP层厚度为0.5～1.0μm，所述InGaAs吸收层厚度为3.0～5.0μ
m，所述InP过渡层厚度为1.0～1.5μm，所述InGaAs接触层厚度为0.1～0.2μm。
[0010]进一步的，所述N型掺杂的InP衬底包括曲面型收光区。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器的制作方法，该方法包括：
[0012]提供一N型掺杂的InP衬底，采用有机金属化学气相沉积法在所述N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层；
[0013]在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层；
[0014]通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性；
[0015]通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口；
[0016]通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层，以使所述AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层；
[0017]通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层上制作Ti
‑
Pt
‑
Au金属层，制备P/N电极Pad，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极Pad。
[0018]进一步的，所述在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层，包括：
[0019]在所述原始InGaAs接触层上涂覆第一预设厚度的第一光刻胶，并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到预设尺寸大小的第一目标图形窗口，其中，所述第一预设厚度为0.8μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
[0020]利用预设浓度硫酸系腐蚀液按照所述第一目标图形窗口进行外延结构的腐蚀，得到所述预设尺寸大小的InGaAs接触层。
[0021]进一步的，所述通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性，包括：
[0022]沉积SiO2作为腐蚀阻挡层，涂覆第二预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第二目标图形窗口，其中，所述第二预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
[0023]使用BOE腐蚀液按照所述第二目标图形窗口进行扩散阻挡层的腐蚀，打开扩散孔；
[0024]通过开管扩散对扩散孔区域进行Zn掺杂，得到围绕所述InGaAs接触层的掺杂区，用于形成P型导电特性。
[0025]进一步的，所述通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口，包括：
[0026]沉积SiNx介质膜层，涂覆第三预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第三目标图形窗口，其中，所述第三预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
[0027]使用BOE腐蚀液按照所述第三目标图形窗口进行腐蚀，打开P电极窗口和N电极窗口。
[0028]进一步的，所述通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层，以使所述AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层，包括：
[0029]涂覆第四预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第四目标图形窗口，其中，所述第四预设厚度为1.2μm，所述第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，包括：外延结构以及形成于所述外延结构上的欧姆合金接触层；所述外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于所述InP衬底上的N型InP层、形成于所述N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于所述InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于所述InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于所述InP过渡层上，并围绕所述InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，所述掺杂区为Zn掺杂；所述欧姆合金接触层为AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层，形成于所述InP过渡层上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。2.根据权利要求1所述的侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，所述N型InP层厚度为0.5～1.0μm，所述InGaAs吸收层厚度为3.0～5.0μm，所述InP过渡层厚度为1.0～1.5μm，所述InGaAs接触层厚度为0.1～0.2μm。3.根据权利要求1所述的侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，所述N型掺杂的InP衬底包括曲面型收光区。4.一种侧面进光式背光监测光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：提供一N型掺杂的InP衬底，采用有机金属化学气相沉积法在所述N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层；在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层；通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性；通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口；通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层，以使所述AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层；通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe
‑
Ni
‑
Au合金层上制作Ti
‑
Pt
‑
Au金属层，制备P/N电极Pad，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极Pad。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层，包括：在所述原始InGaAs接触层上涂覆第一预设厚度的第一光刻胶，并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到预设尺寸大小的第一目标图形窗口，其中，所述第一预设厚度为0.8μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；利用预设浓度硫酸系腐蚀液按照所述第一目标图形窗口进行外延结构的腐蚀，得到所述预设尺寸大小的InGaAs接触层。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P...

【专利技术属性】
技术研发人员：余沛，王权兵，徐之韬，王丹，
申请(专利权)人：武汉敏芯半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：