用于６５０ｎｍ光纤通信的光电探测器，其特征在于为重掺杂的Ｐ↑［＋］表面层／Ｐ型层／低掺杂Ｎ↑［－］型外延层／重掺杂Ｎ↑［＋］衬底层，即Ｐ↑［＋］／Ｐ／Ｉ（Ｎ↑［－］）／Ｎ↑［＋］四层结构。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光电探测器，尤其是。
技术介绍
具有量子阱结构的AlGaInP半导体激光器发射650nm红光，已经产业化并大批量生产。作为红色激光光源，它广泛应用于DVD、VCD、CD等各种音像设备、计算机的CD-ROM光盘以及各种激光条形码的光学读取装置上。此外，650nm是塑料光纤的一个低损耗窗口(M.Hayashi，M.Tsuji，K.Makita et al，GaAs Pin-photodiodes with an AlGaInP window layer for usein 650nm wavelength GI-POF data links.IEEE Photonic Technology Letters，1996，18，(6))通过进一步改善塑料光纤的性能，如降低光损耗，提高带宽和耐热性等，可望用650nm塑料光纤通信来普及光纤到户，实现宽带接入。因为目前实现宽带接入的最佳方案仍然是光纤直接到户，而影响光纤到户的主要困难是目前1330～1550nm光纤通信的设备费用太高，一般用户无法承受。如果采用650nm作为光纤到户的通信波长，那么设备的费用可以大大降低。因为AlGaInP 650nm半导体激光器市场单价已经不到￥10元，塑料光纤的价格仅是石英光纤的十分之一，650nm的光电探测器可以用最成熟最便宜的硅材料制备。这样用650nm光纤通信的收发设备有可能降到￥200元以内，这是一般用户所能承受的。目前塑料光纤的损耗还太大，但已经有所改进。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)阶跃型塑料光纤在650nm的损耗为110dB/km，采用渐变型塑料光纤的界面凝胶聚合技术后PMMA渐变型塑料光纤在688nm波长的损耗降低到56dB/km650nm多模激光在石英光纤中的损耗也仅10dB/km以下。所以650nm光纤(石英或塑料)通信，可作为廉价短距离通信的有效选择，解决最后“一公里”问题。与650nm激光器相配合的是650nm的光电探测器，它不但用于650nm光纤通信的光纤信号探测，而且用于DVD、VCD、CD等各种音像设备、计算机的CD-ROM光盘以及各种激光条形码的光学读取装置上650nm光信号的探测。此外，为了使650nm半导体激光器的工作电流和发射的激光功率稳定，就必须采用光电探测器将650nm半导体激光器的一部分激光信号转换为电信号，经过负反馈自动控制(APC)半导体激光器的驱动电流。所以，要使一个650nm半导体激光器稳定工作，就必须配一个650nm的半导体光电探测器。用于制备650nm的光电探测器的半导体材料，可以有GaAsP、AlGaAs、GaAs、InP和Si等多种选择。如上所述，实现650nm光纤通信的关键是尽可能降低器件和设备的成本。为了降低650nm光电探测器的成本，首选的是用最成熟最便宜的硅材料制备。但是Si的室温禁带宽度与650nm不完全匹配。为了提高设备的光探测灵敏度，用于650nm通信的光电探测器在650nm波长的光响应度希望能在0.4A/W左右，而常规方法制备的Si PIN光电探测器在650nm处的光响应度太小，仅有0.3A/W左右，不适用于650nm的光纤通信。因此为了提高Si PIN光电探测器在650nm波长的光响应度，就必须改进已有Si PIN光电探测器的结构和工艺。已有的用于650nm光纤通信的光电探测器为P+/I(N-)/N+三层结构，其短波光响应度低，原因是光照面P+层的P型掺杂浓度太高，使P+层受损伤造成少子扩散长度减少，形成所谓光生少子的“死层”。当短波长的光入射到“死层”时，光生少子在“死层”迅速复合，寿命很短，从而降低了短波的响应度(尹长松，朱晓刚，硅光探测器紫外响应的改善，半导体学报，1997，18，(7))。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种I-V特性好、暗电流小、光响应度高的。要提高短波的响应度，就必须减少“死层”的影响。为此，本专利技术的技术方案是将硅光电探测器设计成P+/P/I(N-)/N+四层结构，即在常规探测器的P+层“死层”下面增加一层P型层，构成具有高低发射结的PIN管，并尽可能将P+层减薄。用于650nm光纤通信的光电探测器为重掺杂的P+表面层/P型层/低掺杂N-型外延层/重掺杂N+衬底层，即P+/P/I(N-)/N+四层结构。其中P+区的厚度为0.08～0.12μm，浓度为(1～5)×1020cm-3；P区的厚度为0.4～0.6μm，浓度为(1～2)×1018cm-3；I(N-)的厚度为35～100μm，浓度为1×1015～1×1016cm-3；N+的厚度为400～600μm，浓度为(1～5)×1018cm-3；SiO2膜的折射率为1.4～1.6，厚度为0.108～0.352μm，透射率为94％～96％。外延片参数电阻率为25～40Ω·cm，外延层为低掺杂N-型层，其厚度为35～100μm，衬底是重掺杂N+层，厚度为400～600μm，晶向为<111>。最好P+区的厚度为0.1μm，浓度为1×1020cm-3；P区厚度为0.8μm，浓度为1×1021cm-3；I区的厚度为200μm；N+区的厚度为0.5μm，浓度为1×1020cm-3；SiO2膜的折射率为1.5的SiO2膜的厚度为0.108μm或0.325μm，透射率为0.95％。所说的外延片最好选用参数电阻率为25.2Ω·cm的N-/N+外延片，外延层为低掺杂N--型层，其厚度为36μm，衬底是重掺杂N+层，厚度为580μm。本专利技术所说的用于650nm光纤通信的光电探测器的制造方法为1、材料生长采用N-/N+外延片，外延层为低掺杂N-层，衬底是重掺杂N+层。2、氧化。3、光刻氧化膜。4、P型扩散，分为淡硼扩散和浓硼扩散两个步骤1)淡硼扩散①预处理扩散前须先将硼源片通氧气活化。②预沉积940～960℃，70～80min，控制结深0.25～0.35μm，表面浓度为(2～4)×1020cm-3。③再分布预沉积后将硅片取出，用HF酸去掉表面玻璃层，然后在高温下进行再分布，再分布温度1000～1200℃，10～15min；或1000～1100℃，25～35min。2)浓硼扩散炉温940～960℃，在氮气保护下，时间22～26min，结深为0.1～0.2μm，结深处的浓度Nx为1×1018～1×1019cm-3，表面浓度Ns为(1～4)×1020cm-3。5、蒸发铝。6.光刻铝用浓磷酸将铝腐蚀干净，再用等离子去胶机将表面的胶去除干净。7.合金形成电极在520～550℃温度中氮气保护下合金10～20min，即可制得有良好欧姆接触的铝电极。8.蒸发抗反射膜采用SiO2单层膜或SiO2+Si3N4双层膜作为抗反射膜，先后生长SiO2单层膜或SiO2+Si3N4双层膜。9、光刻抗反射膜。10.减薄蒸发背电极。11.划片、封装和测试。在生长材料中可采用电阻率为25.2Ω·cm的N-/N+外延片，外延层厚度为36μm，衬底是重掺杂N+层，样品厚度为580μm。当采用固态氮化硼扩散时，即采用固态的氮化硼作源，用氮气保护进行开管扩散淡硼扩散①预处理扩散前须先将硼源片在950℃下通氧气活化，使氮化硼片表面形成足量的B2O3，以保证在扩散过程中有足够高的B2O3蒸汽压，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝，刘丽娜，
申请(专利权)人：厦门三优光机电科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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