本发明专利技术提供一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器及其制作方法，该背光探测器由底部至上部依次包括有n+-InP衬底、高浓度掺杂的n-InP过渡层、中等浓度掺杂的n-InP缓冲层、非故意掺杂的InGaAs光吸收层、扩锌的P-InP覆盖层、P+-InGaAs电接触层及SiO2保护层，该覆盖层与电接触层内形成有浅沟刻蚀区，该浅沟刻蚀区下方位于该光吸收层内形成有氢离子注入高阻区，在该SiO2保护层上设有环状的金属电极，该金属电极包围该浅沟刻蚀区，该金属电极外围设有金属挡光层。本发明专利技术的浅沟栅状氢离子高阻隔离区可有效减少光敏区的面积和PN结电容，达到减小光脉冲信号的开启延迟和光关断后的电脉冲拖尾。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光通信中突发式光模块用背光探测器的结构和主要制作方法，特别涉及一种浅沟栅状背光探测器的芯片结构及其主要制作工艺。
技术介绍
光接入网E-POM和G-PON正向高速、大容量方向发展，目前最高传输速率已达lOGb/s，其中关键光电子器件是高速激光器(LD)、光探测器和LD用的背光探测器。对高速突发式光收发模块来说，有比较苛刻的快速响应和快速关断时间要求。而这种要求满足与否，主要取决于激光器和探测器的性能和相关电路情况。对高速突发式光发射模块来说，通常要采用背光探测器来检测激光器前光信号的快速响应和发射光功率的变化，以期对激光工作状态进行实时调整。但发射端的背光探测器和接收端的光探测器的区别较大，主要体现在发送光信号接收点的位置和光敏面大小不同。具体来说，对接收端的光探测器，它和耦合光纤的位置离得很近，一般仅有2-10微米，光敏面直径在30-50微米，其P-N结电容在O. 3-1. OPf范围，这样RC时间就较小，对光信号的响应速度就比较快；而发射端LD用的背光探测器，与LD背光发射面离得较远，一般在1. 5-2. 5毫米范围，而且，考虑到背光发散角和耦合难易程度，背光探测器光敏面面积一般设计得都较大，通常是前光探测器面积的16-36倍(直径4-6倍)。这样，背光探测器的PN结电容就比较大，是接收端光探测器结电容的16-36倍。此外，由 于杂散光和入射到光敏区边缘的信号光产生非平衡载流子，它们通过扩散运动到PN结区时间比较长(与高电场下载流子漂移运动相比)。这种光生载流子扩散运动占时比较长的光称为“慢光”，它们将使光信号关断后产生电脉冲信号的“拖尾”。现有光模块中背光探测器(常称MPD)，通常是大面积的PIN型结构，它的PN结电容较大，而且光纤对准可能偏移，使光敏面边缘产生慢速扩散运动的非平衡载流子。由于PN结电容较大和光纤可能偏移，将引起光脉冲信号开启延迟和光关断后电脉冲信号“拖尾”现象。实践表明，平面扩散型PIN光电二极管响应电流都有程度不同的光开延迟和光关“拖尾”现象。所谓拖尾，就是光信号关断后，由光引起的光生载流子不是立即耗尽，而是慢慢流尽。经测试，在光发射信号停止后，背光探测器中的电流，在现有状态下，要经过300 2000ns后才会消失，而高速突发光模块用的背光探测器要求拖尾时间小于100ns。如果把光敏面大大减小，虽然可以减小PN结电容，但不能避免边缘区慢速扩散的光生载流子。这不仅没有彻底解决拖尾现象，而且又引起光耦合困难和光耦合效率降低。当然，为了避免慢速运动的光生载流子形成，可以把进光面P性电极加宽，但这样一来等效PN结电容增加了，由RC效应引起的拖尾现象仍然没有很好解决。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种有效减小器件的PN结电容从而减小光开启延时及光关断拖尾时间的突发式光模块用背光探测器及其制作方法。为达到上述目的，本专利技术提供一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其由底部至上部依次包括有n+-1nP衬底、高浓度掺杂的n-1nP过渡层、中等浓度掺杂的n_InP缓冲层、非故意掺杂的InGaAs光吸收层、扩锌的P-1nP覆盖层、P+-1nGaAs电接触层及SiO2保护层，该覆盖层与电接触层内形成有浅沟刻蚀区，该浅沟刻蚀区下方位于该光吸收层内形成有氢离子注入高阻区，在该SiO2保护层上设有环状的金属电极，该金属电极包围该浅沟刻蚀区，该金属电极外围设有金属挡光层。所述衬底浓度为(1-3) XlO1Vcm3,厚度为250-300微米；所述过渡层浓度为(2-4) X IO1Vcm3,厚度为O. 5-0. 8微米；所述缓冲层浓度为(4_6) X IO1Vcm3,厚度为O.8-1. O微米；所述光吸收层浓度为〈IX 1015/cm3，厚度为1. 8-2. O微米；所述覆盖层浓度为〈5XlO1Vcm3,厚度为O. 35-0. 45微米；所述电接触层浓度为〈5X 1015/cm3，厚度为O.10-0. 12 微米。所述金属挡光层与金属电极之间有一绝缘区隔离，该绝缘区宽度为4. 0-6. O μ m。 所述浅沟刻蚀区的浅沟深度为O. 45-0. 50 μ m,沟宽5. 0-6. O μ m,相邻浅沟条间隔为5. 0-6. O μ m,所述氢离子注入高阻区深度为1. 4-1. 6 μ m,所述氢离子注入高阻区的宽度为 5. 0-6. O μ m。所述金属电极由锌金合金构成，厚度为4500-5000埃，金属条宽为10_15μπι，金属焊盘直径为40-45 μ m ;所述金属挡光层为金锌合金,金属层厚为4000-5000埃，宽度为15-20 μ mD本专利技术还提供一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器的制作方法，该方法包括 步骤一、首先制作背光探测器的层次结构，清洗掺S衬底片，利用气相外延、掩膜淀积及光刻腐蚀在掺S衬底上依次外延生长高浓度掺杂的n-1nP过渡层、中等浓度掺杂的n-1nP缓冲层、非故意掺杂的InGaAs光吸收层、P-1nP覆盖层及P+-1nGaAs电接触层； 步骤二、采用两次扩散技术，在P-1nP覆盖层和InGaAs电接触层中扩锌； 步骤三、采用反应离子刻蚀技术把芯片光敏区的P-1nP覆盖层和P+-1nGaAs电接触层的部分区域刻蚀成浅沟条状结构； 步骤四、采用两次氢离子叠加注入，在浅沟条状结构下面的InGaAs光吸收层制作氢离子注入高阻区； 步骤五、进行SiO2淀积，形成SiO2保护层； 步骤六、采用光刻P面电极窗口和标记、湿法去胶及电子束蒸发金/锌合金在SiO2保护层上形成环状的金属电极，该金属电极包围该浅沟条状结构； 步骤七、在SiO2保护层上形成金属挡光层，该金属挡光层围绕里边环状的金属电极排布。所述步骤二中，第一次扩散在530摄氏度、压强为225乇、二甲基锌流量为5标况晕升每分，扩散15分钟；第二次扩散在相同温度和压强下，以二甲基锌流量为10标况晕升每分，扩散5分钟；使其外延层P-1nP覆盖层和InGaAs电接触层中扩Zn，浓度分别为达到(4-6) X IO1Vcm3 和(1-2) X IO1Vcm30所述浅沟条状结构的浅沟深度为O. 45-0. 50 μ m，沟宽为5. 0-6. O μ m，相邻浅沟条间隔为 5. 0-6. O μ m。在所述步骤四种，被氢离子注入的晶片法线与注入离子束成7°- 8°，氢离子注入能量、剂量分别为120KeV、5X1014 /cm2，两次叠加注入深度为1. 4-1. 6 μ m，然后在180°C下退火30分种；所述氢离子注入高阻区深度为1. 4-1. 6 μ m，所述氢离子注入高阻区的宽度为5. 0-6. O μ mD所述金属电极由锌金合金构成，厚度为4500-5000埃，金属条宽为10_15μπι，金属焊盘直径为40-45 ym;所述金属挡光层为金锌合金，金属层厚为4000-5000埃，宽度为15-20 μ m;所述金属挡光层与金属电极之间有一绝缘区隔离，该绝缘区宽度为4.0-6. O μ m。 本专利技术在临近芯片光敏区的边缘制作一个较宽的金属挡光环，该挡光环与环状P性电极之间有一很窄的绝缘区(SiO2)隔离(此隔离宽度受到光刻精度的限制，一般为3-5微米)，从而不增加光敏区面积和等效PN结电容。因此，临近本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，其由底部至上部依次包括有n+?InP衬底、高浓度掺杂的n?InP过渡层、中等浓度掺杂的n?InP缓冲层、非故意掺杂的InGaAs光吸收层、扩锌的P?InP覆盖层、P+?InGaAs电接触层及SiO2保护层，该覆盖层与电接触层内形成有浅沟刻蚀区，该浅沟刻蚀区下方位于该光吸收层内形成有氢离子注入高阻区，在该SiO2保护层上设有环状的金属电极，该金属电极包围该浅沟刻蚀区，该金属电极外围设有金属挡光层。
【技术特征摘要】
1.一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，其由底部至上部依次包括有n+-1nP衬底、高浓度掺杂的n-1nP过渡层、中等浓度掺杂的n_InP缓冲层、非故意掺杂的 InGaAs光吸收层、扩锌的P-1nP覆盖层、P+-1nGaAs电接触层及SiO2保护层，该覆盖层与电接触层内形成有浅沟刻蚀区，该浅沟刻蚀区下方位于该光吸收层内形成有氢离子注入高阻区，在该SiO2保护层上设有环状的金属电极，该金属电极包围该浅沟刻蚀区，该金属电极外围设有金属挡光层。2.如权利要求1所述的突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，所述衬底浓度为(1-3) XlO1Vcm3,厚度为250-300微米；所述过渡层浓度为(2_4) X 1017/cm3，厚度为O. 5-0. 8微米；所述缓冲层浓度为(4-6) X IO1Vcm3,厚度为O. 8-1. O微米；所述光吸收层浓度为〈I XlO1Vcm3,厚度为1. 8-2. O微米；所述覆盖层浓度为〈5 X 1015/cm3，厚度为O.35-0. 45微米;所述电接触层浓度为<5X 1015/cm3，厚度为O. 10-0. 12微米。3.如权利要求1所述的突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，所述金属挡光层与金属电极之间有一绝缘区隔离，该绝缘区宽度为4. 0-6. O μ m。4.如权利要求1所述的突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，所述浅沟刻蚀区的浅沟深度为O. 45-0. 50 μ m，沟宽5. 0-6. Oym,相邻浅沟条间隔为5. 0-6. O μ m，所述氢离子注入高阻区深度为1. 4-1. 6 μ m,所述氢离子注入高阻区的宽度为5. 0-6. O μ m。5.如权利要求1所述的突发式光模块用浅沟栅状背光探测器，其特征在于，所述金属电极由锌金合金构成，厚度为4500-5000埃，金属条宽为10-15μ m，金属焊盘直径为 40-45 μ m ;所述金属挡光层为金锌合金，金属层厚为4000-5000埃，宽度为15-20 μ m。6.一种突发式光模块用浅沟栅状背光探测器的制作方法，其特征在于，该方法包括步骤一、首先制作背光探测器的层次结构，清洗掺S衬底片，利用气相外延、掩膜淀积及光刻腐蚀在掺S衬底上依次外延生长高浓度掺杂的n-1nP过渡层、中等浓度掺杂的n-1nP 缓冲层、非故意掺杂的InG...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁国庆，唐琦，胡长飞，
申请(专利权)人：华工科技产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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