[發明專利]一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201010271246.4
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN102386239A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 孫浩;王偉;李凌云;艾立鹍;徐安懷;孫曉瑋;齊鳴
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868;H01L29/36;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管，其特征在于，包括：

InP襯底；

位于所述InP襯底之上的InP緩沖層；

位于所述InP緩沖層之上的N型InGaAs高摻雜層；

位于所述N型InGaAs高摻雜層之上的I型InGaAs不摻雜層；

位于所述I型InGaAs不摻雜層之上的P型InGaAs高摻雜層；

位于所述P型InGaAs高摻雜層之上的保護層；

制備于所述保護層上的處于同一平面的陽極電極和陰極電極；

其中，在所述保護層上開設有向下延伸至P型InGaAs高摻雜層的陽極窗口，所述陽極電極通過該陽極窗口與所述P型InGaAs高摻雜層形成歐姆接觸；所述保護層上還開設有向下延伸至N型InGaAs高摻雜層的陰極窗口，所述陰極電極通過該陰極窗口與所述N型InGaAs高摻雜層形成歐姆接觸；

所述陽極電極與所述陰極電極之間開設有向下延伸至N型InGaAs高摻雜層的隔離槽；

所述陽極電極包括接觸電極部分和引出電極部分，在該接觸電極部分和引出電極部分連接區域的下方開設有向下延伸至InP緩沖層的溝槽，使該連接區域懸空。

2.根據權利要求1所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管，其特征在于：所述P型InGaAs高摻雜層采用碳作為P型摻雜雜質，其摻雜劑量為10²⁰cm^-3數量級。

3.根據權利要求1所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管，其特征在于：所述陽極電極和陰極電極采用Ti/Pt/Au堆棧層、Ti/Au堆棧層或Ge/Au/Ni/Au堆棧層。

4.根據權利要求1所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管，其特征在于：所述保護層采用氧化硅、氮化硅、聚酰亞胺或苯丙環丁烯材料。

5.一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A.采用外延技術在InP襯底上依次外延生長InP緩沖層、N型InGaAs高摻雜層、I型InGaAs不摻雜層、P型InGaAs高摻雜層；

B.在外延生長的P型InGaAs高摻層上制備保護層；

C.利用光刻刻蝕技術開設陽極窗口和陰極窗口，其中，從所述保護層向下刻蝕直至P型InGaAs高摻雜層露出，以形成陽極窗口，從所述保護層向下刻蝕直至N型InGaAs高摻雜層露出，以形成陰極窗口；然后在所述保護層上分別形成陽極電極和陰極電極，使陽極電極和陰極電極通過陽極窗口和陰極窗口分別與P型InGaAs高摻雜層和N型InGaAs高摻雜層形成歐姆接觸；

D.利用刻蝕技術在所述陽極電極與陰極電極之間開設隔離槽，開設隔離槽時，刻蝕去除陽極電極與陰極電極之間的部分保護層、P型InGaAs高摻雜層和I型InGaAs不摻雜層，直至N型InGaAs高摻雜層露出；

E.利用刻蝕技術在陽極電極的部分區域下方開設溝槽，開設溝槽時，刻蝕去除陽極電極下方的部分保護層、P型InGaAs高摻雜層、I型InGaAs不摻雜層、N型InGaAs高摻層，直至InP緩沖層露出，從而形成引出陽極電極的空氣橋結構。

6.根據權利要求5所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于：步驟A采用的外延技術為氣態分子束外延或金屬有機氣相外延沉積。

7.根據權利要求5所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于：步驟B中，采用等離子增強氣相外延沉積制備材料為氧化硅或氮化硅的保護層；或旋涂并固化聚酰亞胺或苯丙環丁烯材料以制備保護層。

8.根據權利要求5所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于：步驟C中，蒸發Ti/Pt/Au堆棧層、Ti/Au堆棧層或Ge/Au/Ni/Au堆棧層，以形成陽極電極和陰極電極，形成的陽極電極和陰極電極分別通過陽極窗口和陰極窗口與P型InGaAs高摻雜層和N型InGaAs高摻雜層相連，然后通過快速熱退火工藝形成歐姆接觸。

9.根據權利要求5所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于：步驟D采用濕法腐蝕開設隔離槽。

10.根據權利要求5所述一種平面結構的磷化銦基PIN開關二極管的制備方法，其特征在于：步驟E采用濕法腐蝕開設溝槽，通過側向的濕法腐蝕去除陽極電極正下方的部分保護層、P型InGaAs高摻雜層、I型InGaAs不摻雜層、N型InGaAs高摻層，直至InP緩沖層露出。