[發明專利]倏逝波耦合型高速高功率光電探測器的制作方法

有效

• 申請號: 201310692477.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103646997A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 崔大健;高新江;黃曉峰;樊鵬;王立
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光電探測器，尤其涉及一種倏逝波耦合型高速高功率光電探測器的制作方法。

背景技術

倏逝波耦合型高速高功率光電探測器是大容量光纖通信數字系統和寬帶大動態模擬光子系統中的核心器件，其與光放大器配合使用，可以提高高速數字通信系統的靈敏度，在某些時候，甚至可以產生足夠高的光電流直接驅動判決電路而不需要電放大器，其還可以最小化外調制模擬光子鏈路噪聲系數并增加動態范圍。

為了減小空間電荷效應并降低熱阻，吸收區部分耗盡（Partially?depleted?absorber-PDA）型探測器結構備受人們關注。其InGaAs層是一個三明治結構，在p型摻雜InGaAs層和n型摻雜InGaAs層之間夾著一層i型InGaAs層。p型與n型InGaAs層摻雜濃度漸變，產生一個準電場幫助少數載流子輸運通過摻雜吸收區。薄耗盡區既使得空間電荷效應更小，又可以使探測器工作在低偏壓下，從而減小總耗散功率。整個InGaAs層厚度設計用來平衡電子和空穴的渡越時間來優化光電探測器的射頻帶寬。要保證高的帶寬（40GHz以上），響應度大于0.6A/W(1.55μm波長)，垂直入射器件結構已經不能滿足要求。采用側面進光倏逝耦合光波導結構與吸收區部分耗盡型光電探測器單片集成，利用光匹配層中的拍模效應將光耦合到吸收層中，光生載流子沿著吸收層長度均勻分布，還可以提高飽和光功率。因此，倏逝場耦合光波導與吸收區部分耗盡型光電探測器單片集成可以實現高響應度、高速度、高飽和光功率性能。然而，現有的倏逝耦合光波導與光電探測器單片集成芯片制作工藝技術引入寄生RC參數較大。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于克服現有倏逝耦合光波導與光電探測器單片集成芯片制作工藝技術引入寄生RC參數大的問題，提供了一種倏逝波耦合型高速高功率光電探測器的制作方法。

本發明所提供的一種倏逝波耦合型高速高功率光電探測器的制作方法，包括：

a、在半絕緣InP襯底上依次生長一層InP應力緩沖層、十個周期交替的InP/InGaAsP稀釋波導層、兩層InGaAsP光匹配層、三層InGaAs吸收層、InP擴散阻擋層及InGaAs接觸層，其中所述半絕緣InP襯底、InP應力緩沖層、InP/InGaAsP稀釋波導層、InGaAsP光匹配層、InGaAs吸收層、InP擴散阻擋層及InGaAs接觸層構成外延片；

b、采用Zn₃As₂源對InGaAs接觸層進行摻雜；

c、制作P電極，所述P電極為Ti/Pt/Au金屬膜制成；

d、生長一層有源區刻蝕阻擋介質膜，并進行臺面刻蝕至InGaAsP光匹配層，以定義有源區；

e、刻蝕掉有源區與波導區以外的區域，直至半絕緣InP襯底，以定義光纖輸入波導區；

f、進行耦合波導刻蝕，刻蝕至InP/InGaAsP稀釋波導層，以定義耦合波導區；

g、制作N電極，所述N電極為AuGeNi/Au金屬膜制成；

h、采用快速退火方法，保證良好的P、N電極歐姆接觸；

i、對整個臺面進行苯并環丁烯材料平坦化，與P電極面在同一平面；

j、用光刻方式在芯片平面上P、N電極挖孔，使P、N電極從苯并環丁烯材料下面露出，再用光刻的方式定義出共平面波導圖形區，采用電鍍Au方法，制作共平面波導電極；

k、將外延片減薄，解理成條狀陣列芯片；

l、對條狀陣列芯片波導端面鍍膜；以及

m、將陣列芯片解理成單元芯片。

進一步的，上述步驟a中采用金屬有機物化學氣相沉積的方法在半絕緣InP襯底上依次生長一層InP應力緩沖層、十個周期交替的InP/InGaAsP稀釋波導層、兩層InGaAsP光匹配層、三層InGaAs吸收層、InP擴散阻擋層及InGaAs接觸層。

進一步的，上述步驟b包括：將外延片分別先后浸泡在丙酮及乙醇各超聲五分鐘，清除外延片表面雜質，利用去離子水將外延片沖洗干凈以及去除表面水分烘干，之后采用閉管擴散Zn₃As₂的方法進行InGaAs接觸層的p型摻雜，擴散溫度550°。

進一步的，上述步驟c包括：采用光刻曝光方式在InGaAs接觸層上定義出P電極位置，再利用電子束蒸發Ti/Pt/Au金屬膜，厚度為20nm/40nm/200nm，金屬剝離工藝形成P電極。

進一步的，上述步驟d中采用ICP干法刻蝕與濕法刻蝕結合的方式進行臺面刻蝕。