[發(fā)明專利]一種帶導光結(jié)構(gòu)的光電二極管及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010591023.X
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN112054073A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 張江勇;楊健
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/0216;H01L31/105;H01L31/18
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發(fā)明公開了一種帶導光結(jié)構(gòu)的光電二極管及其制作方法，包括襯底、光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和導光結(jié)構(gòu)，光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設于所述襯底之上且頂面設有收光口，導光結(jié)構(gòu)包括設于收光口之上的錐形導光孔和設于錐形導光孔內(nèi)側(cè)壁的高反射層，其中錐形導光孔由覆蓋光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)頂部的有機聚合物層開口形成，錐形導光孔的底部孔徑與所述收光口相對應，頂部孔徑大于底部孔徑。本發(fā)明在光電二極管光敏面上利用半導體微加工技術(shù)制作了一個具有較大收光孔徑的導光結(jié)構(gòu)，可提高光纖耦合效率，降低封裝成本。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領域，尤其涉及一種帶導光結(jié)構(gòu)的光電二極管及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，用于光接收的光電探測器的速率要求越來越高。為了達到更高的速率，必須降低光電探測器的結(jié)電容，也就是減小收光面的直徑。目前，25G InGaAs高速探測器的光敏面直徑普遍在20μm左右，而更高速率的探測器光敏面直徑更小。小光敏面探測器導致耦合效率低，良品率差，直接影響高速光模塊產(chǎn)品的成本降低。

為了提升高速光電探測器的耦合效率，目前采用襯底背面集成微透鏡的技術(shù)方案。這一技術(shù)方案雖然可以降低耦合難度，但同時也存在明顯的弊端，比如增加了工藝復雜程度，良率偏低，并且芯片還需要filp-chip工藝，將芯片倒裝到載體上才能使用，芯片體積偏大。這些都導致芯片加工成本明顯增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種帶導光結(jié)構(gòu)的光電二極管及其制作方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種帶導光結(jié)構(gòu)的光電二極管，包括襯底、光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和導光結(jié)構(gòu)；所述光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)設于所述襯底之上且頂面設有收光口，所述導光結(jié)構(gòu)包括設于所述收光口之上的錐形導光孔和設于所述錐形導光孔內(nèi)側(cè)壁的高反射層，其中所述錐形導光孔由覆蓋所述光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)頂部的有機聚合物層開口形成，所述錐形導光孔的底部孔徑與所述收光口相對應，頂部孔徑大于底部孔徑。

可選的，所述收光口的孔徑不大于30μm，所述錐形導光孔的頂部孔徑是所述收光口孔徑的1.1～10倍。

可選的，所述錐形導光孔的側(cè)壁與水平面的外夾角為30°～70°。

可選的，所述有機聚合物層具有感光特性，材料是PI(聚酰亞胺)、PMMA、光刻膠或BCB(苯并環(huán)丁烯)，所述錐形導光孔的高度為3～100μm。

可選的，所述高反射層的在所述光電二極管的工作波段的反射率大于80％，厚度大于10nm。

可選的，所述高反射層的材料是金屬。

可選的，所述光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括PIN外延層、抗反射層、鈍化層和電極，所述PIN外延層設于所述襯底之上，所述鈍化層覆蓋所述PIN外延層的收光口之外的表面并設有讓位于電極連接的開口，所述抗反射層設于所述PIN外延層頂面的收光口內(nèi)，所述電極通過所述開口與所述PIN外延層連接。

可選的，所述PIN外延層包括按序設于所述襯底之上的N型層、I層吸收區(qū)和P型層，所述電極包括連接所述N型層的N電極和連接所述P型層的P電極，其中所述P電極于所述P型層上環(huán)形設置，所述抗反射層設于環(huán)形內(nèi)部并形成所述收光口。

上述光電二極管的制作方法包括以下步驟：

1)于襯底上制作光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；

2)涂覆有機聚合物并預處理形成有機聚合物層；

3)通過光刻技術(shù)于所述有機聚合物層形成對應所述收光口的錐形導光孔；

4)于所述錐形導光孔的內(nèi)側(cè)壁形成高反射層。