專利名稱：突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光通信中突發(fā)式光模塊用背光探測(cè)器的結(jié)構(gòu)和主要制作方法，特別涉及一種淺溝柵狀背光探測(cè)器的芯片結(jié)構(gòu)及其主要制作工藝。
背景技術(shù)：
光接入網(wǎng)E-POM和G-PON正向高速、大容量方向發(fā)展，目前最高傳輸速率已達(dá)lOGb/s，其中關(guān)鍵光電子器件是高速激光器(LD)、光探測(cè)器和LD用的背光探測(cè)器。對(duì)高速突發(fā)式光收發(fā)模塊來說，有比較苛刻的快速響應(yīng)和快速關(guān)斷時(shí)間要求。而這種要求滿足與否，主要取決于激光器和探測(cè)器的性能和相關(guān)電路情況。對(duì)高速突發(fā)式光發(fā)射模塊來說，通常要采用背光探測(cè)器來檢測(cè)激光器前光信號(hào)的快速響應(yīng)和發(fā)射光功率的變化，以期對(duì)激光工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。但發(fā)射端的背光探測(cè)器和接收端的光探測(cè)器的區(qū)別較大，主要體現(xiàn)在發(fā)送光信號(hào)接收點(diǎn)的位置和光敏面大小不同。具體來說，對(duì)接收端的光探測(cè)器，它和耦合光纖的位置離得很近，一般僅有2-10微米，光敏面直徑在30-50微米，其P-N結(jié)電容在O. 3-1. OPf范圍，這樣RC時(shí)間就較小，對(duì)光信號(hào)的響應(yīng)速度就比較快；而發(fā)射端LD用的背光探測(cè)器，與LD背光發(fā)射面離得較遠(yuǎn)，一般在1. 5-2. 5毫米范圍，而且，考慮到背光發(fā)散角和耦合難易程度，背光探測(cè)器光敏面面積一般設(shè)計(jì)得都較大，通常是前光探測(cè)器面積的16-36倍(直徑4-6倍)。這樣，背光探測(cè)器的PN結(jié)電容就比較大，是接收端光探測(cè)器結(jié)電容的16-36倍。此外，由 于雜散光和入射到光敏區(qū)邊緣的信號(hào)光產(chǎn)生非平衡載流子，它們通過擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到PN結(jié)區(qū)時(shí)間比較長(zhǎng)(與高電場(chǎng)下載流子漂移運(yùn)動(dòng)相比)。這種光生載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)占時(shí)比較長(zhǎng)的光稱為“慢光”，它們將使光信號(hào)關(guān)斷后產(chǎn)生電脈沖信號(hào)的“拖尾”?，F(xiàn)有光模塊中背光探測(cè)器(常稱MPD)，通常是大面積的PIN型結(jié)構(gòu)，它的PN結(jié)電容較大，而且光纖對(duì)準(zhǔn)可能偏移，使光敏面邊緣產(chǎn)生慢速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的非平衡載流子。由于PN結(jié)電容較大和光纖可能偏移，將引起光脈沖信號(hào)開啟延遲和光關(guān)斷后電脈沖信號(hào)“拖尾”現(xiàn)象。實(shí)踐表明，平面擴(kuò)散型PIN光電二極管響應(yīng)電流都有程度不同的光開延遲和光關(guān)“拖尾”現(xiàn)象。所謂拖尾，就是光信號(hào)關(guān)斷后，由光引起的光生載流子不是立即耗盡，而是慢慢流盡。經(jīng)測(cè)試，在光發(fā)射信號(hào)停止后，背光探測(cè)器中的電流，在現(xiàn)有狀態(tài)下，要經(jīng)過300 2000ns后才會(huì)消失，而高速突發(fā)光模塊用的背光探測(cè)器要求拖尾時(shí)間小于100ns。如果把光敏面大大減小，雖然可以減小PN結(jié)電容，但不能避免邊緣區(qū)慢速擴(kuò)散的光生載流子。這不僅沒有徹底解決拖尾現(xiàn)象，而且又引起光耦合困難和光耦合效率降低。當(dāng)然，為了避免慢速運(yùn)動(dòng)的光生載流子形成，可以把進(jìn)光面P性電極加寬，但這樣一來等效PN結(jié)電容增加了，由RC效應(yīng)引起的拖尾現(xiàn)象仍然沒有很好解決。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種有效減小器件的PN結(jié)電容從而減小光開啟延時(shí)及光關(guān)斷拖尾時(shí)間的突發(fā)式光模塊用背光探測(cè)器及其制作方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其由底部至上部依次包括有n+-1nP襯底、高濃度摻雜的n-1nP過渡層、中等濃度摻雜的n_InP緩沖層、非故意摻雜的InGaAs光吸收層、擴(kuò)鋅的P-1nP覆蓋層、P+-1nGaAs電接觸層及SiO2保護(hù)層，該覆蓋層與電接觸層內(nèi)形成有淺溝刻蝕區(qū)，該淺溝刻蝕區(qū)下方位于該光吸收層內(nèi)形成有氫離子注入高阻區(qū)，在該SiO2保護(hù)層上設(shè)有環(huán)狀的金屬電極，該金屬電極包圍該淺溝刻蝕區(qū)，該金屬電極外圍設(shè)有金屬擋光層。所述襯底濃度為(1-3) XlO1Vcm3,厚度為250-300微米；所述過渡層濃度為(2-4) X IO1Vcm3,厚度為O. 5-0. 8微米；所述緩沖層濃度為(4_6) X IO1Vcm3,厚度為
O.8-1. O微米；所述光吸收層濃度為〈IX 1015/cm3，厚度為1. 8-2. O微米；所述覆蓋層濃度為〈5XlO1Vcm3,厚度為O. 35-0. 45微米；所述電接觸層濃度為〈5X 1015/cm3，厚度為
O.10-0. 12 微米。所述金屬擋光層與金屬電極之間有一絕緣區(qū)隔離，該絕緣區(qū)寬度為4. 0-6. O μ m。

所述淺溝刻蝕區(qū)的淺溝深度為O. 45-0. 50 μ m,溝寬5. 0-6. O μ m,相鄰淺溝條間隔為5. 0-6. O μ m,所述氫離子注入高阻區(qū)深度為1. 4-1. 6 μ m,所述氫離子注入高阻區(qū)的寬度為 5. 0-6. O μ m。所述金屬電極由鋅金合金構(gòu)成，厚度為4500-5000埃，金屬條寬為10_15μπι，金屬焊盤直徑為40-45 μ m ;所述金屬擋光層為金鋅合金,金屬層厚為4000-5000埃，寬度為15-20 μ mD本發(fā)明還提供一種突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，該方法包括
步驟一、首先制作背光探測(cè)器的層次結(jié)構(gòu)，清洗摻S襯底片，利用氣相外延、掩膜淀積及光刻腐蝕在摻S襯底上依次外延生長(zhǎng)高濃度摻雜的n-1nP過渡層、中等濃度摻雜的n-1nP緩沖層、非故意摻雜的InGaAs光吸收層、P-1nP覆蓋層及P+-1nGaAs電接觸層；
步驟二、采用兩次擴(kuò)散技術(shù)，在P-1nP覆蓋層和InGaAs電接觸層中擴(kuò)鋅；
步驟三、采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)把芯片光敏區(qū)的P-1nP覆蓋層和P+-1nGaAs電接觸層的部分區(qū)域刻蝕成淺溝條狀結(jié)構(gòu)；
步驟四、采用兩次氫離子疊加注入，在淺溝條狀結(jié)構(gòu)下面的InGaAs光吸收層制作氫離子注入高阻區(qū)；
步驟五、進(jìn)行SiO2淀積，形成SiO2保護(hù)層；
步驟六、采用光刻P面電極窗口和標(biāo)記、濕法去膠及電子束蒸發(fā)金/鋅合金在SiO2保護(hù)層上形成環(huán)狀的金屬電極，該金屬電極包圍該淺溝條狀結(jié)構(gòu)；
步驟七、在SiO2保護(hù)層上形成金屬擋光層，該金屬擋光層圍繞里邊環(huán)狀的金屬電極排布。所述步驟二中，第一次擴(kuò)散在530攝氏度、壓強(qiáng)為225乇、二甲基鋅流量為5標(biāo)況暈升每分，擴(kuò)散15分鐘；第二次擴(kuò)散在相同溫度和壓強(qiáng)下，以二甲基鋅流量為10標(biāo)況暈升每分，擴(kuò)散5分鐘；使其外延層P-1nP覆蓋層和InGaAs電接觸層中擴(kuò)Zn，濃度分別為達(dá)到(4-6) X IO1Vcm3 和(1-2) X IO1Vcm30所述淺溝條狀結(jié)構(gòu)的淺溝深度為O. 45-0. 50 μ m，溝寬為5. 0-6. O μ m，相鄰淺溝條間隔為 5. 0-6. O μ m。
在所述步驟四種，被氫離子注入的晶片法線與注入離子束成7°- 8°，氫離子注入能量、劑量分別為120KeV、5X1014 /cm2，兩次疊加注入深度為1. 4-1. 6 μ m，然后在180°C下退火30分種；所述氫離子注入高阻區(qū)深度為1. 4-1. 6 μ m，所述氫離子注入高阻區(qū)的寬度為5. 0-6. O μ mD所述金屬電極由鋅金合金構(gòu)成，厚度為4500-5000埃，金屬條寬為10_15μπι，金屬焊盤直徑為40-45 ym;所述金屬擋光層為金鋅合金，金屬層厚為4000-5000埃，寬度為15-20 μ m;所述金屬擋光層與金屬電極之間有一絕緣區(qū)隔離，該絕緣區(qū)寬度為
4.0-6. O μ m。 本發(fā)明在臨近芯片光敏區(qū)的邊緣制作一個(gè)較寬的金屬擋光環(huán)，該擋光環(huán)與環(huán)狀P性電極之間有一很窄的絕緣區(qū)(SiO2)隔離(此隔離寬度受到光刻精度的限制，一般為3-5微米)，從而不增加光敏區(qū)面積和等效PN結(jié)電容。因此，臨近光敏面邊緣區(qū)的光就被金屬擋光層反射回去了，可避免光敏面邊緣可能產(chǎn)生的入射光生載流子慢速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。同時(shí)本發(fā)明的淺溝柵狀氫離子高阻隔離區(qū)可有效減少光敏區(qū)的面積和PN結(jié)電容，達(dá)到進(jìn)一步減小光脈沖信號(hào)的開啟延遲和光關(guān)斷后的電脈沖拖尾。


圖1a為本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器總體結(jié)構(gòu)剖面 圖1b為本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器總體結(jié)構(gòu)俯視 圖2為本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的淺溝結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的H離子注入?yún)^(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為便于對(duì)本發(fā)明高速突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的芯片結(jié)構(gòu)和主要制作工藝有進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖并舉較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如下。如圖1a與圖1b及圖2所示，本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的芯片的總體結(jié)構(gòu)，其由底部至上部依次包括有n+-1nP襯底1、高濃度摻雜的n-1nP過渡層2、中等濃度摻雜的n-1nP緩沖層3、非故意摻雜的InGaAs光吸收層4、擴(kuò)Zn的P-1nP覆蓋層5、P+-1nGaAs電接觸層8及SiO2保護(hù)層9，該覆蓋層5與電接觸層8內(nèi)形成有淺溝刻蝕區(qū)6，該淺溝刻蝕區(qū)6下方位于光吸收層4內(nèi)形成有氫離子注入高阻區(qū)7 (如圖4所示)，在SiO2保護(hù)層9上設(shè)有環(huán)狀的金屬電極11，該金屬電極11包圍該淺溝刻蝕區(qū)6，該金屬電極11外圍設(shè)有金屬擋光層10。本發(fā)明突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的工藝參數(shù)為摻雜S的n+-1nP襯底1，濃度為(1-3) X IO1Vcm3,厚度為250-300微米；高濃度摻雜的n_InP過渡層2，濃度為(2-4) X IO1Vcm3,厚度為O. 5-0. 8微米；中等濃度摻雜的n_InP緩沖層3，濃度為(4-6) X IO1Vcm3,厚度為O. 8-1. O微米；非故意摻雜的InGaAs光吸收層4，濃度為〈I X IO15/cm3，厚度為1. 8-2. O微米；非故意摻雜的外延的P-1nP覆蓋層5，濃度為〈5 X IO1Vcm3，厚度為O. 35-0. 45微米;非故意摻雜的外延的P+ -1nGaAs電接觸層8，濃度為<5 X IO1Vcm3,厚度為O. 10-0. 12微米。
本發(fā)明的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法包括有如下步驟1、首先制作背光探測(cè)器的層次結(jié)構(gòu)，清洗摻S襯底片,利用氣相外延(Metal-organicChemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀)、掩膜淀積及光刻腐蝕在摻S襯底I上依次外延生長(zhǎng)高濃度摻雜的n-1nP過渡層2、中等濃度摻雜的n_InP緩沖層3、非故意摻雜的InGaAs光吸收層4、P-1nP覆蓋層5及P+-1nGaAs電接觸層8。2、采用兩次擴(kuò)散技術(shù)，在P-1nP覆蓋層5和InGaAs電接觸層8擴(kuò)Zn，第一次擴(kuò)散在530攝氏度、壓強(qiáng)為225乇、二甲基鋅流量為5標(biāo)況毫升每分，擴(kuò)散15分鐘；第二次擴(kuò)散在相同溫度和壓強(qiáng)下，以二甲基鋅流量為10標(biāo)況毫升每分，擴(kuò)散5分鐘；使其外延層P-1nP覆蓋層5和InGaAs電接觸層8中擴(kuò)Zn，即形成P+-1nGaAs,濃度分別為達(dá)到(4-6) X IO16/cm3和(1-2) X IO1Vcm3,然后除去殘留掩膜，淀積新掩膜。3、如圖3所示，采用反應(yīng)離子刻蝕(或化學(xué)腐蝕)技術(shù)把芯片光敏區(qū)的P-1nP覆蓋層5和P+-1nGaAs電接觸層8的部分區(qū)域刻蝕成淺溝條狀結(jié)構(gòu)，即淺溝刻蝕區(qū)6，淺溝深度為O. 45-0. 50 μ m，溝寬為5. 0-6. O μ m，相鄰淺溝條間隔為5. 0-6. O μ m。4、如圖4所示，采用兩次氫離子疊加注入、低溫退火等工藝在淺溝條狀結(jié)構(gòu)下面的InGaAs光吸收層4制作氫離子注入高阻區(qū)7，兩次注入氫離子，以獲得電隔離所需的高阻區(qū)，氫離子注入高阻區(qū)7對(duì)表面入射光起散射和阻隔作用，由于不存在PN結(jié)，也就有效減小了光敏PN結(jié)總電容。為避免溝道效應(yīng)，并獲得氫離子均勻分布，被氫離子注入的晶片法線與注入離子束成7°- 8°，氫離子注入能量、劑量分別為120KeV、5X1014 /cm2，兩次疊加注入深度為1. 4-1. 6 μ m ;然后在180°C下退火30分種，以消除反應(yīng)離子刻蝕和離子注入引起的晶格損傷。該氫離子注入高阻區(qū)7的寬度等同于上方的淺溝條狀結(jié)構(gòu)的溝寬，即
5.0-6. O μ mD5、進(jìn)行SiO2淀積 ，形成SiO2保護(hù)層9。6、采用光刻P面電極窗口和標(biāo)記、濕法去膠及電子束蒸發(fā)金/鋅合金在SiO2保護(hù)層9上形成P面電極，即金屬電極11，該金屬電極11為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并包圍淺溝刻蝕區(qū)6。金屬電極11由Zn/Au合金構(gòu)成，厚度為4500-5000埃，金屬條寬10-15 μ m,而金屬焊盤直徑為40-45 μm。7、在SiO2保護(hù)層9上形成金屬擋光層10，該金屬擋光層10圍繞里邊環(huán)狀金屬電極11排布，該金屬擋光層為金鋅合金(Au/Zn)，金屬層厚為4000-5000埃，寬度為15-20 μ m，金屬擋光層10內(nèi)側(cè)與金屬電極11之間間距為4. 0-6. O μ m。金屬擋光層10其作用是利用其反射掉可能存在的入射信號(hào)光和雜散光，避免擋光層下面非故意摻雜的InGaAs光吸收層4層產(chǎn)生光生載流子，從而避免光關(guān)斷后引起的拖尾現(xiàn)象。此外，在光敏區(qū)淺溝柵狀的頂層也有相同的金屬擋光層。本發(fā)明突發(fā)式光模塊用的淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，主要工藝為氣相外延、介質(zhì)淀積、光刻腐蝕、Zn掩蔽擴(kuò)散、等離子刻蝕、氫離子注入、低溫退火和金屬蒸發(fā)等。本發(fā)明之所以提出淺溝柵狀結(jié)構(gòu)，是因?yàn)?)Ρ-ΙηΡ覆蓋層和P+-1nGaAs電接觸層中的Zn摻雜濃度很高，一般在(I X IO16-1 X IO18 ) cm_3范圍，氫離子注入?yún)^(qū)不足以補(bǔ)償該處高摻雜，從而可能形成導(dǎo)電層，這將起不到電隔離作用。所以采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)把高濃度摻雜區(qū)除去，形成淺溝條狀結(jié)構(gòu)，刻蝕深度為(O. 45-0. 50)微米，寬度為5. 0-6. O微米；
2)考慮氫離子注入深度受限，為彌補(bǔ)深度不足，增加上述淺溝。通常，氫離子在InP/InGaAs材料中的最大注入深度為I微米，氫離子兩次疊加注入深度為1. 4-1. 6微米，考慮到入射到InGaAs光的吸收效率，其層厚度應(yīng)為1. 6微米以上。如果淺溝深度為(O. 45-0. 50)微米，氫離子注入深度為1. 4-1. 6微米，這樣隔離區(qū)總深度也可達(dá)1. 8微米以上，從而更有效地限制了透入入射光。本發(fā)明在臨近芯片光敏區(qū)的邊緣制作一個(gè)較寬的金屬擋光環(huán)，該擋光環(huán)與環(huán)狀P性電極之間有一很窄的絕緣區(qū)(SiO2)隔離(此隔離寬度受到光刻精度的限制，一般為
4.0-6. O微米)，從而不增加光敏區(qū)面積和等效PN結(jié)電容。因此，臨近光敏面邊緣區(qū)的光就被金屬擋光層反射回去了，可避免光敏面邊緣可能產(chǎn)生的入射光生載流子慢速擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。為了減小探測(cè)器光敏區(qū)的PN結(jié)電容，本發(fā)明特別設(shè)計(jì)制作了淺溝柵狀氫離子高阻隔離區(qū)，從而有效減少光敏區(qū)的面積和PN結(jié)電容，達(dá)到進(jìn)一步減小光脈沖信號(hào)的開啟延遲和光關(guān)斷后的電脈沖拖尾。本發(fā)明的主要效果和技術(shù)特點(diǎn)是
一、芯片結(jié)構(gòu)中臨近光敏區(qū)邊緣設(shè)置隔離的金屬擋光環(huán)，能有效避免邊緣區(qū)的慢速運(yùn)動(dòng)的光生載流子，且不增加光敏區(qū)PN結(jié)總電容，從而大大減小光關(guān)斷后的電脈沖拖尾時(shí)間。金屬擋光環(huán)圍繞環(huán)狀P性金屬電極，與其有3-5微米的隔離距離，而且，在該隔離表面有絕緣的SiO2膜保護(hù)膜；
二、芯片結(jié)構(gòu)中光敏區(qū)有特定設(shè)計(jì)制作的淺溝隔離區(qū)，它能克服P-1nP覆蓋層和P+-1nGaAs電接觸層中摻雜濃度高而引起的高阻隔離不足和注入深度不足問題。該淺溝隔離區(qū)采用反應(yīng)離子刻蝕形成，刻蝕深度為O. 45-0. 50微米，寬度為5. 0-6. O微米； 三、淺溝下進(jìn)行氫離子注入形成高阻隔離區(qū)，有效減小了光敏區(qū)PN結(jié)電容，從而有利于減小光關(guān)斷后的電脈沖拖尾時(shí)間，采用兩次氫離子疊加注入，深度可達(dá)1. 4-1. 6微米，寬度與淺溝區(qū)相同；
四、氫離子注入與擴(kuò)散摻雜工藝相比，具有工藝制作溫度低、雜質(zhì)橫向擴(kuò)散小、注入深度精度控制高等特點(diǎn)。在光模塊背光探測(cè)器芯片的InP/InGaAs/InP異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，采用氫離子注入，目前尚未見報(bào)道。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其特征在于，其由底部至上部依次包括有n+-1nP襯底、高濃度摻雜的n-1nP過渡層、中等濃度摻雜的n_InP緩沖層、非故意摻雜的 InGaAs光吸收層、擴(kuò)鋅的P-1nP覆蓋層、P+-1nGaAs電接觸層及SiO2保護(hù)層，該覆蓋層與電接觸層內(nèi)形成有淺溝刻蝕區(qū)，該淺溝刻蝕區(qū)下方位于該光吸收層內(nèi)形成有氫離子注入高阻區(qū)，在該SiO2保護(hù)層上設(shè)有環(huán)狀的金屬電極，該金屬電極包圍該淺溝刻蝕區(qū)，該金屬電極外圍設(shè)有金屬擋光層。
2.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其特征在于，所述襯底濃度為(1-3) XlO1Vcm3,厚度為250-300微米；所述過渡層濃度為(2_4) X 1017/cm3，厚度為O. 5-0. 8微米；所述緩沖層濃度為(4-6) X IO1Vcm3,厚度為O. 8-1. O微米；所述光吸收層濃度為〈I XlO1Vcm3,厚度為1. 8-2. O微米；所述覆蓋層濃度為〈5 X 1015/cm3，厚度為O.35-0. 45微米;所述電接觸層濃度為<5X 1015/cm3，厚度為O. 10-0. 12微米。
3.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其特征在于，所述金屬擋光層與金屬電極之間有一絕緣區(qū)隔離，該絕緣區(qū)寬度為4. 0-6. O μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其特征在于，所述淺溝刻蝕區(qū)的淺溝深度為O. 45-0. 50 μ m，溝寬5. 0-6. Oym,相鄰淺溝條間隔為5. 0-6. O μ m，所述氫離子注入高阻區(qū)深度為1. 4-1. 6 μ m,所述氫離子注入高阻區(qū)的寬度為5. 0-6. O μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器，其特征在于，所述金屬電極由鋅金合金構(gòu)成，厚度為4500-5000埃，金屬條寬為10-15μ m，金屬焊盤直徑為 40-45 μ m ;所述金屬擋光層為金鋅合金，金屬層厚為4000-5000埃，寬度為15-20 μ m。
6.一種突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，其特征在于，該方法包括步驟一、首先制作背光探測(cè)器的層次結(jié)構(gòu)，清洗摻S襯底片，利用氣相外延、掩膜淀積及光刻腐蝕在摻S襯底上依次外延生長(zhǎng)高濃度摻雜的n-1nP過渡層、中等濃度摻雜的n-1nP 緩沖層、非故意摻雜的InGaAs光吸收層、P-1nP覆蓋層及P+-1nGaAs電接觸層；步驟二、采用兩次擴(kuò)散技術(shù)，在P-1nP覆蓋層和InGaAs電接觸層中擴(kuò)鋅；步驟三、采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)把芯片光敏區(qū)的P-1nP覆蓋層和P+-1nGaAs電接觸層的部分區(qū)域刻蝕成淺溝條狀結(jié)構(gòu)；步驟四、采用兩次氫離子疊加注入，在淺溝條狀結(jié)構(gòu)下面的InGaAs光吸收層制作氫離子注入高阻區(qū)；步驟五、進(jìn)行SiO2淀積，形成SiO2保護(hù)層；步驟六、采用光刻P面電極窗口和標(biāo)記、濕法去膠及電子束蒸發(fā)金/鋅合金在SiO2保護(hù)層上形成環(huán)狀的金屬電極，該金屬電極包圍該淺溝條狀結(jié)構(gòu)；步驟七、在SiO2保護(hù)層上形成金屬擋光層，該金屬擋光層圍繞里邊環(huán)狀的金屬電極排布。
7.如權(quán)利要求6所示的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，其特征在于，所述步驟二中，第一次擴(kuò)散在530攝氏度、壓強(qiáng)為225乇、二甲基鋅流量為5標(biāo)況毫升每分，擴(kuò)散15分鐘；第二次擴(kuò)散在相同溫度和壓強(qiáng)下，以二甲基鋅流量為10標(biāo)況毫升每分，擴(kuò)散5分鐘；使其外延層P-1nP覆蓋層和InGaAs電接觸層中擴(kuò)Zn，濃度分別為達(dá)到 (4-6) X IO1Vcm3 和(1-2) X IO1Vcm30
8.如權(quán)利要求6所示的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，其特征在于，所述淺溝條狀結(jié)構(gòu)的淺溝深度為O. 45-0. 50 μ m，溝寬為5. 0-6. O μ m，相鄰淺溝條間隔為 5. 0-6. O μ m。
9.如權(quán)利要求6所示的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，其特征在于，在所述步驟四種，被氫離子注入的晶片法線與注入離子束成7°- 8°，氫離子注入能量、 劑量分別為120KeV、5X1014 /cm2，兩次疊加注入深度為1. 4-1. 6 μ m，然后在180°C下退火30分種；所述氫離子注入高阻區(qū)深度為1. 4-1. 6 μ m，所述氫離子注入高阻區(qū)的寬度為5.0-6. O μ m。
10.如權(quán)利要求6所示的突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器的制作方法，其特征在于，所述金屬電極由鋅金合金構(gòu)成，厚度為4500-5000埃，金屬條寬為10-15 μ m, 金屬焊盤直徑為40-45 ym;所述金屬擋光層為金鋅合金，金屬層厚為4000-5000埃, 寬度為15-20 μ m;所述金屬擋光層與金屬電極之間有一絕緣區(qū)隔離，該絕緣區(qū)寬度為4.0-6. O μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種突發(fā)式光模塊用淺溝柵狀背光探測(cè)器及其制作方法，該背光探測(cè)器由底部至上部依次包括有n+-InP襯底、高濃度摻雜的n-InP過渡層、中等濃度摻雜的n-InP緩沖層、非故意摻雜的InGaAs光吸收層、擴(kuò)鋅的P-InP覆蓋層、P+-InGaAs電接觸層及SiO2保護(hù)層，該覆蓋層與電接觸層內(nèi)形成有淺溝刻蝕區(qū)，該淺溝刻蝕區(qū)下方位于該光吸收層內(nèi)形成有氫離子注入高阻區(qū)，在該SiO2保護(hù)層上設(shè)有環(huán)狀的金屬電極，該金屬電極包圍該淺溝刻蝕區(qū)，該金屬電極外圍設(shè)有金屬擋光層。本發(fā)明的淺溝柵狀氫離子高阻隔離區(qū)可有效減少光敏區(qū)的面積和PN結(jié)電容，達(dá)到減小光脈沖信號(hào)的開啟延遲和光關(guān)斷后的電脈沖拖尾。
文檔編號(hào)H01L31/109GK103050565SQ20121057378
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者丁國(guó)慶, 唐琦, 胡長(zhǎng)飛 申請(qǐng)人:華工科技產(chǎn)業(yè)股份有限公司