倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制作方法，包括：a、在半绝缘InP衬底上依次生长一层InP应力缓冲层、十个周期交替的InP/InGaAsP稀释波导层、两层InGaAsP光匹配层、三层InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层；b、采用Zn3As2源对InGaAs接触层进行掺杂；c、制作P电极；d、定义有源区；e、定义光纤输入波导区；f、定义耦合波导区；g、制作N电极；h、采用快速退火方法，保证良好的P、N电极欧姆接触；i、对整个台面进行苯并环丁烯材料平坦化，与P电极面在同一平面；j、制作共平面波导电极；k、将外延片减薄至110μm，解理成条状阵列芯片；l、对条状阵列芯片波导端面镀膜；以及m、将阵列芯片解理成单元芯片。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及一种光电探测器，尤其涉及一种。
技术介绍
倏逝波耦合型高速高功率光电探测器是大容量光纤通信数字系统和宽带大动态模拟光子系统中的核心器件，其与光放大器配合使用，可以提高高速数字通信系统的灵敏度，在某些时候，甚至可以产生足够高的光电流直接驱动判决电路而不需要电放大器，其还可以最小化外调制模拟光子链路噪声系数并增加动态范围。为了减小空间电荷效应并降低热阻，吸收区部分耗尽(Partially depletedabsorber-PDA)型探测器结构备受人们关注。其InGaAs层是一个三明治结构,在ρ型掺杂InGaAs层和η型掺杂InGaAs层之间夹着一层i型InGaAs层。ρ型与η型InGaAs层掺杂浓度渐变，产生一个准电场帮助少数载流子输运通过掺杂吸收区。薄耗尽区既使得空间电荷效应更小，又可以使探测器工作在低偏压下，从而减小总耗散功率。整个InGaAs层厚度设计用来平衡电子和空穴的渡越时间来优化光电探测器的射频带宽。要保证高的带宽(40GHz以上)，响应度大于0.6A/ff(l.55 μ m波长)，垂直入射器件结构已经不能满足要求。采用侧面进光倏逝耦合光波导结构与吸收区部分耗尽型光电探测器单片集成，利用光匹配层中的拍模效应将光耦合到吸收层中，光生载流子沿着吸收层长度均匀分布，还可以提高饱和光功率。因此，倏逝场耦合光波导与吸收区部分耗尽型光电探测器单片集成可以实现高响应度、高速度、高饱和光功率性能。然而，现有的倏逝耦合光波导与光电探测器单片集成芯片制作工艺技术引入寄生RC参数较大。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于克服现有倏逝耦合光波导与光电探测器单片集成芯片制作工艺技术引入寄生RC参数大的问题，提供了一种。本专利技术所提供的一种，包括:a、在半绝缘InP衬底上依次生长一层InP应力缓冲层、十个周期交替的InP/InGaAsP稀释波导层、两层InGaAsP光匹配层、三层InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层，其中所述半绝缘InP衬底、InP应力缓冲层、InP/InGaAsP稀释波导层、InGaAsP光匹配层、InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层构成外延片；b、米用Zn3As2源对InGaAs接触层进彳了惨杂；C、制作P电极，所述P电极为Ti/Pt/Au金属膜制成；d、生长一层有源区刻蚀阻挡介质膜，并进行台面刻蚀至InGaAsP光匹配层，以定义有源区；e、刻蚀掉有源区与波导区以外的区域，直至半绝缘InP衬底，以定义光纤输入波导区；f、进行耦合波导刻蚀，刻蚀至InP/InGaAsP稀释波导层，以定义耦合波导区；g、制作N电极，所述N电极为AuGeNi/Au金属膜制成；h、采用快速退火方法，保证良好的P、N电极欧姆接触；1、对整个台面进行苯并环丁烯材料平坦化，与P电极面在同一平面；j、用光刻方式在芯片平面上P、N电极挖孔，使P、N电极从苯并环丁烯材料下面露出，再用光刻的方式定义出共平面波导图形区，采用电镀Au方法，制作共平面波导电极；k、将外延片减薄，解理成条状阵列芯片；1、对条状阵列芯片波导端面镀膜；以及m、将阵列芯片解理成单元芯片。进一步的,上述步骤a中采用金属有机物化学气相沉积的方法在半绝缘InP衬底上依次生长一层InP应力缓冲层、十个周期交替的InP/InGaAsP稀释波导层、两层InGaAsP光匹配层、二层InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层。进一步的，上述步骤b包括:将外延片分别先后浸泡在丙酮及乙醇各超声五分钟，清除外延片表面杂质，利用去离子水将外延片冲洗干净以及去除表面水分烘干，之后采用闭管扩散Zn3As2的方法进行InGaAs接触层的p型掺杂，扩散温度550°。进一步的,上述步骤c包括:采用光刻曝光方式在InGaAs接触层上定义出P电极位置，再利用电子束蒸发Ti/Pt/Au金属膜，厚度为20nm/40nm/200nm，金属剥离工艺形成P电极。进一步的，上述步骤d中采用ICP干法刻蚀与湿法刻蚀结合的方式进行台面刻蚀。进一步的，上述步骤e中采用湿法刻蚀方法进行光纤输入波导刻蚀。进一步的，上述步骤f中采用ICP干法刻蚀方法进行耦合波导刻蚀。进一步的，上述步骤j包括:用光刻方式在平面上P、N电极挖孔，使P、N电极从苯并环丁烯材料下面露出，再用光刻的方式定义出共平面波导图形区，采用电镀Au方法，制作共平面波导电极。有益效果:上述倏逝波耦合型高速高功率光电探测器与传统的制作工艺技术相t匕，具有以下优点:(I)选择掺Fe的半绝缘InP材料作为外延衬底材料，可以减小串联电阻和杂散电容；(2)顶层InGaAs欧姆接触层进行Zn掺杂，提高顶层p型掺杂浓度，减小欧姆接触串联电阻；(3)采用金属膜层定义P、N电极欧姆接触区域工艺，保证了 P、N电极接触面积足够大，减小欧姆接触串联电阻；(4)采用苯并环丁烯材料进行台面平坦化工艺，减小了因为电极爬坡与电极不共面引起的寄生电容；(5)在耦合光波导前刻蚀制作输入光波导，避免耦合光波导解理精确的尺寸要求，减小了芯片解理工艺难度；(6)芯片为对称联体结构设计，简化了制作工艺，提高芯片成品率。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1A及图1B是本专利技术的较佳实施方式的流程图。图2是外延材料结构示意图。图3是刻蚀有源区台面至光匹配层后的结构示意图。图4是刻蚀光波导至半绝缘InP衬底后的结构示意图。图5是刻蚀耦合光波导至稀释波导层后的结构示意图。图6是台面平坦化并开孔制作CPW电极后的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解的是，虽然此处可以使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本专利技术的教导。应当理解的是，当提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。在此使用的术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本专利技术的限定。如此处所使用的，除非上下文另外清楚地指出，则单数形式意图也包括复数形式。应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。请参见图1A及图1B，本专利技术的较佳实施方式包括以下步骤:步骤S1:在半绝缘InP衬底上，采用金属有机物化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括：a、在半绝缘InP衬底上依次生长一层InP应力缓冲层、十个周期交替的InP/InGaAsP稀释波导层、两层InGaAsP光匹配层、三层InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层，其中所述半绝缘InP衬底、InP应力缓冲层、InP/InGaAsP稀释波导层、InGaAsP光匹配层、InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层构成外延片；b、采用Zn3As2源对InGaAs接触层进行掺杂；c、制作P电极，所述P电极为Ti/Pt/Au金属膜制成；d、生长一层有源区刻蚀阻挡介质膜，并进行台面刻蚀至InGaAsP光匹配层，以定义有源区；e、刻蚀掉有源区与波导区以外的区域，直至半绝缘InP衬底，以定义光纤输入波导区；f、进行耦合波导刻蚀，刻蚀至InP/InGaAsP稀释波导层，以定义耦合波导区；g、制作N电极，所述N电极为AuGeNi/Au金属膜制成；h、采用快速退火方法，保证良好的P、N电极欧姆接触；i、对整个台面进行苯并环丁烯材料平坦化，与P电极面在同一平面；j、用光刻方式在芯片平面上P、N电极挖孔，使P、N电极从苯并环丁烯材料下面露出，再用光刻的方式定义出共平面波导图形区，采用电镀Au方法，制作共平面波导电极；k、将外延片减薄，并解理成条状阵列芯片；l、对条状阵列芯片波导端面镀膜；以及m、将阵列芯片解理成单元芯片。...

【技术特征摘要】
1.一种倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制造方法，其特征在于:所述制作方法包括: a、在半绝缘InP衬底上依次生长一层InP应力缓冲层、十个周期交替的InP/InGaAsP稀释波导层、两层InGaAsP光匹配层、二层InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层，其中所述半绝缘InP衬底、InP应力缓冲层、InP/InGaAsP稀释波导层、InGaAsP光匹配层、InGaAs吸收层、InP扩散阻挡层及InGaAs接触层构成外延片； b、米用Zn3As2源对InGaAs接触层进彳了惨杂； C、制作P电极，所述P电极为Ti/Pt/Au金属膜制成； d、生长一层有源区刻蚀阻挡介质膜，并进行台面刻蚀至InGaAsP光匹配层，以定义有源区； e、刻蚀掉有源区与波导区以外的区域，直至半绝缘InP衬底，以定义光纤输入波导区； f、进行耦合波导刻蚀，刻蚀至InP/InGaAsP稀释波导层，以定义耦合波导区； g、制作N电极,所述N电极为AuGeNi/Au金属膜制成； h、采用快速退火方法，保证良好的P、N电极欧姆接触； 1、对整个台面进行苯并环丁烯材料平坦化，与P电极面在同一平面； j、用光刻方式在芯片平面上P、N电极挖孔，使P、N电极从苯并环丁烯材料下面露出，再用光刻的方式定义出共平面波导图形区，采用电镀Au方法，制作共平面波导电极； k、将外延片减薄，并解理成条状阵列芯片； 1.对条状阵列芯片波导端面镀膜；以及 m、将阵列芯片解理成单元芯片。2.如权利要求1所述的倏逝波耦合型高速高功率光电探测器的制造方法，其特征在于:所述步骤a中采用金属有机物化...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔大健，高新江，黄晓峰，樊鹏，王立，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：