[发明专利]准平面高速双色铟镓砷光电探测器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准平面高速双色铟镓砷光电探测器及其制造方法，属半导体光电子器件技术领域。 

背景技术

随着高速宽带光纤通信、数据处理和互联网等技术的发展和高速光电接口技术及光相控阵雷达和射频光纤传输等新领域的出现，迫切需求灵敏度高、响应度高、传输速率快和多波段探测的光电探测器。 

当前高速铟镓砷光电探测器有两种结构，一种是在N+衬底上采用常规的平面扩散方法，将探测器光敏面缩小以减小寄生电容；另一种是在半绝缘衬底上外延生成P型层，用台面腐蚀方法形成有源区，并将压焊点做在半绝缘衬底上的台面结构，该结构充分利用半绝缘衬底上焊点电容减小的优势，可适当扩大探测器光敏面而保持速率不变。二者相比，前者工艺简单，暗电流小，可靠性高，但存在耦合困难等不足；后者具有较大的光敏面，耦合方便可靠，但存在工艺相对复杂，台面侧面需要钝化保护，暗电流变大和可靠性退化等问题。 

目前，短波长850nm一般采用GaAs光电探测器，长波长1310-1550nm一般采用InGaAs光电探测器，而普通InGaAs光电探测器由于InP窗口层截止波长的限制，其响应波长在900nm到1650nm范围，在850nm时响应很低，降低到0.1-0.2A/W，且不重复。由于材料、器件制作等方面的原因，还没有同时兼顾短波850nm和长波1310nm及1550nm的双色光电探测器。 

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种暗电流小、寄生电容小、耦合容易、可靠性高，适应850nm和1310～1550nm波长的准平面高速双色铟镓砷光电探测器及其制造方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种准平面高速双色铟镓砷光电探测器，包括半绝缘InP衬底，在半绝缘InP衬底上依次生长的N-InP欧姆接触层、不掺杂InGaAs吸收层、N-InP窗口层，在N-InP窗口层上通过光刻、Zn扩散形成的平面型PN结，在Zn扩散区域形成的环形的P型欧姆接触金属层，在Zn扩散区域的环形欧姆接触金属层中的圆形区域生长有增透膜，Zn扩散区域及其周边部分区域与N-InP欧姆接触层构成台面结构，N-InP欧姆接触层与半绝缘InP衬底构成台面结构，N型欧姆接触金属层生成在N-InP欧姆接触层台面上。 

进一步的N型欧姆接触金属层和P型欧姆接触金属层分别通过互连金属与制备在半绝缘InP衬底之上的钝化膜上的电极压焊点连接。 

所述N型欧姆接触金属层为环形金属层。 

一种准平面高速双色铟镓砷光电探测器的制造方法，包括以下步骤： 

(1)在半绝缘InP衬底上依次生长N-InP欧姆接触层、不掺杂InGaAs吸收层、N-InP窗口层， 

(2)在步骤(1)中形成的材料结构上，淀积介质薄膜，通过光刻和刻蚀露出需要进行Zn扩散的区域，以介质膜作掩蔽进行Zn扩散， 

(3)采用光刻胶掩蔽步骤(2)形成的Zn扩散区域及其周边部分区域，其余区域采用湿法化学腐蚀，直到露出N-InP欧姆接触层， 

(4)采用光刻胶掩蔽步骤(2)形成的台面区域及露出的靠近台面的N-InP欧姆接触层区域，其余区域采用湿法化学腐蚀，直到露出半绝缘InP衬底； 

(5)在步骤(4)基础上，针对850nm波长对窗口区进行表面处理，生成增透膜，并对台面和其他区域完成钝化。 

(6)采用光刻、金属化和剥离工艺方法，在Zn扩散区域生成环形P型欧姆接触金属，在N-InP欧姆接触层台面上生成环形N型欧姆接触金属， 

(7)在步骤(6)基础上，采用光刻、金属化工艺完成器件的互连并将电极压焊点制备在半绝缘InP衬底之上的钝化膜上。 

所述步骤(2)中介质薄膜为SiN或SiO₂介质膜。 

步骤(1)中N-InP欧姆接触层厚度为0.3-2微米，不掺杂InGaAs吸收层厚度为0.5到4微米，N-InP窗口层厚度为0.3到2微米。 

更进一步步骤(5)包括以下步骤： 

(1)首先选择腐蚀掉1/3-2/3厚度的N-InP窗口层扩散区域， 

(2)在步骤(1)基础上用等离子化学气相淀积方法依次淀积增透膜、钝化膜，在扩散区域淀积SiN薄膜50-100nm，SiO₂薄膜80-160nm，作为双层增透膜，同时作为钝化膜，其他区域淀积一定厚度的钝化膜。