[发明专利]高速光电探测器芯片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种高速光电探测器芯片的制作方法。

背景技术

近年来，为了满足人们对信息传递的要求，光通信网络逐步向高速、全光网方向发展。半导体光电探测器作为光通信网络中重要的接收器件，其性能影响整个光通信网络的运转。评价光电探测器的主要指标有：灵敏度S、响应度R、暗电流Id、量子效率η、3dB响应带宽f3dB、响应速度、响应波长范围等，此外还有工艺难度、生产成本和是否易于光电集成等因素。

目前10Gb/s系统已大规模应用与光通信网络，PIN光电探测器和雪崩光电二极管APD可以满足10Gb/s的响应速度，但继续提升响应速度受到了普通光电探测器自身的制约，原因是吸收层厚度过大，载流子渡越时间过长，器件不满足高速光探测的要求，要获得更高的响应速度，需要降低吸收层厚度，减小光敏面积，而吸收层厚度过小，单程光吸收率过低，器件量子效率降低，从而灵敏度降低，封装过程中耦合难度增加。为了解决响应速度与量子效率、响应度、灵敏度之间的矛盾，人们提出了带有反射镜的光电探测器芯片，如图5所示。入射光经过吸收层后，未被吸收的光经反射层反射再次被吸收层吸收，因此可在降低吸收层厚度、提高响应速度的同时，利用双程光吸收提高量子效率。当反射镜制作在平面衬底上时，这种反射镜在反射入射光时部分反射光容易发生散焦现象，导致反射光斑增大，偏离有效的光吸收区，从而使量子效率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速光电探测器芯片，具有高带宽、高响应度、高灵敏度、结构简单的优点，能够解决现有技术中存在的缺点。

为解决上述技术问题，本发明所提供的高速光电探测器芯片所采取的技术方案是：

一种高速光电探测器芯片，包括衬底和生长在衬底正面的外延层，所述的外延层为探测器有源层，衬底的背面设有曲面反射镜。

进一步的技术方案，所述曲面反射镜的外表面镀有薄膜反射层。

进一步的技术方案，所述薄膜反射层为宽谱高反射率反射层。

进一步的技术方案，所述高反射率反射层采用金属材料制成。

进一步的技术方案，所述高反射率反射层采用多层介质制成。

进一步的技术方案，所述曲面反射镜8的曲面为凸形拱起。

进一步的技术方案，所述曲面反射镜中心位置与正面探测器有源层表面的光敏面中心对应。

进一步的技术方案，所述探测器有源层自下至上依次包括N型InP层、InGaAs层、P型InP层，在衬底上设有N电极，在探测器有源层上设有P电极。

进一步的技术方案，所述衬底为半绝缘或导电InP衬底。

本发明还提供一种高速光电探测器芯片的制作方法，能够制备出本发明所提及的高速光电探测器芯片。

为解决上述技术问题，本发明所提供的制作方法所采取的技术方案是：

一种高速光电探测器芯片的制作方法，包括以下步骤：

在衬底上生长外延层，外延层结构为探测器有源层；

采用光刻、腐蚀工艺去掉探测器有源层光敏区外延层四周边沿；

采用光刻、蒸发、溅射、电镀在衬底上制成N电极，在探测器有源层上制成P电极，采用淀积工艺在探测器有源层上面制成光敏面增透膜；

将衬底背面减薄并抛光后，通过光刻、刻蚀在衬底背面制作出曲面反射镜；

采用蒸发、溅射在曲面反射镜外表面制作宽谱高反射率反射层，曲面的拱顶高于衬底背面。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提出的高速光电探测器芯片，设有曲面反射镜并镀有宽谱高反射率薄膜层，利用曲面反射镜提高光响应度和灵敏度的高速光电探测器芯片，可在提高响应速度的同时，保证量子效率、高响应度。

附图说明

图1是本发明中高速光电探测器芯片实施例的结构示意图；

图2是高速光电探测器芯片制作方法中步骤一的结构图；

图3是高速光电探测器芯片制作方法中步骤二的结构图；

图4是高速光电探测器芯片制作方法中步骤三的结构图；

图5是现有技术中光电探测器芯片的结构图；

图中：1、衬底；2、N型InP层；3、InGaAs层；4、P型InP层；5、探测器有源层；6、P电极；7、N电极；8、曲面反射镜；9、光敏面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。