[发明专利]一种集成背光探测器的二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种集成背光探测器的二极管及其制备方法，该方法包括：在半导体外延片的正面形成预设图形的光波导；在半导体外延片正面的第一区域形成电隔离，得到吸收区；在半导体外延片正面的第二区域和第三区域形成第一电极，第二区域位于吸收区的一侧，第三区域位于吸收区的另一侧或吸收区的内部；在半导体外延片的背面形成第二电极，得到集成背光探测器的二极管。通过实施本发明，在半导体外延片上形成光波导结构，并采用电隔离的方式形成吸收区，从而可以使得吸收区两侧的区域形成发光区和探测区，进而实现器件发光功率的监测和控制。同时无需再次外延探测器材料，制作工艺简单，探测效率高，能够有效降低超辐射发光二极管发光功率监测成本。

技术领域

本发明涉及半导体光电集成技术领域，具体涉及一种集成背光探测器的二极管及其制备方法。

背景技术

超辐射发光二极管以其宽光谱、高功率、相干性好等特点在光传感领域得到了广泛的应用。超辐射发光二极管需要抑制光的谐振从而引入了光吸收区，其光增益要小于F-P腔激光器，导致了其阈值电流大，发热多，稳定性差，从而影响了芯片的使用寿命。

采用输出光监测闭环反馈技术，能够实时监测输出光功率，调整驱动电流来维持光的恒功率输出。然而从正向耦合出一路光用于监测会造成输出功率的损耗，而且方案复杂成本高。由此产生了带背光探测的发光二极管，背光探测技术能够避免正向输出光的损耗，并且易于集成，提高整体可靠性。

现有的二极管与背光探测器的集成方法，采用RIE刻蚀的方法在激光二极管和背光探测器之间形成隔离槽，并且在槽内填充SiN来实现激光二极管和探测器的电隔离。然而这种方法形成的二极管和探测器波导不连续，探测器附近的光束分散，不利于弱光检测；并且填充的SiN难以形成良好的高反射膜，不能保证高质量光束输出。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种集成背光探测器的二极管及其制备方法，以解决现有集成背光探测器的二极管不利于弱光检测的技术问题。

本发明提出的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种集成背光探测器的二极管制备方法，该方法包括如下步骤：在半导体外延片的正面形成预设图形的光波导；在所述半导体外延片正面的第一区域形成电隔离，得到吸收区；在所述半导体外延片正面的第二区域和第三区域形成第一电极，所述第二区域位于所述吸收区的一侧，所述第三区域位于所述吸收区的另一侧或所述吸收区的内部；在所述半导体外延片的背面形成第二电极，得到集成背光探测器的二极管。

可选地，在半导体外延片的正面形成预设图形的光波导之前，包括：选定衬底；在所述衬底上依次生长下接触层、下过渡层、有源层、上过渡层、上接触层，形成所述半导体外延片。

可选地，在半导体外延片的正面形成预设图形的光波导，包括：在半导体外延片的正面淀积掩膜层；在所述掩膜层上光刻得到预设图形；根据所述预设图形对所述掩膜层进行刻蚀，得到预设图形的光波导。

可选地，在所述半导体外延片正面的第一区域形成电隔离，得到吸收区，包括：在所述半导体外延片正面的第一区域采用质子注入或扩散的工艺形成电隔离，得到吸收区。

可选地，在所述半导体外延片正面的第二区域和第三区域形成第一电极，包括：在所述半导体外延片的正面形成钝化层；在所述钝化层的第二区域和第三区域形成电极开孔；在所述电极开孔中形成第一电极。

可选地，该集成背光探测器的二极管制备方法还包括：在二极管的出光端面和背光端面形成增透膜。

本发明实施例第二方面提供一种集成背光探测器的二极管，包括：半导体外延片，所述半导体外延片的正面具有光波导结构，所述半导体外延片的第一区域包含用于电隔离的吸收区；第一电极，设置在所述半导体外延片正面的第二区域和第三区域，第二区域位于所述吸收区的一侧，所述第三区域位于所述吸收区的另一侧或所述吸收区的内部；第二电极，设置在所述半导体外延片的背面。