CN110707181B - 台面型光电探测器的制作方法 - Google Patents
台面型光电探测器的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110707181B CN110707181B CN201911074118.8A CN201911074118A CN110707181B CN 110707181 B CN110707181 B CN 110707181B CN 201911074118 A CN201911074118 A CN 201911074118A CN 110707181 B CN110707181 B CN 110707181B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- etching
- epitaxial wafer
- photoetching
- developing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 70
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims abstract description 69
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 87
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 48
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 43
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 10
- ZYCMDWDFIQDPLP-UHFFFAOYSA-N hbr bromine Chemical compound Br.Br ZYCMDWDFIQDPLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 6
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 112
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 abstract description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1844—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种台面型光电探测器的制作方法，该制作方法中，在加工InGaAsP过渡层、InGaAs i层、InP腐蚀停止层、InGaAs n层和InP衬底层的过程中，不进行去胶处理，最后一次性去除光刻后留下的光刻胶。本发明利用涂胶层对光电探测器光敏面结构形成充分的保护，避免在去胶、清洗等步骤中带进新的杂质及与氧气的接触氧化，降低器件表面态的形成几率，降低器件的暗电流，从而得到高性能的InGaAs/InP PIN台面光电探测器。
Description
技术领域
本发明属于光电探测器芯片制造加工技术领域，涉及一种台面型光电探测器台面成型的制作加工方法。
背景技术
现代社会是一个高度信息化的社会。光纤通信作为信息传输的主要途径，正朝着超高速大容量迅猛发展。5G对光纤通信的发展带来了新的机遇和挑战，不论是光纤、光模块、光接入网系统等整个产业都需要技术上的创新与应用上的突破。光电探测器是光通信系统中的重要器件之一，它可以把光信号转化为电信号进行信号处理，而5G时代的来临对光探测器性能提出了更高的要求。
早期的光电二极管由一个反向偏置的p-n结组成，其吸收区较窄，光子无法在吸收区被充分吸收；少子在p区或n区扩散时，容易被复合，这会降低光电二极管的响应度。为了解决这一问题，PIN型结构的探测器应运而生了，PIN结构的探测器本质也是一个反向偏置的半导体二极管，与普通光电二极管不同之处是在重掺杂的p区和n区之间夹有一层不掺杂或者低掺杂的i层。当外加偏压时，整个i型层为耗尽层，在耗尽区电场的作用下，光生载流子很快漂移过耗尽区到达p区或n区，从而提高了器件的响应速度。InGaAs/InP PIN光电探测器具有优良的电子传导性能和1.0 1.7μm波段吸收辐射的能力，因此广泛应用于光纤通信系统。
InGaAs/InP PIN光电探测器基本结构有台面和平面两种。台面结构需要进行台型的制作(通过腐蚀或挖槽来实现)。台面结构的优点是可以去掉平面结的弯曲部分，改善表面击穿电压，减小了边界电容和电感，有利于提高工作频率，适于高速通信传输。因此，台面型光电探测器被广泛应用于高速电子器件和光电子器件中。但是台面型光电探测器在台面制备过程中，由于晶格周期性会遭到破坏，最外层原子表面将产生悬挂键，这些悬挂键可以俘获体内电子或者空穴，形成表面耗尽层增加表面态。且最外层表面还存在其它缺陷和杂质氧化物，这些因素会在禁带中引入杂质能级产生复合中心，增大表面复合速率，增加器件表面漏电流，严重影响器件电学性能。如何减小半导体表面效应的影响，将是提高器件性能指标的重要环节。
台面型光电探测器的制作工艺，大致可以分为以下五个步骤：
(1)P型三元环制作工艺：通过光刻技术，对光刻后形成的环状图形进行湿法腐蚀或者干法刻蚀，形成P型三元环结构；
(2)扩散工艺：通过光刻技术，对光刻后形成的孔状图形进行湿法腐蚀或者干法刻蚀，形成扩散孔结构。通过扩散设备进行高温杂质扩散，形成器件的I-V特性和光响应特性；
(3)台面成型工艺：通过连续的光刻技术，对光刻后形成的图形进行连续的湿法腐蚀或者干法刻蚀，形成所需的台型；
(4)电极制作工艺：通过光刻技术，对光刻后形成的图形进行湿法腐蚀或者干法刻蚀，打开P型电极和N型电极的电极窗口。通过电子束蒸镀设备，形成特定图形的P型和N型金属电极；
(5)减薄工艺：通过高精度磨片机将晶圆厚度减薄至所需的厚度。
台面成型工艺是台面型光电探测器的制作工艺的核心工艺，对光电探测器性能的影响最大。传统的光电探测器台面成型工艺中，会采用连续干法刻蚀或湿法腐蚀的方法。将外延片按照台面图形窗口进行腐蚀，腐蚀掉所述外延片中的部分缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层、倍增层和接触层，从而形成了外延台面。一般腐蚀工艺包含清洗-匀胶—曝光—显影—湿法腐蚀—去胶等工艺步骤。传统的台面成型工艺中，每次的湿法腐蚀过后都会进行去胶工艺。其缺点是在去胶以及之后的清洗和匀胶等过程中，台面型光探测器顶部的光敏面结构部分会长时间暴露，从而造成表面氧化及引入不必要的杂质等问题，导致表面处形成大量表面态，增大表面复合速率和表面漏电流等，严重影响器件的响应度、暗电流、量子效率、可靠性和运行速度等性能指标。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种台面型光电探测器台面成型的方法，该方法通过工艺的优化可以充分保护光电探测器的表面，有效减少器件表面态的形成，减小器件的暗电流，大大提高器件的整体性能。
本发明为达目的所采用的技术方案是：
提供一种台面型光电探测器的制作方法，该制作方法中，在加工InGaAsP过渡层、InGaAs i层、InP腐蚀停止层、InGaAs n层和InP衬底层的过程中，不进行去胶处理，最后一次性去除光刻后留下的光刻胶。
接上述技术方案，该制作方法具体包括以下步骤：
S1、加工InGaAs p层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀并去光刻胶，形成p层腐蚀台型；
S2、加工InGaAsP过渡层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成过渡层腐蚀台型；
S3、加工InGaAs i层和InP腐蚀停止层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成i层腐蚀台型；
S4、加工InGaAs n层和InP衬底层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成n层腐蚀台型；
S5、去除步骤S2、S3、S4中光刻后留下的光刻胶。
接上述技术方案，还包括步骤：
S6、进行SiNx+SiO2复合膜层沉积，形成的复合沉积膜作为台面光电探测器光敏面的保护膜层和减反射膜层。
接上述技术方案，步骤S1中InGaAs p层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在100～120℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间约为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在90～120℃温度条件下进行坚膜，时间为120s～180s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的硫酸(H2SO4)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成p层腐蚀台型；
去光刻胶：采用NMP去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗，去除光刻后留下的光刻胶；通过反应离子刻蚀(RIE)设备对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，以及湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
接上述技术方案，步骤S2中InGaAsP过渡层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的氢溴酸(HBr)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成过渡层腐蚀台型。
接上述技术方案，步骤S3中InGaAs i区域腐蚀和InP腐蚀停止层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸(H3PO4)系和氢溴酸(HBr)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸(H3PO4)系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs i层，氢溴酸(HBr)系腐蚀液腐蚀一定厚度的InP腐蚀停止层，形成i层腐蚀台型。
接上述技术方案，步骤S4中InGaAs n区域腐蚀和InP衬底层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸(H3PO4)系和盐酸(HCl)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸(H3PO4)系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs n层，盐酸(HCl)系腐蚀液腐蚀继续腐蚀InP衬底，形成n层腐蚀台型。
接上述技术方案，步骤S5中去光刻胶具体包括：
采用NMP去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗；通过反应离子刻蚀设备对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，以及湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
接上述技术方案，步骤S6具体包括：
采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备进行复合膜的沉积。
接上述技术方案，InGaAsP过渡层腐蚀的腐蚀为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs i层。InP腐蚀停止层的腐蚀为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs n层。以确保InGaAsP过渡层和InP腐蚀停止层腐蚀彻底。
本发明产生的有益效果是：本发明提供一种新的台面型光电探测器台面成型的方法，该方法采用湿法腐蚀之后暂不去胶，而通过全部腐蚀完成后统一去胶的工艺方法，利用涂胶层对光电探测器光敏面结构形成充分的保护，避免在去胶、清洗等步骤中带进新的杂质及与氧气的接触氧化，降低器件表面态的形成几率，降低器件的暗电流，从而得到高性能的InGaAs/InP PIN台面光电探测器。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例台面型光电探测器的制作方法的流程图；
图2是本发明实施例台面型InGaAs/InP PIN光电探测器的外延结构示意图；
图3是本发明实施例InGaAs p层腐蚀台型示意图；
图4是本发明实施例InGaAsP过渡层腐蚀台型示意图；
图5是本发明实施例InGaAs i层腐蚀和InP腐蚀停止层腐蚀台型示意图；
图6是本发明实施例InGaAs n层腐蚀和InP衬底层腐蚀台型示意图；
图7是本发明实施例台面InGaAs/InP PIN光探测器台型结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例加工的台面型InGaAs/InP PIN光电探测器的外延结构如附图2所示，从上至下依次为：
(1)InGaAs层，PIN结构p层，厚度约为0.1～0.3μm。
(2)InGaAsP层，过渡层，厚度约为0.3～0.5μm。
(3)InGaAs层，PIN结构i层，厚度约为2～3μm。
(4)InP层，腐蚀停止层，厚度约为30nm。
(5)InGaAs层，PIN结构n层，厚度约为0.3～0.5μm。
(6)InP衬底层，厚度约为350μm。
对外延片按照光刻形成的图形窗口进行腐蚀，腐蚀掉所述外延片中的部分(2)过渡层、(3)i区域、(4)腐蚀停止层、(5)n区域和(6)衬底层，从而形成了外延台型。该方法通过优化腐蚀工艺来解决芯片表面易氧化以及在去胶、清洗等步骤中带进新的杂质问题。
本发明在加工InGaAsP过渡层、InGaAs i层、InP腐蚀停止层、InGaAs n层和InP衬底层的过程中，不进行去胶处理，最后一次性去除光刻后留下的光刻胶。该方法采用湿法腐蚀之后暂不去胶，而通过全部腐蚀完成后统一去胶的工艺方法，利用涂胶层对光电探测器光敏面结构形成充分的保护，避免在去胶、清洗等步骤中带进新的杂质及与氧气的接触氧化，降低器件表面态的形成几率，降低器件的暗电流，从而得到高性能的InGaAs/InP PIN台面光电探测器。中途去胶的优点是湿法腐蚀之后，光刻胶很容易通过NMP去胶溶液清洗去除。连续的湿法腐蚀之后再统一去胶，可能会因为光刻胶在连续的前烘和坚膜工艺，因为高温烘烤而导致去胶困难。本发明在腐蚀InGaAsP过渡层、InGaAs i层、InP腐蚀停止层、InGaAs n层和InP衬底层之前的前烘和坚膜工艺中，可通过降低烘烤温度，减少烘烤时间，成功解决因连续的光刻腐蚀而不去胶带来的去胶困难的问题。
如图1所示，本发明实施例的台面型光电探测器的制作方法具体包括以下步骤：
S1、加工InGaAs p层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀并去光刻胶，形成p层腐蚀台型；
S2、加工InGaAsP过渡层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成过渡层腐蚀台型；
S3、加工InGaAs i层和InP腐蚀停止层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成i层腐蚀台型；
S4、加工InGaAs n层和InP衬底层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成n层腐蚀台型；
S5、去除步骤S2、S3、S4中光刻后留下的光刻胶。
进一步地，还包括步骤：
S6、进行SiNx+SiO2复合膜层沉积，形成的复合沉积膜作为台面光电探测器光敏面的保护膜层和减反射膜层。
具体地，S1中InGaAs p层腐蚀包括步骤：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在100～120℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间约为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在90～120℃温度条件下进行坚膜，时间为120s～180s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的硫酸(H2SO4)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成p层腐蚀台型，如图3所示；
去光刻胶：采用NMP去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗，去除光刻后留下的光刻胶；通过反应离子刻蚀(RIE)设备对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，以及湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
进一步地，S2中InGaAsP过渡层腐蚀具体包括步骤：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的氢溴酸(HBr)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成过渡层腐蚀台型，如图4所示。InGaAsP过渡层的腐蚀为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs i层，以确保InGaAsP过渡层腐蚀彻底。
InP腐蚀停止层的腐蚀也为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs n层。
进一步地，S3中InGaAs i层腐蚀和InP腐蚀停止层腐蚀具体包括步骤：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸(H3PO4)系和氢溴酸(HBr)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸(H3PO4)系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs i层，氢溴酸(HBr)系腐蚀液腐蚀一定厚度的nP腐蚀停止层，形成i层腐蚀台型，如图5所示。
进一步地，S4中InGaAs n层腐蚀和InP衬底层腐蚀具体包括步骤：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60～90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s～120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60～90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s～120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸(H3PO4)系和盐酸(HCl)系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸(H3PO4)系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs n层，盐酸(HCl)系腐蚀液腐蚀继续腐蚀InP衬底，形成n层腐蚀台型，如图6所示。InP腐蚀停止层的腐蚀也为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs n层，以确保InP腐蚀停止层腐蚀彻底。
进一步地，S5中去光刻胶具体包括步骤：
采用NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗，去除S2、S3、S4工艺步骤中光刻后留下的光刻胶；通过反应离子刻蚀设备(RIE)对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
进一步地，S6中SiNx+SiO2复合膜层沉积具体包括步骤：
采用等离子体增强化学的气相沉积(PECVD)设备进行复合膜的沉积，膜厚约为200nm SiNx+300nm SiO2，该复合膜既作为光电探测器的减反射膜层，又可以作为光电探测器光敏面的保护膜层。
经过上述S1～S6工艺步骤之后，形成如附图7所示的InGaAs/InP PIN光探测器台型结构，对比于现有技术，在S2、S3、S4三次连续的湿法腐蚀工艺中，因为去掉每次湿法腐蚀后的“去胶”工艺，对光电探测器的光敏面结构部分形成了充分的保护，避免外延片表面暴露在空气中容易被氧化，造成表面处形成大量表面态，从而增大光电探测器件的暗电流等，影响器件的光电性能。同时，还简化了工艺流程，节约了工艺成本。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，该制作方法中，在加工InGaAsP过渡层、InGaAs i层、InP腐蚀停止层、InGaAs n层和InP衬底层的过程中，不进行去胶处理，最后一次性去除光刻后留下的光刻胶；所述制作方法具体包括以下步骤：
S1、加工InGaAs p层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀并去光刻胶，形成p层腐蚀台型；
S2、加工InGaAsP过渡层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成过渡层腐蚀台型；
S3、加工InGaAs i层和InP腐蚀停止层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成i层腐蚀台型；
S4、加工InGaAs n层和InP衬底层，包括匀胶、前烘、光刻曝光、显影、坚膜、湿法腐蚀，形成n层腐蚀台型；
S5、去除步骤S2 、S3、S4中光刻后留下的光刻胶。
2.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，还包括步骤：
S6、进行SiNx+SiO2复合膜层沉积，形成的复合沉积膜作为台面光电探测器光敏面的保护膜层和减反射膜层。
3.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S1中InGaAsp层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在100~120℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间约为90s~120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在90~120℃温度条件下进行坚膜，时间为120s~180s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的硫酸（H2SO4）系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成p层腐蚀台型；
去光刻胶：采用NMP去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗，去除光刻后留下的光刻胶；通过反应离子刻蚀（RIE）设备对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，以及湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
4.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S2中InGaAsP过渡层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60~90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s~120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60~90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s~120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的氢溴酸（HBr）系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀，形成过渡层腐蚀台型。
5.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S3中InGaAsi层腐蚀和InP腐蚀停止层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60~90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s~120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60~90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s~120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸（H3PO4）系和氢溴酸（HBr）系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸（H3PO4）系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs i层，氢溴酸（HBr）系腐蚀液腐蚀一定厚度的InP腐蚀停止层，形成i层腐蚀台型。
6.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S4中InGaAsn层腐蚀和InP衬底层腐蚀具体包括：
匀胶：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行匀胶；
前烘：将外延片在60~90℃温度条件下进行一定时间的烘烤，烘烤时间为90s~120s；
曝光：采用接触式光刻机对外延片进行光刻曝光；
显影：采用全自动匀胶显影设备对外延片进行显影，形成腐蚀所需要的腐蚀窗口；
坚膜：在60~90℃温度条件下进行坚膜，时间为90s~120s；
湿法腐蚀：采用等离子体表面清洗设备对外延片表面进行表面活化，再使用一定浓度的磷酸（H3PO4）系和盐酸（HCl）系腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行外延结构的腐蚀；其中磷酸（H3PO4）系腐蚀液用于腐蚀一定厚度的InGaAs n层，盐酸（HCl）系腐蚀液腐蚀继续腐蚀InP衬底，形成n层腐蚀台型。
7.根据权利要求1所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S5中去光刻胶具体包括：
采用NMP去胶溶液对外延片进行表面去胶清洗；通过反应离子刻蚀设备对外延片进行去胶处理，去除多余的残胶，以及湿法腐蚀反应残留产物、表面氧化物以及杂质沾污物。
8.根据权利要求2所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，步骤S6具体包括：
采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备进行复合膜的沉积。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的台面型光电探测器的制作方法，其特征在于，InGaAsP过渡层的腐蚀为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs i层；
InP腐蚀停止层的腐蚀也为过腐蚀，过腐蚀至下面的InGaAs n层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074118.8A CN110707181B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 台面型光电探测器的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911074118.8A CN110707181B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 台面型光电探测器的制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110707181A CN110707181A (zh) | 2020-01-17 |
| CN110707181B true CN110707181B (zh) | 2020-12-22 |
Family
ID=69205353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911074118.8A Active CN110707181B (zh) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 台面型光电探测器的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110707181B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112133790A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-25 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 高速光电探测器制备方法 |
| CN114203853B (zh) * | 2021-11-10 | 2022-11-08 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种高速光电探测器芯片的制备方法 |
| CN114242825B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-02-03 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法 |
| CN114171642A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 一种InGaAs焦平面光电探测器的共面N电极的制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62147786A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光検出素子 |
| CN100514680C (zh) * | 2007-04-04 | 2009-07-15 | 厦门大学 | 一种δ掺杂4H-SiC雪崩紫外光电探测器及其制备方法 |
| US8242024B2 (en) * | 2009-09-18 | 2012-08-14 | Siargo Ltd. | Method of forming metal interconnection on thick polyimide film |
| CN103208534A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-07-17 | 上海安微电子有限公司 | 一种制程简化的肖特基器件及制造方法 |
| CN103474339B (zh) * | 2013-09-22 | 2016-01-06 | 上海华力微电子有限公司 | 制作高均匀度栅极线条的方法 |
| KR102599668B1 (ko) * | 2016-05-09 | 2023-11-07 | 삼성전자주식회사 | 수직형 반도체 소자 및 이의 제조 방법 |
| CN106449398A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-22 | 安徽富芯微电子有限公司 | 减少光刻湿法腐蚀钻蚀的工艺方法 |
| CN106910778B (zh) * | 2017-03-29 | 2020-02-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板 |
| CN108493301A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-04 | 南京大学 | AlGaN斜角台面APD器件刻蚀方法 |
| CN109285913B (zh) * | 2018-11-14 | 2020-11-10 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 低表面漏电流台面型光电探测器及其制作方法 |
-
2019
- 2019-11-06 CN CN201911074118.8A patent/CN110707181B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110707181A (zh) | 2020-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110707181B (zh) | 台面型光电探测器的制作方法 | |
| US20180323328A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| CN108666393B (zh) | 太阳能电池的制备方法及太阳能电池 | |
| JP5117770B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| EP2466650A2 (en) | Method for fabricating silicon wafer solar cell | |
| CN102412343A (zh) | 可用于单光子探测的平面型雪崩二极管探测器的制作方法 | |
| US20110014772A1 (en) | Aligning method of patterned electrode in a selective emitter structure | |
| CN113707748B (zh) | 外延片及光电探测器芯片 | |
| CN112133774A (zh) | 一种背结背接触太阳能电池及其制作方法 | |
| CN112133793A (zh) | 一种背结背接触太阳能电池及其制作方法 | |
| CN110808312B (zh) | 一种提高光电探测器芯片产出量的制备工艺方法 | |
| JP4632672B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| KR101237556B1 (ko) | 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지 | |
| TWI443852B (zh) | 太陽能電池形成方法 | |
| JP2004319684A (ja) | 半導体受光装置及びその製造方法 | |
| KR101153378B1 (ko) | 플로팅 접합을 이용한 후면전극 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN111312855B (zh) | 光电探测器的制备方法 | |
| WO2023206813A1 (zh) | 光电探测器及其制作方法 | |
| KR101199213B1 (ko) | 양면 수광형 국부화 에미터 태양전지 및 그 제조 방법 | |
| KR20110126315A (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| KR100971301B1 (ko) | 태양전지 및 그 제조방법 | |
| KR100344824B1 (ko) | 태양 전지 및 그의 제조 방법 | |
| KR20170127938A (ko) | 메사형 InGaAs/InP 포토 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| KR20030075783A (ko) | 고효율 태양전지 및 그 제조방법 | |
| CN117117012A (zh) | 一种雪崩光电二极管及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |