CN114242825B - 侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法，涉及光电芯片制造加工技术领域，结构包括：外延结构以及形成于外延结构上的欧姆合金接触层；外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于InP衬底上的N型InP层、形成于N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于InP过渡层上，并围绕InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，掺杂区为Zn掺杂；欧姆合金接触层为AuGe‑Ni‑Au合金层，形成于InP过渡层上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口注入InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
Description
技术领域
本申请涉及光电芯片制造加工技术领域，尤其涉及到一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法。
背景技术
近些年来，随着用户的需求和数据中心的发展，低速率的光通信产品已经不能满足日常的数据传输需求。光模块的数据传输从10G、25G、40G等提速到现在的100G、200G甚至400G。目前市面上主流的100G LR4光模块均采用COB和BOX封装方案。传统的正面进光及背面进光芯片方案已经不能满足100G LR4光模块采用的COB和BOX封装方案。侧面进光式背光监测光电探测器芯片成为首选芯片方案。
传统的侧面进光式背光监测光电探测器芯片大多数选择P/N电极共面的平面工艺方案。要实现P/N电极共面，就要对外延结构进行湿法腐蚀，N电极窗口需要采用挖孔腐蚀的方法腐蚀到InP衬底层。
然而挖孔腐蚀的湿法腐蚀方案，对工艺的要求非常高，第一，因为是挖孔腐蚀，腐蚀速率极不稳定，相同的腐蚀时间，腐蚀的深度相差大，每次腐蚀均需要用台阶仪测试腐蚀深度以确保腐蚀到InP衬底层；第二，要求是腐蚀到InP衬底层，深度已经达到5μm，由于腐蚀深度不好把控，有时候甚至会达到8μm以上。因为是挖孔腐蚀，这样的腐蚀深度会导致后续工艺的不稳定性，例如，光刻显影时，孔内光刻胶容易显不干净，这会导致电极接触不良，芯片电阻增大等；第三，如果采用更低腐蚀速率的腐蚀液进行腐蚀，确实可以在一定程度上把控腐蚀的速率。但是，更低腐蚀速率必将导致更长的腐蚀时间，这样会造成单个工序的时间加长，增加制造成本。更重要的是，更长的腐蚀时间会导致腐蚀的“钻蚀”，最终腐蚀的N电极“窗口”会比设计的“窗口”大得多，可能会超出所设计的工艺窗口，这对芯片的性能会有所影响，甚至导致芯片报废。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器及其制作方法，可解决传统的侧面进光式背光监测光电探测器芯片对工艺要求高，芯片性能差的技术问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器，包括：外延结构以及形成于所述外延结构上的欧姆合金接触层；
所述外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于所述InP衬底上的N型InP层、形成于所述N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于所述InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于所述InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于所述InP过渡层上，并围绕所述InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，所述掺杂区为Zn掺杂；
所述欧姆合金接触层为AuGe-Ni-Au合金层，形成于所述InP过渡层上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
进一步的，所述N型InP层厚度为0.5～1.0μm，所述InGaAs吸收层厚度为3.0～5.0μm，所述InP过渡层厚度为1.0～1.5μm，所述InGaAs接触层厚度为0.1～0.2μm。
进一步的，所述N型掺杂的InP衬底包括曲面型收光区。
根据本发明的另一个方面，提供了一种侧面进光式背光监测光电探测器的制作方法，该方法包括：
提供一N型掺杂的InP衬底，采用有机金属化学气相沉积法在所述N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层；
在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层；
通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性；
通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口；
通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe-Ni-Au合金层，以使所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层；
通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极焊盘。
进一步的，所述在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层，包括：
在所述原始InGaAs接触层上涂覆第一预设厚度的第一光刻胶，并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到预设尺寸大小的第一目标图形窗口，其中，所述第一预设厚度为0.8μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
利用预设浓度硫酸系腐蚀液按照所述第一目标图形窗口进行外延结构的腐蚀，得到所述预设尺寸大小的InGaAs接触层。
进一步的，所述通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性，包括：
沉积SiO2作为腐蚀阻挡层，涂覆第二预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第二目标图形窗口，其中，所述第二预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用BOE腐蚀液按照所述第二目标图形窗口进行扩散阻挡层的腐蚀，打开扩散孔；
通过开管扩散对扩散孔区域进行Zn掺杂，得到围绕所述InGaAs接触层的掺杂区，用于形成P型导电特性。
进一步的，所述通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口，包括：
沉积SiNx介质膜层，涂覆第三预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第三目标图形窗口，其中，所述第三预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用BOE腐蚀液按照所述第三目标图形窗口进行腐蚀，打开P电极窗口和N电极窗口。
进一步的，所述通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe-Ni-Au合金层，以使所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层，包括：
涂覆第四预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第四目标图形窗口，其中，所述第四预设厚度为1.2μm，所述第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；
使用电子束蒸发镀金法在所述InP过渡层上制作AuGe-Ni-Au合金层，进行快速热处理合金化工艺，将所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
进一步的，所述通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极焊盘，包括：
涂覆第五预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第五目标图形窗口，其中，所述第五预设厚度为1.2μm，所述第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；
利用热蒸发镀金法在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，并制备P电极焊盘和N电极焊盘；
涂覆第六预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第六目标图形窗口，其中，所述第六预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用化学镀金法加厚所述P电极焊盘和所述N电极焊盘。
进一步的，所述方法还包括：
利用重铬酸钾+HBr系腐蚀液进行背面腐蚀，以在所述InP衬底形成曲面型收光区。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种侧入光式背光监控探测器芯片及其制作方法，考虑到挖孔腐蚀的不稳定性，优化芯片制备路线，采用AuGe-Ni-Au合金来实现良好的欧姆接触。AuGe-Ni-Au中的Ge是N型杂质，其合金化就可以实现对InP外延层的N型的重掺杂，从而形成良好的欧姆接触，降低芯片串联电阻。具体可通过在1～1.5μm InP层上进行AuGe-Ni-Au合金化，来制备N电极从而代替挖孔腐蚀工艺制备N电极。在本发明中，通过对芯片工艺方案的优化，不使用挖孔腐蚀的方案制作P/N共面方案芯片，可解决挖孔式湿法腐蚀的缺点，并且所制作芯片的光电特性以及可靠性和采用挖孔式湿法腐蚀方案制作的芯片保持一致，进而保证了芯片性能的稳定性及芯片可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本地发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种侧面进光式背光监测光电探测器的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的传统侧面进光式背光监测光电探测器的结构示意图；
图3示出了背面湿法腐蚀工艺制备的侧入光芯片对比示意图；
图4示出了本发明实施例提供的一种侧面进光式背光监测光电探测器制作方法的流程示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种侧面进光式背光监测光电探测器的工艺流程示意图；
图中：1-N型掺杂的InP衬底，11-曲面型收光区；
2-N型InP层；
3-InGaAs吸收层；
4-InP过渡层；
5-InGaAs接触层；
6-AuGe-Ni-Au合金层；
7-掺杂区；
8-P电极窗口；
9-N电极窗口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以及，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
对于传统侧面进光式背光监测光电探测器的制作过程，如图2所示，是通过光刻技术，打开N电极窗口，然后采用挖孔腐蚀的方法将N电极窗口处腐蚀到InP衬底层(N-InPSubstrate)。因为挖孔式湿法腐蚀的不稳定性，难以把控腐蚀的深度，可能会导致芯片的性能下降，甚至导致芯片报废。挖孔式湿法腐蚀的目的在于形成良好的欧姆接触，InP材料属于宽带隙半导体材料，要形成良好的欧姆接触，就需要对InP进行N型的重掺杂。然而挖孔腐蚀的湿法腐蚀方案，对工艺的要求非常高。第一，因为是挖孔腐蚀，腐蚀速率极不稳定，相同的腐蚀时间，腐蚀的深度相差大，每次腐蚀均需要用台阶仪测试腐蚀深度以确保腐蚀到InP衬底层。第二，要求是腐蚀到InP衬底层，深度已经达到～5μm，由于腐蚀深度不好把控，有时候甚至会达到～8μm以上。因为是挖孔腐蚀，这样的腐蚀深度会导致后续工艺的不稳定性，例如，光刻显影时，孔内光刻胶容易显不干净，这会导致电极接触不良，芯片电阻增大等。第三，如果采用低腐蚀速率的腐蚀液进行腐蚀，确实可以在一定程度上把控腐蚀的速率。但是，更低腐蚀速率必将导致更长的腐蚀时间，这样会造成单个工序的时间加长，增加制造成本。更重要的是，更长的腐蚀时间会导致腐蚀的“钻蚀”，最终腐蚀的N电极“窗口”会比设计的“窗口”大得多，可能会超出所设计的工艺窗口，这对芯片的性能会有所影响，甚至导致芯片报废。
为克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种侧面进光式背光监控探测器芯片及其制作方法。参见图1所示，侧面进光式背光监测光电探测器，包括：外延结构以及形成于外延结构上的欧姆合金接触层；外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底1、形成于InP衬底1上的N型InP层2、形成于N型InP层2上的InGaAs吸收层3、形成于InGaAs吸收层3上的InP过渡层4、形成于InP过渡层4上的InGaAs接触层5、形成于InP过渡层4上，并围绕InGaAs接触层5设置的掺杂区7以及P电极窗口8，其中，掺杂区7为Zn掺杂；欧姆合金接触层为AuGe-Ni-Au合金层6，形成于InP过渡层4上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口9注入InP过渡层4中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
在具体的应用场景中，N型InP层2厚度为0.5～1.0μm，InGaAs吸收层3厚度为3.0～5.0μm，InP过渡层4厚度为1.0～1.5μm，InGaAs接触层5厚度为0.1～0.2μm。
在具体的应用场景中，现有技术路线普遍采用背面湿法腐蚀或者制作背面“折射镜”的方法来实现侧入光的要求。如图3(a)所示为常见的背面湿法腐蚀工艺制备的侧入光芯片示意图，其收光区为四方形，要实现高响应度的要求，需要将芯片尺寸做到相对大(收光区面积增大，可以提高响应度)，提高芯片生产成本。而制作背面“折射镜”工艺制备侧入光芯片需要进行端面镀膜工艺及背面“折射镜”制作工艺，工艺路线复杂，良率较低，大大提高了芯片的生产成本。对此，在本发明中，针对侧面收光区制备方案，采用湿法腐蚀方案来制备侧面收光区。腐蚀溶液的选择上，为了在芯片小尺寸设计的前提下，尽可能的获得最大的收光区面积，使用重铬酸钾+HBr系腐蚀液代替常规的HCl系或者HBr系腐蚀液进行背面腐蚀，获得如图3(b)所示芯片示意图。在图3(a)的基础上，曲面型的收光区获得了更大的收光区面积，有效提升芯片的响应度等性能。同时，在满足性能指标的前提下，芯片设计时可以设计更小的芯片尺寸，提高芯片产出数量，降低芯片生产成本。相应的，如图3所示，N型掺杂的InP衬底1包括曲面型收光区11。
本发明提供的一种侧面进光式背光监测光电探测器的制作方法，参见图4，可包括如下步骤：
101、提供一N型掺杂的InP衬底，采用有机金属化学气相沉积法在N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层。
其中，原始InGaAs接触层与InP过渡层的尺寸大小一致。
对于本实施例，在具体的应用场景中，可利用等离子增强化学气相沉积设备在N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层，以使N型InP层形成于N型掺杂的InP衬底上的、InGaAs吸收层形成于N型InP层上、InP过渡层形成于InGaAs吸收层上、原始InGaAs接触层形成于InP过渡层上。
102、在原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层。
在具体的应用场景中，对于本实施例，可通过一次光刻以及一次湿法腐蚀实现对P接触图形的制备，具体的，可在原始InGaAs接触层上涂覆EPG510光刻胶(胶厚～0.8μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到目标图形窗口；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，主要腐蚀0.1～0.2μm InGaAs层(P接触层)。腐蚀后芯片图形如图5(a)所示。相应的，实施例步骤102具体可以包括：在原始InGaAs接触层上涂覆第一预设厚度的第一光刻胶，并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到预设尺寸大小的第一目标图形窗口，其中，第一预设厚度为0.8μm，第一光刻胶为EPG512光刻胶；利用预设浓度硫酸系腐蚀液按照第一目标图形窗口进行外延结构的腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层。其中，预设浓度以及预设尺寸大小可根据实际应用场景进行设定。
103、通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕InGaAs接触层形成Zn掺杂区，Zn掺杂区用于形成P型导电特性。
对于本实施例，在具体的应用场景中，可通过再一次的光刻和湿法腐蚀围绕InGaAs接触层形成Zn掺杂区，进一步形成P型导电特性，具体的，可通过沉积SiO2作为腐蚀阻挡层；在InGaAs接触层和InP过渡层的裸露部分涂覆EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到围绕InGaAs接触层的目标图形窗口；使用BOE腐蚀液按照光刻形成的目标图形窗口进行扩散阻挡层的腐蚀，打开扩散孔。腐蚀后芯片图形如图5(b)所示。进行开管扩散，对扩散孔区域进行Zn掺杂，形成Zn掺杂区，进一步实现P型导电特性。相应的，实施例步骤103具体可以包括：沉积SiO2作为腐蚀阻挡层，涂覆第二预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第二目标图形窗口，其中，第二目标图形窗口围绕InGaAs接触层，第二预设厚度为1.2μm，第一光刻胶为EPG512光刻胶；使用BOE腐蚀液按照第二目标图形窗口进行扩散阻挡层的腐蚀，打开扩散孔；通过开管扩散对扩散孔区域进行Zn掺杂，得到围绕InGaAs接触层的掺杂区，用于形成P型导电特性。
104、通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口。
对于本实施例，在具体的应用场景中，可通过再一次的光刻和湿法腐蚀打开P/N电极窗口，具体的，可通过沉积SiNx介质膜层；在InGaAs接触层、Zn掺杂区和InP过渡层的裸露部分涂覆EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到两个目标图形窗口；使用BOE腐蚀液按照光刻形成的图形窗口进行腐蚀，分别打开P电极窗口和N电极窗口。腐蚀后芯片图形如图5(c)所示。相应的，实施例步骤104具体可以包括：沉积SiNx介质膜层，涂覆第三预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第三目标图形窗口，其中，第三预设厚度为1.2μm，第一光刻胶为EPG512光刻胶；使用BOE腐蚀液按照第三目标图形窗口进行腐蚀，打开P电极窗口和N电极窗口。
105、通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在InP过渡层上形成AuGe-Ni-Au合金层，以使AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过N电极窗口注入InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
对于本实施例，在具体的应用场景中，可通过再一次的光刻和湿法腐蚀实现对欧姆接触的制备，具体的，可通过涂覆LOR+EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到目标图形窗口；使用电子束蒸发镀金技术制作AuGe-Ni-Au金属层，进行快速热处理合金化工艺，将AuGe-Ni-Au金属层中的N型杂质Ge注入到InP过渡层中，形成N型重掺杂的InP外延层，获得良好的欧姆接触层。制备AuGe-Ni-Au金属层后芯片图形如图5(d)所示。AuGe-Ni-Au合金化工艺路线替代传统的挖孔腐蚀获得欧姆接触的方案，解决了以往工艺不稳定，芯片性能不稳定的风险，简化了操作难度，保证了芯片性能的稳定性及芯片可靠性。
相应的，实施例步骤105具体可以包括：涂覆第四预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第四目标图形窗口，其中，第四预设厚度为1.2μm，第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；使用电子束蒸发镀金法在InP过渡层上制作AuGe-Ni-Au合金层，进行快速热处理合金化工艺，将AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过N电极窗口注入InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
106、通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在InGaAs接触层和AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚P/N电极焊盘。
对于本实施例，在具体的应用场景中，可通过两次的光刻和湿法腐蚀实现P/N电极的制备，具体的，可首先通过涂覆LOR+EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到目标图形窗口；使用蒸发镀金技术制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘。热蒸发制备电极焊盘后芯片图形如图5(e)所示。进一步的，通过涂覆EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行曝光，显影得到目标图形窗口；使用化学镀金技术加厚P/N电极焊盘，这样有利于后端封装打线。化学镀金加厚电极焊盘后芯片图形如图5(f)所示。
相应的，实施例步骤106具体可以包括：涂覆第五预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第五目标图形窗口，其中，第五预设厚度为1.2μm，第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；利用热蒸发镀金法在InGaAs接触层和AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，并制备P电极焊盘和N电极焊盘；涂覆第六预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第六目标图形窗口，其中，第六预设厚度为1.2μm，第一光刻胶为EPG512光刻胶；使用化学镀金法加厚P电极焊盘和N电极焊盘。
107、利用重铬酸钾+HBr系腐蚀液进行背面腐蚀，以在InP衬底形成曲面型收光区。
对于本实施例，可通过再一次的光刻和湿法腐蚀实现背面收光区域腐蚀，具体的，进行背面减薄抛光工艺，将芯片厚度减薄至150～180μm。背面沉积SiO2作为背面收光区的腐蚀阻挡层。涂覆EPG512光刻胶(胶厚～1.2μm)；使用接触式曝光机进行背面曝光，显影得到目标图形窗口；使用使用重铬酸钾+HBr系腐蚀液代替常规的HCl系或者HBr系腐蚀液进行背面腐蚀，腐蚀前图形如图5(g)所示，腐蚀后获得如图5(h)所示芯片收光区示意图，相比于传统的腐蚀液腐蚀后得到的斜面收光区，曲面型的收光区获得了更大的收光区面积，有效提升芯片的响应度等性能。同时，在满足性能指标的前提下，芯片设计时可以设计更小的芯片尺寸，提高芯片产出数量，降低芯片生产成本。
通过本发明中高速探测器钝化层结构及其制作方法，考虑到挖孔腐蚀的不稳定性，优化芯片制备路线，采用AuGe-Ni-Au合金来实现良好的欧姆接触。AuGe-Ni-Au中的Ge是N型杂质，其合金化就可以实现对InP外延层的N型的重掺杂，从而形成良好的欧姆接触，降低芯片串联电阻。具体可通过在1～1.5μm InP层上进行AuGe-Ni-Au合金化，来制备N电极从而代替挖孔腐蚀工艺制备N电极。在本发明中，通过对芯片工艺方案的优化，不使用挖孔腐蚀的方案制作P/N共面方案芯片，可解决挖孔式湿法腐蚀的缺点，并且所制作芯片的光电特性以及可靠性和采用挖孔式湿法腐蚀方案制作的芯片保持一致，进而保证了芯片性能的稳定性及芯片可靠性。此外，通过制备曲面型收光区，可获取更大的收光区面积，有效提升芯片的响应度等性能。同时，在满足性能指标的前提下，芯片设计时可以设计更小的芯片尺寸，提高芯片产出数量，降低芯片生产成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，包括：外延结构以及形成于所述外延结构上的欧姆合金接触层；
所述外延结构从下至上依次包括：N型掺杂的InP衬底、形成于所述InP衬底上的N型InP层、形成于所述N型InP层上的InGaAs吸收层、形成于所述InGaAs吸收层上的InP过渡层、形成于所述InP过渡层上的InGaAs接触层、形成于所述InP过渡层上，并围绕所述InGaAs接触层设置的掺杂区以及P电极窗口，其中，所述掺杂区为Zn掺杂；
所述欧姆合金接触层为AuGe-Ni-Au合金层，形成于所述InP过渡层上，用于将N型杂质Ge通过N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
2.根据权利要求1所述的侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，所述N型InP层厚度为0.5～1.0μm，所述InGaAs吸收层厚度为3.0～5.0μm，所述InP过渡层厚度为1.0～1.5μm，所述InGaAs接触层厚度为0.1～0.2μm。
3.根据权利要求1所述的侧面进光式背光监测光电探测器，其特征在于，所述N型掺杂的InP衬底包括曲面型收光区。
4.一种侧面进光式背光监测光电探测器的制作方法，其特征在于，包括：
提供一N型掺杂的InP衬底，采用有机金属化学气相沉积法在所述N型掺杂的InP衬底上依次生长N型InP层、InGaAs吸收层、InP过渡层、原始InGaAs接触层；
在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层；
通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性；
通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口；
通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe-Ni-Au合金层，以使所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层；
通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极焊盘。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述原始InGaAs接触层上进行第一次光刻和第一次湿法腐蚀，得到预设尺寸大小的InGaAs接触层，包括：
在所述原始InGaAs接触层上涂覆第一预设厚度的第一光刻胶，并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到预设尺寸大小的第一目标图形窗口，其中，所述第一预设厚度为0.8μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
利用预设浓度硫酸系腐蚀液按照所述第一目标图形窗口进行外延结构的腐蚀，得到所述预设尺寸大小的InGaAs接触层。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过第二次光刻和第二次湿法腐蚀，围绕所述InGaAs接触层形成Zn掺杂区，所述Zn掺杂区用于形成P型导电特性，包括：
沉积SiO2作为腐蚀阻挡层，涂覆第二预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第二目标图形窗口，其中，所述第二预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用BOE腐蚀液按照所述第二目标图形窗口进行扩散阻挡层的腐蚀，打开扩散孔；
通过开管扩散对扩散孔区域进行Zn掺杂，得到围绕所述InGaAs接触层的掺杂区，用于形成P型导电特性。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过第三次光刻和第三次湿法腐蚀打开P电极窗口和N电极窗口，包括：
沉积SiNx介质膜层，涂覆第三预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第三目标图形窗口，其中，所述第三预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用BOE腐蚀液按照所述第三目标图形窗口进行腐蚀，打开P电极窗口和N电极窗口。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过第四次光刻和一次欧姆接触制备在所述InP过渡层上形成AuGe-Ni-Au合金层，以使所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层，包括：
涂覆第四预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第四目标图形窗口，其中，所述第四预设厚度为1.2μm，所述第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；
使用电子束蒸发镀金法在所述InP过渡层上制作AuGe-Ni-Au合金层，进行快速热处理合金化工艺，将所述AuGe-Ni-Au合金层中的N型杂质Ge通过所述N电极窗口注入所述InP过渡层中，得到N型重掺杂的InP过渡层。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过第五次光刻和热蒸发镀金法，在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，制备P/N电极焊盘，并通过第六次光刻和化学镀金法加厚所述P/N电极焊盘，包括：
涂覆第五预设厚度的第二光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第五目标图形窗口，其中，所述第五预设厚度为1.2μm，所述第二光刻胶为LOR和EPG512光刻胶；
利用热蒸发镀金法在所述InGaAs接触层和所述AuGe-Ni-Au合金层上制作Ti-Pt-Au金属层，并制备P电极焊盘和N电极焊盘；
涂覆第六预设厚度的第一光刻胶并使用接触式曝光机进行曝光，显影得到第六目标图形窗口，其中，所述第六预设厚度为1.2μm，所述第一光刻胶为EPG512光刻胶；
使用化学镀金法加厚所述P电极焊盘和所述N电极焊盘。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用重铬酸钾+HBr系腐蚀液进行背面腐蚀，以在所述InP衬底形成曲面型收光区。
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