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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109524430A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811594796.2(22)申请日2018.12.25(71)申请人西南技术物理研究所地址610041四川省成都市武侯区人民南路四段七号(72)发明人覃文治谢和平石柱代千张伟(74)专利代理机构中国兵器工业集团公司专利中心11011代理人刘二格(51)Int.Cl.H01L27/146(2006.01)H01L31/107(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片(57)摘要本发明公开了一种多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片及制作方法,其包括,在同一铟镓砷外延晶片上,分布有四个光敏探测区,每个光敏探测区内由多个小单元雪崩二极管并联而成的芯片。所述芯片整体光敏面由四个方形雪崩二极管中心对称均布组成,方形APD由尺寸更小的圆形且具有相等光电特性小单元APD并联而成。四个方形光敏探测区,能对连续或低频脉冲激光信号进行坐标定位探测,方形APD光敏探测之间通过刻蚀槽和背面进光面金属膜层遮挡方式隔离四个光敏探测区,其能有效消除光敏探测区之间产生的电学、光学串扰,同时保证不会产生过大的盲区。本发明可实现高成品率、大面积InGaAs雪崩二极管四象限芯片的制作。CN109524430ACN109524430A权利要求书1/2页1.一种多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,包括:铟镓砷外延晶片,其上中心对称分布有四个方形的光敏探测区;铟镓砷外延晶片正面,每个光敏探测区内形成有p电极6,背面进光面形成有n电极16;p电极6覆盖下的每个光敏探测区内形成有多个小单元APD9;铟镓砷外延晶片正面的四个光敏探测区pn结之间设有隔离槽5进行电学隔离,铟镓砷外延晶片背面进光面的四个光敏探测区pn结之间设有隔离电极18进行电学隔离,背面进光面与正面四个光敏探测区一一对应的位置设有氮化硅增透膜17,n电极16和隔离电极18为同一材料的多层金属电极。2.如权利要求1所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,相邻的光敏探测区之间的间距为30μm。3.如权利要求2所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,相邻的光敏探测区之间的隔离槽5宽10μm、深7μm。4.如权利要求3所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,所述光电探测芯片四个象限组成的总光敏探测区为1.0mm×1.0mm。5.如权利要求4所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,所述铟镓砷外延晶片包括:磷化铟衬底15,形成在磷化铟衬底15上的n型掺杂浓度为3×1016/cm3的磷化铟过渡层14,形成在磷化铟过渡层14上的n型杂质浓度为(1-2)×1015/cm3的铟镓砷光吸收层13,形成在铟镓砷光吸收层13上的n型掺杂浓度为3×1016/cm3的铟镓砷磷能带过渡层12,形成在铟镓砷磷能带过渡层12上的n型掺杂浓度为6×1016/cm3的磷化铟电荷层11,形成在磷化铟电荷层11上的n型掺杂浓度为7×1014/cm3的顶层磷化铟层10。6.如权利要求5所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,所述磷化铟衬底15为n型掺杂浓度为(3-8)×1018/cm3的100晶向磷化铟。7.如权利要求6所述的多像元集成铟镓砷雪崩二极管四象限光电探测芯片,其特征在于,所述铟镓砷外延晶片中,磷化铟过渡层14厚度1μm,铟镓砷光吸收层13厚度1.5-2.5μm,铟镓砷磷能带过渡层12厚度为0.15μm,磷化铟电荷层11厚度为0.4μm,顶层磷化铟层10厚度3.5μm。8.基于权利要求7所述光电探测芯片的制备方法,其特征在于,包括以下过程:首先,制备铟镓砷外延晶片;其次,在已制备好的铟镓砷外延晶片上,利用等离子化学汽相沉积技术生长厚度2000埃的氮化硅7;采用光刻技术、刻蚀技术在氮化硅层上制出四个区域对称均布的多个直径40μm小圆形扩散窗口,通过石英熔封闭管高温扩散方式进行锌扩散,在顶层磷化铟电荷层11中形成直径40μm、深2μm的PN结,形成一个个的小单元APD9;对小单元APD9的电学性能进行测试,记录下性能参数不一致的无效像元8;第二次利用等离子化学汽相沉积技术生长厚度的氮化硅,通过光刻技术、干法刻蚀技术制作出象限间的隔离槽5;第三次利用等离子化学汽相沉积技术生长厚度的氮化硅,对隔离槽5进行钝化;采用光刻技术、真空蒸镀技术,在430℃下合金,制备出四个象限的铬/金p电极6。9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,还包括:对完成上述工艺后的铟镓砷外延晶片进行背面减薄抛光,