專利名稱：一種制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間p型電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光機電系統(tǒng)(MOEMS)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種制作波長可調(diào)諧 共振腔增強型探測器中間P型電極的方法。
背景技術(shù)：
目前的通訊領(lǐng)域正朝著高速高容量光通訊技術(shù)和全光通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，密集波分復 用(DWDM)系統(tǒng)已成為長途光信號傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，這就要求精確監(jiān)控波長。MOEMS波長可 調(diào)諧濾波器，MOEMS波長可調(diào)諧探測器和MOEMS波長可調(diào)諧垂直腔面發(fā)射激光器等光電子 器件，可以對波長進行有效的選擇和控制，在高速高容量光通訊技術(shù)和全光通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 中有著廣泛的應(yīng)用前景。波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器(RCE-PD)主要由三部分組成頂部可移動的分 布布拉格反射鏡(DBR)、量子阱吸收區(qū)和與襯底相連的下DBR，其中上DBR包括頂部N型摻 雜DBR、空氣隙以及中間P型摻雜的DBR。整個器件包括三個電極頂部的N型電極，中間P 型電極和底部N型電極。中間P型電極與底部N型電極之間加反向偏壓實現(xiàn)光探測，頂部 N型電極與中間P型電極之間加反向偏壓，靜電吸引使得懸臂下移，減小空氣隙厚度以實現(xiàn) 波長的調(diào)諧。中間P型電極的制作是個難點。要獲得良好的電極接觸，需要很高的P型摻雜，采 用MBE生長GaAs基外延片，P型摻雜通常是通過摻入鈹(Be)來實現(xiàn)的，在GaAs材料中可以 獲得很高濃度的摻雜，但在AlxGai_xAs材料中，很難獲得較高的摻雜濃度，尤其對于Al組分 較高的情況。采用GaAs做犧牲層材料的MOEMS器件，通常其截止層材料選擇用AlxGai_xAs。 而對于一般的方法，P型電極通常是直接淀積在這層AlxGai_xAs的截止層上，要實現(xiàn)高摻雜 必須降低Al組分，但降低Al組分就會使得犧牲層GaAs與截止層AlxGai_xAs腐蝕選擇比下 降，一般方法使用干法刻蝕盡量提高刻蝕選擇比，給腐蝕工藝帶來困難，而且加大了制作成 本。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器 中間P型電極的方法。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P 型電極的方法，該方法包括A、在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延片；B、清洗外延片，并對外延片進行第一次光刻，獲得單懸臂的光刻膠掩膜圖形；C、對外延片進行腐蝕，腐蝕出所要的懸臂臺面，并去膠清洗；D、對腐蝕出懸臂臺面的外延片進行第二次光刻，得到面積小于P型電極的圖案，以便腐蝕得到P型電極窗口；E、選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGai_xAs，χ代表材料中 Al元素所占的摩爾比，暴露P型電極接觸層的GaAs，并去膠清洗；F、對腐蝕出P型電極窗口的外延片進行第三次光刻，得到P型電極圖案；G、外延片帶膠濺射鈦金電極，并剝離、清洗。上述方案中，步驟A中所述在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器 的外延片，采用分子束外延技術(shù)。上述方案中，步驟C中所述對外延片進行腐蝕，是采用磷酸系腐蝕液進行非選擇 性濕法腐蝕；腐蝕出所要的懸臂臺面時，臺面深度到犧牲層的GaAs。上述方案中，所述磷酸系腐蝕液由磷酸H3PO4、含量為30%的雙氧水H2O2、去離子水 DI按照體積比為3 2 20配置，腐蝕時采用水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度 為 30 0C ο上述方案中，步驟E中所述選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止 層AlxGai_xAs，是采用兩種選擇性的腐蝕液分別進行濕法腐蝕，包括采用檸檬酸系腐蝕 液選擇性的腐蝕犧牲層的剩余GaAs，以及采用鹽酸系腐蝕液選擇性的腐蝕剛暴露出的 Al0.5As。上述方案中，所述檸檬酸系腐蝕液由質(zhì)量比為50%的檸檬酸C6H8O7溶液、含量為 30%的雙氧水H2O2按照體積比為2 1配置，腐蝕時采用水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫， 腐蝕溫度為30°C。上述方案中，所述鹽酸系腐蝕液由質(zhì)量比為36%的鹽酸HC1、去離子水DI以體積 比為2 1配置，腐蝕時采用水浴加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 是在波長可調(diào)諧RCE-PD中間P型電極制作過程中，采用特別配置的腐蝕液進行濕法腐蝕， 解決截止層與電極接觸層材料相制約的情況，降低了工藝難度與成本，制作出了優(yōu)良的P 型電極。2、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 解決了在可調(diào)諧RCE-PD制備中，將中間P型電極直接淀積在截止層上所遇到的材料選擇與 腐蝕工藝相制約的問題。3、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 截止層材料可以選用Al組分較大的材料，提高了濕法腐蝕的腐蝕選擇比以及空氣與半導 體界面的平整度，同時獲得更好的P型電極接觸。4、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 電極接觸層選擇GaAs材料，可以獲得很高的P型摻雜，提高電極的接觸質(zhì)量，減小器件的接 觸電阻.5、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 相比一般的將腐蝕截止層當作P型電極接觸層的方法，P型電極接觸層位于腐蝕截止層的 下方，腐蝕工藝采用濕法腐蝕，能夠節(jié)省成本，降低工藝難度，而且提高器件性能。
6、本發(fā)明提供的這種制作波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法， 腐蝕工藝完全采用濕法腐蝕，容易操作，成本低。


圖1是本發(fā)明提供的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法流程 圖； 圖2是采用MBE生長的可調(diào)諧RCE-PD的外延片的材料結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是采用磷酸系腐蝕液進行非選擇性腐蝕，所腐蝕出的懸臂臺面圖形(頂部已 蒸過Au-Ge-Ni的N型電極)的照片；圖4是分別采用檸檬酸系與鹽酸系腐蝕液選擇性的腐蝕掉剩余GaAs以及截止層 的Ala5Gaa5As后所形成的電極窗口圖形的照片；圖5是采用帶膠濺射Ti-Au并剝離、清洗后，最終得到器件的中間P型電極圖形的 照片。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明通過合理的設(shè)計外延片的材料結(jié)構(gòu)，將電極接觸層置于腐蝕截止層之下， 腐蝕截止層采用腐蝕選擇比更大的Ala5Gaa5As材料，電極接觸層采用可以獲得更高P型摻 雜的GaAs材料，并配合兩種選擇性腐蝕液，很好的解決了中間P型電極制作的問題。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極 的方法流程圖，該方法包括A、在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延片；B、清洗外延片，并對外延片進行第一次光刻，獲得單懸臂的光刻膠掩膜圖形；C、對外延片進行腐蝕，腐蝕出所要的懸臂臺面，并去膠清洗；D、對腐蝕出懸臂臺面的外延片進行第二次光刻，得到面積小于P型電極的圖案， 以便腐蝕得到P型電極窗口；E、選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGai_xAs，χ代表材料中 Al元素所占的摩爾比，暴露P型電極接觸層的GaAs，并去膠清洗；F、對腐蝕出P型電極窗口的外延片進行第三次光刻，得到P型電極圖案；G、外延片帶膠濺射鈦金電極，并剝離、清洗。其中，步驟A中所述在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延 片，采用分子束外延技術(shù)。步驟C中所述對外延片進行腐蝕，是采用磷酸系腐蝕液進行非選擇性濕法腐蝕； 腐蝕出所要的懸臂臺面時，臺面深度到犧牲層的GaAs。所述磷酸系腐蝕液由磷酸!13 04、含 量為30%的雙氧水H2O2、去離子水DI按照體積比為3 2 20配置，腐蝕時采用水浴進行 加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。步驟E中所述選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGai_xAs，是 采用兩種選擇性的腐蝕液分別進行濕法腐蝕，包括采用檸檬酸系腐蝕液選擇性的腐蝕犧牲
5層的剩余GaAs，以及采用鹽酸系腐蝕液選擇性的腐蝕剛暴露出的Ala5Gaa5Astj所述檸檬酸 系腐蝕液由質(zhì)量比為50%的檸檬酸C6H8O7溶液、含量為30%的雙氧水H2O2按照體積比為 2 1配置，腐蝕時采用水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。所述鹽酸系腐 蝕液由質(zhì)量比為36%的鹽酸HC1、去離子水DI以體積比為2 1配置，腐蝕時采用水浴加 熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。本發(fā)明是將可調(diào)諧RCE-PD的中間P型電極接觸層置于截止層下方，材料選擇為可 以獲得高摻雜濃度的GaAs，通過特殊配置的非選擇性與選擇性腐蝕液分別腐蝕，以使得電 極接觸層暴露，從而獲得高質(zhì)量的中間P型電極。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明制作中間P型電極的方法進行詳細說明，包括以下 步驟步驟101 在外延片(如圖2所示)進行第一次光刻后，采用磷酸系腐蝕液進行非 選擇性腐蝕(如圖3所示)，獲得懸臂臺面。腐蝕時水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕 溫度為30°C，并控制腐蝕時間為2分鐘20秒(腐蝕時間隨所需腐蝕的深度而變化)。步驟102 對腐蝕出懸臂臺面的外延片進行第二次光刻，得到比P型電極略小的圖 案，以便后面進行腐蝕得到P型電極窗口。步驟103 采用檸檬酸系腐蝕液選擇性腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs，以暴露截止層 (如圖4所示)。腐蝕時水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C，可采用過腐蝕 的方法。步驟104 采用鹽酸系腐蝕液選擇性的腐蝕掉截止層的Ala5Gaa5As,以暴露電極接 觸層，并去膠清洗。腐蝕時水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C，可采用過腐 蝕的方法。步驟105 對腐蝕出P型電極窗口的外延片進行第三次光刻，得到P型電極圖案。步驟106 外延片帶膠濺射Ti-Au電極，并剝離、清洗得到圖5所示的中間P型電 極圖形；其中所用到的去膠清洗，其步驟為丙酮-三氯乙烯依次循環(huán)煮沸兩次，最后在丙 酮中煮沸一次，以清除光刻膠及表面污染物。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特征在于，該方法包括A、在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延片；B、清洗外延片，并對外延片進行第一次光刻，獲得單懸臂的光刻膠掩膜圖形；C、對外延片進行腐蝕，腐蝕出所要的懸臂臺面，并去膠清洗；D、對腐蝕出懸臂臺面的外延片進行第二次光刻，得到面積小于P型電極的圖案，以便腐蝕得到P型電極窗口；E、選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGa1 xAs，x代表材料中Al元素所占的摩爾比，暴露P型電極接觸層的GaAs，并去膠清洗；F、對腐蝕出P型電極窗口的外延片進行第三次光刻，得到P型電極圖案；G、外延片帶膠濺射鈦金電極，并剝離、清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，步驟A中所述在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延片，采 用分子束外延技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，步驟C中所述對外延片進行腐蝕，是采用磷酸系腐蝕液進行非選擇性濕法腐蝕；腐 蝕出所要的懸臂臺面時，臺面深度到犧牲層的GaAs。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，所述磷酸系腐蝕液由磷酸H3PO4、含量為30%的雙氧水H2O2、去離子水DI按照體積 比為3 2 20配置，腐蝕時采用水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，步驟E中所述選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGai_xAs，是采 用兩種選擇性的腐蝕液分別進行濕法腐蝕，包括采用檸檬酸系腐蝕液選擇性的腐蝕犧牲層 的剩余GaAs，以及采用鹽酸系腐蝕液選擇性的腐蝕剛暴露出的Ala5Gaa5Astj
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，所述檸檬酸系腐蝕液由質(zhì)量比為50%的檸檬酸C6H8O7溶液、含量為30%的雙氧水 H2O2按照體積比為2 1配置，腐蝕時采用水浴進行加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為 30 "C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，其特 征在于，所述鹽酸系腐蝕液由質(zhì)量比為36%的鹽酸HC1、去離子水DI以體積比為2 1配 置，腐蝕時采用水浴加熱使腐蝕液保持恒溫，腐蝕溫度為30°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作可調(diào)諧共振腔增強型探測器中間P型電極的方法，包括在砷化鎵襯底上生長波長可調(diào)諧共振腔增強型探測器的外延片；清洗外延片，并對外延片進行第一次光刻，獲得單懸臂的光刻膠掩膜圖形；對外延片進行腐蝕，腐蝕出所要的懸臂臺面，并去膠清洗；對腐蝕出懸臂臺面的外延片進行第二次光刻，得到面積小于P型電極的圖案；選擇性的腐蝕掉犧牲層的剩余GaAs和其下的截止層AlxGa1-xAs，暴露P型電極接觸層的GaAs，并去膠清洗；對腐蝕出P型電極窗口的外延片進行第三次光刻，得到P型電極圖案；外延片帶膠濺射鈦金電極，并剝離、清洗。利用本發(fā)明，解決了截止層與電極接觸層材料相制約的情況，降低了工藝難度與成本，制作出了優(yōu)良的P型電極。
文檔編號B81C1/00GK101935009SQ20101026306
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者劉少卿, 楊曉紅, 王杰, 王秀平, 韓勤 申請人:中國科學院半導體研究所