本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雪崩光電二極管及其制造方法。

背景技術(shù)：

雪崩光電二極管(Avalanche Photodiode,簡(jiǎn)寫(xiě)為：APD)由于其具有內(nèi)部增益，可以提供比PIN探測(cè)器(Positive-Intrinsic-Negative Detector，簡(jiǎn)寫(xiě)為：PD)高靈敏度，被廣泛應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中。近年來(lái)，面向100Gbit/s、甚至400Gbit/s高速通信系統(tǒng)應(yīng)用的高響應(yīng)速率、高靈敏度的APD已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。相對(duì)于已經(jīng)在10Gbit/s以下的InP/InGaAs材料APD，InAlAs/InGaAs材料APD明顯受到青睞。這是因?yàn)镮nAlAs碰撞離化特性優(yōu)于InP，倍增過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)剩噪聲因子小，更適合于長(zhǎng)距離高響應(yīng)速率的要求。

InAlAs/InGaAs材料APD的外延結(jié)構(gòu)一般是摻Fe的半絕緣型襯底片上，使用分子束外延法(Molecular Beam Epitaxy，簡(jiǎn)寫(xiě)為：MBE)依次生產(chǎn)出N型InP緩沖層，N型重?fù)诫s接觸層，I型InAlAs倍增層，P型InP電場(chǎng)控制層，I型InGaAs光吸收層，I型InP帽層，P型InGaAs接觸層。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)因?yàn)镮nAlAs材料在分子束化學(xué)氣相外延生長(zhǎng)(Molecular Beam Epitaxy,簡(jiǎn)寫(xiě)為：MBE)生長(zhǎng)溫度大概在480攝氏度，所以擴(kuò)散溫度不宜太高，而降低溫度，I型InAlAs材料又無(wú)法通過(guò)擴(kuò)散成P型。另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中的溝道過(guò)深，側(cè)壁金屬無(wú)法鏈接的問(wèn)題。因此，需要設(shè)計(jì)新的工藝條件來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是改善現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)闇系郎疃纫?，可能帶?lái)的溝道側(cè)壁金屬無(wú)法良好銜接的問(wèn)題。

本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雪崩光電二極管及其制造方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雪崩光電二極管，半絕緣襯底依次堆疊N型接觸層、I型倍增層、P型電場(chǎng)控制層、I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層，其中，I型帽層中利用擴(kuò)散工藝生成有P型半導(dǎo)體區(qū)域，

在I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層上，位于所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的兩側(cè)設(shè)置有第一溝道；在I型倍增層和P型電場(chǎng)控制層上，銜接著所述第一溝道設(shè)置有第二溝道；在N型接觸層上，銜接著所述第二溝道設(shè)置有第三溝道；

其中，第一溝道比第二溝道寬，第二溝道比第三溝道寬；所述第一溝道、第二溝道和第三溝道的兩側(cè)表面都生長(zhǎng)有介質(zhì)鈍化層，在位于所述第一溝道、第二溝道和第三溝道外環(huán)側(cè)的介質(zhì)鈍化層表面和溝道中的N型接觸層表面生成N接觸金屬層。

可選的，在N型接觸層、I型倍增層、P型電場(chǎng)控制層、I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層分別為：N型InP接觸層、I型InAlAs倍增層、P型InP電場(chǎng)控制層、I型InGaAs光吸收層、I型InP帽層和P型InGaAs接觸層時(shí)，

則所述I型光吸收層和I型帽層之間還設(shè)置有一層I型InAlAs包層，其中，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由I型帽層和I型InAlAs包層中的指定區(qū)域通過(guò)閉管擴(kuò)散加工而成。

可選的，所述N型InP接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.5μm；I型InAlAs倍增層，摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度0.2至0.4μm；P型InP電場(chǎng)控制層，摻雜濃度1e18cm^-3，厚度0.32-0.35μm；I型InGaAs光吸收層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.2μm；I型InAlAs包層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；I型InP帽層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；P型InGaAs接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.15μm。

可選的，所述半絕緣襯底底部有氮化硅介質(zhì)反射層和反射金屬層，氮化硅介質(zhì)反射層厚度所示反射金屬層由Ti/Pt/Au構(gòu)成，其中Ti、Pt、Au的厚度分別為和

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雪崩光電二極管的制造方法，所述制造方法包括：

在半絕緣襯底上用分子束氣象外延沉積的方法依次堆疊N型接觸層、I型倍增層、P型電場(chǎng)控制層、I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層，其中，I型帽層中利用擴(kuò)散工藝生成有P型半導(dǎo)體區(qū)域；

在I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層上，位于所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的兩側(cè)刻蝕出第一溝道；在I型倍增層和P型電場(chǎng)控制層上，銜接著所述第一溝道的底部區(qū)域，刻蝕出第二溝道，在N型接觸層上，銜接著所述第二溝道的底部區(qū)域，刻蝕出第三溝道；其中，第一溝道比第二溝道寬，第二溝道比第三溝道寬；

在所述第一溝道、第二溝道和第三溝道的兩側(cè)表面生長(zhǎng)介質(zhì)鈍化層；在位于所述第一溝道、第二溝道和第三溝道外環(huán)側(cè)的介質(zhì)鈍化層表面和溝道中的N型接觸層表面生成N接觸金屬層。

可選的，在N型接觸層、I型倍增層、P型電場(chǎng)控制層、I型光吸收層、I型帽層和P型接觸層分別為：N型InP接觸層、I型InAlAs倍增層、P型InP電場(chǎng)控制層、I型InGaAs光吸收層、I型InP帽層和P型InGaAs接觸層時(shí)，在所述I型光吸收層和I型帽層之間還通過(guò)分子束氣象外延沉積有一層I型InAlAs包層，其中，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由I型帽層和I型InAlAs包層中的指定區(qū)域通過(guò)閉管擴(kuò)散加工而成。

可選的，所述的P型半導(dǎo)體區(qū)域由鋅閉管擴(kuò)散完成，其中，擴(kuò)散源為磷化鋅，擴(kuò)散溫度為460至480攝氏度。

可選的，所述N型InP接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.5μm；I型InAlAs倍增層，摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度0.2至0.4μm；P型InP電場(chǎng)控制層，摻雜濃度1e18cm^-3，厚度0.32-0.35μm；I型InGaAs光吸收層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.2μm；I型InAlAs包層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；I型InP帽層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；P型InGaAs接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.15μm。

可選的，刻蝕出第一溝道、刻蝕出第二溝道和刻蝕出第三溝道，具體包括

光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例為1:1:1的溶液腐蝕到I型光吸收層；使用濃硫酸、雙氧水和水比例1:1:5的溶液腐蝕到P型電場(chǎng)控制層上，完成第一溝道腐蝕；

光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例1:2:5的溶液腐蝕到N型接觸層；

光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例1:1:1的溶液腐蝕N型接觸層，停止于半絕緣襯底。

可選的，將外延片減薄拋光到約150μm，在外延片拋光面用增強(qiáng)等離子氣相沉積氮化硅介質(zhì)反射層；

采用電子束蒸發(fā)方式，在氮化硅介質(zhì)反射層上形成Ti/Pt/Au反射金屬層，其中Ti、Pt、Au的厚度分別為和

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在現(xiàn)有的雪崩光電二極管中提供三層臺(tái)階式的溝道設(shè)計(jì)，可以改善溝道過(guò)深，側(cè)壁N接觸金屬層容易出現(xiàn)的銜接問(wèn)題，提高了雪崩光電二極管的加工成品率?，F(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生上述溝道側(cè)壁金屬銜接的問(wèn)題，通常是因?yàn)椴煌瑢釉诟g液中的腐蝕度會(huì)有所不同，從而在一次性腐蝕過(guò)程中可能產(chǎn)生葫蘆型溝道，從而給后續(xù)側(cè)壁生成N接觸金屬層時(shí)，留下了銜接中斷的隱患。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的制造方法流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕方法流程圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的溝道刻蝕結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的制造方法流程圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種雪崩光電二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實(shí)施例1:

本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種雪崩光電二極管，如圖1所示，半絕緣襯底10依次堆疊N型接觸層20、I型倍增層30、P型電場(chǎng)控制層40、I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80，其中，I型帽層70中利用擴(kuò)散工藝生成有P型半導(dǎo)體區(qū)域，在I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80上，位于所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的兩側(cè)設(shè)置有第一溝道21；在I型倍增層30和P型電場(chǎng)控制層40上，銜接著所述第一溝道設(shè)置有第二溝道22；在N型接觸層20上，銜接著所述第二溝道22設(shè)置有第三溝道；

其中，第一溝道21比第二溝道22寬，第二溝道22比第三溝道寬23；所述第一溝道21、第二溝道22和第三溝道23的兩側(cè)表面都生長(zhǎng)有介質(zhì)鈍化層5，在位于所述第一溝道21、第二溝道22和第三溝道23外環(huán)側(cè)的介質(zhì)鈍化層5表面和溝道中的N型接觸層20表面生成N接觸金屬層3。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在現(xiàn)有的雪崩光電二極管中提供三層臺(tái)階式的溝道設(shè)計(jì)，可以改善溝道過(guò)深，側(cè)壁N接觸金屬層容易出現(xiàn)的銜接問(wèn)題，提高了雪崩光電二極管的加工成品率。現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生上述溝道側(cè)壁金屬銜接的問(wèn)題，通常是因?yàn)椴煌瑢釉诟g液中的腐蝕度會(huì)有所不同，從而在一次性腐蝕過(guò)程中可能產(chǎn)生葫蘆型溝道，從而給后續(xù)側(cè)壁生成N接觸金屬層時(shí)，留下了銜接中斷的隱患。

在本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的雪崩光電二極管其形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域較淺，現(xiàn)有技術(shù)中P型半導(dǎo)體區(qū)域底部的曲率半徑較小，存在較明顯的邊緣電場(chǎng)效應(yīng)。因此，基于本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種改進(jìn)方案以改善上述問(wèn)題。具體的，如圖2所示，在N型接觸層20、I型倍增層30、P型電場(chǎng)控制層40、I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80分別為：N型InP接觸層、I型InAlAs倍增層、P型InP電場(chǎng)控制層、I型InGaAs光吸收層、I型InP帽層和P型InGaAs接觸層的InAlAs/InGaAs材料的APD應(yīng)用場(chǎng)景下，所述I型光吸收層50和I型帽層70之間還設(shè)置有一層I型InAlAs包層60，其中，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由I型帽層70和I型InAlAs包層60中的指定區(qū)域通過(guò)閉管擴(kuò)散加工而成。

在該擴(kuò)展方案中，I型InGaAs光吸收層50是窄帶隙材料，I型InP帽層70和I型InAlAs包層60是寬帶隙材料，而I型InAlAs包層60比I型InP帽層70帶隙還要寬。

實(shí)施例2:

實(shí)施例1中提出了一種雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例是基于實(shí)施例1基礎(chǔ)上提供一組可供實(shí)現(xiàn)的雪崩光電二極管的參數(shù)組合。其中，所述N型InP接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.5μm；I型InAlAs倍增層，摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度0.2至0.4μm；P型InP電場(chǎng)控制層，摻雜濃度1e18cm^-3，厚度0.32-0.35μm；I型InGaAs光吸收層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.2μm；I型InAlAs包層60摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；I型InP帽層摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；P型InGaAs接觸層摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.15μm，所述的I型InAlAs包層60，摻雜小于5e15cm^-3，厚度1到1.5μm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由于帶隙I型InGaAs光吸收層厚度1至1.2μm比較寬，可以很好的降低暗電流。而且，厚的InAlAs包層60(厚度1至1.5μm),可以增大P型半導(dǎo)體區(qū)域90底部的曲率半徑，減少邊緣電場(chǎng)。

在本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一組反射膜結(jié)構(gòu)，可以有效的提高光電二極管的響應(yīng)度。具體的，所述半絕緣襯底10底部有氮化硅介質(zhì)反射層2和反射金屬層1，氮化硅介質(zhì)反射層2厚度反射金屬層1由Ti/Pt/Au組成。通過(guò)測(cè)試這種組合的反射層反射率有75％，對(duì)于1.2um厚度的InGaAs吸收層，探測(cè)器響應(yīng)度可以從0.71A/W提高到0.94A/W。

實(shí)施例3:

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種雪崩光電二極管的制造方法，用于加工制造如實(shí)施例1或者實(shí)施例2中所述的雪崩光電二極管，如圖3所示(并借鑒圖1或圖2)，所述制造方法包括：

在步驟201中，在半絕緣襯底10上用分子束氣象外延沉積的方法依次堆疊N型接觸層20、I型倍增層30、P型電場(chǎng)控制層40、I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80，其中，I型帽層70中利用擴(kuò)散工藝生成有P型半導(dǎo)體區(qū)域。

在步驟202中，在I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80上，位于所述P型半導(dǎo)體區(qū)域的兩側(cè)刻蝕出第一溝道21。

在步驟203中，在I型倍增層30和P型電場(chǎng)控制層40上，銜接著所述第一溝道21的底部區(qū)域，刻蝕出第二溝道22。

在步驟204中，在N型接觸層20上，銜接著所述第二溝道22的底部區(qū)域，刻蝕出第三溝道23；其中，第一溝道21比第二溝道22寬，第二溝道22比第三溝道23寬。

在步驟205中，在所述第一溝道21、第二溝道22和第三溝道23的兩側(cè)表面生長(zhǎng)介質(zhì)鈍化層。

在步驟206中，在位于所述第一溝道、第二溝道和第三溝道外環(huán)側(cè)的介質(zhì)鈍化層表面和溝道中的N型接觸層表面生成N接觸金屬層。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在現(xiàn)有的雪崩光電二極管中提供三層臺(tái)階式的溝道設(shè)計(jì)，可以改善溝道過(guò)深，側(cè)壁N接觸金屬層容易出現(xiàn)的銜接問(wèn)題，提高了雪崩光電二極管的加工成品率。

在本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的雪崩光電二極管其形成的P型半導(dǎo)體區(qū)域90較淺，現(xiàn)有技術(shù)中P型半導(dǎo)體區(qū)域90底部的曲率半徑較小，存在較明顯的邊緣電場(chǎng)效應(yīng)。因此，基于本發(fā)明實(shí)施例，還提供了一種改進(jìn)方案以改善上述問(wèn)題。具體的，在N型接觸層20、I型倍增層30、P型電場(chǎng)控制層40、I型光吸收層50、I型帽層70和P型接觸層80分別為：N型InP接觸層20、I型InAlAs倍增層30、P型InP電場(chǎng)控制層40、I型InGaAs光吸收層50、I型InP帽層70和P型InGaAs接觸層80時(shí)，在所述I型InGaAs光吸收層50、I型InP帽層70之間還通過(guò)分子束氣象外延沉積有一層I型InAlAs包層60，其中，所述P型半導(dǎo)體區(qū)域由I型InP帽層70和I型InAlAs包層60中的指定區(qū)域通過(guò)閉管擴(kuò)散加工而成。

在上述擴(kuò)展實(shí)施方案中，為了既能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散材料在所述I型InAlAs包層60和I型帽層70中擴(kuò)散，還要保證擴(kuò)散溫度低于I型InAlAs生長(zhǎng)溫度(低于480度)，避免導(dǎo)致暗電流增大。為了克服上述技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，存在一種可擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)方案，具體的：所述的P型半導(dǎo)體區(qū)域90由鋅閉管擴(kuò)散完成，其中，擴(kuò)散源為磷化鋅，擴(kuò)散溫度為460至480攝氏度。其中，采用現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)散溫度500-550是無(wú)法保證I型InAlAs包層穩(wěn)定性的前提下，完成相應(yīng)擴(kuò)散過(guò)程的。

基于本發(fā)明實(shí)施例，提供一組可供實(shí)現(xiàn)的雪崩光電二極管的參數(shù)組合，其中，所述N型InP接觸層20摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.5μm；I型InAlAs倍增層30，摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度0.2至0.4μm；P型InP電場(chǎng)控制層40，摻雜濃度1e18cm^-3，厚度0.32-0.35μm；I型InGaAs光吸收層50摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.2μm；I型InAlAs包層60摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；I型InP帽層70摻雜濃度小于5e15cm^-3，厚度1至1.5μm；P型InGaAs接觸層80摻雜濃度1e19cm^-3，厚度0.15μm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由于帶隙I型InGaAs光吸收層50厚度1至1.2μm比較寬，可以很好的降低暗電流。而且，厚的InAlAs包層60(厚度1至1.5μm),可以增大P型半導(dǎo)體區(qū)域90底部的曲率半徑，減少邊緣電場(chǎng)。

結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例還存在一種可選的擴(kuò)展方案，將外延片減薄拋光到約150μm，在外延片拋光面用增強(qiáng)等離子氣相沉積氮化硅介質(zhì)反射層2；

采用電子束蒸發(fā)方式，在氮化硅介質(zhì)反射層2上形成Ti/Pt/Au反射金屬層1，其中Ti、Pt、Au的厚度分別為和

通過(guò)測(cè)試這種組合的反射層反射率有75％，對(duì)于1.2um厚度的InGaAs吸收層50，探測(cè)器響應(yīng)度可以從0.71A/W提高到0.94A/W。

在本發(fā)明實(shí)施例中，為了刻蝕出第一溝道21、第二溝道22和第三溝道23，提供了一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方案，如圖4所示，具體包括以下執(zhí)行步驟：

在步驟301中，光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例為1:1:1的溶液腐蝕到I型光吸收層50。

其中，氫溴酸、飽和溴水和水比例為1:1:1的腐蝕液屬于無(wú)區(qū)別性的，能夠腐蝕任一層材料的腐蝕液，因此，在進(jìn)行步驟301中的腐蝕過(guò)程時(shí)，通常是先進(jìn)行光刻膠制31作待腐蝕的第一溝道圖形，如圖5所示，然后，通過(guò)定時(shí)的方式進(jìn)行腐蝕。在實(shí)際操作時(shí)還允許部分過(guò)腐蝕，即可以腐蝕部分I型光吸收層50，給操作留下一定的自由空間。執(zhí)行完步驟301之后的芯片結(jié)構(gòu)剖面圖如圖6所示，其中畫(huà)虛線部分為待腐蝕完成的第一溝道21區(qū)域。

在步驟302中，使用濃硫酸、雙氧水和水比例1:1:5的溶液腐蝕到P型電場(chǎng)控制層40上，完成第一溝道21腐蝕。

其中，濃硫酸、雙氧水和水比例1:1:5的溶液不腐蝕InP，所以InP電場(chǎng)控制層40可以起到腐蝕停止層的作用。執(zhí)行完步驟302之后的芯片結(jié)構(gòu)剖面圖如圖7所示。

在步驟303中，光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例1:2:5的溶液腐蝕到N型接觸層20。

此時(shí)光刻過(guò)程可以覆蓋掉第一溝道的兩壁，從而能夠避免在進(jìn)行第二溝道腐蝕過(guò)程中，對(duì)第一溝道的側(cè)壁產(chǎn)生二次腐蝕，從而能夠改善現(xiàn)有技術(shù)中可能產(chǎn)生的葫蘆形溝道。如圖8所示，進(jìn)行步驟303光刻過(guò)程前通常是要去除步驟301中的光刻膠后，重新涂敷光刻膠32，并光刻出第二溝道的圖形。執(zhí)行完步驟303，并去除相應(yīng)光刻膠32后的芯片結(jié)構(gòu)剖面圖如圖9所示。

使用氫溴酸、飽和溴水和水比例1:2:5的溶液是氫溴酸、飽和溴水和水比例為1:1:1的溶液腐蝕速度的三分之一，可以避免過(guò)度腐蝕。

在步驟304中，光刻并使用氫溴酸、飽和溴水和水比例1:1:1的溶液腐蝕N型接觸層20，停止于半絕緣襯底10。

如圖10所示，為完成光刻膠涂敷和相應(yīng)光刻出第三溝道圖形后的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)針對(duì)三級(jí)溝道進(jìn)行的三輪光刻過(guò)程，不僅保證了溝道在形狀上的質(zhì)量要求，還利用臺(tái)階結(jié)構(gòu)提高了后續(xù)形成N接觸金屬層的時(shí)候，連續(xù)性附著在溝道側(cè)壁的成功率。

實(shí)施例4:

本發(fā)明實(shí)施例從一個(gè)較為完整工業(yè)制造的角度，將實(shí)施例3中所提出的一種雪崩光電二極管的制造方法運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其中，在進(jìn)行步驟401之前已經(jīng)完成了在半絕緣襯底10上用分子束氣象外延沉積的方法依次堆疊N型接觸層20、I型倍增層30、P型電場(chǎng)控制層40、I型光吸收層50、I型InAlAs包層60和I型帽層70，參考實(shí)施例1-3中相應(yīng)芯片結(jié)構(gòu)剖面圖，如圖11所示，本發(fā)明實(shí)施例具體包括以下步驟：

在步驟401中，通過(guò)光刻和腐蝕工藝形成環(huán)形的P型InGaAs接觸環(huán)80；

在步驟402中，通過(guò)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)淀積二氧化硅介質(zhì)擴(kuò)散阻擋層，并通過(guò)光刻和腐蝕工藝形成圓形擴(kuò)散區(qū)域，通過(guò)低溫閉管擴(kuò)散形成P半導(dǎo)體區(qū)域，除去擴(kuò)散阻擋層。

現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行閉管擴(kuò)散工藝通常采用500-550，而在本發(fā)明實(shí)施例中由于采用了磷化鋅作為擴(kuò)散源，因此，擴(kuò)散溫度可以被控制在460至480攝氏度，并能完成相應(yīng)擴(kuò)散任務(wù)。

在步驟403中，通過(guò)實(shí)施例3中步驟301-304完成第一溝道、第二溝道和第三溝道的腐蝕過(guò)程。

在步驟404中，通過(guò)低溫等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(LPPECVD)淀積氮化硅介質(zhì)層5，通過(guò)刻蝕工藝露出P型InGaAs接觸環(huán)80。

在步驟405中，采用電子束蒸發(fā)和剝離工藝，形成P接觸金屬層4,N接觸金屬層3、P區(qū)焊盤(pán)和N區(qū)焊盤(pán)。

在步驟406中，外延片片處于300～360℃下熱處理1～3分鐘。

在步驟407中，將外延片減薄拋光到約150μm，在外延片拋光面用增強(qiáng)等離子氣相沉積方法(PECVD)淀積氮化硅介質(zhì)反射層2。

在步驟408中，采用電子束蒸發(fā)工藝，最后在氮化硅增透介質(zhì)層6上形成Ti/Pt/Au反射金屬層，其中Ti、Pt、Au的厚度分別為和

在步驟409中，晶片經(jīng)過(guò)解理形成300X300μm2的雪崩光電二極管芯片。

在完成步驟409之后，得到的雪崩光電二極管芯片的俯視圖如圖12所示，其中，P型金屬接觸層4中間是光敏面11，P區(qū)接觸焊盤(pán)12跨過(guò)溝道13和P型金屬接觸層4相連。N型金屬接觸層3覆蓋在溝道13底部和外側(cè)，在兩側(cè)引出N區(qū)接觸焊盤(pán)14。其中，實(shí)施例1和實(shí)施例3中相關(guān)芯片的剖視圖即從圖12所示俯視圖中A-A’角度觀察得到的。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。