一种紧凑型高速光电二极管的制作方法

本实用新型涉及一种二极管，尤其涉及一种紧凑型高速光电二极管。

背景技术：

随着科学技术的发展，在信号传输和存储等环节中，越来越多地应用光信号。光电子系统具有抗干扰能力较强、传送信息量大、传输损耗小等突出优点，光电二极管是光电子系统的电子器件。光电二极管是一种能够将光根据使用方式转换成电流或者电压信号的光探测器。现有的光电二极管芯片的电极采用左右结构设计，左侧为芯片正电极，右侧为芯片负电极，这样导致芯片长度较长。正电极焊盘和负电极焊盘位于芯片的相对两侧，不利于后续焊线工艺，又增加了金线长度，也不利于现有小型化、集成化封装的应用。

因此，需要提供一种紧凑型高速光电二极管来解决现有技术的不足。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种紧凑型高速光电二极管，将二极管的尺寸缩小1/3,从而减小占用封装的空间尺寸，使得封装更加小型化、集成化。

一种紧凑型高速光电二极管，包括衬底，以及形成于所述衬底上的正电极环、负电极环、正电极和负电极，所述负电极环上设置有开口，所述负电极与所述负电极环的一端连接；所述正电极环设于负电极环内；所述正电极通过所述开口与所述正电极环连接；所述正电极和负电极位于所述负电极环的同一侧。

进一步的，所述正电极和负电极均为圆形，所述正电极和负电极的圆心距离小于所述负电极环的直径。

进一步的，所述正电极和负电极的直径均大于50um且小于80um。

进一步的，所述正电极环与负电极环同心设置，所述正电极环的环宽度小于等于10um，外径小于70um；所述负电极环的环宽度小于等于10um；所述正电极环的外径与负电极环的内径的距离大于5um且小于20um。

进一步的，还包括：形成于所述衬底上的缓冲层，形成于所述缓冲层上的吸收层，形成于所述吸收层上的顶层，形成于所述顶层上的接触层，形成于所述顶层上的有源区，形成于所述顶层上的第一复合钝化膜，以及形成于所述衬底、缓冲层、吸收层、顶层、第一复合钝化膜和有源区上的增透膜。

进一步的，所述负电极环形成于所述缓冲层上，所述负电极形成于所述增透膜和负电极环上，所述正电极环形成于所述接触层上，所述正电极形成于所述增透膜和正电极环上。

进一步的，所述衬底的厚度大于2um，所述缓冲层的厚度大于2um且小于5um，所述吸收层的厚度大于0.5um且小于3um，所述顶层的厚度大于0.5um且小于2um，所述接触层的厚度大于0.1um且小于0.5um。

进一步的，所述第一复合钝化膜的厚度大于0.1um且小于1um。

进一步的，所述增透膜的厚度大于0.1um且小于0.5um。

进一步的，所述有源区的形状为圆形，其直径大于20um且小于40um，所述有源区的厚度大于1um且小于1.5um。

进一步的，还包括：形成于所述衬底底部的焊接层。

进一步的，所述吸收层、顶层和接触层形成正电极圆柱形台面结构，所述缓冲层形成负电极圆柱形台面结构；

所述正电极圆柱形台面、负电极圆柱形台面和有源区同心设置。

与最接近的现有技术相比本技术方案的有益效果是：

本实用新型提供的技术方案通过将紧凑型高速光电二极管的正电极与负电极设置在电极环的同一侧，使得二极管的尺寸减小,从而减小占用封装的空间尺寸，使得封装更加小型化、集成化。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型图1中A-A’线的剖面图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种紧凑型高速光电二极管，包括衬底1，以及形成于所述衬底1上的正电极环13、负电极环12、正电极15和负电极14，所述负电极环12上设置有开口，所述负电极14与所述负电极环12的一端连接；所述正电极环13设于负电极环12内；所述正电极15通过所述开口与所述正电极环13连接；所述正电极15和负电极14位于所述负电极环12的同一侧。

在本申请实施例中，通过将紧凑型高速光电二极管的正电极与负电极设置在电极环的同一侧，使得二极管的尺寸减小,从而减小占用封装的空间尺寸，使得封装更加小型化、集成化。

在本申请的一些实施例中，所述正电极15和负电极14均为圆形，所述正电极15和负电极14的圆心距离小于所述负电极环12的直径。

在本申请的一些实施例中，所述正电极15和负电极14的直径均大于50um且小于80um。

其中，所述正电极环13与负电极环12同心设置，所述正电极环13的环宽度小于等于10um，外径小于70um；所述负电极环12的环宽度小于等于10um；所述正电极环13的外径与负电极环12的内径的距离大于5um且小于20um。

在本申请的一些实施例中，图1中A-A’线的剖面图，如图2所示。

所述紧凑型高速光电二极管还包括：形成于所述衬底1上的缓冲层2，形成于所述缓冲层2上的吸收层3，形成于所述吸收层3上的顶层4，形成于所述顶层4上的接触层5，形成于所述顶层4上的有源区7，形成于所述顶层4上的第一复合钝化膜6，以及形成于所述衬底1、缓冲层2、吸收层3、顶层4、第一复合钝化膜6和有源区7上的增透膜9。

所述负电极环12形成于所述缓冲层2上，所述负电极14形成于所述增透膜9和负电极环12上，所述正电极环13形成于所述接触层5上，所述正电极15形成于所述增透膜9和正电极环13上。

其中，衬底1为Fe掺杂的半绝缘InP衬底，厚度大于2um；缓冲层2为掺杂浓度大于1X10¹⁸cm^-3的InP缓冲层，厚度大于2um且小于5um；吸收层3为掺杂浓度低于5X10¹⁴cm^-3的InGaAs吸收层，厚度大于0.5um且小于3um，吸收层3的浓度越低越好；顶层4为InP顶层，厚度大于0.5um且小于2um；接触层5为InGaAs接触层，厚度大于0.1um且小于0.5um；利用PECVD设备在芯片表面淀积生长为一层SiNx和SiO2的第一复合钝化膜6，其厚度大于0.1um且小于1um；采用Zn扩散技术形成芯片圆形有源区7，其直径为20um-40um，有源区扩散深度为1um～1.5um；采用光刻剥离及蒸发工艺制作P电极接触孔8；利用PECVD设备制作增透膜9，其厚度大于0.1um且小于0.5um；采用溅射或e-beam及光刻剥离的方法，在正电极台面上制作环形电极孔8，在负电极台面上制作环形电极孔10；采用热阻蒸发工艺在衬底层底部蒸镀一层金，形成焊接层11；采用溅射或e-beam及光刻剥离的方法，制作正电极环13，负电极环12，以及正电极15和负电极14。

采用光刻和湿法腐蚀或RIE刻蚀的方法，在第3、4、5层制作正电极圆柱形台面结构。其正电极台面的高度由3、吸收层4和顶层5的总厚度决定。同时在第2层制作负电极圆柱形台面结构，其负电极台面的高度由缓冲层2的厚度决定。

在本申请的一些实施例中，电极环13紧紧围绕有源区7，环直径小于70um，环直径大会导致电容大，带宽达不到10G，环直径太小会影响后续耦合效率；环宽度10um，理论上越窄越好，太窄工艺上做不到。

在本申请的一些实施例中，电极环12宽度10um，与电极环13间隔距离d在5um-20um，间距d太近，接近有源区7，导致电极金属污染，暗电流偏大，芯片软击穿，同时光刻工艺难度大，电极环12与13之间容易导致短路；间距d太远，工艺简单易做，但是电阻变大，影响频率特性，带宽达不到10G要求。

该实用新型正负电极在同侧，并且正电极焊盘15，负电极焊盘14在芯片的同一侧，对后续焊线工艺非常方便，可以缩短金线长度，方便调整正负电极焊线的角度，避免焊线之间的干扰，避免焊线过程中出现金线交叉。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。