新型四象限光功率探测芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种新型四象限光功率探测芯片。
【背景技术】
[0002]四象限光电探测器是把四个性能完全相同的光电二极管按照直角坐标要求排列而成的光电探测器件，广泛应用于制导、准直、跟踪、定位等领域。
[0003]在具有激光器的通信器件中，封装温度一般要求较低，传统四象限光电探测器其N电极均采用金、钛铂金等金属结构，这种传统的金属结构的熔点较高，从而导致需要较高的封装温度，而高温常常会影响激光器的性能。进一步，传统的金锡焊料(Au80Sn20)及蒸镀方式，在重熔或蒸发的时候，金锡的比例会发生一定变化，AuSn合金中Au的比例每增加1%，熔点就会增加40度左右，这会导致封装温度控制不精确。
[0004]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种新型四象限光功率探测芯片，其N电极采用金锡交替分层结构，可以准确控制金锡的比例，从而可以精确地控制封装温度，有效保护其他器件的性能，如激光器等。
[0006]本实用新型的技术方案如下:本实用新型提供一种新型四象限光功率探测芯片，包括:衬底、形成于所述衬底底部的N电极、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、形成于所述顶层中的有源区、形成于所述顶层边沿上的钝化膜、形成于所述有源区和钝化膜上的增透膜、以及形成于所述有源区与增透膜上的P电极，所述有源区形成四个对称分布在直角坐标系四个象限中的四个光敏区，每两相邻的光敏区之间形成一沟道，以将两相邻的光敏区间隔开，所述N电极呈分层结构，所述N电极由AuSn交替蒸镀而形成。
[0007]每一所述沟道的宽度为40_60um。
[0008]每一所述沟道的宽度为50um。
[0009]所述衬底的材质为η型Fe掺杂的半绝缘InP材料，所述缓冲层的材质为掺杂浓度低于5X1015cnT3的InP材料，所述吸收层的材质为掺杂浓度低于5X10 14CnT3的InGaAs材料，所述顶层的材质为掺杂浓度小于lX1016cm_3的InP材料。
[0010]所述衬底的厚度为340um _360um，所述缓冲层的厚度为Ium _2um，所述吸收层的厚度为2um _3um，所述顶层的厚度大于Ium且小于5um。
[0011]所述衬底的厚度为350um，所述缓冲层的厚度为1.5um，所述吸收层的厚度为2.5um0
[0012]所述钝化膜的材质为非晶氮化硅和二氧化硅，所述P电极的材质为铬和金。
[0013]所述N电极呈七层结构，所述N电极包括:第一金层、形成于所述第一金层上的第一锡层、形成于所述第一锡层上的第二金层、形成于所述第二金层上的第二锡层、形成于所述第二锡层上的第三金层、形成于所述第三金层上的第三锡层、以及形成于所述第三锡层上的第四金层。
[0014]所述N电极的厚度为0.68um-0.78um。
[0015]所述N电极的厚度为0.73um，所述第一金层的厚度为0.15um，所述第一锡层的厚度为0.lum，所述第二金层的厚度为0.15um，所述第二锡层的厚度为0.lum，所述第三金层的厚度为0.lum，所述第三锡层的厚度为0.lum，所述第四金层的厚度为0.03um。
[0016]采用上述方案，本实用新型的新型四象限光功率探测芯片，其N电极采用金锡交替蒸镀而形成，大大降低了封装温度；且该N电极采用金锡交替分层结构，可以准确控制金锡的比例，从而可以精确地控制封装温度，有效保护其他器件的性能，如激光器等。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型新型四象限光功率探测芯片的俯视图。
[0018]图2为本实用新型新型四象限光功率探测芯片的俯剖面图。
[0019]图3为本实用新型新型四象限光功率探测芯片中N电极的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
[0021]请参阅图1至图3，本实用新型提供一种新型四象限光功率探测芯片，其通过监测激光器发射光功率来调整激光器光斑位置，具体包括:衬底1、形成于所述衬底I底部的N电极2、形成于所述衬底I上的缓冲层3、形成于所述缓冲层3上的吸收层4、形成于所述吸收层4上的顶层5、形成于所述顶层5中的有源区6、形成于所述顶层5边沿上的钝化膜8、形成于所述有源区6和钝化膜8上的增透膜7、以及形成于所述有源区6与增透膜7上的P电极9。所述有源6区形成四个对称分布在直角坐标系四个象限中的四个光敏区(未标示)，即每一光敏区形成在直角坐标系的一个象限中。每两相邻的光敏区之间形成一沟道21，以将两相邻的光敏区间隔开，每一所述沟道21的宽度d为40-60um，在本实施例中，每一所述沟道21的宽度d优选为50um。
[0022]所述N电极2呈分层结构，所述N电极2由AuSn交替蒸镀而形成，这可以大大降低了封装温度。进一步，该N电极2采用金锡交替分层结构，可以准确控制金锡的比例，从而可以精确地控制封装温度，有效保护其他器件的性能，如激光器等。所述N电极2呈七层结构，如图3所示，其具体包括:第一金层11、形成于所述第一金层11上的第一锡层12、形成于所述第一锡层12上的第二金层13、形成于所述第二金层13上的第二锡层14、形成于所述第二锡层14上的第三金层15、形成于所述第三金层15上的第三锡层16、以及形成于所述第三锡层16上的第四金层17。第一金层11与衬底I有较好的粘附性，第四金层17的厚度一般不超过0.05um，保护第三锡层15不被氧化。所述N电极2的厚度为0.68um_0.78um。在本实施例中，所述N电极2的厚度优选为0.73um，具体的，所述第一金层11的厚度为0.15um，所述第一锡层12的厚度为0.lum，所述第二金层13的厚度为0.15um，所述第二锡层14的厚度为0.lum，所述第三金层15的厚度为0.lum，所述第三锡层16的厚度为0.lum，所述第四金层17的厚度为0.03um。N电极2中金(Au)层总厚度为0.43um，锡(Sn)层总厚度为0.3um，AuSn中Sn的比例要比设计值略大，即使AuSn呈富Sn状态，防止在封装的过程因Au流失导致AuSn比例变大，而导致熔点变大。
[0023]所述衬底I的材质为η型Fe掺杂的半绝缘InP材料，其厚度为340um _360um，优选为350um ;所述缓冲层3的材质为掺杂浓度低于5X1015cm_3的InP材料，其厚度为Ium-2um，优选为1.5um ;所述吸收层4的材质为掺杂浓度低于5X1014cm_3的InGaAs材料，其厚度为2um _3um，优选为2.5um ;所述顶层5的材质为掺杂浓度小于lX1016cm_3的InP材料，其厚度大于Ium且小于5um。
[0024]所述新型四象限光功率探测芯片正面设有四个光敏区，每个光敏区设计有单独的P电极9，背面设有一共用N电极2。所述钝化膜8的材质为非晶氮化硅(SiNx)和二氧化硅(S12)，所述P电极9的材质为铬和金。具体的，在顶层5表面生成一钝化膜8，该钝化膜8起扩散阻挡作用。在该钝化膜8上光刻出扩散窗口(未标示)，通过闭管锌(Zn)扩散技术得到有源区6，并在有源区6上生长一层增透膜7。光刻该增透膜7得到电极孔(未标示)，采用真空蒸镀法，蒸镀铬与金(Cr/Au)，再光刻形成P电极9。
[0025]综上所述，本实用新型提供一种新型四象限光功率探测芯片，其N电极采用金锡交替蒸镀而形成，大大降低了封装温度；且该N电极采用金锡交替分层结构，可以准确控制金锡的比例，从而可以精确地控制封装温度，有效保护其他器件的性能，如激光器等。
[0026]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，包括:衬底、形成于所述衬底底部的N电极、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、形成于所述顶层中的有源区、形成于所述顶层边沿上的钝化膜、形成于所述有源区和钝化膜上的增透膜、以及形成于所述有源区与增透膜上的P电极，所述有源区形成四个对称分布在直角坐标系四个象限中的四个光敏区，每两相邻的光敏区之间形成一沟道，以将两相邻的光敏区间隔开，所述N电极呈分层结构，所述N电极由AuSn交替蒸镀而形成。
2.根据权利要求1所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，每一所述沟道的宽度为40-60um。
3.根据权利要求2所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，每一所述沟道的宽度为50um。
4.根据权利要求1所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述衬底的材质为η型Fe掺杂的半绝缘InP材料，所述缓冲层的材质为掺杂浓度低于5X1015cm_3的InP材料，所述吸收层的材质为掺杂浓度低于5X1014cm_3的InGaAs材料，所述顶层的材质为掺杂浓度小于IXlO16Cnr3的InP材料。
5.根据权利要求4所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述衬底的厚度为340um _360um，所述缓冲层的厚度为Ium _2um，所述吸收层的厚度为2um _3um，所述顶层的厚度大于Ium且小于5um。
6.根据权利要求5所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述衬底的厚度为350um，所述缓冲层的厚度为1.5um，所述吸收层的厚度为2.5um。
7.根据权利要求1所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述钝化膜的材质为非晶氮化硅和二氧化硅，所述P电极的材质为铬和金。
8.根据权利要求1所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述N电极呈七层结构，所述N电极包括:第一金层、形成于所述第一金层上的第一锡层、形成于所述第一锡层上的第二金层、形成于所述第二金层上的第二锡层、形成于所述第二锡层上的第三金层、形成于所述第三金层上的第三锡层、以及形成于所述第三锡层上的第四金层。
9.根据权利要求8所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述N电极的厚度为 0.68um-0.78um。
10.根据权利要求9所述的新型四象限光功率探测芯片，其特征在于，所述N电极的厚度为0.73um，所述第一金层的厚度为0.15um，所述第一锡层的厚度为0.lum，所述第二金层的厚度为0.15um，所述第二锡层的厚度为0.lum，所述第三金层的厚度为0.lum，所述第三锡层的厚度为0.lum，所述第四金层的厚度为0.03um。
【专利摘要】本实用新型公开一种新型四象限光功率探测芯片，包括：衬底、形成于衬底底部的N电极、形成于衬底上的缓冲层、形成于缓冲层上的吸收层、形成于吸收层上的顶层、形成于顶层中的有源区、形成于顶层边沿上的钝化膜、形成于有源区和钝化膜上的增透膜、及形成于有源区与增透膜上的P电极，该有源区形成四个对称分布在直角坐标系四个象限中的四个光敏区，每两相邻的光敏区之间形成一沟道，以将两相邻的光敏区间隔开，该N电极呈分层结构，该N电极由AuSn交替蒸镀而形成。该N电极采用金锡交替蒸镀而形成，大大降低了封装温度，还可以准确控制金锡的比例，从而可以精确地控制封装温度，有效保护其他器件的性能，如激光器等。
【IPC分类】H01L31-0224, H01L27-144
【公开号】CN204271091
【申请号】CN201420450136
【发明人】王建
【申请人】深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年8月12日