一种窄波长增透正装APD芯片及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种窄波长增透正装apd芯片及其制备方法。

背景技术：

1、搭载激光雷达日益成为自动驾驶主流技术发展方向，激光雷达主要分为激光发射模块、扫描系统、接收模块及信息处理系统四个部分，发射及接收模块成本占比高达60％。激光发射模块选用的激光波长有两种选择，一个是1000nm以内的，典型值是905nm，可以用硅做接收器，成本低且产品成熟。还有一种是1000nm到2000nm之间的，典型值是1550nm，这个波段硅无法探测，需要用ge或者ingaas探测器。ingaas光电探测器主要分为3种，分别为ingaas金属-半导体-金属光电探测器(msm-pd)、ingaas pin光电探测器(pin-pd)和ingaas雪崩光电探测器(apd-pd)。apd光电探测器在探测率上可以比pin光电探测器高一个数量级，所以目前主流激光雷达主要以雪崩光电探测器为主。

2、随着激光雷达的飞速发展，对探测器也有了更高的要求，要求其具有更高的响应速度、灵敏度和效率。为了实现apd光电探测器对这1550nm波长的强吸收并过滤掉其他波长的光；现阶段主要是通过在芯片封装的过程中实现，即在to封装的过程中，采用在to的帽子上增加一个窄带滤波片以达到这两种典型波长的增透，该方式集成度低，应用于激光雷达成品体积大，使得激光雷达无法更加小型化以及紧凑化。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种窄波长增透正装apd芯片及其制备方法。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种窄波长增透正装apd芯片，包括inp衬底，所述inp衬底的正面设有外延功能层，外延功能层上设有p型电极，p型电极的外侧设有滤光片，滤光片覆盖apd芯片的光敏面；inp衬底的背面设有n型电极。

4、进一步地，所述滤光片为圆形或方形，在入射角为±5°的条件下，波长为1535±4nm或者1550±4nm的激光透过率均不小于92％。

5、进一步地，所述滤光片的基材为石英玻璃，其表面蒸镀有光学介质膜，镀膜层的厚度为10～50um，石英玻璃的厚度为0.5mm～5mm。

6、进一步地，所述外延功能层包括依次设置的缓冲层、倍增层、n型电荷层、吸收层、p型层及绝缘介质层；p型电极与p型层连接。

7、进一步地，p型电极的金属材料为au、ti、cr、ag、al、cu、auge和pt中的一种或者几种组合；n型电极的金属材料为au、ge、cr、ni、auge和pt中的一种或者几种组合。

8、进一步地，所述绝缘介质层的材料为sinx和/或sio2。

9、进一步地，所述缓冲层及倍增层的材料均为n型inp。

10、进一步地，所述吸收层的材料为非故意掺杂n型ingaas。

11、进一步地，所述inp衬底的厚度在80～300um之间。

12、上述任意一种窄波长增透正装apd芯片的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤1：提供inp衬底；在inp衬底的正面依次向上生长缓冲层、倍增层、n型电荷层、吸收层、p型层及绝缘介质层；

14、步骤2：在绝缘介质层上通过刻蚀的方法向下刻蚀露出p型层；

15、步骤3：在绝缘介质层的表面蒸镀p型电极，并使p型电极与p型层形成欧姆连接；

16、步骤4：对inp衬底背面通过研磨的方式减薄，减薄到所需要的厚度后蒸镀n型电极；

17、步骤5：通过匀胶光刻与显影的方式，在晶圆的表面形成光刻图形；

18、步骤6：采用固化胶将滤光片粘贴在apd芯片的光敏面，固化；

19、步骤7：采用切割的方式将apd芯片分割成带有滤光片的单颗芯片。

20、本发明的有益效果：本发明通过采用在inp衬底的背面设置n型电极，在inp衬底的正面设置p型电极和滤光片，实现对波长为1535nm±4或者1550±4nm激光的强吸收，在后续to封装的过程中，不需要在to的帽子上增加一个窄带滤波片以达到特定波长增透，可以直接将芯片贴在pcb版上，然后通过光学组件即可实现激光雷达组件接收的功能；即本发明可实现在芯片级形成对特定窄波长的增透，进而使得在激光雷达制造过程中，可以节省空间，提高系统集成化程度，达到激光雷达制备更加小型化以及紧凑化的效果。

技术特征：

1.一种窄波长增透正装apd芯片，包括inp衬底(1)，其特征在于，所述inp衬底(1)的正面设有外延功能层，外延功能层上设有p型电极(7)，p型电极(7)的外侧设有滤光片(10)，滤光片(10)覆盖apd芯片的光敏面；inp衬底(1)的背面设有n型电极(8)。

2.根据权利要求1所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述滤光片(10)为圆形或方形，在入射角为±5°的条件下，波长为1535±4nm或者1550±4nm的激光透过率均不小于92％。

3.根据权利要求2所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述滤光片(10)的基材为石英玻璃，其表面蒸镀有光学介质膜，镀膜层的厚度为10～50um，石英玻璃的厚度为0.5mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述外延功能层包括依次设置的缓冲层(2)、倍增层(3)、n型电荷层(4)、吸收层(5)、p型层(6)及绝缘介质层(9)；p型电极(7)与p型层(6)连接。

5.根据权利要求4所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，p型电极(7)的金属材料为au、ti、cr、ag、al、cu、auge和pt中的一种或者几种组合；n型电极(8)的金属材料为au、ge、cr、ni、auge和pt中的一种或者几种组合。

6.根据权利要求4所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述绝缘介质层(9)的材料为sinx和/或sio2。

7.根据权利要求4所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述缓冲层(2)及倍增层(3)的材料均为n型inp。

8.根据权利要求4所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述吸收层(5)的材料为非故意掺杂n型ingaas。

9.根据权利要求1所述的一种窄波长增透正装apd芯片，其特征在于，所述inp衬底(1)的厚度在80～300um之间。

10.权利要求1～9任意一项所述的一种窄波长增透正装apd芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种窄波长增透正装APD芯片，包括InP衬底，所述InP衬底的正面设有外延功能层，外延功能层上设有P型电极，P型电极的外侧设有滤光片，滤光片覆盖APD芯片的光敏面；InP衬底的背面设有N型电极。本发明可实现对波长为1535nm±4或者1550±4nm激光的强吸收，在后续TO封装的过程中，不需要在TO的帽子上增加一个窄带滤波片以达到特定波长增透，可以直接将芯片贴在PCB版上，然后通过光学组件即可实现激光雷达组件接收的功能，从而使得激光雷达的制备更加小型化以及紧凑化。

技术研发人员：万远涛,廖世容,龚正致,叶瑾琳
受保护的技术使用者：浙江光特科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20