一种窄波长增透倒装APD芯片及其制备方法与流程

专利检索2026-03-06  1


本发明涉及半导体,具体涉及一种窄波长增透倒装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倒装apd芯片及其制备方法。

2、本发明采用的技术方案是:

3、一种窄波长增透倒装apd芯片,包括inp衬底,所述inp衬底的正面一侧设有外延功能层,外延功能层上设有p型金属层和n型金属层;inp衬底的背面设有滤光片。

4、进一步地,所述滤光片在入射角为±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在inp衬底正面的缓冲层、倍增层、n型电荷层、吸收层、p型接触层及绝缘介质层;绝缘介质层的上侧设置p型金属层和n型金属层,p型金属层向下穿过绝缘介质层与p型接触层接触,n型金属层向下依次穿过绝缘介质层、p型接触层、吸收层与n型电荷层接触。

7、进一步地,p型金属层的金属材料为au、ti、cr、ag、al、cu、auge和pt中的一种或者几种组合;n型金属层的金属材料为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sio2、氮化硅和有机聚合物中的一种或者几种组合。

9、进一步地,所述缓冲层的材料为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衬底的厚度为80~300um。

12、任意上述一种窄波长增透倒装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n型inp缓冲层、倍增层、n型电荷层、吸收层及p型接触层;

14、步骤2:通过刻蚀的方法在p型接触层上向下刻蚀直到n型电荷层;所述刻蚀的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀;

15、步骤3:在p型接触层上生长绝缘介质层,在绝缘介质层上分别通过刻蚀的方法向下刻蚀露出n型电荷层和p型接触层;

16、步骤4:在绝缘介质层的表面分别蒸镀p型金属层和n型金属层,并使p型金属层与p型接触层连接,n型金属层与n型电荷层连接;

17、步骤5:采用固化胶将滤光片粘贴在inp衬底的背面,固化;固化胶可为uv胶水、环氧树脂或者硅胶;

18、步骤6:在滤光片上进行光刻,打开切割道,通过湿法腐蚀的方式腐蚀出所需要的图形;

19、步骤7:采用划片的方式沿切割道将apd芯片分割成单颗带有滤光片的芯片。

20、本发明的有益效果:本发明通过采用在inp衬底的背面设置滤光片,在inp衬底的正面设置p型电极和n型电极,实现对波长为1535nm±4或者1550±4nm激光的强吸收,从而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,使得激光雷达的制备更加小型化以及紧凑化。



技术特征:

1.一种窄波长增透倒装apd芯片,包括inp衬底(9),其特征在于,所述inp衬底(9)的正面一侧设有外延功能层,外延功能层上设有p型金属层(7)和n型金属层(8);inp衬底(9)的背面设有滤光片(10)。

2.根据权利要求1所述的一种窄波长增透倒装apd芯片,其特征在于,所述滤光片(10)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倒装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倒装apd芯片,其特征在于,所述外延功能层包括依次设置在inp衬底(9)正面的缓冲层(1)、倍增层(2)、n型电荷层(3)、吸收层(4)、p型接触层(5)及绝缘介质层(6);绝缘介质层(6)的上侧设置p型金属层(7)和n型金属层(8),p型金属层(7)向下穿过绝缘介质层(6)与p型接触层(5)接触,n型金属层(8)向下依次穿过绝缘介质层(6)、p型接触层(5)、吸收层(4)与n型电荷层(3)接触。

5.根据权利要求4所述的一种窄波长增透倒装apd芯片,其特征在于,p型金属层(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型金属层(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倒装apd芯片,其特征在于,所述绝缘介质层(6)的材料为sio2、氮化硅和有机聚合物中的一种或者几种组合。

7.根据权利要求4所述的一种窄波长增透倒装apd芯片,其特征在于,所述缓冲层(1)的材料为n型inp。

8.根据权利要求4所述的一种窄波长增透倒装apd芯片,其特征在于,所述吸收层(4)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倒装apd芯片,其特征在于,所述inp衬底(9)的厚度为80~300um。

10.权利要求1~9任意一项所述的一种窄波长增透倒装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倒装APD芯片及其制备方法,APD芯片包括InP衬底,所述InP衬底的正面一侧设有外延功能层;InP衬底的背面设有滤光片。本发明通过采用在InP衬底的背面设置滤光片,在InP衬底的正面设置P型电极和N型电极,实现对波长为1535nm±4或者1550±4nm激光的强吸收,从而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,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:2024/5/29
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