一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法

摘要

本发明公开一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法，其特征在于，包括：将探测器进行光刻制备出腐蚀图形；提供第一腐蚀液，所述第一腐蚀液在20~30℃的腐蚀速率为0.98μm/min‑1.08μm/min之间。利用第一腐蚀液对InGaAs探测器按照所述腐蚀图形进行第一次腐蚀，第一次腐蚀完成后，清洗，干燥；利用第二腐蚀液对所述第一次腐蚀完成后的探测器进行第二次腐蚀，腐蚀出所述腐蚀图形，得到预设的腐蚀图形的探测器。本发明提供的腐蚀方法能够快速腐蚀探测器，达到预设图形和台面高度，不用频繁更换腐蚀剂，降低了危险，同时提高了器件本身的精度和质量。

权利要求

1.一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法，其特征在于，包括：对预腐蚀件进行光刻，制备出腐蚀图形；

分别提供第一腐蚀液和第二腐蚀液，所述第一腐蚀液在20 30℃的腐蚀速率为0.98~ ~

1.08μm/min；所述第二腐蚀液在20 30℃的腐蚀速率450nm/min；

~

利用第一腐蚀液对InGaAs探测器按照所述腐蚀图形进行第一次腐蚀，第一次腐蚀完成后，清洗，干燥；

利用第二腐蚀液对所述第一次腐蚀完成后的探测器进行第二次腐蚀，腐蚀出所述腐蚀图形，得到预设的腐蚀图形的探测器；

所述第一腐蚀液为溴素-H2O2-H2O混合腐蚀液；所述第二腐蚀液为H3PO4-H2O2-H2O；

所述第一次腐蚀按照所述腐蚀图形腐蚀掉探测器的InGaAs接触层、InGaAsP蚀刻阻挡层、InP次集结层，InGaAsP集结层、InGaAs隔离层至InGaAs吸收层；

所述第二次腐蚀腐蚀掉全部InGaAs吸收层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一腐蚀液中溴素、双氧水和水的比例为1：2：（10 15）。

~

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二腐蚀液中磷酸、水和双氧水的比例为1：2：（15 25）。

~

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二次腐蚀后，还包括用台阶检测仪检测第二次腐蚀后的探测器台面的高度。

说明书

一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体器件制备领域，具体涉及一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法。

背景技术

[0002] 光电探测器是光纤通信系统中不可缺少的组成部分，也是决定整个系统性能优劣的关键元件之一。近年来，随着光纤通讯技术的发展，InGaAs光电探测器作为光纤通讯的关键器件之一，其发展一直被人们重视。然而，传统的InGaAs光电探测器存在一些不足之处。在台面型InGaAs探测器的制备过程中，需要通过刻蚀的方法制作出底部电极台面。然而，干法刻蚀容易造成侧壁损伤，且对设备要求高。常见的湿法刻蚀方法由于外延材料不同，需要多次来回不断更换腐蚀溶液才能得到台面，且因其自身各向同性腐蚀的特点，造成侧向钻蚀严重，使得金属爬坡工艺无法完成，造成后续器件制备无法完成。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明提供一种条件简单，工艺简单的PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法。

[0004] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法，包括：

[0005] 对预腐蚀件进行光刻，制备出腐蚀图形；

[0006] 分别提供第一腐蚀液和第二腐蚀液，所述第一腐蚀液在20～30℃的腐蚀速率为0.98～1.08μm/min；所述第二腐蚀液在20～30℃的腐蚀速率450nm/min；

[0007] 利用第一腐蚀液对InGaAs探测器按照所述腐蚀图形进行第一次腐蚀，第一次腐蚀完成后，清洗，干燥；

[0008] 利用第二腐蚀液对所述第一次腐蚀完成后的探测器进行第二次腐蚀，腐蚀出所述腐蚀图形，得到预设的腐蚀图形的探测器。

[0009] 优选的，所述第一腐蚀液为溴素-H2O2-H2O混合腐蚀液。

[0010] 优选的，所述第一腐蚀液中溴素、双氧水和水的比例为1：2：(10～15)。

[0011] 优选的，所述第二腐蚀剂为H3PO4-H2O2-H2O。

[0012] 优选的，所述第二腐蚀剂中磷酸、水和双氧水的比例为1：2：(15～25)。

[0013] 优选的，所述第一次腐蚀按照所述腐蚀图形腐蚀掉探测器的InGaAs接触层、InGaAsP蚀刻阻挡层、InP次集结层，InGaAsP集结层、InGaAs隔离层至InGaAs吸收层。

[0014] 优选的，所述第二次腐蚀腐蚀掉全部InGaAs吸收层。

[0015] 优选的，在所述第二次腐蚀后，还包括用台阶检测仪检测第二次腐蚀后的探测器台面的高度。

[0016] 本发明的首要改进之处为使用了两步法对器件进行腐蚀，在腐蚀过程中第一次使用的腐蚀剂能够腐同时腐蚀InGaAs、InGaAsP、InP，避免因为材料不同来回切换腐蚀液的问题。第一腐蚀剂中有溴素和双氧水，腐蚀速度快，侧向钻蚀少，侧壁微斜，适宜后续器件制作保护膜和蒸镀金属电极。第二腐蚀剂中的磷酸溶液腐蚀选择性好，腐蚀速度易于控制，保证了台面腐蚀的完整性。通过控制第二次腐蚀的速度，控制InGaAs蚀刻阻挡层的腐蚀高度，使最终的腐蚀的台面高度更加精确。

附图说明

[0017] 图1为本发明实施例中提供的待腐蚀的器件的结构示意图；

[0018] 图2为本发明实施例中提供的腐蚀后的器件的结构示意图；

[0019] 图3为本发明实施例提供的腐蚀后探测器的SEM图；

[0020] 图4为本发明比较例提供的腐蚀后探测器的SEM图。

具体实施方式

[0021] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0022] 本发明提供了一种PIN型InGaAs红外探测器台面的腐蚀方法，包括：对预腐蚀件进行光刻，制备出腐蚀图形；分别提供第一腐蚀液和第二腐蚀液，所述第一腐蚀液在20～30℃的腐蚀速率为0.98～1.08μm/min；所述第二腐蚀液在20～30℃的腐蚀速率450nm/min。利用第一腐蚀液对InGaAs探测器按照所述腐蚀图形进行第一次腐蚀，第一次腐蚀完成后，清洗，干燥；利用第二腐蚀液对所述第一次腐蚀完成后的探测器进行第二次腐蚀，腐蚀出所述腐蚀图形，得到预设的腐蚀图形的探测器。

[0023] 本发明提供的方法是为了减少腐蚀试剂的多频次更换，选用对多种材料均具有良好腐蚀性能的腐蚀液进行配合，通过两步腐蚀得到腐蚀图形所设计的台面高度。

[0024] 按照本发明，为了达到上述目的，本发明优选所述第一腐蚀液为在20～30℃的腐蚀速率为0.98～1.08μm/min的腐蚀液，只要能够满足该腐蚀速率并且具有一定效果的都在发明的保护范围内，包括现有技术中可能存在的一些腐蚀剂类型的混合，，另外，针对本发明，所述第一腐蚀液优选使用溴素-H2O2-H2O混合腐蚀液。第一腐蚀液中溴素、双氧水和水的比例为1：2：(10～15)，更优选为1：2：(10～12)，最优选为1：2：10。第一次腐蚀会将大部分的功能层腐蚀掉，再进行第二次腐蚀：

[0025] 按照本发明，同样的，优选所述第二腐蚀液在20～30℃的腐蚀速率450nm/min，针对本发明，更有选所述第二腐蚀剂为H3PO4-H2O2-H2O的混合溶液。其中所述磷酸、水和双氧水的比例为1：2：(15～25)，更优选为。1：2：(17～22)，最优选为1：2：20。

[0026] 现在预腐蚀件上制作腐蚀图形，制作的方法为本领域技术人员常用的方法，本发明不做赘述。然后用提议腐蚀液进行第一次腐蚀，所述第一次腐蚀按照所述腐蚀图形腐蚀掉探测器的InGaAs接触层、InGaAsP蚀刻阻挡层、InP次集结层，InGaAsP集结层、InGaAs隔离层至InGaAs吸收层。然后再进行第二次腐蚀，所述第二次腐蚀腐蚀掉全部InGaAs吸收层。在所述第二次腐蚀后，还包括用台阶检测仪检测第二次腐蚀后的探测器台面的高度。看是否达到要求。

[0027] 按照本发明，所述第一次腐蚀完成后，还需要对腐蚀件进行清洗，干燥；利用第二腐蚀液对所述第一次腐蚀完成后的探测器进行第二次腐蚀，腐蚀出所述腐蚀图形，得到预设的腐蚀图形的探测器。

[0028] 本发明的首要改进之处为使用了两步法对器件进行腐蚀，在腐蚀过程中第一次使用的腐蚀剂能够腐同时腐蚀InGaAs、InGaAsP、InP，避免因为材料不同来回切换腐蚀液的问题。第一腐蚀剂中有溴素和双氧水，腐蚀速度快，侧向钻蚀少，侧壁微斜，适宜后续器件制作保护膜和蒸镀金属电极。第二腐蚀剂中的磷酸溶液腐蚀选择性好，腐蚀速度易于控制，保证了台面腐蚀的完整性。通过控制第二次腐蚀的速度，控制InGaAs蚀刻阻挡层的腐蚀高度，使最终的腐蚀的台面高度更加精确。

[0029] 以下为本发明具体实施例，详细说明本发明的特点

[0030] 实施例1

[0031] 如图1所示，待腐蚀器件从下至上依次包括：InP半绝缘衬底、InGaAs缓冲层、InP接触阻挡层、InGaAs吸收层、InGaAs隔离层、InGaAsP集结层、InP次集结层、InGaAsP蚀刻阻挡层、InGaAs接触层对探测器进行光刻制备出腐蚀图形。提供溴素-H2O2-H2O混合腐蚀液，此腐蚀液在25±2℃的腐蚀速率为1.03μm/min。利用配置好的混合腐蚀液对InGaAs探测器进行台面腐蚀，精确控制腐蚀时间，达到想要的腐蚀深度后，取出，迅速用去离子水冲洗，N2吹干。

[0032] 将在溴素-H2O2-H2O混合腐蚀液中腐蚀好的探测器放入H3PO4-H2O2-H2O腐蚀液中，腐蚀140s，腐蚀速度为450nm/min，腐蚀掉全部InGaAs吸收层后取出，迅速用去离子水冲洗，N2吹干。通过台阶测量仪测量腐蚀后的器件的台面高度为1650nm-1700nm之间。

[0033] 以下是其他实施例和比较例的数据表

[0034] 其中实施例2和3与实施例1步骤相同，参数不同，对比例1只用腐蚀液一步腐蚀，没有阻挡蚀刻层，容易造成器件过腐蚀。对比例2多种不同溶液中来回切换，侧向钻蚀明显，金属无法爬坡，器件性能损坏。

[0035]

[0036] 图3:本发明实施例之一的结果图，明显看出台面侧壁是微斜的，有一定的坡度，这样后续的工艺中进行各种钝化及蒸镀金属时才会从下表面成功爬坡到上表面，为器件具有良好的性能打下基础。

[0037] 图4:对比例结果图，台面成倒梯形，下部侧向钻蚀严重，后续工艺中很难爬坡，使得最终得到的器件很大可能断路或者性能不稳定。

[0038] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。