一體化光電二極體的製作方法
2023-10-31 00:40:32 4
專利名稱：一體化光電二極體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光電技術領域，特別涉及一種一體化光電二極體。
背景技術：
現有的雷射二極體裝置中，雷射二極體活性層較薄，為誘導其放出，要有高密度電 流流動，因此，雷射二極體很容易熱化，溫度升高後，輸出會很不穩定。所以，在雷射二極體 裝置中，主要包括兩個部分，第一部分為雷射二極體，用於發出雷射；第二部分為光電二極 管，為受光部分，用於將雷射二極體的輸出光轉換為電流，監控和調節雷射二極體發出的 光，為了散熱，雷射二極體裝置還包括散熱通路。圖1是以前的一般性的雷射二極體裝置結構圖。圖2及圖3是圖1散熱通路平面 圖及截面圖。圖4及圖5是圖1光電二極體的平面圖及截面圖。一般，雷射二極體裝置利用光通訊及數據傳送來使用。其構成大體上分為裝置金 屬類型及環氧模型混合體類型，其內部結構同圖1圖示，包括形成內部空間的外殼裝置10 ； 鉛外框12 ；發光的雷射二極體16 ；粘接雷射二極體16並分散雷射二極體16熱量的散熱通 路14 ；光電二極體18接收雷射二極體16的光輸出，利用光電轉換後的電流監控輸出光的 量。同圖2及圖3所示，散熱通路14的表面設有金屬層30，散熱通路14通過其前面和背面 的金屬層30將雷射二極體16粘接在鉛框架12上。同圖4與圖5所示，光電二極體18的 表面帶有用於電極連接的金屬，由中央部形成的受光區域40，受光區域40表面由電極用的 金屬42與背面電極用的金屬44構成。圖1中沒有說明的編號20體現的是管座。因上述的雷射二極體裝置的發光部分與受光部分是分離組裝的，所以各構成件需 要單獨製造，比較麻煩。因為各部件都是個別開發的，所以裝置均為小型化，組裝時間較長， 成本上升，不良率上升，成為降低產品競爭力的一個根本性的原因。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種兼具散熱通路和光電二極 管的一體化光電二極體，採用一體化光電二極體，可縮短製造雷射二極體裝置的工序，降低 不良率，降低成本等。實現以上目的技術方案是，一體化光電二極體，在晶圓上部側面及雷射二極體的 後面形成的投影光受光的P+區域，所述P+區域向外形成的N+區域；所述P+區域及N+區 域的上面，共同吸附形成的防止雷射二極體投影光的反射防止膜；在所述P+區域及反射 防止膜的上面形成的電極金屬；在所述N+區域的上面吸附形成的反射防止膜的表面上，用 來安置雷射二極體的粘著金屬；在所述晶圓的背面形成的電極及粘著兼用的金屬。作為本實用新型的進一步改進，所述晶圓採用ΙΟΟΟΩ-cm以上的高電阻晶圓，可 增高PIN光電二極體的響應靈敏度及響應速度。作為本實用新型的進一步改進，在所述晶圓與電極及粘著兼用的金屬之間形成的 N+區域。晶圓濃度較低，在其背面上，為實現與電極金屬的電阻接觸(Ohmic Contact)，在此面上，擴散高濃度N+信號源，提高漏洩(Leakage)特性。另外，一體化光電二極體的製造方法包括以下過程在晶圓片需要的部分形成P+ 的區域，將氧化物(Oxide)進行酸刻的基本氧化過程；為形成PN結，在η-類型晶圓上， 擴散高濃度P+信號源的P+擴散過程；在所述晶圓背面上，為實現與電極金屬的電阻接觸 (Ohmic Contact)，在此面上，擴散高濃度N+信號源，提高漏洩(Leakage)特性，在表面上擴 散高濃度N+信號源的N+擴散過程；將入射的光的反射實現最小化，增加受光效率，形成反 射防止膜(SIN)的吸附過程；依據以上P+擴散過程進行擴散，確保活性化的P+區域能與 外部連結，形成電極表面的表面電極形成過程；為安置雷射二極體，在晶片表面上形成共晶 (Eutectic)金屬圖形的散熱通路形成表面共晶金屬的過程；依據以上N+擴散工序進行擴 散，活性化的晶圓兩面的N+區域與外部連結，形成電極的光電二極體兩面電極形成過程。本實用新型將用於粘接雷射二極體的散熱通路和光電二極體合成在一個晶片上， 用於雷射二極體裝置中可減少工序，降低價格。另外依據本實用新型，可把雷射二極體製作成小型裝置，製造一晶片化雷射二極 管時，可提高良品率。
圖1是以前的一般性雷射二極體裝置結構圖。圖2是圖1的散熱通路平面圖。圖3是圖1散熱通路的截面圖。圖4是圖1的光電二極體的平面圖。圖5是圖1的光電二極體的截面圖。圖6是一體化光電二極體的截面圖。圖7是一體化光電二極體的平面圖。圖8是一體化光電二極體用在雷射二極體裝置中的示意圖。圖9是一體化光電二極體的製造方法的流程圖。
具體實施方式
下面參考附圖，詳細說明本實用新型最佳的實施案例。圖7與圖6是在一個晶圓80上形成的一體化光電二極體30的平面圖與截面圖。如圖6及圖7所示，在晶圓80的中央一側受光，形成P+區域84，在P+區域84的 表面外側部形成電極金屬82。為提高PIN光電二極體的受光效率，向P+區域84的外側，按 一定距離間隔，形成N+區域86，在N+區域的表面上，為粘連雷射二極體16形成粘接用金 屬88。在晶圓80的背面，形成對應的電極及粘接用金屬92，在晶圓80與電極及粘接用金 屬92之間擴散高濃度N+信號源94。而後，為對雷射二極體16的投影光實現最小化反射， 增加受光效率，在晶圓80的正面吸附反射防止膜90。本實用新型的晶圓是1000 Ω-cm以上的高電阻晶圓，可增高PIN光電二極體30的 受光效率及應答速度，另外，可增加「 111」型光的效率。圖8是本實用新型用在雷射二極體的裝置上的結構圖。圖8中與圖1及圖5具有 相同功能的部分，採用同樣的編號，省略其詳細的說明。如圖8所示，為固定安置雷射二極體16的散熱通路和用於監控雷射二極體16發 射的雷射的PIN光電二極體，設在一個晶片上形成一體化光電二極體30，S卩，在一個晶圓片
4上形成兼具散熱與光電二極體的一體化光電二極體30。本實用新型的一體化光電二極體 30上直接黏結雷射二極體16，光電二極體設在一體化光電二極體30內，雷射二極體16發 射的雷射，一面的發向光碟(沒有圖示)側。另一面，發向一體化光電二極體30水平面上 的光電二極體側，光電二極體將光轉變成電流，持續監控雷射二極體16的發光輸出量並發 送至外設電路，保證數據傳送用的雷射二極體16的發光輸出量保持一定。圖9是體現本實用新型一體化雷射二極體裝置的製造方法的流程圖。1.基本氧化過程(Initial Oxidation)晶圓為只在需要的部分形成P+區域，將氧化物(Oxide)進行酸刻，此時氧化物沒 有進行酸刻的部分，要起到阻擋的作用，確保P+信號源不被擴散。2. P+擴散過程。為形成PN結，在η-類型晶圓上，擴散高濃度P+信號源；3. N+擴散過程。晶圓濃度較低，在其背面上，為實現與電極金屬的電阻接觸(Ohmic Contact)，在 此面上，擴散高濃度N+信號源，提高漏洩(Leakage)特性。4.反射防止膜(SIN)吸附過程。將入射的光的反射實現最小化，增加受光效率，形成反射防止膜(SIN)。5.表面電極形成過程。光電二極體具有2個電極端子，要形成電極確保其中之一的端子要能與外部連結。6.散熱通路形成表面共晶金屬的過程。為安置雷射二極體，在晶圓表面上形成共晶(Eutectic)金屬圖形的，在組裝工序 上要去除Ag環氧樹脂等附屬工序。7.光電二極體兩面電極形成過程。利用綜上所述的表面電極形成過程的方法，形成電極，確保能與外部連接。本實用新型不局限於綜上所述的案例，在不脫離本實用新型技術的範圍內，可多 樣變形實施。
權利要求一體化光電二極體，其特徵是，晶圓上部側面及雷射二極體的後面形成的投影光受光的P+區域，所述P+區域向外形成的N+區域；所述P+區域及N+區域的上面，共同吸附形成的防止雷射二極體投影光的反射防止膜；在所述P+區域及反射防止膜的上面形成的電極金屬；在所述N+區域的上面吸附形成的反射防止膜的表面上，用來安置雷射二極體的粘著金屬；在所述晶圓的背面形成的電極及粘著兼用的金屬。
2.根據權利要求1所述的光電二極體，其特徵是，所述晶圓採用1000Ω -cm以上的高電 阻晶圓。
3.根據權利要求1所述的光電二極體，其特徵是，在所述晶圓與電極及粘著兼用的金 屬之間形成的N+區域。
專利摘要一體化光電二極體，晶圓上部側面及雷射二極體的後面形成的投影光受光的P+區域，所述P+區域向外形成的N+區域；所述P+區域及N+區域的上面，共同吸附形成的防止雷射二極體投影光的反射防止膜；在所述P+區域及反射防止膜的上面形成的電極金屬；在所述N+區域的上面吸附形成的反射防止膜的表面上，用來安置雷射二極體的粘著金屬；在所述晶圓的背面形成的電極及粘著兼用的金屬。採用一體化光電二極體，可縮短製造雷射二極體裝置的工序，降低不良率，降低成本等。
文檔編號H01S5/024GK201754411SQ20102016142
公開日2011年3月2日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者崔峰敏 申請人:傲迪特半導體(南京)有限公司