1、1、什么是、什么是PD芯片？芯片？PDPhoto Devices 光电探测器光电探测器 Photo Dioder 光电二极管光电二极管2、为什么要做、为什么要做PD芯片？芯片？光纤通信均采用光谱很窄的单色光源，要求所采用的检测器具有光纤通信均采用光谱很窄的单色光源，要求所采用的检测器具有波长选择性，因此系统的检测器都采用光子器件。波长选择性，因此系统的检测器都采用光子器件。3、PD所探测的波长所探测的波长 =1.3m =1.55m 4、PD图示方法图示方法PNSiNxCr-AuZn扩散SiNxn-InP顶层n-InGaAs吸收层n+-InP缓冲层n+-InP衬底Au300m1前言前言 随着光电
2、子技术的高速发展，对光电探测器的可靠性提出随着光电子技术的高速发展，对光电探测器的可靠性提出了越来越高的要求。器件是否能长期稳定可靠地工作，成为光了越来越高的要求。器件是否能长期稳定可靠地工作，成为光电探测器件的设计、制造所要解决的关键问题之一。电探测器件的设计、制造所要解决的关键问题之一。2.芯片结构设计芯片结构设计图1300m芯片结构图11016/cm30.81m 0.9-111.2g3002gInGaAs/InP PIN PD芯片光刻工艺检验规范芯片光刻工艺检验规范1、检验内容、检验内容 待光刻片的质量检验待光刻片的质量检验光刻片的质量检验光刻片的质量检验2、光刻质量检查、光刻质量检查
3、2.1 待光刻片的检验待光刻片的检验用用2010倍测量显微镜检倍测量显微镜检 Si3N4，Cr/Au、表面，应无颗粒，颜色、表面，应无颗粒，颜色均匀。均匀。2.2 光刻质量检验光刻质量检验3.2.1 光刻图形边缘应整齐，无钻蚀，无毛刺，无小岛。光刻图形边缘应整齐，无钻蚀，无毛刺，无小岛。3.2.2 光刻图形上无残留光刻胶。光刻图形上无残留光刻胶。3.2.3 Si3N4，Cr/Au、薄膜上无针孔。、薄膜上无针孔。3.2.4 一次光刻扩散窗口无残留一次光刻扩散窗口无残留Si3N4膜。膜。3.2.5 二次、三次二次、三次Si3N4，Cr/Au、图形套刻准确。、图形套刻准确。4、检查规定、检查规定 4
4、.1 刻蚀刻蚀Si3N4片片100%检查。检查。4.2 刻蚀刻蚀Cr/Au、片、片100%检查。检查。InGaAs/InP PIN PDZn扩散工艺的检验规范扩散工艺的检验规范1、检验内容、检验内容反向击穿电压反向击穿电压VBR:暗电流暗电流ID：2、扩散质量检验、扩散质量检验2.1 在在10A下测反向击穿电压下测反向击穿电压VBR:VBR30V2.2 在在-5V偏置下利用偏置下利用34401A数字电压表粗测暗电流数字电压表粗测暗电流 55m ID0.5nA 300m ID3.5 nA2.3 测量扩散结深测量扩散结深XJ用显结液用显结液HF:H2O2:H2O=1:1:10腐腐2分钟，在分钟，在
5、1050倍显微镜下倍显微镜下观察扩散剖面，观察扩散剖面，扩散结面应平整，结线应清晰。扩散结面应平整，结线应清晰。结深结深XJ=1.21.5m。3、检验规定、检验规定反向击穿电压反向击穿电压100%检验检验暗电流暗电流100%检验检验 InGaAs/InP PIN PD芯片合金工艺的检验规范芯片合金工艺的检验规范 1、检验内容、检验内容暗电流暗电流ID反向击穿电压反向击穿电压VBR正向压降正向压降 VF 2、检验方法、检验方法2.1.合金前，在合金前，在-5V下，定点测暗电流下，定点测暗电流 ID55m ID0.5nA。300m ID3.5nA。2.2合金前，在合金前，在10A下，定点测反向击穿
6、电压下，定点测反向击穿电压VBR2.3合金前，在合金前，在1mA下，定点测正向电压下，定点测正向电压VF3.合金后质量检验合金后质量检验 3.1 用探针扎合金后的金属电极，应粘附好，不起层。用探针扎合金后的金属电极，应粘附好，不起层。3.2 测试合金前定点管芯测试合金前定点管芯ID：55m ID0.5nA。300m ID3.5nA。3.3测试合金前定点管芯的正向压降：测试合金前定点管芯的正向压降：55m VF1.0V。300m VF0.7V。4、检验规定、检验规定4.1每片测每片测35个点的正向压降。个点的正向压降。4.2每片定点测每片定点测35个点的暗电流。个点的暗电流。InGaAs/InP
7、 PIN PD芯片外延材料检验规范芯片外延材料检验规范2、检验内容、检验内容外延材料表面外延材料表面外延材料各层次厚度外延材料各层次厚度外延材料载流子浓度外延材料载流子浓度外延材料物理尺寸外延材料物理尺寸3、外延材料质量检验、外延材料质量检验3.1 镜检镜检 采用采用2010倍数的显微镜观测外延材料表面应镜面、倍数的显微镜观测外延材料表面应镜面、平整、光亮无划痕。平整、光亮无划痕。3.2 测量外延层各层厚度测量外延层各层厚度用用K3Fe(CN)6:KOH:H2O=1:1:10溶液显影后，然后用溶液显影后，然后用5010倍测量显微镜测量各外延层厚度，各外延层应界面平倍测量显微镜测量各外延层厚度，
8、各外延层应界面平整，结线清晰，整，结线清晰，n-InGaAs吸收层吸收层2.5-2.0m，n-InGaAsP（n-InP）顶层）顶层0.81.2m。3.3测量外延片击穿电压测量外延片击穿电压根据扩散后的击穿电压，换算出外延片有源层的载流根据扩散后的击穿电压，换算出外延片有源层的载流子浓度。外延片击穿电压应子浓度。外延片击穿电压应45V（对应的载流子浓度（对应的载流子浓度1.11016cm-3）。）。3.4测量外延材料物理尺寸测量外延材料物理尺寸外延材料直径外延材料直径=50.5mm0.5 mm4、检验规定、检验规定4.1 衬底片表面抽样率为衬底片表面抽样率为100%4.2 外延层厚的抽样率为外
9、延层厚的抽样率为100%。4.2 外延片击穿电压的抽样率为外延片击穿电压的抽样率为100%。InGaAs/InP PIN PD芯片减薄工艺的检验规范芯片减薄工艺的检验规范1、检验内容、检验内容待减薄片厚度，待减薄片厚度，减薄片厚度减薄片厚度 2、检验方法、检验方法21用千分表将待减薄片依次测量其厚度，用千分表将待减薄片依次测量其厚度，将厚度差为将厚度差为10m的片子粘到一个磨盘上，然后进行减薄。的片子粘到一个磨盘上，然后进行减薄。22 减薄质量检验减薄质量检验 用千分表测厚度应为用千分表测厚度应为200m 20m。23 用用1010显微镜观察，减薄面无划痕。显微镜观察，减薄面无划痕。4、检验规
10、定、检验规定 减薄厚度减薄厚度100%检验。检验。InGaAs/InP PIN PD芯片中测工艺的检验规范芯片中测工艺的检验规范1、检验内容、检验内容 反向击穿电压反向击穿电压 暗电流暗电流正向电压正向电压2、检验方法、检验方法2.1 将不完整的芯片除去。将不完整的芯片除去。2.2 在在10下测反向击穿电压下测反向击穿电压VB:VB30V。23北北 在在-5V下测暗电流下测暗电流ID:55m ID0.5nA。300m ID3.5nA。3、检验规定、检验规定3.1 反向击穿电压反向击穿电压VB100%检测。检测。3.2 暗电流暗电流100%检测。检测。3。2正向电压正向电压100%检测检测 InGaAs/InP PIN PD芯片减薄工艺的检验规范芯片减薄工艺的检验规范1、检验内容、检验内容待减薄片厚度，待减薄片厚度，减薄片厚度减薄片厚度 2、检验方法、检验方法21用千分表将待减薄片依次测量其厚度，将厚度差用千分表将待减薄片依次测量其厚度，将厚度差为为5m的片子粘到一个磨盘上，然后进行减薄。的片子粘到一个磨盘上，然后进行减薄。22 减薄质量检验减薄质量检验 用千分表测厚度应为用千分表测厚度应为195m 10m。23 用用1010显微镜观察，减薄面无划痕。显微镜观察，减薄面无划痕。3、检验规定、检验规定 减薄厚度减薄厚度100%检验。检验。
