（微电子学与固体电子学专业论文）波长13μm高速光电探测器研究.pdf

a b s t r a c t t h e f r e q u e n c y a n d s e n s i t i v i t y s p e c i f i c p r o p e r t y o f a h i g h s p e e d p h o t o - d e t e c t o r i s s y n t h e t i c a l l y t a k e n i n t o a c c o u n t . g a i n a s / i n p p h o t o d i o d e s s t r u c t u r e p a r a m e t e r s a r e m a d e t h r o u g h w i t h o p t i n u m d e s i g n . t e c h n o l o g i e s o f d e v e l o p i n g h i g h s p e e d p h o t o - d e t e c t o r h a v e b e e n w o r k e d s u c h a s , h i g h p u r e a n d e x t r a - t h i n g a i n a s / i n p m a t e r i a l s e p i t a x y , s h a l l o w j u n c t i o n d i f f u s i o n i n a c t i v i t y a r e a , d o u b l e l a y e r p a s s i v a t i o n f i l m t o r e d u c e l e a k a g e c u r r e n t , l i t t l e l i g h t s e n s i t i v i t y a r e a c o u p l i n g w i t h f i b r e , h i g h s p e e d p h o t o - d e t e c t o r m i c r o w a v e p a c k a g i n g w i t h c o a x i a l s t r u c t u r e . a s a r e s u l t , a l o n g w a v e h i g h s p e e d g a l n a s / i n p p 工 n p h o t o - d e t e c t o r h a s b e e n d e v e l o p e d , i t s 3 d b b a n d w i d t h h a s r e a c h e d 2 0 g h z , r e s o p o s i b i l i t y ? 0 . 7 0 a / w , d a r k c u r r e n t 0 . 6 a / w 暗电流: 1 的条件. ( 3 )为了 减小光敏面的光反射损失， 可在其表面蒸发一层抗反射膜， 以提高 量子效率。 3 . 5噪声特性 光电探测器在光电转换的过程中所引入的噪声大小， 对提高光接收机的主 要性能指标起着重要的作用， 如果噪声电流与光电 流不相上下，则光接收机就 无法有效地判决再生出有用的信号. 所以，要求噪声越小越好. 探测器的噪声有 以下几种形式: 热噪声: 它是由于载流子随机热运动引起的，任何有电阻的材料都有热噪声，描述 热噪声的公式首先由奈奎斯特( n y q u i s t ) 和琼斯( j o h n s o n ) 导出的 假定探测器 的电阻为r 。 在工作带宽为 f , 温度为t 时，均方根热噪声ff f ihf r i - 。 一 、4 k t r o4 f) z ( 3 - 1 4 ) 其高端极限f x = 0 . 5 k t x 1 0 h z 1 0 ， 在室温下，f 。 = 6 x 1 0 h z ， 一般探测器的 工作频率远低于该值， 所以热噪声电压与频率无关， 而只与工作温度有关。 电流噪声 : 这是一种功率反比于频率的嗓声，且只有电流流通时才出现，又称 1 / f 噪 声， 它与半导体表面状态， 电极接触情况有关， 在工作频率大于1 k h z 时， 可以 忽略。 产生一 复合噪声: 半导体由于载流子的产生与复合的随机性而引起的平均载流子浓度的起伏 所产生的噪声，称为产生一 复合噪声( g - r 嗓声) ，g - r 噪声功率表示为: i2 、 一4 q ! ( 呱， af ( 3 - 1 5 ) 上式中，af 为工作带宽， t 0 . : d 分别为载流子的平均寿命和渡越时间. 散粒噪声: 在光电探测器中， 其噪声可能来自 载流子的产生一 复合的随机性， 也可能来 自载流子无序通过结区，常称这种噪声机构为散粒噪声，也是探测器中的重要 噪声，其噪声功率可表示为: i l n = 2 q u p + 1 d ) 可( 3 - 1 6 ) 上式中，i ， 为光电流，i a 为反向暗电流. p i n 光电二极管的暗电流 h由体内电流和表面电流组成， 主要由器件的p n 结缺陷及表面漏电所决定. 在低偏压且接近室温条件下， i , 主要是通过耗尽区内 陷阱的产生一 复合电流 i , 一 r ， 偏压较高但仍在雪崩击穿以下时， 载流子穿过禁带 的隧道效应使器件的暗电流大大增加。 产生一 复合电流可表示为: 工 . . = ( q n +a 甲 / 。 ) 巨 - e x p ( 一 。 v i k t ) ( 3 - 1 7 ) 其中，n m = n e e x p 卜 庵 ( t ) 1 2 k t 所以，在低压区，器件的暗电 流 i 正比于e x p ( - e g / 2 k t ) ， 在室温附近，温 度每上升5 0 度， 暗电流增加一个数量级 1 幻， 当温度超过 1 0 0 度时， 它与 e x p ( - e g / k t ) 成正比， 这是由于扩散电流的贡献. 扩散电流:p 区 n区 id a 一 g n ,( d n l z ) % ( a , i n a ) l e gp = g n ,( d p i rp ) y ( a n i n d ) ( 3 - 1 8 ) ( 3 - 1 9 ) 带隙 间隧道 电流 : 一; ,a e x p 卜 e nv o y 助% / 护 酬( 3 - 2 0 ) 其中， 。 。 是自 由电 子的质量， e . 是结区峰值电 场， 参数8 = a ( m . / m . ) ， 依赖 于隧道位垒的细致形状， 这里， m . 是电子的有效质量，而 a = 1 , r 一 (2 m , i 几 ) y2 q e . v l 4 1r h . 所以，要减小器件的噪声，提高光信号检测的灵敏度， 应使光电二极管的 暗电流大大小于它所检测到的光信号电流， 而暗电流中，隧道电流主要受温度 和材料掺杂情况的影响较大，而产生一 复合电流是暗电流中最主要的一项. 背面 光照的平面器件结构可降低暗电流，假如n 型耗尽区足够宽，所有的光子都将 在这一层中被吸收， 这就避免了在正面结构中由于一部分光在p - g a i n a s 层中吸 收所产生的表面复合， 并使光子能量接近于禁带宽度时的量子效率提高. 同时载 流子直接产生于耗尽区内，不需要从p 型层扩散到耗尽区，因而其响应速度也 可能更快 。 第四章 参数计算与器件结构设计 4 . 1光电二极管设计的一般考虑 首先，一个高性能的光电二极管必须高效率地将工作波长下的光信号转变 为信号电流.为此，需要正确选择半导体材料的禁带宽度及设计适当的器件结 构。其次，为了满足大容量传输系统对探测器响应速度的要求，光电二极管必 须具有足够的带宽， 即足够快的瞬态响应. 再则， 为了尽量减小光电二极管对接 收机所产生的噪声，好的器件必须具有低的暗电流及低的电容。 对于高速光电探测器而言，其关键是要同时满足器件的高速、高灵敏度特 性， 要做到这一点是比较困难的， 因为这两个参数都跟器件的耗尽层厚度有关， 且相互制约，我们必须作出折衷选择。大体上讲，缩小光敏区面积，可提高器 件的响应速度;耗尽区越宽，响应度越高，但耗尽层厚度增加，会使器件的响 应速度下降。同时，光敏面积太小，会给光纤祸合带来困难。 所以，本文定量 分析了器件结构尺寸与特性参数之间的关系， 对探测器的结构进行了优化工作。 4 . 2探测器结构优化 根据前面的理论分析，我们知道限制p i n p d 响应速度的因素有四个:1 ) , 载流子穿过耗尽区的漂移时间:2 )载流子通过未耗尽区的扩散时间，3 ) 探测 器的结电容和寄生电容的充放电时间，即r c 时间常数，4 )电 荷陷阱的影响。 在p i n p d中，电子一空穴对的渡越时间依赖于载流子速度，而载流子速 度又依赖于探测器中的电场强度。 g a i n a s 材料的载流子速度与电场强度的依赖 关系见图4 - 1 9 7 一帆，。卜公卜卜1。oj 1 怕01 0 . 1 映， 0 2 0 4 0. . 一一面 e l e c t r i c f i e l d i k v/ c m) 图 4 - 1 在高速工作条件下，本征层应完全耗尽，所以穿过本征层的电场应大于 5 0 k v / c m ， 这时， 载流子在渡越过程中达到饱和速度。 由于器件最大实际耗尽层 宽 度w = 2 6 ( v - y e r ) / g n d f ， 所 以 在 典 型 的 高 探 测 器 中 ， 其 本 征 层 的 掺 杂 水 平应低于1 0 i0 c m , 这时， 探测器中的电 场和载流子速度近似不变. 因 此， 我们 在计算时间或频率响应时，假定载流子速度位恒定饱和速度。一般取空穴速度 为v , = 4 . 8 x 1 0 m / s ， 电 子速度为v . = 6 . 5 x 1 0 m / s o 我们采用高纯液相外延技术，生长晶格匹配良 好的外延芯片， 这样，电荷 陷阱的影响可以忽略，并设计适当的背照结构，采用浅结扩散技术，使光信号 不在未耗尽区和p 区被吸收， 从而耗尽区外产生的光生载流子扩散时间t o 也可 以忽略。因此，限制高速p i n 光电二极管速度的主要因素是载流子漂移穿过耗 尽区的漂移时间，t , 和r c 时间常数。 漂移时为间 t ， 确定的频率: 2 . 4 v 2 7 t w ( 4 - 1 ) 箫 r c时间常数确定频率为: f= 1 2 ., r r ( e e o al 甲+ 凸 ) ( 4 - 2 ) 所以，高速探测器总的频率可表示为: f 二 f .f 1 ( f + f ) y ( 4 - 3 ) 从公式 ( 4 - 3 ) 可以看出， 高速光电探测器的频率响应是光敏区面积和耗尽 层厚度的函数， 而根据公式 ( 3 - 1 3 ) ， 器件的响应度也是耗尽层厚度的函数，为 了找到探测器面积和耗尽层厚度的最佳组合， 必须对这两个参数进行折衷考虑， 为此，我们计算了不同面积和耗尽层厚度的探测器的频率等值曲线如图4 - 2 ， 曰 0 侧e s s 1 声阁 工e3巧卜址之舀 口肠阅 ， 仙 臼 口甲 比咬目 c 丫 图 4 - 2 根据图4 - 2 ， 我们可直观方便地确定探测器的最佳结构尺寸: 光敏面直径为2 5 u m ， 耗尽层厚度为1 . 5 u m ， 此时，器件的频带为2 0 g h z ， 响应度为0 . 6 a 瓜， 满足我 们的设计要求。 4 . 3光藕合 光照射到探测器芯片的光敏面上时，会有反射，若反射率r 太大，将使器 件的响应度降低。所以我们在光敏面上蒸发一层低折射率介质的薄膜，使反射 率最小，从而达到提高器件响应度的目 的;另外，由于高速光电 探测器的光敏 面较小， 光纤祸合时有一定的困难，我们用在芯片上集成微透镜的方法，来增 加光纤祸合的准值容差，从而使光纤祸合更容易些，这也是提高器件响应度的 有效措施。 增透膜 我们假定n o , m , n : 分别为空气，膜层， 基片的折射率，一般情况下，反射 率r 随n . 和an d 的变化关系为: 在光束从空气( n o = 1 ) 正入射的情况下， 镀单层膜 时， 只有镀层材料的折射率小于基片折射率时，即m 5 0 0 0 c 的温度出现， 因而一般不易龟裂 ( 除 非 0 . 2 t m ) 。因此我们设计第二层钝化膜的厚度为0 . 1 5 - 0 . 1 8 1x m , 则两次膜总厚 度为0 . 2 7 5 - 0 . 3 2 limo 耐压强度 1 6 5 -1 9 2 v 用现有的p e c v d 工艺制作的膜， 其耐压为6 x 1 0 0 v / c m ， 若膜厚为0 . 2 7 5 -0 . 3 2 g m ,耐压强度则为1 6 5. 1 9 2 v , 折射率 1 . 8 5 -2 . 0 折射率反映了膜的致密程度及化学组份， 它与淀积条件密切相关。 p e c v d s i n 膜的折射率一般在8 - 2 . 1 之间。实验中我们发现折射率越高，膜越容易龟裂， 这可能与s i n i n g a a s p 界面的应力有关。 因此我们将容易生产龟裂的第一层s i n 膜折射率设计为 1 . 8 5 -1 . 9 ， 不易裂且起钝化作用的材料系统间存在着较强的 相互作用，而 c r 作为势垒层处于p - i n g a a s 和a u 之间，可阻挡a u 向半导体内 迁移。 另外， c r 与s i n 膜有很强的粘附性， 有利于延伸电极的制作， 并且c r / a u p 面接触的正向电压降v , :5 0 . 7 v ( 1 m a 下) ， 符合器件参数要求。 因此， 我们设计 p 面接触为c r / a u 系统。考虑到太厚的c r 层不易于光刻，我后设计c r 层厚度 为0 . 0 5 -0 . 0 8 g rn , a u 层厚度设 计为0 . 2 - 0 . 3 n m ， 主要是有利于压焊金丝引线。 第五章 工艺设计 本章主要对器件制作的关键工艺作了详细的介绍 5 . 1外延生长 制造 i n g a a s p 工 n p d 的关键是制备高纯、匹配良 好的i n g a a s 外延层，由于 液相外延设备比较简单，有较快的生长速率，重复性好，所以我们采用液相外 延的方法在i n p 衬底上外延生长i n g a a s 层。 为了制备高质量的光电二极管， 要 求外延层无失配位错，为此，首先讨论了外延生长时应注意的几个问题。 i n p 衬底的结晶取向影响分配系数、 生长速率和表面形貌. 在 i n p ( 1 0 0 ) 和( 1 1 1 ) b 衬底上生长晶格匹配的g a i n a s 时， g a 的分配系数在 ( 1 0 0 ) 面上比在 ( 1 1 1 ) b 面要大。而a s 正好相反。晶格失配大的外延层在 ( 1 1 1 ) b比在 ( 1 0 0 )面上 更容易生长，即使晶格失配几乎为零时， 要在 ( 1 0 0 ) 面上生长厚的四元层也是 很困难的。厚层的表面是很不平的:这种不平整是由于靠近生长界面溶液中 p 或g a 的消耗， 引起不规则生长出晶格失配的外延层造成的。 三元层的生长速率 大于四元层的生长速率，并且生长速率在 ( 1 0 0 )面上比在 1 1 1 ) b面上要快 1 4 。同时 ( 1 0 0 )衬底，其组分对 t 的改变不太灵敏，而过冷效应对 ( 1 1 1 ) b 面要强得多。因此， ( 1 0 0 )面更适合于生长具有固定组分的厚外延层。 i n g a a s 层的本底浓度:p i n 光电二极管的杂质浓度决定击穿电压、耗尽层宽度 以及二极管的电容，若器件要设计成低电容和宽耗尽层的二极管，杂质浓度必 须小于 1 x 1 0 0 c m - 。降 低外延层杂质浓度的方法有: ( 1 ) 用含很少 s i的高纯 i n 源 ( 即 i n中s i 6 5 0 1i m 以 保证有足够的厚度去掉刀痕引起的表面损伤; 抛光厚度:3 4 0 士 l o g m ; 抛光表面:无波纹，无腐蚀坑，表面平整、光亮。 外延层设计 i n p 缓冲 层: 厚度 z 4 ; 载流子 浓度:1 0 c m ; 晶 格失 配率: :5 2 x 1 0 o i n g a a s 层吸收 层厚度设 计:1 . 5 um ; 载流子浓 度设 计: _ 0 . 5 闷 就 可达到设计目 的. 但受扩散掩膜的限制， 层厚不宜 l . 5 四。 因此我们设计该层的厚度为0 . 5 -1 闷。 失 配 率: 士 5 x 1 0 - 该层虽然不是器件的有源层， 但作为表面层， 表面形貌也应较好。 其表面形貌， 表面状态的好坏， 一方面与工艺条件有关， 更主要的是取决与晶体的匹配情况。 该层的晶格失配越大。表面粘锢、台斑、坑点、小丘就越多引起的表面产生复 合电流就越大，器件的表面稳定性就越差。 我们设计 i n u . 7 g a o . s a s o . m p m a s 的液相组分如下: = 0 . 0 0 9 9 x la x i n = 0 . 9 3 ( t = 6 3 3 0 的设计值 s = 0 . 0 5 x p = o . 0 0 2 1 c )只要控制好生长条件，能满足晶格失配率士 5 x 1 0 5 . 1 . 3 液相外延工艺 目的: 液相外延是一种从生长界面处于饱和状态的熔融溶液中进行沉淀， 以 在单晶衬底上生长外延层的技术。 工序流程: 衬底片检查清洗- 一 红外灯烘千- - - - 5 : 1 : 1 溶液腐蚀- - 一 去离子水冲洗- - 一 红外灯烘干- - 一装片- - 一外延生长一 - 一参数检测 主要设备为 l p e - 3 7 5 0自动液相外延炉. 工艺条件 lc 气 生长温度 t c c ) 降温速率 ( / m i n ) 生长时间 ( m i n ) n - i n p一 6 3 9 . 7。 . 8 - 0 . 5 1 2 - 1 6 n - i n g a a s6 3 1 . 80 . 54 - 5 n - i n g a a s p6 2 9 . 30 . 51 - 1 . 4 52扩散 本器件采用平面z n 扩散工艺制作p n 结， 扩散杂质为z n , z n 的扩散速率很 快，并且在闭管扩散中行为也很复杂，它强烈地依赖于扩散工艺条件，尤其是 对封管内的磷量多少很敏感。 因此，尚未见到z n 在i n p . i n g a a s 以及s i n 中扩 散系数的确切数据。我们只能根据试验数据来推算扩散掩膜所需的厚度。 杂质 z n 在s i n 中扩散与在 i n g a a s 有源层中扩散都服从相同的扩散规律， 其扩 散深度也具有同样的表达式: x ; = a 召 d t ( 5 - 2 ) 上式中， x ; : 杂质在膜中的扩散深度; a : 系 数 ， 与 s i n 表 面 处 杂 质 浓 度 ，s i n 下 面 的 工 n g a a s p 的表面浓度有关; d :扩散系数; t :扩散时间。 5 5 0 0 c 扩散后， z n 在i n g a a s p 中的表面浓度约为1 0 0 c m ， 我们假设s i n 表面的 浓度也为 1 0 c m ， 而掩膜t面的i n g a a s p 外延层的浓度一般为8 x 1 0 -1 x 1 0 c m - ， 则它们之间的 浓度比约为 1 0 量级，大多 数情况下，z n扩散分布为余误 差函数分布，参考s i 器件的分布规律与计算方法，我们认为z n 的系数a 取决 4 . 6 较为合适， 而实验结果认为d , 。 值取为2 . 5 x 1 0 c m / s 较为合适. 因此， 我们可 以算出对 z n 起掩膜作用所需的最小s i n 厚度为: x , 二 人d t 二 ; .6 x 4 2 5 x 1 0 - is 、 6 0 x 5 0 c 二 二 。 1 2 5 9 由于s i n 与 i n g a a s p 的热膨胀系数不一致， 界面产生的应力较大， 尤其是p e c v d s i n膜呈现压缩应力，在高真空闭管扩散中，膜稍厚就会因应力造成龟裂而失 去掩膜作用。因此在设计最佳厚度时应考虑此因素，我们设计s i n 掩膜厚度为 0 . 1 2 5 9 - 0 . 1 3 f x m . 工序流程 图 一次光刻片质鱼检查 开管取片 装置简图 温控仪源 片 扩散炉 工艺条件 炉温 ( )源量 m g / c m 石英管体积 ( c m ) 扩散时间 ( mi n ) 真空度 ( p a ) 5 5 0士1z n s p z 1 . 5 士0 . 1 1 0 - 1 2 1 0 1 5蕊2 x 1 0 - p . 准备工作 扩散工序所用的器皿在洗液中浸泡 1 2 小时以上， 然后用离子水冲洗千净， 在 超净台内置于红外灯下烘干待用。 清洗、处理 ( 1 ) 首先在显微镜下检查一次光刻图形的质量， 光刻图形应无钻蚀， 图形完整， 扩散窗口腐蚀干净。 ( 2 )用乙醉棉将片子的表面轻轻擦拭，然后用优级纯甲苯一 丙酮一 乙醉将片子 和己称量的z n s p a 源各浴五分钟再用去离子水反复冲洗。 操作步骤 ( d 启动总电源。 ( 2 ) 启动机械泵开关， 系统抽真空， 同时启动温度控制义开关， 使扩散炉升温。 ( 3 )装片: 将片子和扩散源 ( 1 . 5 士 0 . 1 m g / c m ， 的z n 3 p 2 )装入。1 0 - 1 1 m m 直径石 英管内，用氢氧焰封管， 石英管容积为1 0 - 1 2 c m ，真空度- 2 x 1 0 p a , ( 4 )炉温升至今 5 5 0 c 1 1 c ，恒温 3 0 分钟。 ( 5 ) 将真空石管内的片子和扩散源分两头放置， 然后放在石英拖具内， ， 推进 扩散炉恒温区内。( 恒温区:2 0 c m 1 1 . 5 c m ， 每半年验一次). 扩散过程 ( 1 )检测炉温， 温度应在5 5 0 士1 范围. ( 2 )扩散时间为 1 0 - 1 5 分钟. 取片 ( 1 )将石英拖具迅速从炉中拖至炉口， 然后急速冷却有扩散一端， 有片子的一 端缓冷. ( 2 )在开管机上， 划开石英管， 将扩散片取出. 注意 事项 扩散过程中精确控制炉温. 封管时要注意安全， 防止氢氧管路漏气. 使用的各种化学试剂须收， 不混装或倒入下水道. 环境条件要求 洁净度 1 万级， 环境温度2 2 2 c ， 湿度( 4 5 - 4 7 ) % 。 每天波动为士1 0 % . 5 . 3光刻 5 . 3 . 1 目的: 光刻是利用感光胶 ( 光致抗蚀剂) 感光后抗腐蚀的特性， 在半导体 晶体表面的掩膜层刻制出图形的工艺。扩散的掩膜图形、电极的形状、制作微 透镜掩膜等都要用到光刻技术。 5 . 3 . 2工序流程图 片子的质量检查 困 - -o-hi -0.困 ， 回短 检 查去胶 5 . 3 . 3装置简图 主要设备、仪器有光刻机、涂胶机、干澡箱、电热恒温水浴锅、显微镜等。 5 . 3 . 4准备工作 5 . 3 . 4 . 1将各烘箱开关打开，分别将温度置于8 0 c -9 0 c ( 前烘)和 1 2 0 一 1 3 0 c ( 坚膜) 5 . 3 . 4 . 2启动光刻机电源，使汞灯预热 5 . 3 . 4 . 3 将光刻铬版置于硫酸和重铬酸钾饱和溶液中浸泡 1 0 -2 0 秒钟， 然后用 在量的去离子水冲净，用分析醇乙醇脱水后在红外灯下烘干待用。 5 . 3 . 5 操作 ( 1 ) 涂负胶:转速4 0 0 0 -6 0 0 0 转/ 分，时间隔1 0 秒一1 5 秒。涂正胶:转速 5 0 0 0 转/ 分，时间1 0 秒. ( 2 )前烘:温度:8 0 -9 0 c，时间隔1 0 分一2 0 分钟。 ( 3 )套准:仔细调节光刻机微动台微调使用版上的划道线与外延片的解理边 对齐或者平行。 ( 4 )曝光:负胶曝光 3 0 秒一1 分钟，正胶暴光2 分钟。 ( 5 )负胶显影:用镊子夹住片子一角，在分析纯四氯化碳溶液中轻轻晃动 1 分钟，再将片子置于分析纯醋酸丁脂中定影3 0 秒钟。 ( 6 )正胶显影:用镊子夹住片子的一角，在显影液中轻轻晃动 1 5 - 2 0 秒，然 后用去离子水冲洗干净。 ( 7 )坚膜:显影后经检查合格的片子置于1 2 0 -1 3 0 c 烘箱内坚膜2 0 -3 0 分钟。 ( 8 ) s i n 的腐蚀:在h f 缓冲中，在4 0 士1 条件下腐蚀 1 5 -2 5 秒。 ( 9 )电极的腐蚀:c r 在n . o h 和高锰酸溶液中腐蚀2 - 3 分钟。 ( 1 0 )去胶:负胶用三氛甲 烷棉球擦去胶膜。正胶用丙酮去胶。 53 . 4 注意事项 显影要显影充分。 腐蚀前后均要认真检查，保证腐蚀干净，扩散窗口 上无残留的胶膜存在。 所用的各种化学试剂必须及时回收，不得倒入下水道或混装。 5 . 35 环境条件要求 洁净度:1 0 0 级，环境温度2 2 士 2 c , 湿温 ( 3 0 - 5 0 ) % ，每天波动为士 5 % . 5 . 4 集成微透镜 我们利用目 前普遍采用的a r 离子束刻蚀技术在i n p 衬底上集成为透镜。这 种新型工艺与湿法化学腐蚀相比，其优点是能形成好的透镜表面形貌。 5 . 4 . 1 工艺原理: 它是利用a r离子束对正性光刻胶的刻蚀速率比对 i n p 衬底的 刻蚀速率慢的原理，而在i n p 衬底上形成微透镜。下图是其工艺设计模型。 根据上图，若光刻胶的厚度 h , ，直径为d ,烘干后形成的凸面曲率半径 r 可表 示为 ; = h .2 + ( d / 2 ) 2 1 2 h . 如果掩膜对目 标的刻蚀率比值为x( 一般情况下，k 0 . 6 5 a / w / 频 率 0 . 1 3 - 2 0 g h z i - 2 0 g b z i 平 坦度一 - 3 d b 1 2 . o d b 封 装一 s m a i! k - c o n n e c t o r 6 . 6 应用情况 目前该器件主要用于相控阵雷达 可以广泛用于精确制导、catv, 等领域 。 、光波元件测试仪、快速测量等方面，还 大容量长距离光纤传输系统、光纤互连网 6 .7 讨论 探测器结构( 这里主要指光敏面直径和耗尽层厚度) 对器件的性能有很大的 影响，尤其是频率响应特性更为敏感。大光敏面探测器由于不考虑速度，其耗 尽层厚度一般为3 . 5 i m ， 所以响应度较高， 一般大于0 . 7 ， 典型值为0 . 8 a / v w ， 但