雪崩光電二極體的製作方法

2023-09-17 09:08:10 2

雪崩光電二極體的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雪崩光電二極體，屬於光電二極體領域。所述雪崩光電二極體包括：n-型半導體層、n-型光吸收層、n-型帶有突起的電荷層、n-型倍增層、p-型擴散區和p-型保護環；其中，所述n-型光吸收層位於所述n-型半導體層和所述n-型帶有突起的電荷層之間；所述n-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層，所述n-型帶有突起的電荷層位於所述n-型光吸收層與所述n-型倍增層之間；所述p-型擴散區和所述p-型保護環位於所述n-型倍增層上方。本實用新型通過採用n-型帶有突起的電荷層和p-型擴散區和p-型保護環，調節了pn結周圍的電場分布，實現了對噪聲性和暗電流的有效控制。
【專利說明】雪崩光電二極體

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光電二極體領域，特別涉及一種雪崩光電二極體。

【背景技術】
[0002]隨著光通信技術的發展，對於光接收設備的響應度和速率的要求越來越高。雪崩光電二極體(APD)作為重要的光接收設備元器件廣泛用於光通信技術中。雪崩光電二極體內部產生增益而具有較高的靈敏度，但是由於增益的隨機性會伴隨著額外的噪聲和暗電流，限制了接收機的速率。因此，如何降低雪崩光電二極體的噪聲性和暗電流成為一個重要問題；
[0003]現有技術中，通過優化雪崩光電二極體中各層參數，如厚度，摻雜濃度等，達到倍增區電場和耗盡區電場的優化組合，從而實現較低噪聲性能；
[0004]在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]現有技術中，對雪崩光電二極體中的各層參數進行優化時，變量參數數量較多，不具有單一性，因而獲取的各層參數相對穩定性較差，噪聲性和暗電流不能得到有效的控制。
實用新型內容
[0006]為了解決現有技術不能有效控制噪聲性和暗電流的問題，本實用新型實施例提供了一種雪崩光電二極體。所述技術方案如下:
[0007]一種雪崩光電二極體，所述雪崩光電二極體包括:
[0008]η-型半導體層、η-型光吸收層、η_型帶有突起的電荷層、η_型倍增層、ρ-型擴散區和P-型保護環；
[0009]其中，所述η-型光吸收層位於所述η-型半導體層和所述η_型帶有突起的電荷層之間；所述η-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層，所述η-型帶有突起的電荷層位於所述η-型光吸收層與所述η-型倍增層之間；所述P-型擴散區和所述P-型保護環位於所述η-型倍增層上方。
[0010]所述雪崩光電二極體還包括:
[0011]η-型緩衝層，所述η-型緩衝層位於所述η_型半導體層和所述η_型光吸收層之間。
[0012]所述雪崩光電二極體還包括:
[0013]η-型漸變層，所述η-型漸變層位於所述η_型吸收層和所述η_型電荷層之間。
[0014]所述η-型半導體層為InP。
[0015]所述η-型光吸收層為InGaAs。
[0016]所述η-型帶有突起的電荷層為InP。
[0017]所述η-型倍增層為InP。
[0018]所述ρ-型擴散區和ρ-型保護環為InP。
[0019]所述η-型緩衝層為InP。
[0020]所述η-型漸變層為InGaAs。
[0021]本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0022]本實用新型實施例提供了一種雪崩光電二極體，該雪崩光電二極體包括η-型半導體層、η-型光吸收層、η-型帶有突起的電荷層、η-型倍增層、ρ-型擴散區和ρ_型保護環；其中，所述η-型光吸收層位於所述η-型半導體層和所述η-型帶有突起的電荷層之間；所述η-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層,所述η-型帶有突起的電荷層位於所述η-型光吸收層與所述η-型倍增層之間；所述ρ-型擴散區和所述P-型保護環位於所述η-型倍增層上方。採用本實用新型實施例中提供的雪崩光電二極體，通過採用η-型帶有突起的電荷層和P-型擴散區和P-型保護環，調節了 Pn結周圍的電場分布，實現了對噪聲性和暗電流的有效控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1是本實用新型實施例中提供的一種雪崩光電二極體結構示意圖；
[0025]圖2是本實用新型實施例中提供的一種雪崩光電二極體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0026]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0027]實施例一
[0028]圖1是本實用新型實施例中提供的一種雪崩光電二極體結構示意圖，參見圖1，該雪崩光電二極體包括:
[0029]η-型半導體層11、η-型光吸收層12、η_型帶有突起的電荷層13、η_型倍增層14、P-型擴散區15和P-型保護環16 ；
[0030]其中，所述η-型光吸收層12位於所述η-型半導體層11和所述η_型帶有突起的電荷層13之間；所述η-型帶有突起的電荷層13為中心向上突起的半導體層,所述η-型帶有突起的電荷層13位於所述η-型光吸收層12與所述η-型倍增層14之間；所述ρ-型擴散區15和所述ρ-型保護環16位於所述η-型倍增層14上方。
[0031]該η -型半導體層11為該雪崩光電二極體與電路相連的η接觸端；該η_型光吸收層12通過光電效應，將接收到的光信號轉換為電信號；該1!-型複合倍增層14將該P-型光吸收層12的電信號通過雪崩倍增效應進行放大；該？_型擴散區15為該雪崩光電二極體與電路相連的P接觸端；該11-型帶有突起的電荷層13，通過調節該雪崩光電二極體中的電場分布，使得與P接觸端相連的P-型擴散區15部分電場強度低於周圍的電場強度，實現了噪聲性和暗電流的抑制；該P-型保護環16為ρη結的保護環，當ρη結反向偏壓升高到擊穿電壓前，ρη結電壓分壓到該P-型保護環16，限制ρη結電壓增長使其不能達到ρη結的臨界擊穿電壓。
[0032]該η-型帶有突起的電荷層13在製作過程中，通過刻蝕形成中央的凸起，然後在該η-型帶有突起的電荷層13上進行該η-型倍增層14的生長。通過在該η-型倍增層14中央進行擴散形成該P-型擴散區15，在該ρ-型擴散區15周圍一定尺寸範圍內進行擴散形成該P-型保護環。
[0033]需要說明的是，該η-型帶有突起的電荷層13在刻蝕過程中形成的中央凸起尺寸小於該η-型倍增層14中央進行擴散形成該P-型擴散區15。
[0034]本實用新型實施例提供了一種雪崩光電二極體，該雪崩光電二極體包括η-型半導體層、η-型光吸收層、η-型帶有突起的電荷層、η-型倍增層、ρ-型擴散區和ρ_型保護環；其中，所述η-型光吸收層位於所述η-型半導體層和所述η-型帶有突起的電荷層之間；所述η-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層,所述η-型帶有突起的電荷層位於所述η-型光吸收層與所述η-型倍增層之間；所述ρ-型擴散區和所述P-型保護環位於所述η-型倍增層上方。採用本實用新型實施例中提供的雪崩光電二極體，通過採用η-型帶有突起的電荷層和P-型擴散區和P-型保護環，調節了 Pn結周圍的電場分布，實現了對噪聲性和暗電流的有效控制。
[0035]實施例二
[0036]圖2是本實用新型實施例中提供的一種雪崩光電二極體結構示意圖，參見圖2，該雪崩光電二極體包括:
[0037]η-型半導體層11、η-型光吸收層12、η_型帶有突起的電荷層13、η_型倍增層14、P-型擴散區15和ρ-型保護環16 ；
[0038]其中，所述η-型光吸收層12位於所述η-型半導體層11和所述η_型帶有突起的電荷層13之間；所述η-型帶有突起的電荷層13為中心向上突起的半導體層,所述η-型帶有突起的電荷層13位於所述η-型光吸收層12與所述η-型倍增層14之間；所述ρ-型擴散區15和所述ρ-型保護環16位於所述η-型倍增層14上方。
[0039]所述雪崩光電二極體還包括:
[0040]η-型緩衝層21，所述η-型緩衝層位於所述η_型半導體層11和所述η_型光吸收層12之間。
[0041]所述雪崩光電二極體還包括:
[0042]η-型漸變層22，所述η-型漸變層位於所述η-型吸收層12和所述η_型電荷層13之間。
[0043]所述η-型半導體層11為InP。
[0044]所述η-型光吸收層12為InGaAs。
[0045]所述η-型帶有突起的電荷層13為InP。
[0046]所述η-型倍增層14為InP。
[0047]所述ρ-型擴散區15和ρ-型保護環16為InP。
[0048]所述η-型緩衝層21為InP。
[0049]所述η-型漸變層22為InGaAs。
[0050]本實用新型實施例提供了一種雪崩光電二極體，該雪崩光電二極體包括η-型半導體層、η-型光吸收層、η-型帶有突起的電荷層、η-型倍增層、ρ-型擴散區和ρ_型保護環；其中，所述η-型光吸收層位於所述η-型半導體層和所述η-型帶有突起的電荷層之間；所述η-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層,所述η-型帶有突起的電荷層位於所述η-型光吸收層與所述η-型倍增層之間；所述ρ-型擴散區和所述P-型保護環位於所述η-型倍增層上方。採用本實用新型實施例中提供的雪崩光電二極體，通過採用η-型帶有突起的電荷層和P-型擴散區和P-型保護環，調節了 Pn結周圍的電場分布，實現了對噪聲性和暗電流的有效控制。進一步地，通過η-型緩衝層和η-型漸變層，調節了電荷分布和電場強度，有利於降低噪聲和暗電流。
[0051]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雪崩光電二極體，其特徵在於，所述雪崩光電二極體包括: η-型半導體層、η-型光吸收層、η-型帶有突起的電荷層、η-型倍增層、ρ-型擴散區和P-型保護環； 其中，所述η-型光吸收層位於所述η-型半導體層和所述η-型帶有突起的電荷層之間；所述η-型帶有突起的電荷層為中心向上突起的半導體層，所述η-型帶有突起的電荷層位於所述η-型光吸收層與所述η-型倍增層之間；所述ρ-型擴散區和所述P-型保護環位於所述η-型倍增層上方。
2.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述雪崩光電二極體還包括: η-型緩衝層，所述η-型緩衝層位於所述η-型半導體層和所述η-型光吸收層之間。
3.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述雪崩光電二極體還包括: η-型漸變層，所述η-型漸變層位於所述η-型吸收層和所述η-型電荷層之間。
4.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型半導體層為InP。
5.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型光吸收層為InGaAs0
6.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型帶有突起的電荷層為 InP。
7.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型倍增層為InP。
8.根據權利要求1所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述P-型擴散區和P-型保護環為InP。
9.根據權利要求2所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型緩衝層為InP。
10.根據權利要求3所述的雪崩光電二極體，其特徵在於，所述η-型漸變層為InGaAs。
【文檔編號】H01L31/02GK203950825SQ201420396100
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】仇正勇 申請人:溫嶺資發半導體有限公司