一种高速光电探测器制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种高速光电探测器，该光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N

A high speed photodetector

【技术实现步骤摘要】
一种高速光电探测器
本技术涉及半导体
，尤其涉及一种高速光电探测器。
技术介绍
随着人类信息化建设的逐步加深以及经济全球化趋势的加剧，人类社会生活各方面对信息获取和交换的数量在不断的增加，对海量数据的长距离传输和带宽移动接入的需求日益凸显。高速、超高速光纤通信技术及宽带光载无线技术作为解决这些问题的主要方法，得到了极大的关注，一个光纤通信系统包括半导体激光器、半导体探测器和光纤等光电器件，其中，光电探测器是光接收机的核心，通过探测器把光信号还原为电信号进行信号处理，它的性能直接影响光纤通信的速度和带宽等。在其它领域，光电探测器也越来越多地应用于精确测量、光纤传感、光谱仪和遥感等系统中。光电探测器是一种受光器件、具有光电变化的功能，光电探测器种类繁多，为了适应光通信向带宽方向发展需求，出现了各种不同类型的高速光电探测器，如雪崩光电探测器(简称APD)、金属-半导体-金属光电探测器(简称MSM)、PIN光电探测器等，APD同时兼具探测和放大两种功能，但结构复杂；MSM无需制造pn结，结合于难于掺杂的半导体材料，它同电子器件的制造工艺完全相容，但性能较差，而PIN结构和制作工艺比较简单，性能优异，成本较低，因此应用最为广泛。特别是以InGaAs为吸收材料的光电探测器得到了极大的发展，现有技术中以InGaAs为吸收材料的光电探测器一般采用p-InP/i-InGaAs/n-InP结构，由于p-InP/i-InGaAs存在异质结势垒，势垒会影响载流子的传输速度，从而导致现有的光电探测器的响应速度慢。
技术实现思路
针对上述问题，本技术实施例提供一种高速光电探测器。本技术实施例提供一种高速光电探测器，所述光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N+-InGaAs接触层、N型InP、InGaAsP带隙过渡层、InGaAs本征吸收层、P型掺杂渐变InGaAs光窗层，其中：所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度逐渐改变，在所述N型InP层经所述N+-InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。优选地，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层的上表面覆盖一层增透膜，所述增透膜为SiNx单层膜或SiO2/SiNx复合膜。优选地，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度由2e17cm-3增加至2e19cm-3。优选地，所述衬底为掺杂Fe的InP材料，所述衬底的厚度范围为330μm-370μm。优选地，所述InP缓冲层的材料为i-InP，所述InP缓冲层的厚度范围为0.1μm-0.5μm，i-InP的浓度小于1015cm-3。优选地，所述N+-InGaAs接触层的厚度范围为0.5μm-1.5μm，浓度范围为1018cm-3～1019cm-3。优选地，所述N型InP层为电流扩展层，材料厚度范围为0.2μm-0.5μm，掺杂浓度范围为1017cm-3～1019cm-3。优选地，所述InGaAsP带隙过渡层的厚度范围为20nm-50nm，浓度小于1015cm-3。优选地，所述InGaAs本征吸收层的厚度范围为1.0μm-3.5μm，浓度小于1015cm-3。本技术实施例提供的一种高速光电探测器，光窗采用掺杂渐变的InGaAs材料作为P区结构，该结构能够在P区建立扩散自建电场，自建电场有效地克服了光生载流子的自吸收问题，使光生载流子在该层作扩散-漂移运动，而且由于扩散自建电场的作用，光生载流子将以漂移运动为主，从而有效提高光电探测器的量子效率和响应速度，满足高速通信系统的传输需求。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中光电探测器的结构示意图；图2为本技术实施例中提供的一种高速光电探测器的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种高速光电探测器的制造方法的流程图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1为现有技术中光电探测器的结构示意图，如图1所示，Si-InP(Fe)表示衬底，N-InP表示N型InP，i-InGaAs表示i型InGaAs，P-InP表示P型InP，现有的光电探测器由衬底、N型InP、i型InGaAs和P型InP组成，由于P型InP和i型InGaAs的材料不同，因此在P型InP和i型InGaAs之间存在异质结，该光电探测器的光生载流子容易在P型InP和i型InGaAs介面累积，导致光电探测器的响应速度较低。针对上述问题，本技术实施例提出一种光电探测器，已解决现有技术中光电探测器载流子累积导致响应速度慢的问题，图2为本技术实施例中提供的一种高速光电探测器的结构示意图，如图2所示，该光电探测器的外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N+-InGaAs接触层、N型InP、InGaAsP带隙过渡层、InGaAs本征吸收层、P型掺杂渐变InGaAs光窗层，其中：所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度逐渐改变，在所述N型InP层经所述N+-InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。图2中，Si-InP(Fe)表示衬底，1-i-InP表示缓冲层，2-N+-InGaAs表示N+-InGaAs接触层，3-N-InP表示N型InP，4-InGaAs表示InGaAsP带隙过渡层，5-i-InGaAs表示InGaAs本征吸收层，6-P+-InGaAs表示P型掺杂渐变InGaAs光窗层，BCB表示钝化层，TiPtAu表示电极，AR-SiNx表示增透膜，P-pad表示P型欧姆电极接触点，N-pad表示N型欧姆电极接触点。本技术实施例中，通过增加P型掺杂渐变InGaAs光窗层，该光窗层的组成材料为InGaAs，并且该光窗层中InGaAs的浓度是渐变的，并且在N型InP层经N+-InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。本技术实施例中，P型欧姆电极为Ti/Pt/Au合金电极，N型欧姆电极为Ti/Pt/Au合金电极。通常，InP光窗层不吸收外界入射光子，当光窗层采用InGaAs时，InGaAs会吸收入射光子，由此产生的光生载流子需要先扩散到耗尽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速光电探测器，其特征在于，所述光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N

【技术特征摘要】
1.一种高速光电探测器，其特征在于，所述光电探测器外延结构从下至上依次包括：衬底、InP缓冲层、N+-InGaAs接触层、N型InP、InGaAsP带隙过渡层、InGaAs本征吸收层、P型掺杂渐变InGaAs光窗层，其中：
所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度逐渐改变，在所述N型InP层经所述N+-InGaAs接触层引出N型欧姆电极，在所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层引出P型欧姆电极。


2.根据权利要求1所述高速光电探测器，其特征在于，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层的上表面覆盖一层增透膜，所述增透膜为SiNx单层膜或SiO2/SiNx复合膜。


3.根据权利要求1所述高速光电探测器，其特征在于，所述P型掺杂渐变InGaAs光窗层中掺杂InGaAs材料的浓度由2e17cm-3增加至2e19cm-3。


4.根据权利要求1所述高速光电探测器，其特征在于，所述衬底为掺杂Fe的InP材料，所述衬底的厚度范围为33...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐之韬，王丹，王权兵，王任凡，
申请(专利权)人：武汉敏芯半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42