一种负反馈型单光子雪崩光电二极管及其制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体光电子技术领域，具体涉及一种负反馈型单光子雪崩光电二极管及其制作方法，包括：衬底、缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层，衬底下方设置有入射光窗和N电极，N电极对称分布在入射光窗周围；衬底上方依次设置缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层；帽层上设置有阶梯结构P型掺杂区，P型掺杂区上生长有P电极；帽层上表面设置有介质膜，介质膜的中部设置有半封闭回旋环状结构的负反馈电阻，介质膜上设置有焊盘，负反馈电阻一端与P电极相连，另一端与焊盘相连。本发明专利技术能够实现单光子雪崩光电二极管SPAD盖革雪崩的快速淬灭、快速恢复，提升SPAD的光子探测速率、降低后脉冲效应，且具备到达时间不预测光子探测功能。

【技术实现步骤摘要】
一种负反馈型单光子雪崩光电二极管及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电子
，具体涉及一种负反馈型单光子雪崩光电二极管及其制作方法。
技术介绍
随着量子保密通信、单光子检测、激光测距等技术的不断发展，单光子探测器得到了快速的发展和广泛的应用。单光子雪崩光电二极管(SinglePhotonAvalancheDiode，SPAD)用于光子信号的检测，是单光子探测器的核心芯片之一。为了实现单光子探测，基于分离吸收、电荷、倍增(SeparateAbsorptionChargeMultiplication，SACM)结构的SPAD须工作在盖革模式，即SPAD两端的电压在其雪崩电压之上。在盖革模式下，SPAD探测的光子信号，输出宏观可检测的电信号，但持续工作在盖革模式，SPAD不仅会被击穿造成损坏，而且不能探测后续入射的光子信号。为实现探测器的连续工作，降低SPAD两端外加雪崩电压，淬灭SPAD的盖革雪崩倍增为有效方法之一。目前单光子探测器主要有三种淬灭模式：门控淬灭模式、主动淬灭模式、被动淬灭模式。在门控淬灭模式中，SPAD两端施加一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，包括：衬底、缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层，其特征在于，衬底下方设置有入射光窗和N电极，且N电极对称分布在入射光窗周围；衬底上方依次设置缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层；帽层上部中间位置设置有阶梯结构的P型掺杂区，P型掺杂区上表面生长有P电极；帽层上表面设置有一层介质膜，且所述介质膜覆盖所述P电极；介质膜的中部设置有半封闭回旋环状结构的负反馈电阻，介质膜上设置有焊盘，负反馈电阻一端与P电极相连，另一端与焊盘相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，包括：衬底、缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层，其特征在于，衬底下方设置有入射光窗和N电极，且N电极对称分布在入射光窗周围；衬底上方依次设置缓冲层、吸收层、渐变层、电荷层和帽层；帽层上部中间位置设置有阶梯结构的P型掺杂区，P型掺杂区上表面生长有P电极；帽层上表面设置有一层介质膜，且所述介质膜覆盖所述P电极；介质膜的中部设置有半封闭回旋环状结构的负反馈电阻，介质膜上设置有焊盘，负反馈电阻一端与P电极相连，另一端与焊盘相连。


2.根据权利要求1所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，负反馈电阻采用半封闭回旋环状结构，负反馈电阻外侧端与焊盘相连。


3.根据权利要求2所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，所述负反馈电阻采用高电阻率材料，包括CrSi、NiCr或a-Si中的任意一种或多种的组合。


4.根据权利要求3所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，半封闭回旋环状结构负反馈电阻分布在P电极周围，且负反馈电阻内侧端与P电极连接。


5.根据权利要求1所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，所述渐变层选用铟镓砷磷In(1-x)GaxAsyP(1-y)渐变层，渐变层厚度为0.1～0.5um。


6.根据权利要求1所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，所述衬底采用高掺杂的InP材料，掺杂浓度不小于2×1018cm-3；所述缓冲层采用掺杂的InP材料，掺杂浓度小于或等于2×1018cm-3，缓冲层的厚度为0.2～1um；所述吸收层采用非掺杂的InGaAs材料，吸收层的厚度为0.4～3um；所述电荷层采用掺杂的InP材料，掺杂浓度为1×1016～5×1017cm-3，电荷层的厚度为0.08～0.4um；所述帽层采用非掺杂的InP材料，厚度为2～4um。


7.根据权利要求1所述的一种负反馈型单光子雪崩光电二极管，其特征在于，所述焊盘采用钛铂金TiP...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，高新江，赵江林，刘昆，敖天宏，蒋利群，罗洪静，张承，陈扬，黄晓峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50