一种平面型雪崩光电探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种平面型雪崩光电探测器，其外延结构包括：吸收层，其用于吸收目标探测光，将目标探测光的光子转化为光生载流子；N型下电荷层，其用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布；倍增层，其用于倍增所述光生载流子；P型上电荷层，其也用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布；本征帽层，其用于形成P型中心扩散区和边缘击穿抑制结构；其中，所述P型中心扩散区用于形成器件有源区，所述边缘击穿抑制结构用于降低器件边缘处的电场，防止器件边缘提前击穿。本发明专利技术通过P型上电荷层的引入，可以精确控制器件倍增区厚度，其与所述边缘击穿抑制结构结合，可以更有效的防止器件边缘过早击穿，从而提高了器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件领域，具体是指一种平面型雪崩光电探测器(APD)。
技术介绍
在过去的五十年中，雪崩光电探测器(APD)已经广泛的应用于商业、军事和科学研究中，如量子信息、生物分子探测、激光雷达成像、天文探测等。其中平面型雪崩光电探测器由于高的可靠性、低的暗电流或暗记数特性，受到广泛的关注。平面型器件一般通过扩散或离子注入等手段形成PN结，其结深和倍增层厚度都受到扩散或离子注入深度的影响，有比较大的波动性。而器件的倍增层厚度会强烈影响器件性能。并且由于边缘曲率效应的存在，器件边缘处电场往往高于器件中心处，需要设计复杂的边缘击穿抑制结构降低器件边缘处电场，防止器件边缘处过早击穿而降低器件性能。图1示出了现有技术中一种平面型雪崩光电探测器的结构图。如图1所示，该平面型雪崩光电探测器包括:衬底、吸收层、电荷层、本征帽层等。上述现有的技术中，所述本征帽层用于形成中心扩散区和边缘击穿抑制结构，中心扩散区下面的剩余本征帽层部分是器件的倍增层，用于当光生载流子进入倍增层后，在倍增层高电场的作用下与倍增层材料发生碰撞电离，产生更多的自由载流子，从而放大信号。由于曲率效应的存在，器件边缘处往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面型雪崩光电探测器，其外延结构包括：吸收层，其用于吸收目标探测光，将目标探测光的光子转化为光生载流子；N型下电荷层，其用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布；倍增层，其用于倍增所述光生载流子；P型上电荷层，其也用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布；本征帽层，其用于形成P型中心扩散区和边缘击穿抑制结构；其中，所述P型中心扩散区用于形成器件有源区，所述边缘击穿抑制结构用于降低器件边缘处的电场，防止器件边缘提前击穿。

【技术特征摘要】
1.一种平面型雪崩光电探测器，其外延结构包括: 吸收层，其用于吸收目标探测光，将目标探测光的光子转化为光生载流子； N型下电荷层，其用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布； 倍增层，其用于倍增所述光生载流子； P型上电荷层，其也用于调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布； 本征帽层，其用于形成P型中心扩散区和边缘击穿抑制结构； 其中，所述P型中心扩散区用于形成器件有源区，所述边缘击穿抑制结构用于降低器件边缘处的电场，防止器件边缘提前击穿。2.如权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述吸收层、N型下电荷层、倍增层、P型上电荷层、本征帽层依次叠置。3.如权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述N型下电荷层通过调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布，使倍增层内有足够高的电场，从而可以发生雪崩倍增，同时使吸收层有适当的电场强度，在保证载流子高速漂移的同时防止吸收层内电场过高，以防止过高的电场产生过大的隧道暗电流或产生有害的雪崩倍增。4.如权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述P型上电荷层通过调控所述雪崩光电探测器器件内部电场分布，使得所述本征倍增层内有足够高的电场，从而可以发生雪崩倍增，同时使所述本征倍增层以上本征帽层内P型中心扩散区以及边缘击穿抑制结构以下的部分有适当的电场强度，在保证载流子高速漂移的同时防止其内电场过高，以防止过高的电场产生雪崩倍增或导致边缘击穿。5.如权利要求1所述的雪崩光电探测器，其特征在于，所述倍增层的材料是单种材料或者不同材料组成的异质结构材料的组合。6.如权利要求1至5中任一项所述的雪崩光电探...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，韩勤，杨晓红，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：