[發明專利]一種雪崩二極管的外延結構及雪崩二極管的制造方法

有效

• 申請號: 201710175097.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106887469B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 黃文勇;王肇中
• 申請（專利權）人: 武漢光谷量子技術有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L21/329;H01L29/06
• 代理公司: 湖北竟弘律師事務所 42230
• 代理人: 張雯俐

本發明公開了一種雪崩二極管的外延結構，涉及半導體制造技術領域，包括襯底，襯底的上方形成有光吸收層，光吸收層的上方形成有雪崩增益層，雪崩增益層的上方形成有鋅擴散層，鋅擴散層由InP材料構成，雪崩增益層由In_0.52Al_0.48As材料、In_xGa_(1?x)As_yP_(1?y)材料、In_xGa_yAl_(1?x?y)As材料、In_xGa_(1?x)As_yP_(1?y)的成分漸變材料或In_xGa_yAl_(1?x?y)As的成分漸變材料構成，其中In_xGa_(1?x)As_yP_(1?y)材料或In_xGa_(1?x)As_yP_(1?y)的成分漸變材料中0<x<1、0<y<1，In_xGa_yAl_(1?x?y)As材料或In_xGa_yAl_(1?x?y)As的成分漸變材料中0<x<1、0<y<1且0<(x+y)<1。采用本發明可有效控制鋅擴散區域的深度，精準控制雪崩增益層的厚度，提升雪崩二極管器件的良率。本發明還公開了一種雪崩二極管的制造方法。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種雪崩二極管的外延結構及雪崩二極管的制造方法。

背景技術

制造高頻響應的雪崩二極管(Avalanche Photodiodes：APD)時，如果采用平面結構設計時，一般需要采用鋅擴散的技術來定義器件的接收面積大小，這個器件的接收面積大小通常就是鋅擴散的面積的大小。對于高頻響應的雪崩二極管器件，需要很精準的控制雪崩增益層的厚度以達到最佳的器件操作特性，尤其是器件的頻率響應。參考圖1所示，雪崩二極管的光吸收層的上一層一般采用低摻雜InP材料構成，其總厚度為T(一般為1-3微米厚)，采用鋅擴散技術形成鋅擴散區域后，形成的鋅擴散層的深度為D，實際的雪崩增益層厚度為A＝T-D，但是鋅擴散技術本身有鋅擴散深度的均勻性不一的問題，因此，當使用鋅擴散技術來制作雪崩二極管器件時，鋅擴散層及雪崩層的總厚度為T是可以通過外延工藝精準控制的，但是很難重復精準的控制鋅擴散層的深度D，從而也無法精準控制雪崩增益層的厚度A。

由于雪崩二極管器件的操作特性會隨著A的厚度不同而改變，一般要控制雪崩增益層的厚度A在0.15-0.25微米的范圍內才能達到制造高頻響應的雪崩二極管的要求。當雪崩增益層的厚度不均勻時，每個器件的操作特性會有明顯差異，造成器件之間的操作特性差異，并增加控制電路設計的難度，從而導致制造的雪崩二極管器件良率很難提升。特別是外延的厚度均勻性不好時，可以讓高頻雪崩二極管器件的良率低于20％。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種雪崩二極管的外延結構及雪崩二極管的制造方法，有效控制鋅擴散區域的深度，精準控制雪崩增益層的厚度，提升雪崩二極管器件的良率。