[發明專利]新型異質結雪崩光電二極管

在審

• 申請號: 201810100176.2
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108110081A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 石拓
• 申請（專利權）人: 北京一徑科技有限公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/109;H01L31/0352
• 代理公司: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440
• 代理人: 許天易

本發明公開了一種新型異質結雪崩光電二極管，包括襯底、第一外延層、第二外延層、第三外延層和第四外延層，第四外延層通過異質外延生長形成于第三外延層之上；第一外延層上形成有第一摻雜區，第一摻雜區包含第一摻雜類型摻雜；第一外延層上形成有第一電極接觸區，第一電極接觸區包含第一摻雜類型摻雜；第二外延層上形成有第二摻雜區，第二摻雜區包含第一摻雜類型摻雜；第三外延層頂部區域形成有制作有圖形的防電場穿透保護層，制作有圖形的防電場穿透保護層包含有第一摻雜劑量的第二摻雜類型摻雜；第三外延層頂部區域形成有電場穿透通孔陣列區，電場穿透通孔陣列區包含有第二摻雜劑量的第二摻雜類型摻雜。本發明可以降低器件暗電流，提高探測靈敏度。

技術領域

本發明涉及一種新型異質結雪崩光電二極管。

背景技術

如圖2所示，為一種傳統的異質外延雪崩光電二極管的典型結構，包括襯底201、第一外延層202、第二外延層203、第三外延層204和第四外延層205，在第一外延層202具有第一摻雜區211，在第一摻雜區211中形成有第一電極接觸區212；在第二外延層203上具有第二摻雜區213，在第三外延層204上形成有防電場穿透保護層216，在防電場穿透保護層216上形成有增益區電場控制電荷摻雜層217，在第四外延層205上形成有第二電極接觸區218。其中第一外延層202、第二外延層203和第三外延層204為硅(Si)材料，第四外延層205為鍺(Ge)材料。由于Ge材料和Si材料之間存在較大的晶格失配，導致Ge材料在外延過程中形成大量的缺陷和錯位，在工作偏壓條件下電場滲透進入Ge材料區域時會形成較大的暗電流，從而影響探測信噪比和檢測靈敏度。

發明內容

本發明的目的是解決目前異質外延雪崩光電二極管由于上述結構缺陷導致存在較大暗電流，從而影響探測信噪比和檢測靈敏度的技術問題。

為實現以上目的，本發明提供一種新型異質結雪崩光電二極管，從下至上依次包括襯底、第一外延層、第二外延層、第三外延層和第四外延層，所述第四外延層通過異質外延生長形成于所述第三外延層之上；

所述第一外延層上形成有第一摻雜區，所述第一摻雜區包含第一摻雜類型摻雜；

所述第一外延層上形成有第一電極接觸區，所述第一電極接觸區包含第一摻雜類型摻雜；

所述第二外延層上形成有第二摻雜區，所述第二摻雜區包含第一摻雜類型摻雜；

所述第三外延層頂部區域形成有制作有圖形的防電場穿透保護層，所述制作有圖形的防電場穿透保護層包含有第一摻雜劑量的第二摻雜類型摻雜；

所述第三外延層頂部區域形成有電場穿透通孔陣列區，所述電場穿透通孔陣列區包含有第二摻雜劑量的第二摻雜類型摻雜；

所述第四外延層上形成有第二電極接觸區，所述第二電極接觸區包含第二摻雜類型摻雜。

進一步地，所述制作有圖形的防電場穿透保護層通過離子注入或擴散工藝形成于所述第三外延層頂部區域。

進一步地，所述電場穿透通孔陣列區通過離子注入或擴散工藝形成于所述第三外延層頂部區域。

進一步地，所述第二外延層未摻雜、非故意摻雜或低濃度摻雜，其背景摻雜濃度低于5E15cm-3。

進一步地，所述第三外延層未摻雜、非故意摻雜或低濃度摻雜，其背景摻雜濃度低于5E15cm-3。

進一步地，所述襯底為硅襯底、絕緣體上硅襯底、砷化鎵襯底、磷化銦稱帝、石英襯底、碳化硅襯底和藍寶石中的一種。

進一步地，所述第一外延層、第二外延層和第三外延層均包含第一半導體材料，所述第一半導體材料是硅、磷化銦、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵中的一種。