[實用新型]SOI基LSAMBM雪崩光電二極管

有效

• 申請號: 201821075444.1
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN208722891U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 謝海情;彭永達;肖海鵬;陳玉輝;李潔穎
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0392;H01L31/107;H01L31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種SOI基LSAMBM雪崩光電二極管，包括SOI基片、SiO₂氧化層以及電極A、K，SiO₂氧化層設于SOI基片的表面，P^?型硅薄膜的一側設有P⁺區，另一側設有依次相鄰布置的緩沖區、P倍增區以及N⁺區，P⁺區和緩沖區之間間隙中保留的P^?區構成吸收區，緩沖區包括摻雜濃度呈階梯分布的至少兩個緩沖區，電極A貫穿SiO₂氧化層后與N⁺區接觸導通，電極K貫穿SiO₂氧化層后與P⁺區接觸導通。本實用新型能夠大大降低暗電流，有效減少寄生電容，提高頻率響應，不存在邊緣電場，可忽略曲率效應，能夠降低雪崩過噪聲，有效解決雪崩電壓與頻率響應之間的矛盾。

技術領域

本發明涉及單光子探測器技術，具體涉及一種SOI基LSAMBM雪崩光電二極管及其制備方法。

背景技術

單光子探測器(Single-Photon Detector，SPD)作為光信號讀取器件，在量子通訊系統中起著非常關鍵的作用。雪崩光電二極管(Avalanche Photo-Diode， APD)以其增益大、響應速度快、探測效率高、體積小、質量輕、功耗低等特點成為制作單光子探測器的最佳器件。

目前，APD主要采用基于縱向PN結的雙極性結構，響應度和頻率響應之間相互制約。另外，為降低PN結處的曲率效應，通常采用淺溝槽隔離(STI)結構保護環，可有效減小器件暗電流，但增大了其雪崩電壓與功耗。雖然吸收區與倍增區分離(Separate Absorptionand Multiplication structure，SAM)結構的APD 相比于PIN結構的APD具有較低的雪崩過噪聲，但卻存在雪崩電壓和頻率響應之間的矛盾。再者，體硅工藝下的APD存在較大的襯底漏電流和寄生電容，限制了APD的靈敏度和頻率響應。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術的上述問題，為了解決雪崩電壓、響應度和頻率響應之間的矛盾，提供一種SOI基LSAMBM雪崩光電二極管及其制備方法，本發明能夠大大降低暗電流，有效減少寄生電容，提高頻率響應，不存在邊緣電場，可忽略曲率效應，能夠降低雪崩過噪聲，有效解決雪崩電壓與頻率響應之間的矛盾。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種SOI基LSAMBM雪崩光電二極管，其特征在于：包括SOI基片、SiO₂氧化層以及電極A、K，所述SiO₂氧化層設于SOI基片的表面，所述SOI基片包括依次層疊布置的P^-型襯底、SiO₂層和P^-型硅薄膜，所述P^-型硅薄膜的一側設有P⁺區，另一側設有依次相鄰布置的緩沖區、P倍增區以及N⁺區，所述P⁺區和緩沖區之間間隙中保留的P^-區構成吸收區，所述緩沖區包括摻雜濃度呈階梯分布的至少兩個緩沖區，所述電極A貫穿SiO₂氧化層后與N⁺區接觸導通，所述電極K貫穿SiO₂氧化層后與P⁺區接觸導通。

優選地，所述SOI基片的SiO₂層厚度為380nm。

優選地，所述SOI基片的P^-襯底厚度為500nm。

優選地，所述P^-型硅薄膜的摻雜濃度為10¹⁵cm^-3。

優選地，所述P^-型硅薄膜的厚度為100nm～800nm。