[發明專利]基于InGaAs/InAlAs/InP雪崩光電探測器的結構優化方法

在審

• 申請號: 201911065409.0
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN111276555A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 王航;譚明;吳淵淵;黃欣萍;陸書龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所南昌研究院
• 主分類號: H01L31/0304
• 分類號: H01L31/0304;H01L31/107;G06F30/20
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種基于InGaAs/InAlAs/InP雪崩光電探測器的結構優化方法，其特征在于包括：

提供雪崩光電探測器，并建立用于描述所述雪崩光電探測器的模擬模型；

將基于所述雪崩光電探測器的測試結果與基于所述模擬模型的計算結果進行擬合；

將所述測試結果和計算結果進行擬合，并根據擬合結果至少調節所述雪崩光電探測器外延結構中的電荷層厚度及摻雜濃度、緩沖層厚度及摻雜濃度中的任意一種或多種，進而至少實現對所述雪崩光電探測器的貫穿電壓和擊穿電壓的調節，最終獲得優化后的雪崩光電探測器。

2.根據權利要求1所述的結構優化方法，其特征在于具體包括：采用仿真軟件建立用于描述所述雪崩光電探測器的模擬模型，所述仿真軟件包括半導體TCAD仿真軟件。

3.根據權利要求1所述的結構優化方法，其特征在于具體包括：

先根據所述擬合結果調節所述雪崩光電探測器外延結構中的倍增層厚度、電荷層厚度和/或摻雜濃度，獲得一次優化后的雪崩光電探測器；

之后，再根據所述擬合結果調節所述一次優化后的雪崩光電探測器的緩沖層厚度和/或摻雜濃度，獲得二次優化后的雪崩光電探測器。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的結構優化方法，其特征在于：所述雪崩光電探測器的外延結構包括依次設置在InP襯底上的InP緩沖層、InAlAs緩沖層、InAlAs倍增層、InAlAs電荷層、InAlGaAs過渡層、InGaAs吸收層、InAlAs窗口層和InGaAs接觸層。

5.根據權利要求4所述的結構優化方法，其特征在于：所述InAlAs窗口層的摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³以上的重摻雜，所述InGaAs吸收層的摻雜濃度為小于1×10¹⁵/cm³的本征摻雜、厚度為500nm-1μm，所述InAlGaAs過渡層的摻雜濃度為小于1×10¹⁵/cm³的本征摻雜、厚度為50nm-100nm。

6.根據權利要求4所述的結構優化方法，其特征在于：所述InP緩沖層的摻雜濃度為1×10¹⁸/cm³以上的重摻雜、厚度為500nm-800nm。

7.根據權利要求4所述的結構優化方法，其特征在于：所述優化后的雪崩光電探測器中所采用的InGaAs和InAlAs材料中In組分含量均為與InP襯底的晶格系數相匹配并能夠探測到相應光譜波段的組分系數。

8.根據權利要求1所述的結構優化方法，其特征在于還包括：對優化后的雪崩光電探測器進行測試并獲得優化的測試結果，再將所述優化的測試結果與所述計算結果進行擬合，以驗證優化后的雪崩光電探測器的結構有效性。

9.根據權利要求1所述的結構優化方法，其特征在于：所述模擬模型包括載流子生成模型、遷移率模型、復合模型、碰撞離化模型或能帶變窄模型。

10.根據權利要求1所述的結構優化方法，其特征在于：所述測試結果和計算結果均包括雪崩光電探測器的光電流特性和暗電流特性。