[發明專利]單光子雪崩光電二極管

在審

• 申請號: 201911307364.3
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111341873A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: Y·本哈穆;D·格蘭斯基;D·里多
• 申請（專利權）人: 意法半導體（克洛爾2）公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

1.一種光電二極管，包括：

第一部分，由硅制成，所述第一部分包括第一層和第二層的堆疊，所述第一層摻雜有第一導電類型，所述第二層摻雜有第二導電類型；以及

第二部分，由鍺制成，并且與所述第一部分的所述第二層接觸，所述第二部分摻雜有所述第二導電類型，并且所述第二部分的摻雜水平朝向所述第二部分相對于所述第一部分的遠端表面增加。

2.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一層和所述第二層形成p-n結。

3.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第二部分相對于所述第一部分豎直定位。

4.根據權利要求1所述的光電二極管，其中所述第一部分還包括摻雜有所述第一導電類型的第三層，所述第三層部分地設置在所述第二層與所述第二部分之間，并且與所述第二部分接觸。

5.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述第一部分的所述第一層和所述第二層的摻雜水平以及所述第二部分的所述摻雜水平被配置為使得：在超過所述p-n結的雪崩電壓的、所述光電二極管的給定偏置電壓處，所述第二層在所述p-n結與所述第二部分之間跨越所述第二層的整個厚度被耗盡。

6.根據權利要求5所述的光電二極管，其中所述摻雜水平還被配置為使得：在所述給定偏置電壓處，鍺的所述第二部分沒有被耗盡。

7.根據權利要求5所述的光電二極管，其中所述摻雜水平還被配置為使得：在所述給定偏置電壓處，所述第一部分與所述第二部分之間的界面被耗盡。

8.根據權利要求7所述的光電二極管，其中所述摻雜水平還被配置為使得：在所述給定偏置電壓處，與所述第一部分和所述第二部分之間的異質結相對應的勢壘被抑制。

9.根據權利要求2所述的光電二極管，其中所述第二部分填充在所述第一部分的所述第二層中延伸的腔。

10.根據權利要求9所述的光電二極管，其中所述第一部分還包括環形區域，所述環形區域比所述第二層更重地摻雜有所述第二導電類型，所述環形區域與所述腔的底部相鄰地圍繞所述第二部分。

11.根據權利要求1所述的光電二極管，還包括在所述第一部分的所述第一層與所述第二層之間的未摻雜硅層。

12.一種方法，包括：

形成摻雜有第一導電類型的第一硅層；

形成摻雜有第二導電類型的第二硅層，所述第二硅層與所述第一硅層豎直相鄰；以及

形成摻雜有所述第二導電類型的鍺層，所述鍺層與所述第二硅層豎直相鄰，所述鍺層的摻雜濃度朝向所述鍺層相對于所述第二硅層的遠端表面增加。

13.根據權利要求12所述的方法，其中形成所述鍺層包括：

在所述第二硅層中蝕刻腔；以及

從所述第二硅層通過外延工藝形成所述鍺層，以填充所述腔。

14.根據權利要求13所述的方法，還包括：通過與所述第二硅層的另一部分相比使所述第二硅層的環形部分更重地摻雜有所述第二導電類型，在所述第二硅層中形成環形層，所述環形區域通過所述腔暴露。

15.根據權利要求12所述的方法，還包括：在形成所述鍺層之前，在所述第二硅層中形成所述第一導電類型的摻雜區，所述摻雜區與所述鍺層接觸。

16.根據權利要求12所述的方法，其中所述第一硅層形成在硅襯底中，并且形成所述第二硅層包括：

從所述襯底形成外延硅層；以及

在所述外延硅層的整個厚度中使所述外延硅層的一部分摻雜有所述第二導電類型。