CN101436621A - 前照式雪崩光电二极管 - Google Patents

前照式雪崩光电二极管 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有提高的本征响应度的前照式雪崩光电二极管(APD)，以及一种制造这种前照式APD的方法。该前照式APD包括半导体材料的APD本体，其包括基板和设置在该基板的前表面上的堆叠层。该堆叠层包括吸收层、倍增层和场控制层。该APD本体的后表面被机械和化学地抛光，并且在吸收波带具有大于90％的反射率的反射器被设置在该APD本体的后表面上。因此，在第一次通过该吸收层未被吸收的入射光被该反射器反射而第二次通过该吸收层，从而增加了该前照式APD的本征响应度。

Description

前照式雪崩光电二极管
技术领域
[0001]本发明涉及一种雪崩光电二极管(APD)，并且更特别地，涉及一种前照式APD。
背景技术
[0002]在光通信系统中，雪崩光电二极管(APD)被用来将光信号转换成电信号。具有平面结构的APD是最可靠的。参考图1和2，典型的平面APD包括半导体材料的APD主体101或201，如同2003年2月4日授权公布的Itzler等人的美国专利US 6,515,315和2008年5月29日公开的Yagyu等人的美国专利申请US 2008/0121867中所描述的，通过参考将它们分别结合于此。
[0003]APD本体101或201包括基板110或210和设置在基板110或210的前表面上的堆叠层120或220。堆叠层120或220包括吸收层121或221、倍增层122或222和场控制层123或223，吸收层121或221的厚度为Wa，用于吸收吸收波带的光以产生光电流，倍增层122或222包括厚度为Wm的倍增区域，用于通过雪崩倍增来倍增该光电流，场控制层123或223用于控制吸收层121或221和倍增层122或222中的电场。
[0004]在APD本体101中，倍增层122包括扩散区域124，用于限定倍增区域并提供p-n结。堆叠层120还包括用以调节基板110和堆叠层120之间的晶格失配的缓冲层125，和包括用以促进吸收层121和倍增层122之间的电流的梯度层126。
[0005]在APD本体201中，堆叠层220还包括用以调节基板210和堆叠层220之间的晶格失配的缓冲层225，和包括用以将吸收波带的光传递到吸收层221的窗口层227。窗口层227和吸收层221包括用以限定倍增区域并提供p-n结的扩散区域224。
[0006]APD本体101和201可被包括在具有前照式或背照式结构的APD中。在任一种结构中，吸收层121或221的厚度在确定APD的诸如击穿电压，倍增区域的厚度的加工窗，和本征响应度的许多特性方面起到非常重要的作用。
[0007]APD的击穿电压随着吸收层121或221的厚度的减少而线性地减少。因此，从操作的观点来看，由于低的击穿电压允许在低的电压下操作APD，吸收层121或221的厚度应该被最小化以最小化击穿电压。
[0008]APD中倍增区域的厚度的加工窗，即允许的范围，随着吸收层121或221的厚度的减少而增加。因此，从制造的观点来看，由于倍增区域的厚度的较大允许范围能够提高APD的产量，吸收层121或221的厚度应该被最小化以最大化倍增区域的厚度的加工窗。
[0009]然而，APD的本征响应度，即光电流增益为1时的响应度，随着吸收层121或221的厚度的减少而减少。因此，从性能的观点来看，由于较高的本征响应度能够增加APD的灵敏度，吸收层121或221的厚度应该被最大化以最大化本征响应度。
[0010]增加APD的本征响应度而不增加击穿电压或减少倍增区域的厚度的加工窗的一种方法，是通过在APD中包括反射器来增加吸收层121或221的有效厚度。
[0011]例如，下述文献已经公开了包括包含半导体材料的分布式布拉格反射器(DBR)的堆叠层的前照式APD：“用于高性能AlInAs雪崩光电二极管的简单的平面结构(SimplePlanar Structure for High-Performance AlInAs Avalanche Photodiodes)”，作者为Yagyu等人(IEEE Photonics Technology Letters，2006，Vol.18，pp.76-78)；“具有分布式布拉格反射器的高效10Gbps InP/InGaAs雪崩光电二极管(High Efficiency 10 Gbps InP/InGaAsAvalanche Photodiodes with Distributed Bragg Reflector)”，作者为Ishimura等人(Proceedings of the 27th European Conference on Optical Communication(ECOC′01)，2001，Vol.4，pp.554-555)；2007年8月21日授权公布的Yagyu等人的美国专利US7,259,408；2006年5月2日授权公布的Ishimura等人的美国专利US 7,038,251；以及1999年3月9日授权公布的Funaba等人的美国专利US 5,880,489。
[0012]在这种前照式APD中，入射在APD本体的前表面上的光穿过堆叠层的前部到达吸收层，在此一部分入射光被吸收。入射光未被吸收的部分穿过堆叠层的背部到DBR，在此未被吸收的部分被反射而二次穿过吸收层，从而增加了吸收层的有效厚度和前照式APD的本征响应度。然而，具有高反射率的半导体材料的DBR的形成是困难的并使前照式APD的制造过程变得更复杂。此外，DBR只是在窄的波带内具有高反射率。
[0013]为了克服这些局限，反射器已经被包括在背照式APD的APD本体的前表面上，例如，如同下述文献中所公开的：2005年5月17日授权公布的Kwan等人的美国专利US 6,894,322；2004年12月14日授权公布的Yoneda等人的美国专利US 6,831,265；2004年2月17日授权公布的Yoneda等人的美国专利US 6,693,337；1997年3月11日授权公布的Su等人的美国专利US 5,610,416；以及1993年1月12日授权公布的Torikai等人的美国专利US 5,179,430。
[0014]在这种背照式APD中，入射在APD本体的后表面上的光穿过基板和堆叠层的背部到达吸收层，在此一部分入射光被吸收。入射光未被吸收的部分穿过堆叠层的前部到达APD本体前表面上的反射器，在此入射光未被吸收的部分被反射而二次穿过吸收层，从而增加了吸收层的有效厚度和背照式APD的本征响应度。然而，背照式APD的产量相对较低，因为，通常许多工序是在基板被研磨变薄之后在APD本体的背面执行的。此外，背照式APD的封装成本相对较高，因为，芯片通常必须反转以允许背面照射。
[0015]类似地，反射器已经分别被包括在前照式和背照式的正-本征-负(PIN)光电二极管的PIN光电二极管本体的后表面或前表面上，例如，如同下述文献中所公开的：美国专利US 6,831,265；美国专利US 6,693,337；以及1999年8月24日授权公布的Ishimura等人的美国专利US 5,942,771。
发明内容
[0016]本发明提供一种具有提高的本征响应度的前照式APD，其包括具有层结构的APD本体，所述层结构类似于现有APD本体101或201的层结构，同时其还具有区别于现有技术光电二极管的结构和特征。有利地，该APD本体的后表面被机械地和化学地抛光以增加APD本体的后表面对吸收波带的反射率。此外，在吸收波带具有大于90％的反射率的反射器被设置在APD本体的后表面上。
[0017]入射在APD本体前表面上的光穿过堆叠层的前部到达吸收层，在此入射光的一部分被吸收。入射光的未被吸收部分穿过堆叠层的背部，并且在一些情况下，穿过基板到达APD本体后表面上的反射器，在此未被吸收部分被反射而二次穿过吸收层，从而增加了吸收层的有效厚度和前照式APD的本征响应度。
[0018]因此，本发明涉及一种前照式雪崩光电二极管(APD)，包括：半导体材料的APD本体和反射器；所述APD本体包括基板和设置在基板的前表面上的堆叠层，所述堆叠层包括吸收层、倍增层和场控制层，所述吸收层用于吸收吸收波带的光以产生光电流，所述倍增层包括倍增区域，用于通过雪崩倍增倍增该光电流，所述场控制层用于控制所述吸收层及所述倍增层中的电场；其中，所述APD本体的后表面被机械和化学抛光；所述反射器在吸收波带具有大于90％的反射率，用于向所述吸收层反射吸收波带的光，所述反射器被设置在所述APD本体的后表面上。
[0019]本发明的另一个方面涉及一种制造前照式APD的方法，包括：i)形成半导体材料的APD本体，包括a)提供基板，和b)在该基板的前表面上外延生长堆叠层，包括：外延生长用于吸收吸收波带的光以产生光电流的吸收层，外延生长包括倍增区域用于通过雪崩倍增倍增该光电流的倍增层，以及外延生长用于控制所述吸收层及倍增层中的电场的场控制层；ii)机械和化学地抛光所述APD本体的后表面；以及iii)在所述APD本体的后表面上沉积在吸收波带具有大于90％的反射率的反射器。
说明书附图
[0020]下面将参考附图对本发明做更详细的描述，其中：
[0021]图1是第一现有技术的雪崩光电二极管(APD)本体的截面示意图；
[0022]图2是第二现有技术的APD本体的截面示意图；
[0023]图3是根据本发明的前照式APD的第一实施例的截面示意图；
[0024]图4是根据本发明的前照式APD的第二实施例的截面示意图；
[0025]图5是根据本发明的前照式APD的第三实施例的截面示意图；
[0026]图6是根据本发明的前照式APD的第四实施例的截面示意图；
[0027]图7是根据本发明的前照式APD的第五实施例的截面示意图；
[0028]图8是根据本发明的前照式APD的第六实施例的截面示意图；
[0029]图9是根据本发明的前照式APD的第七实施例的截面示意图；
[0030]图10是根据本发明的前照式APD的第八实施例的截面示意图；
[0031]图11是根据本发明的前照式APD的第九实施例的截面示意图；以及
[0032]图12是根据本发明的前照式APD的第十实施例的截面示意图。
具体实施方式
[0033]本发明提供一种具有提高的本征响应度的前照式雪崩光电二极管(APD)。下面将结合前照式APD的示范性优选实施例，详细地描述本发明提供的前照式APD的有利特征。然而，本领域技术人员将意识到这些有利特征也可以应用到具有其它结构或层结构的前照式APD中。
[0034]参考图3，第一实施例的前照式APD 300包括半导体材料的APD本体301，其具有与现有APD本体101相似的层结构。APD本体301包括基板310和堆叠层320。有利地，APD本体301的后表面被机械地和化学地抛光以增加APD本体301的后表面对吸收波带的反射率。
[0035]堆叠层320包括用于吸收吸收波带的光以产生光电流的吸收层321、包括倍增区域以通过雪崩倍增倍增该光电流的倍增层322，和用于控制吸收层321及倍增层322中的电场的场控制层323。倍增层322包括扩散区域324以限定倍增区域并提供p-n结。在一些情况下，倍增层322还包括保护环(图3中未示出)，用于控制倍增层322表面上的电场。堆叠层320还包括缓冲层325，用于调节基板310与堆叠层320之间的晶格失配，和包括梯度层326，用于促进吸收层321和倍增层322之间的电流。
[0036]堆叠层320被设置在基板310的前表面上。在堆叠层320之内，缓冲层325被设置在堆叠层320的背部，而吸收层321被设置在缓冲层325的前表面。梯度层326被设置在吸收层321的前表面，而场控制层323被设置在梯度层326的前表面。倍增层322被设置在堆叠层320前部的场控制层323的前表面，而扩散区域324被设置在倍增层322的前部中。优选地，扩散区域324具有如图3所示和美国专利US 6,515,315中所公开的形状分布。
[0037]另外，前照式APD 300包括在吸收波带具有大于90％的反射率的反射器330，用于向吸收层321反射吸收波带的光。反射器330也起到后接触的作用，用于将电流传到前照式APD 300或传送来自前照式APD 300的电流。前照式APD 300还包括金属材料的前接触340、介电材料的抗反射层350和介电材料的钝化层360，前接触340用于传送来自前照式APD 300的电流或将电流传到前照式APD 300，抗反射层350用于增强吸收波带的光的传输，钝化层360用于钝化APD本体301的前表面。
[0038]反射器330被设置在APD本体301的后表面。优选地，反射器330被设置在APD本体301的整个后表面上。前接触340是环形的并且被设置在APD本体301的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定APD本体301的前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在APD本体301前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体301的除了接触区域和窗口区域之外的前表面上。
[0039]在前照式APD 300中，基板310是第一导电类型的非本征半导体材料，即n-型或p-型。优选地，基板310是n-型或p-型III-V半导体化合物。通常，n-型III-V半导体化合物包括诸如硫、硒或碲的VI族的施主掺杂剂，或诸如碳、硅或锗的IV族的施主掺杂剂。通常，p-型III-V半导体化合物包括诸如铍、锌或镉的II族的受主掺杂剂，或诸如碳、硅或锗的IV族的受主掺杂剂。更优选地，基板310是重掺杂的n+-型或p+-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，基板310是n+-型InP。
[0040]吸收层321是本征的、即非有意掺杂的半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。吸收层321的半导体材料被选择成具有相应于大于将被探测的光的波长的带隙能量。优选地，吸收层321是本征III-V半导体化合物。在优选实施例中，吸收层321是与InP晶格匹配的本征In1-xGaxAs，下文中称为InGaAs。具有In0.53Ga0.47As成分的InP晶格匹配InGaAs在室温下具有大约0.74eV的带隙能量，并因此吸收波长小于大约1.7μm的光。优选地，吸收层321具有小于1μm的厚度Wa。
[0041]倍增层322是本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。优选地，倍增层322是本征III-V半导体化合物。在优选的实施例中，倍增层322是本征InP。
[0042]倍增层322的由扩散区域324限定的倍增区域具有厚度Wm。有利地，倍增区域的厚度的加工窗相对较大，从而提高前照式APD 300的产量。
[0043]场控制层323是第一导电类型的非本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。优选地，场控制层323是n-型或p-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，场控制层323是n-型InP。
[0044]倍增层322的扩散区域324是扩散有掺杂剂的，使得扩散区域324是第二导电类型的非本征半导体材料，即p-型或n-型。优选地，扩散区域324是扩散有受主掺杂剂或施主掺杂剂的，使得扩散区域324分别是p-型或n-型III-V半导体化合物。更优选地，扩散区域324是重掺杂的p+-型或n+-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，扩散区域324是扩散有锌的，使得扩散区域324是p+-型InP。
[0045]缓冲层325是第一导电类型的非本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。优选地，缓冲层325是n-型或p-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，缓冲层325是n-型InP。
[0046]梯度层326是第一导电类型的非本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。为了促进吸收层321和倍增层322之间的电流，梯度层326的半导体材料被选择成具有大于吸收层321的半导体材料的带隙能量并小于倍增层322的半导体材料的带隙能量的带隙能量。通常，梯度层326是按成分分级的。优选地，梯度层326是n-型或p-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，梯度层326是与InP晶格匹配的n-型In1-xGaxAsyP1-y，下文中称为InGaAsP。InP晶格匹配InGaAsP的组成范围是具有0≤x≤0.47和0≤y≤1的In1-xGaxAsyP1-y。因此，在室温具有大约0.74eV和大约1.35eV之间的适当带隙能量范围的InP晶格匹配InGaAsP的组成范围被选择适用于梯度层326。
[0047]通常，反射器330是金属材料。优选地，反射器330是适于欧姆接触APD本体301以及适于反射吸收波带的光的一种或多种金属或金属合金。更优选地，反射器330包括诸如铜、银、或金的贵金属层，或者包括贵金属的合金层，其用作反射层。在一些情况下，反射器330也包括润湿层和/或扩散阻挡层。在优选实施例中，反射器330是非合金金属材料，并包括用作润湿层的钛层，用作扩散阻挡层的铂层和用作反射层的金层。在另一优选实施例中，反射器330是合金金属材料，并包括用作反射层的锗浓度小于1％重量百分比的金锗合金层。
[0048]在一些情况下，反射器330是金属材料和介电材料，或金属材料，介电材料和半导体材料。在这些情况下，优选地，反射器330包括上述贵金属层或包括贵金属的合金层，以及设置在贵金属层或包括贵金属的合金层的后表面上的如下所述的一层或多层介电化合物。
[0049]优选地，前接触340是适于欧姆接触到APD本体301的一种或多种金属或金属合金。在优选实施例中，前接触340是具有12％重量百分比的锗浓度的共熔(eutectic)金锗合金层。
[0050]优选地，抗反射层350是诸如SiNx，SiOxNy或SiO2的介电化合物。优选地，抗反射层350具有相应于吸收波带的中点的近四分之一的光路径长度的厚度。在优选的实施例中，抗反射层350是SiNx。
[0051]同样地，钝化层360优选地是诸如SiNx，SiOxNy或SiO2的介电化合物。在优选的实施例中，钝化层360是SiNx。
[0052]参考图4，第二实施例的前照式APD 400包括APD本体401，其具有与现有APD本体201相似的层结构。APD本体401包括前照式APD 300的基板310，以及堆叠层420。有利地，APD本体401的后表面被机械地和化学地抛光以增加APD本体401的后表面对吸收波带的反射率。
[0053]堆叠层420包括前照式APD 300的吸收层321和缓冲层325。堆叠层420还包含包括倍增区域以通过雪崩倍增倍增光电流的倍增层422，用于控制吸收层321及倍增层422中的电场的场控制层423，和用于传递吸收波带的光到吸收层321的窗口层427。窗口层427和吸收层321包括扩散区域424，用于限定倍增区域并提供p-n结。
[0054]堆叠层420被设置在基板310的前表面上。在堆叠层420之内，缓冲层325被设置在堆叠层420的背部，而倍增层422被设置在缓冲层325的前表面。场控制层423被设置在倍增层422的前表面，而吸收层321被设置在场控制层423的前表面。窗口层427被设置在堆叠层420前部的吸收层321的前表面上，而扩散区域424被设置在窗口层427以及吸收层321的前部中。优选地，扩散区域424插入吸收层321大约0.2μm。因此，p-n结位于吸收层321中，从而阻止载流子堆积在吸收层321和窗口层427之间的界面上。
[0055]另外，前照式APD 400包括前照式APD 300的反射器330、前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0056]反射器330被设置在APD本体401的后表面。优选地，反射器330被设置在APD本体401的整个后表面上。前接触340被设置在APD本体401的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定APD本体401前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在APD本体401前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体401的除了接触区域和窗口区域之外的前表面上。
[0057]在前照式APD 400中，倍增层422是本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。优选地，倍增层422是本征III-V半导体化合物。在优选的实施例中，倍增层422是与InP晶格匹配的本征In1-xAlxAs，以下称为InAlAs。InP晶格匹配InAlAs的成分是In0.52Al0.48As。
[0058]场控制层423是第二导电类型的非本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。优选地，场控制层423是p-型或n-型III-V半导体化合物。更优选地，场控制层423是重掺杂的p+-型或n+-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，场控制层423是与InP晶格匹配的p+-型InAlAs。
[0059]窗口层427是本征半导体材料，优选地，其是与基板310的半导体材料晶格匹配的。窗口层427的半导体材料被选择成具有相应于小于将被探测的光的波长的带隙能量。优选地，窗口层427是本征III-V半导体化合物。在优选的实施例中，窗口层427是本征InP，其在室温下具有大约1.35eV的带隙能量，并因此传递波长大于大约0.92μm的光。在另一优选实施例中，窗口层427是与InP晶格匹配的本征In1-x-yGaxAlyAs，下文中称为InGaAlAs。InP晶格匹配InGaAlAs的组成范围是具有0≤x≤0.47和0≤y≤0.48的In1-x-yGaxAlyAs。因此，在室温具有大于大约0.74eV的适当带隙能量的InP晶格匹配InGaAlAs的成分被选择适用于窗口层427。
[0060]窗口层427和吸收层321的扩散区域424是扩散有掺杂剂的，使得扩散区域424是第二导电类型的非本征半导体材料。优选地，扩散区域424是扩散有受主掺杂剂或施主掺杂剂的，使得扩散区域424分别是p-型或n-型半导体化合物。在优选的实施例中，扩散区域424是掺杂有锌的，使得扩散区域424是p-型InP。在另一优选实施例中，扩散区域424是掺杂有锌的，使得扩散区域424是与InP晶格匹配的p-型InGaAlAs。
[0061]参考图5，第三实施例的前照式APD 500包括前照式APD 300的APD本体301，前接触340，抗反射层350和钝化层360。另外，前照式APD 500包括对吸收波带的光具有大于90％的反射率以向吸收层321反射吸收波带的光的反射器530，以及包括传递电流到前照式APD 500或从前照式APD 500传递电流的后接触570。
[0062]后接触570是环形的并被设置在APD本体301的后表面的环形接触区域上，以便后接触570的内圆周限定APD本体301的后表面的圆形反射器区域。反射器530被设置在APD本体301的后表面的反射器区域上。优选地，反射器530只被设置在APD本体301的后表面的反射器区域上。
[0063]在前照式APD 500中，反射器530通常是介电材料或介电材料和半导体材料。优选地，反射器530包括诸如SiNx，SiOxNy，SiO2，AlOx和TiO2的一层或多层介电化合物。在一些情况下，反射器530还包括诸如非晶硅的非晶半导体层。优选地，所述一层或多层的每一层都具有相应于吸收波带的中点的近四分之一的光路径长度的厚度。在优选的实施例中，反射器530包括SiNx或SiO2层。在另一优选实施例中，反射器530包括SiNx和AlOx层的叠层。在再一个优选实施例中，反射器530包括SiNx、非晶硅和SiO2层的叠层。
[0064]在一些情况下，反射器530是金属材料和介电材料，或金属材料、介电材料和半导体材料。在这种情况下，反射器530包括上述介电化合物的一层或多层，以及被设置在该一层或多层介电化合物的后表面上的前述的贵金属层或包括贵金属的合金层。
[0065]优选地，后接触570是一种或多种适于欧姆接触APD本体301的金属或金属合金。在优选的实施例中，后接触570是共熔金锗合金。
[0066]参考图6，第四实施例的前照式APD 600包括前照式APD 400的APD本体401，前照式APD 300的前接触340、抗反射层350和钝化层360，以及前照式APD 500的反射器530和后接触570。
[0067]后接触570被设置在APD本体401的后表面的环形接触区域上，使得后接触570的内圆周限定APD本体401的后表面的圆形反射器区域。反射器530被设置在APD本体401的后表面的反射器区域上。优选地，反射器530只被设置在APD本体401的后表面的反射器区域上。
[0068]参考图7，第五实施例的前照式APD 700包括APD本体701，其具有类似于前照式APD 300的APD本体301的层结构。APD本体701包括前照式APD 300的基板310，以及堆叠层720。另外，APD本体701包括背部沟槽780，用于缩短吸收层321和APD本体701的后表面之间的光路径。有利地，APD本体701的后表面被机械和化学地抛光以增加APD本体701的后表面对吸收波带的反射率。
[0069]堆叠层720包括前照式APD 300的吸收层321、倍增层322、场控制层323、钝化层324、缓冲层325和梯度层326。在一些情况下，倍增层322包括保护环(图9未示出)。堆叠层720还包括蚀刻停止层728，用于防止对部分堆叠层720的蚀刻。
[0070]堆叠层720被设置在基板310的前表面上。在堆叠层720之内，缓冲层325被设置在堆叠层720的背面，而蚀刻停止层728被设置在缓冲层325的前表面上。吸收层321被设置在蚀刻停止层728的前表面上，梯度层326被设置在吸收层321的前表面上，而场控制层323被设置在梯度层326的前表面上。倍增层322在堆叠层720前部被设置在场控制层323的前表面上，而扩散区域324被设置在倍增层322的前部中。
[0071]背部沟槽780被设置在基板310和在蚀刻停止层728之后的不包括吸收层321、倍增层322以及场控制层323的堆叠层720的背部中。在所示的实施例中，堆叠层720的背部包括缓冲层325。因此，APD本体701的后表面包括蚀刻停止层的后表面的反射器区域和基板310的后表面。蚀刻停止层728的后表面的反射器区域被化学抛光，而基板310的后表面被机械抛光。蚀刻停止层728的后表面的反射器区域被设置在倍增层之后，接近吸收层321。优选地，背部沟槽780被形成圆台，并且蚀刻停止层728的后表面的反射器区域是圆形的。
[0072]此外，前照式APD 700包括前照式APD 300的反射器330、前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0073]反射器330被设置在APD本体701的后表面上。优选地，反射器330被设置在APD本体701的整个后表面上，包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板310的后表面。有利地，背部沟槽780允许反射器330被设置在吸收层321的附近。因此，背部沟槽780也用于缩短吸收层321和反射器330之间的光路径。
[0074]第一次通过吸收层321而未被吸收的入射光部分在到达反射器330之前，必须只通过堆叠层720的一部分(该部分在所示实施例中由蚀刻停止层728组成)，其在反射器330处被反射以第二次通过吸收层321。由这种构造提供的吸收层321和反射器330之间的缩短的光路径减少了光损耗并增加了前照式APD 700的本征响应度。
[0075]为了比较，在没有背部沟槽780的前照式APD中，例如前照式APD 300，基板310通常具有大约100μm的厚度。在光通信应用中，入射光束一般不是准直的并且通常具有大于5°的发散角。因此，在来回通过基板310之后，入射光的直径增加大约35μm。由于前照式APD 300通常具有大约20-50μm的直径有效区域，反射器330反射的光只有大约50％能够被利用。而另一方面，前照式APD 700能够利用几乎100％的入射光束。
[0076]前接触340被设置在APD本体701的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定APD本体701的前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在APD本体701的前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体701除接触区域和窗口区域之外的前表面上。
[0077]在前照式APD 700中，蚀刻停止层728是第一导电类型的非本征半导体材料，优选地，是与基板310的半导体材料晶格匹配的半导体材料。优选地，蚀刻停止层728是n-型或p-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，蚀刻停止层728是与InP晶格匹配的n-型InGaAsP。
[0078]参考图8，第六实施例的前照式APD 800包括APD本体801，其具有类似于前照式APD 400的APD本体401的层结构。APD本体801包括前照式APD 300的基板310和前照式APD 700的背部沟槽780，以及堆叠层820。有利地，APD本体801的后表面被机械和化学地抛光以增加APD本体801的后表面对吸收波带的反射率。
[0079]堆叠层820包括前照式APD 300的吸收层321和缓冲层325，以及前照式APD 400的倍增层422、场控制层423、窗口层427和扩散区域424。堆叠层820还包括蚀刻停止层828，用于防止对部分堆叠层820的蚀刻。
[0080]堆叠层820被设置在基板310的前表面上。在堆叠层820之内，缓冲层325被设置在堆叠层820的背面，而蚀刻停止层828被设置在缓冲层325的前表面上。倍增层422被设置在蚀刻停止层828的前表面上，场控制层423被设置在倍增层422的前表面上，而吸收层321被设置在场控制层423的前表面上。窗口层427在堆叠层820的前部被设置在吸收层321的前表面上，而扩散区域424被设置在窗口层427中和吸收层321的前部中。
[0081]背部沟槽780被设置在基板310和在蚀刻停止层828之后的不包括吸收层321、倍增层422以及场控制层423的堆叠层820的背部中。在所示的实施例中，堆叠层820的背部由缓冲层325组成。因此，APD本体801的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板310的后表面。蚀刻停止层828的后表面的反射器区域被化学抛光，而基板310的后表面被机械抛光。蚀刻停止层828的后表面的反射器区域被设置在倍增层之后，接近吸收层321。优选地，蚀刻停止层828的后表面的反射器区域是圆形的。
[0082]此外，前照式APD 800包括前照式APD 300的反射器330、前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0083]反射器330被设置在APD本体801的后表面上。优选地，反射器330被设置在APD本体801的整个后表面上，包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板310的后表面。
[0084]前接触340被设置在APD本体801的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定APD本体801的前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在APD本体801的前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体801除接触区域和窗口区域之外的前表面上。
[0085]在前照式APD 800中，蚀刻停止层828是第一导电类型的非本征半导体材料，优选地，是与基板310的半导体材料晶格匹配的半导体材料。优选地，蚀刻停止层828是n-型或p-型III-V半导体化合物。在优选的实施例中，蚀刻停止层828是与InP晶格匹配的n-型InAlAs。
[0086]参考图9，第七实施例的前照式APD 900包括前照式APD 700的APD本体701，前照式APD 500的反射器530和后接触570，以及前照式APD 300的前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0087]如前所述，APD本体701的后表面包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板310的后表面。后接触570被设置在基板310的后表面的环形接触区域上，而反射器530被设置在蚀刻停止层728的后表面的反射器区域上。优选地，反射器530只被设置在蚀刻停止层728的后表面的反射器区域上。
[0088]参考图10，第八实施例的前照式APD 1000包括前照式APD 800的APD本体801，前照式APD 500的反射器530和后接触570，以及前照式APD 300的前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0089]如前所述，APD本体801的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板310的后表面。后接触570被设置在基板310的后表面的环形接触区域上，而反射器530被设置在蚀刻停止层828的后表面的反射器区域上。优选地，反射器530只被设置在蚀刻停止层828的后表面的反射器区域上。
[0090]参考图11，第九实施例的前照式APD 1100包括半导体材料的APD本体1101，其具有类似于前照式APD 700的APD本体701的层结构。APD本体1101包括基板1110，以及前照式APD 700的堆叠层720和背部沟槽780。APD本体1101还包括前凸台1190以允许前接触。有利地，APD本体1101的后表面被机械和化学地抛光以增加APD本体1101对吸收波带的反射率。
[0091]堆叠层720被设置在基板1110的前表面上。背部沟槽780被设置在基板1110中和在蚀刻停止层728之后的不包括吸收层321、倍增层322和场控制层323的堆叠层720的背部中。因此，APD本体1101的后表面包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。蚀刻停止层728的后表面的反射器区域被化学地抛光，而基板1110的后表面被机械地抛光。
[0092]前凸台1190包括在蚀刻停止层728前面的包括吸收层321、倍增层322和场控制层323的堆叠层720的前部。在所示的实施例中，堆叠层720的前部由吸收层321、梯度层326、场控制层323、倍增层322和扩散区域324组成。因此，APD本体1101的前表面包括蚀刻停止层728的前表面的接触区域，以及前凸台1190的前表面和侧面。优选地，前凸台1190是圆柱状的，而蚀刻停止层728的前表面的接触区域是圆环。
[0093]此外，前照式APD 1100包括前照式APD 500的反射器530和后接触570，以及前照式APD 300的前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0094]反射器530被设置在APD本体1101的后表面上。优选地，反射器530被设置在APD本体1101的整个表面上，包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。后接触570被设置在蚀刻停止层728的前表面的接触区域上。
[0095]前接触340被设置在前凸台1190的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定前凸台1190的前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在前凸台1190的前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体1101的除前凸台1190的前表面的接触区域和窗口区域以及蚀刻停止层728的前表面的接触区域之外的前表面上。
[0096]在前照式APD 1100中，基板1110是半绝缘的半导体材料。优选地，基板1110是半绝缘的III-V半导体化合物。半绝缘的III-V半导体化合物通常包括诸如铁或钌的过渡金属掺杂剂。在优选的实施例中，基板1110是半绝缘的InP。
[0097]参考图12，第十实施例的前照式APD 1200包括半导体材料的APD本体1201，其具有类似于前照式APD 800的APD本体801的层结构。APD本体1201包括前照式APD 1100的基板1110，前照式APD 800的堆叠层820，以及前照式APD 700的背部沟槽780。此外，APD本体1201包括前凸台1290以允许前接触。有利地，APD本体1201的后表面被机械和化学地抛光，以增加APD本体1201的后表面对吸收波带的反射率。
[0098]堆叠层820被设置在基板1110的前表面。背部沟槽780被设置在基板1110以及在蚀刻停止层828之后的不包括吸收层321、倍增层422和场控制层423的堆叠层820的背部中。因此，APD本体1201的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。蚀刻停止层828的后表面的反射器区域被化学抛光，而基板1110的后表面被机械抛光。
[0099]前凸台1290包括蚀刻停止层828前面的包括吸收层321、倍增层422和场控制层423的堆叠层820的前部。在所示的实施例中，堆叠层820的前部由倍增层422、场控制层423、吸收层321、窗口层427和扩散区域424组成。因此，APD本体1201的前表面包括蚀刻停止层828的前表面的接触区域，以及前凸台1290的前表面和侧面。优选地，前凸台1290是圆柱状的，而蚀刻停止层828的前表面的接触区域是环形的。
[0100]另外，前照式APD 1200包括前照式APD 500的反射器530和后接触570，以及前照式APD 300的前接触340、抗反射层350和钝化层360。
[0101]反射器530被设置在APD本体1201的后表面上。优选地，反射器530被设置在APD本体1201的整个后表面上，包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。后接触570被设置在蚀刻停止层828的接触区域上。
[0102]前接触340被设置在前凸台1290的前表面的环形接触区域上，使得前接触340的内圆周限定前凸台1290的前表面的圆形窗口区域。抗反射层350被设置在前凸台1290的前表面的窗口区域上，而钝化层360被设置在APD本体1201的除前凸台1290的前表面的接触区域和窗口区域，以及蚀刻停止层828的前表面的接触区域之外的前表面上。
[0103]本发明还提供制造具有提高的本征响应度的前照式APD的方法。本发明提供的方法的有利特征将在前照式APD的示范性优选实施例的制造中进行描述。但是，本领域技术人员将意识到这些有利特征也可以应用到具有其它结构或层结构的前照式APD的制造中。此外，该方法的有利特征还可以以不同于这里所描述的顺序被适用。
[0104]参考图3，前照式APD 300的制造方法包括形成APD本体301。提供基板310，然后，堆叠层320被外延生长在基板310的前表面上。
[0105]缓冲层325被外延生长在堆叠层320的背面，而吸收层321被外延生长在缓冲层325的前表面上。梯度层326被外延生长在吸收层321的前表面上，而场控制层323被外延生长在梯度层326的前表面上。倍增层322在堆叠层320的前面被外延生长在场控制层323的前表面上。在一些情况下，通过掺杂剂扩散将保护环形成在倍增层322中。
[0106]钝化层360被沉积在APD本体301的前表面上并且随后被蚀刻以暴露APD本体301的前表面的窗口区域和接触区域。通过向APD本体301的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂将扩散区域324形成在倍增层322的前部。优选地，通过两个掺杂剂扩散步骤形成扩散区域324以提供具有如同美国专利US 6,515,315中所公开的形状分布的扩散区域324。抗反射层350被沉积在APD本体301的前表面的窗口区域上，而前接触340被沉积在APD本体301的前表面的接触区域上。
[0107]APD本体301的后表面被机械和化学地抛光，而反射器330被沉积在APD本体301的后表面上。优选地，反射器330被沉积在APD本体301的整个后表面上。
[0108]参考图4，前照式APD 400的制造方法包括形成APD本体401。提供基板310，然后，堆叠层420被外延生长在基板310的前表面上。
[0109]缓冲层325被外延生长在堆叠层420的背面，而倍增层422被外延生长在缓冲层325的前表面上。场控制层423被外延生长在倍增层422的前表面上，而吸收层321被外延生长在场控制层423的前表面上。窗口层427在堆叠层420的前面被外延生长在吸收层321的前表面上。
[0110]钝化层360被沉积在APD本体401的前表面上并且随后被蚀刻以暴露APD本体401的前表面的窗口区域和接触区域。通过向APD本体401的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂，将扩散区域424形成在窗口区域427中和吸收层321的前部中。抗反射层350被沉积在APD本体401的前表面的窗口区域上，而前接触340被沉积在APD本体401的前表面的接触区域上。
[0111]APD本体401的后表面被机械和化学地抛光，而反射器330被沉积在APD本体401的后表面上。优选地，反射器330被沉积在APD本体401的整个后表面上。
[0112]参考图5，前照式APD 500的制造方法包括形成APD本体301，钝化层360，抗反射层350和前接触340，如前所述的用于前照式APD 300的制造方法。
[0113]反射器530被沉积在APD本体301的后表面，然后被蚀刻以暴露APD本体301的后表面的接触区域。后接触570被沉积在APD本体301的后表面的接触区域上。
[0114]参考图6，前照式APD 600的制造方法包括形成APD本体401，钝化层360，抗反射层350和前接触340，如前所述的用于前照式APD 400的制造方法。
[0115]反射器530被沉积在APD本体401的后表面，然后被蚀刻以暴露APD本体401的后表面的接触区域。后接触570被沉积在APD本体401的后表面的接触区域上。
[0116]参考图7，前照式APD 700的制造方法包括形成APD本体701。提供基板310，然后堆叠层720被外延生长在基板310的前表面上。
[0117]缓冲层325被外延生长在堆叠层720的背面，而蚀刻停止层728被外延生长在缓冲层325的前表面上。吸收层321被外延生长在蚀刻停止层728的前表面上，梯度层326被外延生长在吸收层321的前表面上，而场控制层323被外延生长在梯度层326的前表面上。倍增层322在堆叠层720的前面被外延生长在场控制层323的前表面上。在一些情况下，通过掺杂剂扩散将保护环形成在倍增层322中。
[0118]钝化层360被沉积在APD本体701的前表面上并且随后被蚀刻以暴露APD本体701的前表面的窗口区域和接触区域。通过向APD本体701的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂，将扩散区域324形成在倍增层322的前部中。优选地，通过两个掺杂剂扩散步骤形成扩散区域324，以提供具有如同美国专利US 6,515,315中所公开的形状分布的扩散区域324。抗反射层350被沉积在APD本体701的前表面的窗口区域上，而前接触340被沉积在APD本体701的前表面的接触区域上。
[0119]基板310和在蚀刻停止层728之后的堆叠层720的背部被蚀刻，以形成背部沟槽780并且暴露蚀刻停止层728的后表面的反射器区域。因此，APD本体701的后表面包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板310的后表面。APD本体701的后表面被机械和化学地抛光：蚀刻停止层728的后表面的反射器区域被通过蚀刻化学地抛光，而基板310的后表面被机械地抛光。反射器330被沉积在APD本体701的后表面。优选地，反射器330被沉积在APD本体701的整个后表面上。
[0120]参考图8，前照式APD 800的制造方法包括形成APD本体801。提供基板310，然后堆叠层820被外延生长在基板310的前表面上。
[0121]缓冲层325被外延生长在堆叠层820的背面，而蚀刻停止层828被外延生长在缓冲层325的前表面上。倍增层422被外延生长在蚀刻停止层828的前表面上，场控制层423被外延生长在倍增层422的前表面上，而吸收层321被外延生长在场控制层423的前表面上。窗口层427在堆叠层820的前面被外延生长在吸收层321的前表面上。
[0122]钝化层360被沉积在APD本体801的前表面上并且随后被蚀刻，以暴露APD本体801的前表面的窗口区域和接触区域。通过向APD本体801的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂，将扩散区域424形成在窗口层427中和吸收层321的前部中。抗反射层350被沉积在APD本体801的前表面的窗口区域上，而前接触340被沉积在APD本体801的前表面的接触区域上。
[0123]基板310和在蚀刻停止层828之后的堆叠层820的背部被蚀刻，以形成背部沟槽780并且暴露蚀刻停止层828的后表面的反射器区域。因此，APD本体801的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板310的后表面。APD本体801的后表面被机械和化学地抛光：蚀刻停止层828的后表面的反射器区域通过蚀刻被化学地抛光，而基板310的后表面被机械地抛光。反射器330被沉积在APD本体801的后表面。优选地，反射器330被沉积在APD本体801的整个后表面上。
[0124]参考图9，前照式APD 900的制造方法包括形成APD本体701，钝化层360，抗反射层350和前接触340，如前所述的用于前照式APD 700的制造方法。
[0125]如前所述，APD本体701的后表面包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板310的后表面。反射器530被沉积在蚀刻停止层728的后表面的反射器区域上，而后接触570被沉积在基板310的后表面的接触区域上。优选地，反射器530只被沉积在蚀刻停止层728的后表面的反射器区域上。
[0126]参考图10，前照式APD 1000的制造方法包括形成APD本体801，钝化层360，抗反射层350和前接触340，如前所述的用于前照式APD 800的制造方法。
[0127]如前所述，APD本体801的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板310的后表面。反射器530被沉积在蚀刻停止层828的后表面的反射器区域上，而后接触570被沉积在基板310的后表面的接触区域上。优选地，反射器530只被沉积在蚀刻停止层828的后表面的反射器区域上。
[0128]参考图11，前照式APD 1100的制造方法包括形成APD本体1101。提供基板1110，然后堆叠层720被外延生长在基板1110的前表面上，如前所述的用于前照式APD 700的制造方法。
[0129]在蚀刻停止层728前面的堆叠层720的前部被蚀刻，以形成前凸台1190并暴露蚀刻停止层728的前表面的接触区域。因此，APD本体1101的前表面包括蚀刻停止层728的前表面的接触区域，以及前凸台1190的前表面和侧面。
[0130]钝化层360被沉积在APD本体1101的前表面上并且随后被蚀刻，以暴露前凸台1190的前表面的窗口区域和接触区域，以及蚀刻停止层728的前表面的接触区域。通过向前凸台1190的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂，将扩散区域324形成在倍增层322的前部中。优选地，通过两个掺杂剂扩散步骤形成扩散区域324，以提供具有如同美国专利US 6,515,315中所公开的形状分布的扩散区域324。抗反射层350被沉积在前凸台1190的前表面的窗口区域上，前接触340被沉积在前凸台1190的前表面的接触区域上，而后接触570被沉积在蚀刻停止层728的前表面的接触区域上。
[0131]基板1110和在蚀刻停止层728之后的堆叠层720的背部被蚀刻，以形成背部沟槽780并且暴露蚀刻停止层728的后表面的反射器区域。因此，APD本体1101的后表面包括蚀刻停止层728的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。APD本体1101的后表面被机械和化学地抛光：蚀刻停止层728的后表面的反射器区域通过蚀刻被化学地抛光，而基板1110的后表面被机械地抛光。反射器530被沉积在APD本体1101的后表面。优选地，反射器530被沉积在APD本体1101的整个后表面上。
[0132]参考图12，前照式APD 1200的制造方法包括形成APD本体1201。提供基板1110，然后堆叠层820被外延生长在基板1110的前表面上，如前所述的用于前照式APD 800的制造方法。
[0133]在蚀刻停止层828前面的堆叠层820的前部被蚀刻，以形成前凸台1290并暴露蚀刻停止层828的前表面的接触区域。因此，APD本体1201的前表面包括蚀刻停止层828的前表面的接触区域，以及前凸台1290的前表面和侧面。
[0134]钝化层360被沉积在APD本体1201的前表面上并且随后被蚀刻，以暴露前凸台1290的前表面的窗口区域和接触区域，以及蚀刻停止层828的前表面的接触区域。通过向前凸台1290的前表面的窗口区域和接触区域扩散掺杂剂，将扩散区域424形成在窗口层427中和吸收层321的前部中。抗反射层350被沉积在前凸台1290的前表面的窗口区域上，前接触340沉积在前凸台1290的前表面的接触区域上，而后接触570被沉积在蚀刻停止层828的前表面的接触区域上。
[0135]基板1110和在蚀刻停止层828之后的堆叠层820的背部被蚀刻，以形成背部沟槽780并且暴露蚀刻停止层828的后表面的反射器区域。因此，APD本体1201的后表面包括蚀刻停止层828的后表面的反射器区域和基板1110的后表面。APD本体1201的后表面被机械和化学地抛光：蚀刻停止层828的后表面的反射器区域通过蚀刻被化学地抛光，而基板1110的后表面被机械地抛光。反射器530被沉积在APD本体1201的后表面。优选地，反射器530被沉积在APD本体1201的整个后表面上。
[0136]前述APD 300-1200的制造方法利用传统的技术执行，在此不作详细描述，因为它们是本领域技术人员熟知的。优选地，外延生长步骤通过金属有机化学汽相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)执行。优选地，蚀刻步骤通过光刻处理中的湿或干化学蚀刻执行。优选地，沉积步骤通过物理汽相淀积(PVD)或化学汽相淀积(CVD)执行，根据需要，可以利用光刻剥离法形成图案。抛光步骤通过机械研磨执行，随后进行化学抛光。
[0137]当然，在不脱离本发明的本发明的精神和范围下，可以想象出各种其它的实施例。

Claims (25)

1、一种前照式雪崩光电二极管APD，包括半导体材料的APD本体和反射器；
其中，所述APD本体包括基板以及设置在所述基板的前表面上的堆叠层；
所述堆叠层包括：用于吸收吸收波带的光以产生电流的吸收层，包括倍增区域以通过雪崩倍增倍增所述光电流的倍增层，以及控制所述吸收层和倍增层中的电场的场控制层；
其中，所述APD本体的后表面被机械和化学地抛光；以及
所述反射器对所述吸收波带具有大于90％的反射率，用于向所述吸收层反射所述吸收波带的光，所述反射器被设置在所述APD本体的后表面上。
2、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述堆叠层还包括用于调节所述基板和堆叠层之间的晶格失配的缓冲层，和包括用于促进所述吸收层和倍增层之间的电流的梯度层；并且其中所述倍增层还包括用于限定所述倍增区域并提供p-n结的扩散区域。
3、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述堆叠层还包括用于调节所述基板和堆叠层之间的晶格失配的缓冲层，和包括用于向所述吸收层传输所述吸收波带的光的窗口层；并且其中所述窗口层包括用于限定所述倍增区域并提供p-n结的扩散区域。
4、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述反射器被设置在所述APD本体的整个后表面上。
5、根据权利要求1所述的前照式APD，还包括设置在所述APD本体的后表面的环形接触区域上的金属材料的环形后接触，用于将电流传到所述前照式APD或传送来自所述前照式APD的电流；其中所述后接触的内圆周限定所述APD本体的后表面的圆形接触区域；以及其中所述反射器被设置在所述APD本体的后表面的所述反射器区域上。
6、根据权利要求5所述的前照式APD，其中，所述反射器只被设置在所述APD本体的后表面的反射器区域上。
7、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述APD本体还包括设置在所述基板中和不包括所述吸收层、倍增层和场控制层的所述堆叠层的背部中的背部沟槽，用于缩短所述吸收层和反射器之间的光路径。
8、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述APD本体还包括前凸台以允许前接触，所述前凸台包括包含所述吸收层、倍增层和场控制层的所述堆叠层的前部。
9、根据权利要求1所述的前照式APD，其中，所述堆叠层还包括蚀刻停止层，用于防止对部分所述堆叠层的蚀刻。
10、根据权利要求9所述的前照式APD，其中，所述APD本体还包括设置在所述基板中和在所述蚀刻停止层之后的所述堆叠层的背部中的背部沟槽，以缩短所述吸收层和反射器之间的光路径，使得所述APD本体的后表面包括所述蚀刻停止层的后表面的反射器区域。
Figure A200810172141C00031
11、根据权利要求9所述的前照式APD，其中所述APD本体还包括前凸台以允许前接触，所述前凸台包括在所述蚀刻停止层前面的所述堆叠层的前部，使得所述APD本体的前表面包括所述蚀刻停止层的前表面的接触区域；还包括设置在所述蚀刻停止层的前表面的接触区域上的金属材料的后接触，以将电流传到所述前照式APD或传送来自所述前照式APD的电流。
12、根据权利要求1所述的前照式APD，其中所述吸收层具有小于1μm的厚度。
13、根据权利要求1所述的前照式APD，其中所述反射器包括贵金属层或贵金属的合金层。
14、根据权利要求13所述的前照式APD，其中所述反射器还包括一层或多层介电化合物。
15、根据权利要求1所述的前照式APD，其中所述反射器包括一层或多层介电化合物。
16、一种制造前照式APD的方法，包括：
i)形成半导体材料的APD本体，包括：
a)提供基板；以及
b)在所述基板的前表面上外延生长堆叠层，包括：
外延生长吸收层以吸收吸收波带的光以产生光电流；
外延生长包括倍增区域的倍增层以通过雪崩倍增倍增所述光电流；以及
外延生长场控制层以控制所述吸收层和倍增层之中的电场；
ii)机械或化学抛光所述APD本体的后表面；以及
iii)在所述APD本体的后表面沉积在所述吸收波带具有大于90％的反射率的反射器。
17、根据权利要求16所述的方法，其中ib)还包括：
外延生长缓冲层以调节所述基板和堆叠层之间的晶格失配；
外延生长梯度层以促进所述吸收层和倍增层之间的电流；以及
在所述倍增层中扩散掺杂剂以在所述倍增层的前部形成扩散区域，用于限定所述倍增区域并提供p-n结。
18、根据权利要求16所述的方法，其中ib)还包括：
外延生长缓冲层以调节所述基板和堆叠层之间的晶格失配；
外延生长窗口层以将所述吸收波带的光传输到所述吸收层；以及
在所述窗口层中扩散掺杂剂以在所述窗口层中形成扩散区域，用于限定所述倍增区域并提供p-n结。
19、根据权利要求16所述的方法，其中iii)包括在所述APD本体的整个后表面上沉积所述反射器。
20、根据权利要求16所述的方法，还包括：
蚀刻所述反射器以暴露所述APD本体的后表面的环形接触区域；以及
在所述APD本体的后表面的接触区域上沉积金属材料的环形后接触，以将电流传到所述前照式APD或传送来自所述前照式APD的电流。
21、根据权利要求16所述的方法，其中i)还包括蚀刻所述基板和不包括所述吸收层、倍增层和场控制层的所述堆叠层的背部以形成背部沟槽，用于缩短所述吸收层和反射器之间的光路径。
22、根据权利要求16所述的方法，其中i)还包括蚀刻包括所述吸收层、倍增层和场控制层的堆叠层的前部来形成前凸台，以允许前接触。
23、根据权利要求16所述的方法，其中ib)还包括外延生长蚀刻停止层，用于防止对部分所述堆叠层的蚀刻。
24、根据权利要求23所述的方法，其中i)还包括蚀刻所述基板和在所述蚀刻停止层之后的堆叠层的背部来形成背部沟槽，用于缩短所述吸收层和反射器之间的光路径，并且暴露所述蚀刻停止层的后表面的反射器区域，使得所述APD本体的后表面包括所述蚀刻停止层的后表面的反射器区域。
25、根据权利要求23所述的方法，其中i)还包括蚀刻在所述蚀刻停止层之前的堆叠层的前部，来形成前凸台以允许前接触，并且暴露所述蚀刻停止层的前表面的接触区域，使得所述APD本体的前表面包括所述蚀刻停止层的前表面的接触区域；还包括在所述蚀刻停止层的前表面的接触区域上沉积环形后接触。
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