CN110323284A - 雪崩光电二极管及其制作方法 - Google Patents
雪崩光电二极管及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110323284A CN110323284A CN201910276910.5A CN201910276910A CN110323284A CN 110323284 A CN110323284 A CN 110323284A CN 201910276910 A CN201910276910 A CN 201910276910A CN 110323284 A CN110323284 A CN 110323284A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- window
- contact layer
- diffusion
- layer
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 72
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- -1 aluminium arsenic Chemical compound 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000026267 regulation of growth Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000005334 plasma enhanced chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
- H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种雪崩光电二极管及其制作方法，该方法包括：制作衬底、第一接触层和第二接触层；在第二接触层上蒸镀钝化层；刻蚀钝化层和第二接触层，形成第二窗口和第一窗口，且使第二窗口与第一窗口呈阶梯状；通过第二窗口和第一窗口进行锌扩散，控制扩散深度，使第一接触层内形成包括边缘区域和中心区域的扩散区，且边缘区域扩散深度比中心区域扩散深度小300‑900纳米。本发明能有效地解决锌扩散时边缘区域难以控制的问题以及由此引起的边缘预先击穿问题。
Description
技术领域
本发明涉及锌扩散工艺技术领域，具体涉及雪崩光电二极管及其制作方法。
背景技术
锌扩散工艺是制造多种光电器件和电子器件时，用于定义p型掺杂区域的技术。以基于磷化铟(InP)的平面型APD(Avalanche Photodiodes，雪崩二光电极管)为例，外延结构(纵向各层材料的分布)可以有一些不同的变化，制作工艺流程都是在外延生长阶段确定除了顶层以外的各层厚度和掺杂，预留一定厚度的低掺杂或非掺杂半导体材料作为顶层，然后采用锌扩散工艺来对顶层靠近表面的部分进行p型掺杂，顶层半导体材料未被锌掺杂的部分即为雪崩区。锌扩散工艺一般采取窗口扩散的方式进行，由锌扩散窗口尺寸确定器件的光敏面积大小，同时决定雪崩区厚度。雪崩区厚度对器件整体性能起到决定性作用。扩散窗口通常由完全阻断锌扩散的钝化材料经过光刻和RIE(Reactive Ion Etching，反应离子刻蚀)制成。通过钝化材料窗口进行单次锌扩散时，扩散边缘区域因“曲率效应”造成边缘区域的电场强度高于光敏面中心区域，导致器件光敏面中心区域的增益低于边缘区域，无法正常使用；同时扩散区边缘漏电流较大，并出现边缘预先击穿现象，无法实现高增益(下文称“边缘击穿问题”)。
通常解决边缘击穿问题的方法有：①刻蚀电荷层周围区域后进行外延结构二次生长，从而增强中心区域电场强度；②进行两次窗口直径不同的锌扩散，形成平缓的锌扩散边缘曲线，从而降低边缘曲率；③设置位于接收面外围的浮置保护环，从而降低边缘电场。这些方法能够起到抑制边缘击穿的效果，但由于工艺流程复杂，控制难度大，导致制造成本增加、器件良品率下降、器件一致性降低。其中方法②为目前平面型APD器件的通用制作方法，采用两次以上尺寸不同的窗口进行锌扩散，导致扩散的深度和均匀性控制难度较大，影响产品良率。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种雪崩光电二极管及其制作方法，能有效地解决锌扩散时边缘区域难以控制的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管包括：
衬底，其上设有第一接触层；
第二接触层，其镀设在所述第一接触层上，且所述第二接触层上设有第一窗口；
钝化层，其镀设在所述第二接触层上，且所述钝化层上设有第二窗口，所述第二窗口的横截面的面积大于所述第一窗口的横截面面积，且所述第二窗口与第一窗口呈阶梯状；以及
依次经由所述第二窗口与第一窗口扩散而得到的扩散区。
在上述技术方案的基础上，所述扩散区包括：
第一掺杂区，其设于所述第二接触层的内侧；
第二掺杂区，其设于所述第一接触层内并与所述第一掺杂区平滑过渡，第二掺杂区沿所述第一接触层的深度方向的横截面面积逐渐递减，且所述第二掺杂区的掺杂浓度高于所述第一掺杂区的掺杂浓度。
在上述技术方案的基础上，所述衬底和第一接触层之间依次设有缓冲层、光吸收层、渐变层和雪崩区。
在上述技术方案的基础上，所述渐变层与雪崩区之间还设有电荷层。
在上述技术方案的基础上，所述第一窗口和第二窗口均为圆形，并且所述第一窗口的直径为20-50微米，所述第二窗口的直径为26-70微米。
在上述技术方案的基础上，所述第一接触层采用磷化铟材料，所述第二接触层采用铟镓砷、铟铝砷或铟镓砷磷材料。
在上述技术方案的基础上，所述第一接触层上镀有增透膜，并且增透膜位于所述第一窗口内。
另一方面，本发明提供一种雪崩光电二极管的制作方法，该方法包括：在衬底上制作第一接触层和第二接触层；
在所述第二接触层上蒸镀钝化层；
刻蚀所述钝化层和第二接触层，形成第二窗口和第一窗口，且使所述第二窗口与第一窗口呈阶梯状；
通过第二窗口和第一窗口进行锌扩散，控制扩散深度，使所述第一接触层内形成包括边缘区域和中心区域的扩散区，且边缘区域扩散深度比中心区域扩散深度小300-900纳米。
在上述技术方案的基础上，刻蚀所述钝化层和第二接触层，形成第二窗口和第一窗口，且使所述第二窗口与第一窗口呈阶梯状，包括以下步骤：
通过反应离子刻蚀工艺对钝化层进行处理形成初始窗口；
采用湿法刻蚀在初始窗口内刻蚀第一接触层，在所述第一接触层内形成与初始窗口第一窗口；
沿初始窗口边缘，再次通过反应离子刻蚀工艺对钝化层进行处理，形成第二窗口，且使所述第二窗口的横截面的面积大于所述第一窗口的横截面面积。
在上述技术方案的基础上，在通过第二窗口和第一窗口进行锌扩散后，在所述第一接触层上镀增透膜，并且增透膜位于所述第一窗口内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的雪崩光电二极管可以利用呈阶梯状的第二窗口与第一窗口通过一次掺杂扩散就得到符合要求的扩散区形貌。从而解决常规雪崩二极管制作工艺采用两次掺杂扩散工艺引起的制作难度较大、可重复性较差的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中雪崩光电二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例中S1步骤时雪崩光电二极管的状态图；
图3为本发明实施例中S2步骤时雪崩光电二极管的状态图；
图4为本发明实施例中S31步骤时雪崩光电二极管的状态图；
图5为本发明实施例中S32步骤时雪崩光电二极管的状态图；
图6为本发明实施例中S33步骤时雪崩光电二极管的状态图；
图7为本发明实施例中雪崩光电二极管进行锌扩散的示意图；
图8为本发明实施例中雪崩光电二极管锌扩散后的示意图；
图9为锌在磷化铟和铟镓砷材料中的扩散速度的对比图；
图10为本发明实施例中S5步骤时雪崩光电二极管的状态图。
图中：1、衬底；2、缓冲层；3、光吸收层；4、渐变层；5、电荷层；6、雪崩区；7、第一接触层；8、第二接触层；81、第一窗口；9、钝化层；91、第二窗口；10、金属电极；11、增透膜。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明实施例中雪崩光电二极管的结构示意图，如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种雪崩光电二极管，雪崩光电二极管包括：
衬底1，其上设有第一接触层7；
第二接触层8，其镀设在第一接触层7上，且第二接触层8上设有第一窗口81；
钝化层9，其镀设在第二接触层8上，且钝化层9上设有第二窗口91，第二窗口91的横截面的面积大于第一窗口81的横截面面积，且第二窗口91与第一窗口81呈阶梯状；以及
依次经由第二窗口91与第一窗口81扩散而得到的扩散区。
本发明中的雪崩光电二极管可以利用呈阶梯状的第二窗口91与第一窗口81通过一次掺杂扩散就得到符合要求的扩散区。从而解决常规雪崩二极管制作工艺采用两次掺杂扩散工艺引起的制作难度较大、可重复性较差的问题。
优选地，扩散区包括：第一掺杂区，其设于第二接触层8的内侧；
第二掺杂区，其设于第一接触层7内并与第一掺杂区平滑过渡，第二掺杂区沿第一接触层7的深度方向的横截面面积逐渐递减，且第二掺杂区的掺杂浓度高于第一掺杂区的掺杂浓度。
在本实施例中，平滑过渡是由于在进行掺杂扩散时，第二掺杂区的掺杂材料从第二接触层8后在扩散后在进入第一接触层7，所以第二掺杂区与第一掺杂区平滑过渡。
进一步地，衬底1和第一接触层7之间依次设有缓冲层2、光吸收层3、渐变层4和雪崩区6。
在本实施例中，通过MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延生长)或MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积)在衬底1上依次制作缓冲层2、光吸收层3、渐变层4和雪崩区6和第一接触层7，在第一接触层7上生长第二接触层8。通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)在第二接触层8蒸镀钝化层9。
在本实施例中，第一接触层7采用磷化铟InP，雪崩区6采用其他材料，第二掺杂区扩散至雪崩区6上方。在其他实施例中，雪崩区6和第一接触层7可以都采用磷化铟InP材料，此时第二掺杂区未扩散到的第一接触层7为雪崩区6。
优选地，渐变层4与雪崩区6之间还设有电荷层5。电荷层5可以控制器件内的电场分布，不必靠光吸收层3和雪崩区6厚度调节控制器件内的电场分布。
优选地，第一窗口81和第二窗口91均为圆形，并且第一窗口81的直径为20-50微米，第二窗口91的直径为26-70微米。这样的尺寸设计可以控制第二掺杂区的掺杂材料的扩散深度，使所述第一接触层的边缘区域的扩散深度与中心区域的扩散深度差控制在300-900纳米。
优选地，第一接触层7采用磷化铟InP材料，第二接触层8采用铟镓砷InGaAs、铟铝砷InAlAs或铟镓砷磷InGaAsP材料。这样可以使第二接触层8的掺杂浓度高于第一接触层7的掺杂浓度，解决采用磷化铟InP作为P电极接触电阻较大的问题。在本实施例中，第二接触层8的厚度为50-400纳米。
在本实施例中，钝化层9采用二氧化硅SiO2或氮化硅SiNx材料。
优选地，第一接触层7上镀有增透膜11，并且增透膜11位于第一窗口81内。增透膜可以减少元件表面的反射损失，光学元件表面镀层透明介质薄膜，可增强了透射光的强度。
另一方面，本发明提供一种制作雪崩光电二极管的方法，包括以下步骤，
图2为本发明实施例中S1步骤时雪崩光电二极管的状态图，如图2所示，S1：在衬底1上制作第一接触层7和第二接触层8，具体地，通过MBE或MOCVD工艺生长缓冲层2、光吸收层3、渐变层4和雪崩区6和第一接触层7，在第一接触层7上生长第二接触层8。
优选地，通过分子束外延生长MBE或金属有机物化学气相沉积MOCVD在渐变层4与雪崩区6之间生长电荷层5。
图3为本发明实施例中S2步骤时雪崩光电二极管的状态图，如图3所示，S2：在第二接触层8上蒸镀钝化层9；通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)在第二接触层蒸镀钝化层9。
S3：刻蚀钝化层9和第二接触层8，形成第二窗口91和第一窗口81，且使第二窗口91与第一窗口81呈阶梯状。具体包括一下步骤，
图4为本发明实施例中S31步骤时雪崩光电二极管的状态图，如图4所示，S31：通过反应离子刻蚀工艺对钝化层9进行处理形成初始窗口。
图5为本发明实施例中S32步骤时雪崩光电二极管的状态图，如图5所示，S32：采用湿法刻蚀在初始窗口内刻蚀第二接触层8，在第二接触层8内形成与初始窗口第一窗口81。
在本实施例中，采用湿法刻蚀第一接触层的腐蚀液采用H2SO4、H2O2和H2O的混合溶液。
图6为本发明实施例中S33步骤时雪崩光电二极管的状态图，如图6所示，S33：沿初始窗口边缘，再次通过反应离子刻蚀工艺对钝化层9进行处理，形成第二窗口91，且使第二窗口91的横截面的面积大于第一窗口81的横截面面积，第一窗口81与第二窗口的半径相差3～10微米。
图7为本发明实施例中雪崩光电二极管进行锌扩散的示意图，图8为本发明实施例中雪崩光电二极管锌扩散后的示意图。如图7和图8所示，S4：通过第二窗口91和第一窗口81进行锌扩散，控制扩散深度，使第一接触层7内形成包括边缘区域和中心区域的第二掺杂区，且边缘区域扩散深度d2比中心区域扩散深度d1小300-900纳米。
图9为锌在磷化铟和铟镓砷材料中的扩散速度的对比图，具体指锌在覆盖磷化铟InP和铟镓砷InGaAs材料后在磷化铟和铟镓砷材料中的扩散速度的对比图，具体地，通过金属有机物化学气相沉积或扩散炉工艺进行锌扩散。中心区域的扩散深度d1与扩散时间t的关系为d1＝αt+δ，边缘区域被第二接触层8覆盖部分的扩散深度d2与时间的关系为d2＝βt+Δ。其中Δ由第二接触层8的厚度δ和掺杂浓度决定。当采用0.5微米p型InGaAs作为第二接触层8时，可参考图9所示的锌在磷化铟InP和被铟镓砷InGaAs材料覆盖的InP中的扩散速度参数，根据实验可得到，α＝0.089，β＝0.061，Δ＝0.506。
同过控制扩散时间，在第二接触层8的内侧形成第一掺杂区，在第一接触层7内形成，第二掺杂区与第一掺杂区平滑过渡，第二掺杂区沿第一接触层7的深度方向的横截面面积逐渐递减，第二掺杂区的掺杂浓度高于第一掺杂区的掺杂浓度，使第二掺杂区的边缘区域扩散深度比中心区域扩散深度小300-900纳米。
S5：通过电子束蒸镀工艺制作金属电极10，使金属电极10覆盖第一窗口81和第二窗口91形成的台阶上。
如图10所示，具体地，扩散后第二接触层8的裸露部分被锌原子掺杂，通过退火工艺激活锌原子。通过电子束蒸镀工艺制作环形金属电极10，使金属电极10覆盖第一窗口81和第二窗口91形成的台阶上，与锌掺杂的第二接触层8接触。
再次参见图1，S6：在第一接触层7上镀增透膜11，并且增透膜11位于第一窗口81内。增透膜11可以减少元件表面的反射损失，光学元件表面镀层透明介质薄膜，可增强了透射光的强度。
综上所述，本发明中的雪崩光电二极管可以利用呈阶梯状的第二窗口与第一窗口通过一次掺杂扩散就得到符合要求的扩散区。从而解决常规雪崩二极管制作工艺采用两次掺杂扩散工艺引起的制作难度较大、可重复性较差的问题。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种雪崩光电二极管，其特征在于，所述雪崩光电二极管包括：
衬底(1)，其上设有第一接触层(7)；
第二接触层(8)，其镀设在所述第一接触层(7)上，且所述第二接触层(8)上设有第一窗口(81)；
钝化层(9)，其镀设在所述第二接触层(8)上，且所述钝化层(9)上设有第二窗口(91)，所述第二窗口(91)的横截面的面积大于所述第一窗口(81)的横截面面积，且所述第二窗口(91)与第一窗口(81)呈阶梯状；以及
依次经由所述第二窗口(91)与第一窗口(81)扩散而得到的扩散区。
2.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述扩散区包括：
第一掺杂区，其设于所述第二接触层(8)的内侧；
第二掺杂区，其设于所述第一接触层(7)内并与所述第一掺杂区平滑过渡，第二掺杂区沿所述第一接触层(7)的深度方向的横截面面积逐渐递减，且所述第二掺杂区的掺杂浓度高于所述第一掺杂区的掺杂浓度。
3.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于：所述衬底(1)和第一接触层(7)之间依次设有缓冲层(2)、光吸收层(3)、渐变层(4)和雪崩区(6)。
4.如权利要求3所述的雪崩光电二极管，其特征在于：所述渐变层(4)与雪崩区(6)之间还设有电荷层(5)。
5.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于：所述第一窗口(81)和第二窗口(91)均为圆形，并且所述第一窗口(81)的直径为20-50微米，所述第二窗口(91)的直径为26-70微米。
6.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于：所述第一接触层(7)采用磷化铟材料，所述第二接触层(8)采用铟镓砷、铟铝砷或铟镓砷磷材料。
7.如权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于：所述第一接触层(7)上镀有增透膜(11)，并且增透膜(11)位于所述第一窗口(81)内。
8.一种制作如权利要求1所述的雪崩光电二极管的方法，其特征在于，包括：
在衬底(1)上制作第一接触层(7)和第二接触层(8)；
在所述第二接触层(8)上蒸镀钝化层(9)；
刻蚀所述钝化层(9)和第二接触层(8)，形成第二窗口(91)和第一窗口(81)，且使所述第二窗口(91)与第一窗口(81)呈阶梯状；
通过第二窗口(91)和第一窗口(81)进行锌扩散，控制扩散深度，使所述第一接触层(7)内形成包括边缘区域和中心区域的扩散区，且边缘区域扩散深度比中心区域扩散深度小300-900纳米。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，刻蚀所述钝化层(9)和第二接触层(8)，形成第二窗口(91)和第一窗口(81)，且使所述第二窗口(91)与第一窗口(81)呈阶梯状，包括以下步骤：
通过反应离子刻蚀工艺对钝化层(9)进行处理形成初始窗口；
采用湿法刻蚀在初始窗口内刻蚀第二接触层(8)，在所述第二接触层(8)内形成与初始窗口第一窗口(81)；
沿初始窗口边缘，再次通过反应离子刻蚀工艺对钝化层(9)进行处理，形成第二窗口(91)，且使所述第二窗口(91)的横截面的面积大于所述第一窗口(81)的横截面面积。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：在通过第二窗口(91)和第一窗口(81)进行锌扩散后，在所述第一接触层(7)上镀增透膜(11)，并且增透膜(11)位于所述第一窗口(81)内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910276910.5A CN110323284A (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 雪崩光电二极管及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910276910.5A CN110323284A (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 雪崩光电二极管及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110323284A true CN110323284A (zh) | 2019-10-11 |
Family
ID=68112931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910276910.5A Pending CN110323284A (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 雪崩光电二极管及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110323284A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111653637A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-09-11 | 厦门市三安集成电路有限公司 | 一种宽光谱响应的雪崩光电二极管及其制作方法 |
| WO2021179917A1 (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 深圳市中光工业技术研究院 | 激光芯片及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060105554A1 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for solid phase diffusion of zinc into an InP-based photodiode and an InP photodiode made with the method |
| JP2007129033A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法 |
| CN101350376A (zh) * | 2007-07-18 | 2009-01-21 | Jds尤尼弗思公司 | 具有边缘击穿抑制的雪崩光电二极管 |
| CN106887469A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-23 | 武汉光谷量子技术有限公司 | 一种雪崩二极管的外延结构及雪崩二极管的制造方法 |
| CN107644921A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-30 | 五邑大学 | 一种新型雪崩二级管光电探测器及其制备方法 |
-
2019
- 2019-04-08 CN CN201910276910.5A patent/CN110323284A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060105554A1 (en) * | 2004-11-16 | 2006-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for solid phase diffusion of zinc into an InP-based photodiode and an InP photodiode made with the method |
| JP2007129033A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法 |
| CN101350376A (zh) * | 2007-07-18 | 2009-01-21 | Jds尤尼弗思公司 | 具有边缘击穿抑制的雪崩光电二极管 |
| CN106887469A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-06-23 | 武汉光谷量子技术有限公司 | 一种雪崩二极管的外延结构及雪崩二极管的制造方法 |
| CN107644921A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-01-30 | 五邑大学 | 一种新型雪崩二级管光电探测器及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021179917A1 (zh) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 深圳市中光工业技术研究院 | 激光芯片及其制备方法 |
| CN111653637A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-09-11 | 厦门市三安集成电路有限公司 | 一种宽光谱响应的雪崩光电二极管及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106098836B (zh) | 通讯用雪崩光电二极管及其制备方法 | |
| US4481523A (en) | Avalanche photodiodes | |
| CN101950775B (zh) | 一种采用外延设备制作双扩散式背面入光的光雪崩管方法 | |
| US20090242933A1 (en) | Semiconductor Photodiode And Method Of Manufacture Thereof | |
| CA2167457C (en) | Compound semiconductor photodetector and method of making same | |
| CN106711274B (zh) | 一种雪崩光电二极管及其制造方法 | |
| KR900004180B1 (ko) | 반도체 광검지기 및 그 제조방법 | |
| CN104576786B (zh) | 新型零伏响应雪崩光电探测器芯片及其制作方法 | |
| US6492239B2 (en) | Method for fabricating avalanche photodiode | |
| JP2010283013A (ja) | メサ型フォトダイオード及びその製造方法 | |
| CN106505116B (zh) | 单行载流子探测器及其制作方法 | |
| CN105118886A (zh) | 一种高响应度雪崩光电二极管制备方法 | |
| US7259439B2 (en) | Semiconductor photodetector and its production method | |
| CN111739975A (zh) | 一种三台面结构的雪崩光电二极管及其制造方法 | |
| CN106784118A (zh) | 背照式高速光电二极管接收芯片及其制作方法 | |
| CN110323284A (zh) | 雪崩光电二极管及其制作方法 | |
| CN103107231A (zh) | 一种基于非N型InP衬底的雪崩光电二极管及其制备方法 | |
| CN104617184B (zh) | PIN台面型InGaAs红外探测器及其制备方法 | |
| CN109192806A (zh) | 一种光电探测器及其制作方法 | |
| CN113707748A (zh) | 外延片及光电探测器芯片 | |
| CN204067379U (zh) | 新型零伏响应雪崩光电探测器芯片 | |
| CN103094398B (zh) | 一种免扩散的雪崩光电二极管及其制备方法 | |
| KR101371401B1 (ko) | 애벌런치 광다이오드 및 그 형성방법 | |
| CN110190148B (zh) | 一种雪崩光电二极管及其制作方法 | |
| CN209675304U (zh) | 一种雪崩光电二极管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191011 |