CN1767217A - 用于铟镓砷/磷化铟平面pin光电探测器芯片制作的外延片结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制造长波长光通信用铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片的III－V族化合物半导体材料；在进行铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作中，外延片结构决定了芯片的基本光电特性，制作这种芯片的外延片顶层常用磷化铟材料；本发明提供了一种新的外延片结构：其顶层不是磷化铟二元层，而是GaxIn1－xAsyP1－y四元层，采用该结构制作的平面PIN光电探测器不仅具有高的稳定可靠性，高响应度，低暗电流，而且还具有高工作速率，宽动态范围和低工作电压。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构。
背景技术
铟镓砷/磷化铟PIN光电探测器成功应用于光传输系统是八十年代中期的事情，起初，这种器件的芯片结构是一种所谓的“台面”结构，由于“台面”结构的P-N结裸露在外界，所以其稳定性和可靠性一直存在问题，后来，聚酰亚胺成功应用于器件的钝化，使器件的稳定性和可靠性获得了很大提高，但器件的暗电流比较大，究其原因，是“台面”漏电产生的；解决这一问题根本办法是将器件改为平面结构。
随着材料技术的进步，气相外延技术的实用化，液相外延被气相外延所代替，器件由“台面”结构变成平面结构；当铟镓砷/磷化铟PIN光电探测器芯片顶层是磷化铟时，其稳定性可靠性，暗电流会得到本质改善；由于磷化铟是宽带隙材料，欧姆接触便成为影响器件特性好坏的重要因素。
发明内容
铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片的接触电阻影响了器件的基本特性，为了得到低接触电阻高质量的PIN光电探测器芯片，芯片的顶层接触层应为窄带隙材料，本发明的目的在于降低芯片的接触电阻，其外延片结构为：
GaxIn1-xAsyP1-y/磷化铟/GaInAs/磷化铟/磷化铟衬底，顶层材料为GaxIn1-xAsyP1-y，带隙可以通过改变材料组分调节；本发明的技术方案是：在磷化铟衬底上依次由以下层次构成：
(1)第一层：磷化铟缓冲层；
(2)第二层：镓铟砷(GaInAs)吸收层；
(3)第三层：磷化铟“光窗”层；
(4)第四层：GaxIn1-xAsyP1-y接触层，其中入g在1.1-1.6微米。
衬底是高掺杂磷化铟单晶片，磷化铟缓冲层的掺杂杂质为硅或者硫，镓铟砷吸收层是非掺杂的本征层，磷化铟“光窗”层是非掺杂的本征层，GaxIn1-xAsyP1-Y接触层是非掺杂的本征层。
本发明的的有益效果在于：
1、采用GaxIn1-xAsyP1-y接触层，克服了由于金属与磷化铟之间大的接触势垒问题，使器件的串联电阻得到明显降低；
2、器件的串联电阻的降低，使器件的光电特性如频率特性，动态范围，工作电压得到明显改善和提高。
附图说明
图1是本发明实施例外延片结构剖面图。
1磷化铟衬底，2磷化铟缓冲层，3镓铟砷(GaInAs)吸收层，4磷化铟“光窗”层，5GaxIn1-xAsyP1-y接触层。
具体实施方式：
如图所示，首先在磷化铟(N+-磷化铟)衬底片上用MOCVD法生长低缺陷磷化铟缓冲层；接着在磷化铟缓冲层上生长非掺杂镓铟砷三元有源层，该层的作用是使长波长入射光在该层吸收，光激发使电子从价带跃迁到导带，产生光生电子-孔穴对，完成将光信号转换成电信号功能；再在镓铟砷三元有源层上生长磷铟“光窗”层，该层决定了短波长光吸收限，对长波长入射光，该层是透明的；最后在磷化铟“光窗”层上生长GaxIn1-xAsyP1-y四元接触层，该层实现欧姆接触，降低接触电阻，改善器件的光电特性。
Claims (6)
1.用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，在磷化铟衬底上依次由以下层次构成：
(1)第一层：磷化铟缓冲层；
(2)第二层：镓铟砷(GaInAs)吸收层；
(3)第三层：磷化铟“光窗”层；
(4)第四层：GaxIn1-xAsyP1-y接触层，截止波长为1.1-1.6微米。
2.根据权利要求1所述的一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，其特征是衬底为高掺杂磷化铟单晶片；
3.根据权利要求1所述的一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，其特征是磷化铟缓冲层的掺杂杂质为硅或者硫；
4.根据权利要求1所述的一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，其特征是镓铟砷吸收层是非掺杂的本征层；
5.根据权利要求1所述的一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，其特征是磷化铟“光窗”层是非掺杂的本征层；
6.根据权利要求1所述的一种用于铟镓砷/磷化铟平面PIN光电探测器芯片制作的外延片结构，其特征是GaxIn1-xAsyP1-Y接触层是非掺杂的本征层。
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| CN104576810A (zh) * | 2014-08-12 | 2015-04-29 | 深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司 | 共面电极模拟光电探测器芯片及其制作方法 |
| CN110634969A (zh) * | 2019-10-30 | 2019-12-31 | 南昌鼎创光电科技有限责任公司 | 一种基于铟镓砷的波长拓展型红外探测器的外延片结构及其制备方法 |
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