TWI482297B - 具有高靜電放電閥值的光二極體 - Google Patents

具有高靜電放電閥值的光二極體 Download PDF

Info

Publication number
TWI482297B
TWI482297B TW098143453A TW98143453A TWI482297B TW I482297 B TWI482297 B TW I482297B TW 098143453 A TW098143453 A TW 098143453A TW 98143453 A TW98143453 A TW 98143453A TW I482297 B TWI482297 B TW I482297B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
photodiode
contact
type
window layer
Prior art date
Application number
TW098143453A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201044618A (en
Inventor
Zhong Pan
David Venables
Original Assignee
Jds Uniphase Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jds Uniphase Corp filed Critical Jds Uniphase Corp
Publication of TW201044618A publication Critical patent/TW201044618A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI482297B publication Critical patent/TWI482297B/zh

Links

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
    • H01L31/08—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
    • H01L31/105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PIN type
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022416—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier comprising ring electrodes
    • 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
    • H01L31/1844—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 comprising ternary or quaternary compounds, e.g. Ga Al As, In Ga As P
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells

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)

Description

具有高靜電放電閥值的光二極體
本發明係關於光偵測器，且更特定言之，本發明係關於保護光偵測器免受靜電放電的損害。
光二極體或包含PIN及突崩光二極體(APD)的光偵測器廣泛用在光纖應用及光學應用中以將接收光轉換成一電流信號。該等光二極體需要一快速回應時間以能在高速資料傳輸系統中操作。
具有用在此高速信號傳輸中的一快速回應時間之光二極體尤其易受靜電放電(ESD)之損壞。依據一ESD閥值而量測一電子組件對ESD之敏感性。該閥值越高，該組件就越強健地抵抗損壞。
一光二極體之頻寬通常受限於該光二極體之電容與串聯電阻的乘積，被稱為該光二極體之RC常數。在大多數光二極體中p-n接面之電容或接面電容為總電容之主要貢獻者。因此，為實現一高頻寬，必須藉由使該光二極體作用區域儘可能小而減小該接面電容。
然而，一般而言，ESD閥值係與作用區域之大小成比例。作用區域越小，ESD閥值越低且該光二極體越易於受ESD損壞。對於具有2.5Gbps以上之一速率能力的光二極體，典型的ESD閥值為低於50伏特。較低的ESD閥值為光二極體製造之一極嚴重問題。其導致一低裝配良率，即使實施高成本ESD保護裝備及程序。
圖1a為自一晶圓基板製造為一晶片的一典型p-i-n光二極體100之示意結構之一平面圖。在第III至V族化合物半導體系統中，如磷化銦(InP)、砷化銦鎵(InGaAs)、砷化鎵(GaAs)及類似物，p-i-n結構被磊晶成長在n型摻雜基板或半絕緣基板上。對於以與光纖電信有關的波長之操作，InP為一較佳基板材料。
藉由穿過一擴散遮罩的一局部化p型摻雜劑擴散程序而形成具有周邊1a的一p區1。通常鋅(Zn)用作為該p型摻雜劑。用一通常為氮化矽(SiNx )之介電絕緣層5使該p-i-n光二極體100之表面鈍化。
為接觸該光二極體之陽極，一環形金屬接觸環2被沈積穿過在該p區1之周邊內部的該絕緣層5內之一環形開口或通孔6。該金屬接觸環2為環形以允許光學光信號8自該光二極體100之前面進入。使該金屬接觸環2之寬度儘可能小以使該光二極體100之光學敏感區域最大化，該寬度對應於該金屬接觸環2之內徑。鈦/鉑/金(Ti/Pt/Au)為該金屬接觸環2之一合適金屬組合。
用於外部連接至具有一引線接合之光二極體陽極的一接合墊3被沈積在該介電絕緣層5上，藉由一金屬連接連結件4而連接至該金屬接觸環2。箭頭A-A'指示圖1b中所示之光二極體之一截面之位置。
參考圖1b，在該p-i-n光二極體100中，一InP基板10支撐一n型層結構，該n型層結構包括一n型摻雜的InP緩衝層11，厚度為0.3微米至1.0微米；一無意摻雜的InGaAs吸收層12，厚度為0.8微米至4微米；及一n型摻雜或無意摻雜的InP窗層13。藉由局部化p型摻雜劑擴散程序而使一p-n接面1b形成於該吸收層12內以形成該p區1。
該金屬接觸環2大體上沈積在一薄的高度摻雜p型InGaAs層7上以降低接觸電阻率，藉此減小該光二極體串聯電阻。
在該InP基板10屬於一導電n型的情況下，對於該光二極體之陰極的一接點(未顯示)通常被沈積在該InP基板10之底部上。或者，如果該InP基板10為半絕緣，則可自該光二極體之頂部製成一陰極連接至該等n型層。
在先前技術中已揭示針對增大ESD閥值的光二極體結構。
Derkits,Jr.等人(美國專利第6,835,984號「抗ESD裝置(ESD resistant device)」)揭示一半導體裝置，如一光偵測器靜電放電(ESD)保護結構。一介電層係佈置在該作用區層上，且一金屬作用區接點係佈置在該作用區上方之該介電層內且電接觸該作用區。構成該ESD保護結構之一環形金屬護環係佈置在該作用區接點周圍之該介電層內，其中該ESD保護結構電接觸該基板之該作用區層，以為該介電層之表面上的電荷提供一ESD放電路徑。
雖然該金屬護環提供一用於使該介電層之較大表面部分上的表面電荷放電的構件，但其不為該光二極體陽極提供直接的ESD保護。
Maoyou Sun與Yicheng Lu已在發表於2005年Eletron Devices，IEEE Transaction之第52卷、第7期、第1508至1513頁中之「ESD耐用InGaAs p-i-n光二極體的非線性(Nonlinearity in ESD robust InGaAs p-i-n photodiode)」文章中推薦一護環結構以改良一InGaAs光二極體的ESD閥值。然而，該護環增大傾向於減小光二極體頻寬及線性的總光二極體電容。
本發明之一目的為藉由降低ESD感應電流密度而提供一具有改良ESD損壞閥值的光二極體結構。
本發明之另一目的為藉由在連接至該接合墊的交叉處提供一局部加寬環接點，併入一低導電率層以促進橫向電流分散，及藉由增大陽極接點之接觸電阻率而增大該光二極體之串聯電阻，來實現一較低的ESD感應電流密度。
本發明揭示一種具有一增大ESD閥值的光二極體，該光二極體包括一n型InP緩衝層，其係支撐於一InP半導體基板之一上表面上；一本質InGaAs吸收層，其在該緩衝層上，用於吸收入射在該光二極體之頂表面上的光；一InP窗層，其在該吸收層上，用於將該入射光透射至該吸收層；及一SiNx 介電層，其在該窗層上，用於提供鈍化。
自該窗層之一頂表面延伸入該吸收層的一圓形p型區於其中形成一p-n接面，其中該圓形p型區之周邊內的該窗層上之一環形金屬接點用於通過一接觸區而接觸該p型區。在該介電層上提供一接合墊，遠離該p型區，用於外部連接至該光二極體，且一金屬連結件將該接合墊連接至該環形金屬接點。
該接觸區包括在該金屬連結件與該環形金屬接點之交叉處的一環形區段及一擴張區段。該擴張區段具有至少兩倍於該接觸區之該環形區段之面積的一面積。
將參考代表本發明之較佳實施例的附圖而更詳細地描述本發明。
本發明揭示克服以上提及之先前技術裝置之缺點同時實現一改良較高靜電放電(ESD)閥值的一頂入口或前入口光二極體結構。該光二極體可為一PIN、一APD或類似的光偵測器。
試驗已顯示ESD損壞通常被局部化在遠端陽極接合墊3與接觸環2之交叉處，在一靜電放電事件期間於該交叉處注入一電流脈衝。圖2a繪示一實例，其中ESD損壞處20顯現於一掃描電子顯微鏡(SEM)中所取得的一電子束感應電流(EBIC)影像中以及顯現於相同區域之一習知SEM表面影像(圖2b)中。由該ESD電流脈衝所產生的一高電流密度導致局部化熔融及隨後之在該接觸環2下方的半導體之再結晶。此損壞導致危及裝置之操作的一高洩漏電流。
一低接觸電阻及小接觸區域提高光二極體100之速率，且尤其在遠端陽極接合墊3與接觸環2之交叉處導致局部化高電流密度。因此，改良ESD電阻之一有效方式為減小峰值電流密度。
根據本發明，揭示用於減小由ESD電流脈衝所產生之高電流密度的結構細節。基本上可藉由將以下之一或多者併入一光二極體而減小峰值電流密度：
(1)一高接觸電阻金屬；
(2)一分開的電流分散層；及
(3)一局部增大接觸區域。
為改良一光二極體之ESD閥值，可分開或組合地併入此等結構細節。
一p-i-n光二極體200之一第一實施例如圖3a中之一截面所示。
該p-i-n光二極體200之一基板10支撐一n型層結構，該n型層結構包括一n型摻雜的緩衝層11，厚度為0.3微米至1.0微米；一無意摻雜的吸收層12，厚度為0.8微米至4微米；及一n型摻雜或無意摻雜的窗層13。該窗層13可包括具有小於1×1017 cm-3 之一p摻雜位準的一低度摻雜p型半導體層。或者，其可包括具有高電阻的一補償層，如具有1×1017 cm-3 至5×1017 cm-3 範圍之一摻雜級的向內成長之n型層。由於此n型層之摻雜恰稍低於通過一p區擴散程序所產生的p型摻雜，所以在該p區擴散後該窗層變成一補償層。
藉由一局部化p型摻雜劑擴散程序而在該吸收層12內形成一p-n接面1b以形成具有周邊1a的p區1。通常鋅(Zn)用作為用於擴散的p型摻雜劑。在經擴散的p區1內，窗層13及吸收層12之一上部的初期摻雜變成經p型摻雜。在經擴散的p區1外面，該窗層13及該吸收層12之摻雜保持基本不變。
用一介電絕緣層5(通常為氮化矽(SiNx ))使p-i-n光二極體200之表面鈍化。
在第III至V族化合物半導體系統中，如磷化銦(InP)、砷化銦鎵(InGaAs)、砷化鎵(GaAs)及類似物，p-i-n結構被磊晶成長在n型摻雜基板或半絕緣基板上。對於以與光纖電信有關的波長之操作，InP為基板10之一較佳材料。
對於相同的應用，InP大體上用於緩衝層11及窗層13。為吸收有關之光學波長，吸收層12較佳為InGaAs。
為接觸光二極體之陽極，一環形金屬接觸環2被沈積穿過在p區1周邊之內部的絕緣層5內之一環形開口或通孔6。該金屬接觸環2為環形以允許光學光信號8自光二極體200之前面進入。使該金屬接觸環2之寬度儘可能小以使該光二極體200之光學敏感區域最大化，該寬度對應於該金屬接觸環2之內徑。鈦/鉑/金(Ti/Pt/Au)為該金屬接觸環2之一合適金屬組合。
用於外部連接至具有一引線接合之光二極體陽極的一接合墊3被沈積在介電絕緣層5上，藉由一金屬連接連結件4而連接至金屬接觸環2。
對於在光二極體200內之較低接觸電阻率及一減小串聯電阻，金屬接觸環2可電接觸沈積在窗層13頂部上的一薄接觸層7。鈦/鉑/金為該金屬接觸環2之一合適金屬系統。
在以InP為主之裝置中，p型InGaAs大體上用於接觸層7。在典型先前技術之接觸方案中，沈積在該p型InGaAs接觸層7上的Ti/Pt/Au經高度摻雜(大於5×108 cm-3 )，以形成具有金屬接觸環2的一歐姆Ti/InGaAs界面。為此，可實現的接觸電阻率為小於1×10-5 ohm cm2 。雖然此一接點有利於裝置速率，但其不利於橫向電流分散。
然而，在此實施例中，以維持一足夠低接觸電阻的一方式修改金屬接觸環2之接觸電阻率以實現p-i-n光二極體200之一高速操作能力，且足夠高以用於良好地橫向分散電流。
相應地，接觸電阻率被增大至1×10-4 至5×10-4 ohm cm2 間的一範圍。可以許多方式來實現此，如以下實例中所繪示。
對於圖3a中之光二極體200，由Ti/Pt/Au所製成的接觸環2通過具有小於2×1018 cm-3 之一低摻雜位準的接觸層7而連接至p區1。
在InP基板10係屬於一導電n型的情況下，至光二極體之陰極的接點(未顯示)通常係沈積於該InP基板10的底部上。或者，如果該InP基板10為半絕緣，則使一陰極連接至光二極體200頂部上之p區1外面的n型層，例如窗層13或接觸層7。
在一第二實施例中，圖3b中之光二極體300具有直接接觸p區1內之InP窗層13的接觸環2。為此，一金-鋅(AuZn)層16取代前一實施例之接觸層7。雖然該AuZn層16形成至該InP窗層13之一次級歐姆接點，但對於該光二極體的高速操作將是夠好的。
在一第三實施例中，於圖4之光二極體400中，先前實施例之窗層13被細分成一下窗層13、一電流分散層14及一上窗層15。該下窗層13及該上窗層15不經摻雜或稍微經n型摻雜至1×1016 cm-3 至5×1016 cm-3 之一位準，以減小該光二極體400之一暗電流。
為促使自接觸環2流向緩衝層11之電流之一橫向分散，摻雜電流分散層14高於下窗層13及上窗層15。對於該電流分散層14，摻雜位準應在1×1017 cm-3 至5×1017 cm-3 的範圍內，而厚度應在約0.2微米至0.5微米。
為在吸收層12內形成p-n接面1b，局部化p型摻雜劑擴散(使用例如Zn)延伸穿過上窗層15、電流分散層14及下窗層13。在經擴散的p區1內，該下窗層13及該上窗層15、該電流分散層14及該吸收層12之一上部的初期摻雜變成p型。在經擴散的p區1外面，該下窗層13及該上窗層15、該電流分散層14及該吸收層12之一上部的摻雜基本上保持不變。
金屬接觸環2電接觸沈積於窗層15頂部的薄接觸層7。具有大於5×1018 cm-3 之一摻雜位準的p型InGaAs可連同用於該金屬接觸環2的Ti/Pt/Au用於該接觸層7。
在圖5a中繪示一第四實施例。光二極體500之結構係類似於先前實施例，但具有一重要的差異。在環形金屬接觸環2與金屬接觸連結件4的交叉處，穿過鈍化層5的通孔6經局部擴張以形成一擴大的通孔交叉區6'。在此情況下，接觸層7可保持為一具有一恆定環面寬度的環形形狀。雖然顯示該通孔交叉區6'為具有一方形形狀，但可使用其他形狀，應記住宜具有光滑或圓形邊緣的形狀以避免高電場集中。
增大通孔交叉區6'之面積可有效地減小在光二極體500之接觸環2之此最脆弱位置處的電流密度。該通孔交叉區6'經定尺寸以具有比未經擴張通孔6之面積大兩倍或更多倍的一面積。箭頭B-B'指示圖5b中所顯示之光二極體500之截面之位置。
此實施例之一變動可與第二實施例組合，其中省略接觸層7且接觸環2之金屬由Ti/Pt/Au變成AuZn以增大該金屬接觸環2的接觸電阻率。
或者，接觸層7之p型摻雜級亦可經降低以增大金屬接觸層2之接觸電阻率。
在圖6a中呈現一第五實施例。光二極體600係類似於第四實施例，除通孔交叉區6'由一接觸層交叉區7'取代外，該接觸層交叉區7'為在環形金屬接觸環2與金屬連接連結件4之交叉處的接觸層7之一局部擴大部分。可包含該接觸層交叉區7'的該接觸層7可由一p型摻雜InGaAs層組成，如果一低接觸電阻率為所期望，則可高度摻雜該p型摻雜InGaAs層。
相似於先前情況，穿過鈍化層5的通孔6可保持為具有一恆定環面寬度的一環形形狀。
此處之接觸層交叉區7'亦經顯示以具有一方形形狀，但可使用其他形狀，較佳係具有光滑或圓形邊緣以避免高電場集中。
接觸層交叉區7'經定尺寸以具有比未擴張接觸層7之面積大兩倍或更多倍的一面積。箭頭C-C'指示圖6b中所繪示之光二極體600之截面之位置。
1．．．p區
1a．．．周邊
1b．．．p-n接面
2．．．金屬接觸環
3．．．接合墊
4．．．金屬連接連結件
5．．．介電絕緣層
6．．．環形開口/通孔
6'．．．通孔交叉區
7．．．接觸層
7'．．．接觸層交叉區
8．．．光學光信號
10．．．InP基板
11．．．緩衝層
12．．．吸收層
13．．．下窗層
14．．．電流分散層
15．．．上窗層
16．．．金-鋅層
20．．．ESD損壞處
100．．．光二極體
200．．．p-i-n光二極體
300．．．光二極體
400．．．光二極體
500．．．光二極體
600．．．光二極體
圖1a及圖1b分別為一先前技術習知的p-i-n光二極體之一俯視圖及一示意截面；
圖2a及圖2b分別為在接觸環與至接合墊之連接連結件的交叉區域處的一光二極體之ESD損壞之EBIC影像及SEM影像；
圖3a及圖3b分別為根據具有Ti/InGaAs接觸界面及AuZn/InP接觸界面的本發明之一p-i-n光二極體之示意截面；
圖4為併入根據本發明之一電流分散層的一p-i-n光二極體之一示意截面；
圖5a及圖5b分別為根據本發明之一p-i-n光二極體之一俯視圖及一示意截面，該p-i-n光二極體併入在接觸環與至接合墊之連接件的交叉處加寬的一通孔；及
圖6a及圖6b分別為根據本發明之一p-i-n光二極體之一俯視圖及一示意截面，該p-i-n光二極體併入在接觸環與至接合墊之連接件的交叉處加寬的一接觸層。
1．．．p區
2．．．金屬接觸環
3．．．接合墊
4．．．金屬連接連結件
5．．．介電絕緣層
6．．．環形開口/通孔
7．．．接觸層
7'．．．接觸層交叉區
600．．．光二極體

Claims (15)

  1. 一種光二極體，其包括：一半導體基板；一n型緩衝層，其係支撐於該InP半導體基板之一上表面上；一本質吸收層，其在該緩衝層上，用於吸收入射在該光二極體之一頂表面上的光；一窗層，其在該吸收層上，用於將該入射光透射至該吸收層；一介電層，其在該窗層上，用於提供鈍化；一圓形p型區，其自該窗層之一頂表面延伸進入至該吸收層，用於在其中形成一p-n接面；一環形金屬接點，其在該圓形p型區之周邊內之該窗層上，用於穿過一接觸區接觸該圓形p型區；一接合墊，其在該介電層上遠離該圓形p型區，用於外部連接至該光二極體；及一金屬連結件，其將該接合墊連接至該環形金屬接點；其中該接觸區包括在該金屬連結件與該環形金屬接點之交叉處之一環形區段及一擴張區段；及其中該擴張區段具有至少兩倍於該接觸區之環形區段之面積的面積。
  2. 如請求項1之光二極體，其中環形金屬接點具有一介於1×10-4 ohm cm2 與5×10-4 ohm cm2 之間的接觸電阻率。
  3. 如請求項1之光二極體，其中半導體基板、該n型緩衝層及該窗層包括InP，且該本質吸收層包括InGaAs。
  4. 如請求項3之光二極體，其中該接觸區包括穿過該介電層之一通孔。
  5. 如請求項4之光二極體，其中該環形金屬接點包括一金-鋅合金。
  6. 如請求項3之光二極體，其中該接觸區包括佈置於該窗層與該環形接點之間之一InGaAs接觸層。
  7. 如請求項6之光二極體，其中InGaAs接觸層具有一小於2×1018 cm-3 的摻雜位準。
  8. 如請求項3之光二極體，其中該窗層為具有小於1×1017 cm-3 之一p摻雜位準的經摻雜p型。
  9. 如請求項3之光二極體，其中該窗層為具有在1×1017 cm-3 至5×1017 cm-3 範圍內之一摻雜位準的經摻雜n型。
  10. 如請求項1之光二極體，其中該窗層包括一下窗層、用於增大一橫向電流流量之一電流分散層及一上窗層。
  11. 如請求項10之光二極體，其中該電流分散層具有在1×1017 cm-3 至5×1017 cm-3 之間之一摻雜位準，且具有0.2微米至0.5微米之間之一厚度。
  12. 如請求項1之光二極體，其中該圓形p型區包括一經擴散鋅摻雜。
  13. 如請求項1之光二極體，其中該介電層包括氮化矽。
  14. 如請求項6之光二極體，其中該環形金屬接點包括鈦/鉑/金。
  15. 如請求項6之光二極體，其中InGaAs接觸層具有大於5×1018 cm-3 之一摻雜位準。
TW098143453A 2009-06-01 2009-12-17 具有高靜電放電閥值的光二極體 TWI482297B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/476,070 US7948006B2 (en) 2009-06-01 2009-06-01 Photodiode with high ESD threshold

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201044618A TW201044618A (en) 2010-12-16
TWI482297B true TWI482297B (zh) 2015-04-21

Family

ID=43219270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098143453A TWI482297B (zh) 2009-06-01 2009-12-17 具有高靜電放電閥值的光二極體

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7948006B2 (zh)
CN (1) CN101969079B (zh)
TW (1) TWI482297B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8368159B2 (en) * 2011-07-08 2013-02-05 Excelitas Canada, Inc. Photon counting UV-APD
EP3050128A4 (en) * 2013-09-25 2017-04-05 Princeton Infrared Technologies, Inc. LOW NOISE InGaAs PHOTODIODE ARRAY
US9806112B1 (en) * 2016-05-02 2017-10-31 Huawei Technologies Co., Ltd. Electrostatic discharge guard structure
CN109686805B (zh) * 2017-10-19 2021-06-18 中国电子科技集团公司第四十四研究所 硅基高速高响应pin光电探测器及其制作方法
CN114365359A (zh) * 2019-09-17 2022-04-15 三菱电机株式会社 半导体激光装置
CN111640670B (zh) * 2020-06-02 2023-11-17 朝阳微电子科技股份有限公司 一种小电容导向整流管的制造方法
CN112951941B (zh) * 2021-01-27 2022-04-12 中山德华芯片技术有限公司 一种柔性平面探测器pin芯片及其制作方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW543197B (en) * 2000-08-16 2003-07-21 Qinetiq Ltd Photodetector circuit, array of photodetector pixel circuit and method of making a photodetector circuit
US6753214B1 (en) * 2001-02-16 2004-06-22 Optical Communication Products, Inc. Photodetector with isolation implant region for reduced device capacitance and increased bandwidth
TW200631171A (en) * 2005-02-18 2006-09-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric conversion device and manufacturing method of the same, and a semiconductor device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159775A (ja) * 1988-12-14 1990-06-19 Toshiba Corp 半導体受光素子及びその製造方法
US6489232B1 (en) * 2000-05-31 2002-12-03 Agere Systems, Inc. ESD resistant device
US7795064B2 (en) * 2007-11-14 2010-09-14 Jds Uniphase Corporation Front-illuminated avalanche photodiode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW543197B (en) * 2000-08-16 2003-07-21 Qinetiq Ltd Photodetector circuit, array of photodetector pixel circuit and method of making a photodetector circuit
US6753214B1 (en) * 2001-02-16 2004-06-22 Optical Communication Products, Inc. Photodetector with isolation implant region for reduced device capacitance and increased bandwidth
TW200631171A (en) * 2005-02-18 2006-09-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Photoelectric conversion device and manufacturing method of the same, and a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
TW201044618A (en) 2010-12-16
US7948006B2 (en) 2011-05-24
US20100301441A1 (en) 2010-12-02
CN101969079B (zh) 2014-12-03
CN101969079A (zh) 2011-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI482297B (zh) 具有高靜電放電閥值的光二極體
US6794631B2 (en) Three-terminal avalanche photodiode
JP3221402B2 (ja) 受光素子と受光装置
JP5045436B2 (ja) アバランシェフォトダイオード
JP5568979B2 (ja) 検出装置、受光素子アレイ、および検出装置の製造方法
US4857982A (en) Avalanche photodiode with floating guard ring
CA2361311A1 (en) A semiconductor photodiode and an optical receiver
WO2008066696A2 (en) Sam avalanche photodiode detector with absorption region and multiplication region in individual isolated mesas
JPH04111479A (ja) 受光素子
KR960001190B1 (ko) 수광장치
EP3864707B1 (en) Pin photodetector
US4876209A (en) Method of making avalanche photodiode
US8105866B2 (en) Method of making PIN-type photo detecting element with a controlled thickness of window semiconductor layer
JP4755341B2 (ja) 高速前方照明ホトダイオードのための高度にドープされたｐ−型コンタクト
EP1620899B1 (en) Pin photodetector
US6445020B2 (en) Semiconductor light-receiving device
US6489232B1 (en) ESD resistant device
Chizh et al. High-speed high-power InAlAs/InGaAs/InP schottky photodiode
JPH0513798A (ja) 半導体受光装置
US6589848B1 (en) Photodetector device and method for manufacturing the same
JP4719763B2 (ja) 受信器の製造方法
JP4137568B2 (ja) 受信器
JP2945438B2 (ja) 光半導体装置及びそれを用いた受光器
JPH04263475A (ja) 半導体受光素子及びその製造方法
RU221645U1 (ru) Полупроводниковый фотодиод для инфракрасного излучения