[发明专利]雪崩光电二极管

说明书

本发明的雪崩光电二极管，在第一导电型且具有均匀杂质浓度的基板半导体层(10)内部包括：第一导电型的第一半导体层(11)、第二导电型的第二半导体层(12)、第二导电型的第三半导体层(13)、第二导电型的第四半导体层(14)、形成于在横方向上远离第三半导体层(13)的位置的第一导电型的第五半导体层(15)、第二导电型的第六半导体层(16)、第一接点(31)以及第二接点(32)。第一半导体层(11)分别与第二半导体层(12)和第五半导体层(15)的正下方相接。第一半导体层(11)与第二半导体层(12)之间的结(AJ)处引起雪崩现象。

援引记载

本申请要求主张2016年11月9日申请的日本申请特愿2016-218553的优先权权益，援用该日本申请中记载的全部的记载内容。

技术领域

本发明涉及雪崩光电二极管，更详细地，涉及当施加大于击穿电压的反向偏置电压时，发生雪崩现象从而以盖革模式动作的雪崩光电二极管。

背景技术

在光通信、飞行时间测距(TOF：Time of flight)、车载用成像激光雷达(SPADLIDAR(Single Photon Avalanche Diode Light Detection And Ranging,单光子雪崩二极管激光探测和测距))等领域，使用具有850nm、940nm的波长的红外光激光。这是由于存在以下问题：假设照射光为可见光，则会发生由环境中所存在的自然光(可见光)引起的误动作或者由于照射光进入眼睛而担心元件的动作等。另一方面，红外线不会产生诸如此类的问题，且光能低，对眼睛而言更加安全。因此，如上述那样，使用具有850nm、940nm的波长的红外光激光。随之而来，作为高速检测850nm、940nm的微弱的红外光的光接收元件，光子检测效率高的雪崩二极管受到注目。

若雪崩光电二极管被施加小于击穿电压(Breakdown电压)的反向偏置电压，则以线性模式动作，相对光接收量具有正相关性而改变输出电流。另一方面,若雪崩光电二极管被施加大于击穿电压的反向偏置电压，则以盖革模式动作。对于盖革模式的雪崩光电二极管而言，即使单一光子的入射，也会引起雪崩现象(雪崩倍增)，因此可以得到大的输出电流。因此，盖革模式的雪崩光电二极管也被称为单光子雪崩二极管(SPAD:Single PhotonAvalanche Diode)。雪崩光电二极管在上述的盖革模式中，对阴极-阳极间施加电压，并控制电压以形成3.0×10⁵V/cm以上的电场强度。由此，在该结的附近由微弱光产生的电荷被增幅。其结果，雪崩光电二极管可以针对一个光子般的极小的信号作出反应并输出电信号。另外，对光信号而言，雪崩光电二极管在数皮秒(psec)左右的极短时间内作出反应且时间分辨率优异。