[发明专利]新型异质结雪崩光电二极管

说明书

本发明公开了一种新型异质结雪崩光电二极管，包括衬底、第一外延层、第二外延层、第三外延层和第四外延层，第四外延层通过异质外延生长形成于第三外延层之上；第一外延层上形成有第一掺杂区，第一掺杂区包含第一掺杂类型掺杂；第一外延层上形成有第一电极接触区，第一电极接触区包含第一掺杂类型掺杂；第二外延层上形成有第二掺杂区，第二掺杂区包含第一掺杂类型掺杂；第三外延层顶部区域形成有制作有图形的防电场穿透保护层，制作有图形的防电场穿透保护层包含有第一掺杂剂量的第二掺杂类型掺杂；第三外延层顶部区域形成有电场穿透通孔阵列区，电场穿透通孔阵列区包含有第二掺杂剂量的第二掺杂类型掺杂。本发明可以降低器件暗电流，提高探测灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种新型异质结雪崩光电二极管。

背景技术

如图2所示，为一种传统的异质外延雪崩光电二极管的典型结构，包括衬底201、第一外延层202、第二外延层203、第三外延层204和第四外延层205，在第一外延层202具有第一掺杂区211，在第一掺杂区211中形成有第一电极接触区212；在第二外延层203上具有第二掺杂区213，在第三外延层204上形成有防电场穿透保护层216，在防电场穿透保护层216上形成有增益区电场控制电荷掺杂层217，在第四外延层205上形成有第二电极接触区218。其中第一外延层202、第二外延层203和第三外延层204为硅(Si)材料，第四外延层205为锗(Ge)材料。由于Ge材料和Si材料之间存在较大的晶格失配，导致Ge材料在外延过程中形成大量的缺陷和错位，在工作偏压条件下电场渗透进入Ge材料区域时会形成较大的暗电流，从而影响探测信噪比和检测灵敏度。

发明内容

本发明的目的是解决目前异质外延雪崩光电二极管由于上述结构缺陷导致存在较大暗电流，从而影响探测信噪比和检测灵敏度的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供一种新型异质结雪崩光电二极管，从下至上依次包括衬底、第一外延层、第二外延层、第三外延层和第四外延层，所述第四外延层通过异质外延生长形成于所述第三外延层之上；

所述第一外延层上形成有第一掺杂区，所述第一掺杂区包含第一掺杂类型掺杂；

所述第一外延层上形成有第一电极接触区，所述第一电极接触区包含第一掺杂类型掺杂；

所述第二外延层上形成有第二掺杂区，所述第二掺杂区包含第一掺杂类型掺杂；

所述第三外延层顶部区域形成有制作有图形的防电场穿透保护层，所述制作有图形的防电场穿透保护层包含有第一掺杂剂量的第二掺杂类型掺杂；

所述第三外延层顶部区域形成有电场穿透通孔阵列区，所述电场穿透通孔阵列区包含有第二掺杂剂量的第二掺杂类型掺杂；

所述第四外延层上形成有第二电极接触区，所述第二电极接触区包含第二掺杂类型掺杂。

进一步地，所述制作有图形的防电场穿透保护层通过离子注入或扩散工艺形成于所述第三外延层顶部区域。

进一步地，所述电场穿透通孔阵列区通过离子注入或扩散工艺形成于所述第三外延层顶部区域。

进一步地，所述第二外延层未掺杂、非故意掺杂或低浓度掺杂，其背景掺杂浓度低于5E15cm-3。

进一步地，所述第三外延层未掺杂、非故意掺杂或低浓度掺杂，其背景掺杂浓度低于5E15cm-3。

进一步地，所述衬底为硅衬底、绝缘体上硅衬底、砷化镓衬底、磷化铟称帝、石英衬底、碳化硅衬底和蓝宝石中的一种。

进一步地，所述第一外延层、第二外延层和第三外延层均包含第一半导体材料，所述第一半导体材料是硅、磷化铟、砷化镓、氮化铝和氮化镓中的一种。