[发明专利]雪崩光电探测器、制作方法以及激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种雪崩光电探测器、制作方法以及激光雷达系统中，设置雪崩光电探测器的感光区域为直径范围在100μm～300μm的圆形区域，相对于感光区域为50μm的传统雪崩光电探测器，可以使得探测距离到达200m以上，响应度可以达到20A/W以上，暗电流可以小于10nA。

技术领域

本发明涉及光信号传输技术领域，更具体的说，涉及一种雪崩光电探测器、制作方法以及激光雷达系统。

背景技术

汽车自动驾驶技术的目标是使得车辆行驶更加安全、旅行更加舒适，并可以在一定程度上缓解交通堵塞问题。随着科学技术的不断发展，汽车自动驾驶技术不断成熟完善，高级驾驶辅助系统(ADAS)现在已经很好地集成于汽车，并拥有部分自动驾驶功能。

实现汽车自动驾驶的主要部件是车载传感器。随着自动驾驶的发展，车载传感器将面临新的技术挑战。业界人士普遍认为激光雷达(LiDAR)系统是应对上述挑战的最佳解决方案。该技术已经在ADAS应用中证明了其准确性和可靠性。此外，激光雷达系统不断增强的功能和轻便性正使得其融入更多的车载功能之中。

对于激光雷达系统来说，最关键的选择是光波长，目前两种最流行的波长是905nm和1550nm，尽管晶体硅有易提纯，易掺杂，耐高温等优点，但是晶体硅不能吸收波长大于1100nm的光波，当入射光的波长大于1100nm时硅探测器对光的吸收率和响应率将大大降低，而波长越短对人体的伤害越大，所以激光雷达系统采用响应波长为1550nm的铟镓砷雪崩光电探测器更适合。然而现有的铟镓砷雪崩光电探测器一般是用于光纤通信，探测距离较短，响应度较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例技术方案提供了一种雪崩光电探测器、制作方法以及激光雷达系统，提高了雪崩光电探测器的探测距离和响应度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种用于激光雷达系统的雪崩光电探测器，所述雪崩光电探测器包括：

芯片衬底；

外延功能层，所述外延功能层设置在所述芯片衬底的一侧表面；所述外延功能层包括圆形感光区域，所述感光区域的直径范围为100μm～300μm；

第一电极，所述第一电极设置在所述外延功能层背离所述芯片衬底的一侧表面；

第二电极，所述第二电极设置在所述芯片衬底的另一侧表面。

可选地，在上述雪崩光电探测器中，所述外延功能层包括依次设置在所述芯片衬底上的缓冲层、吸收层、过渡层、场控层、顶层以及接触层；

其中，所述吸收层为InGaAs吸收层。

可选地，在上述雪崩光电探测器中，所述外延功能层具有Zn扩散区，所述Zn扩散区包括第一扩散区域以及包围所述第一扩散区域的第二扩散区域；

所述第一扩散区域的扩散深度为H1，所述扩散第二区域的扩散深度为H2，所述接触层的厚度为h1，所述顶层的厚度为h2，所述场控层的厚度为h3；

其中，h1＜H1＜h1+h2，h1+h2＜H2＜h1+h2+h3。

可选地，在上述雪崩光电探测器中，所述吸收层的厚度小于3.5μm。

可选地，在上述雪崩光电探测器中，所述芯片衬底为N型半绝缘InP衬底；所述缓冲层为InP缓冲层；过渡层为InGaAsP过渡层；所述场控层为InP场控层；所述顶层为InP顶层；所述接触层为InGaAsP接触层。

可选地，在上述雪崩光电探测器中，所述外延功能层背离所述芯片衬底的一侧表面设置有钝化膜，所述钝化膜包围所述感光区域，所述钝化膜与所述感光区域之间具有第一电极通孔，所述第一电极通过所述第一电极通孔与所述外延功能层电接触。