[发明专利]一种三台面结构的雪崩光电二极管及其制造方法

权利要求书

1.一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，包括自下而上设置的Fe-InP衬底（1）、InP缓冲层（2）、P型InGaAsP接触层（3）、第三台面（4）、第二台面（5）和第一台面（6）；

所述第三台面包括自下而上设置的P型InP腐蚀截止层（41）、P型InGaAsP渐变层（42）、P型InGaAs光吸收层（43）、i型InGaAs光吸收层（44）、P型AlGaInAs渐变层（45）、P型InP电荷层（46）和i型InAlAs倍增层（47）；

所述第二台面包括自下而上设置的N型InP电荷层（51）和N型InP边缘电场缓冲层（52）；

所述第一台面包括N型InGaAs接触层（61）。

2.根据权利要求1所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，各外延层均与衬底晶格匹配。

3.根据权利要求1所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，所述P型InGaAsP接触层和N型InGaAs接触层上方分别设置有P电极（8）和N电极（9）。

4.根据权利要求1所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，在三台面结构的上方和侧壁上设置有SiO₂钝化层（7）。

5.根据权利要求1所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，所述Fe-InP衬底背面设置有增透膜（10），雪崩光电二极管工作时，光从衬底背面入射。

6.根据权利要求1所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管，其特征在于，所述雪崩光电二极管光敏面的面积为第一台面的面积。

7.一种三台面结构的雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 在Fe-InP衬底（1）上，依次外延生长包括InP缓冲层（2）、P型InGaAsP接触层（3）、P型InP腐蚀截止层（41）、P型InGaAsP渐变层（42）、P型InGaAs光吸收层（43）、i型InGaAs光吸收层（44）、P型AlGaInAs渐变层（45）、P型InP电荷层（46）、i型InAlAs倍增层（47）、N型InP电荷层（51）、N型InP边缘电场缓冲层（52）和N型InGaAs接触层（61），形成外延片；

S2. 采用SiO₂掩膜、光刻，湿法腐蚀工艺，在所述外延片上形成第一台面；

S3. 形成第一台面后，采用光刻工艺形成掩膜，湿法腐蚀形成第二台面；

S4. 形成第二台面后，采用光刻工艺形成掩膜，干法刻蚀和湿法腐蚀形成第三台面；

S5. 去除外延片上残余的SiO₂掩膜，再利用PECVD沉积SiO₂，在三台面结构的上方和侧壁上生长SiO₂钝化层（7）；

S6. 在第一台面中的N型InGaAs接触层和第三台面中的P型InGaAsP接触层的上方开窗口，分别蒸镀N金属和P金属，形成N电极（9）和P电极（8）；

S7. 电极制备完成后，将外延片减薄，在Fe-InP衬底背面蒸镀一层雪崩光电二极管工作波长四分之一厚度的增透膜。

8.根据权利要求7所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述外延片上，利用PECVD沉积一层SiO₂掩膜；然后通过光刻、刻蚀将第一台面所需图形转移至SiO₂掩膜上，再利用H₃PO₄:H₂0₂:H₂0混合溶液腐蚀N型InGaAs接触层，得到第一台面。

9.根据权利要求7所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，对得到第一台面的外延片再次进行光刻工艺，利用光刻胶掩膜，将第二台面所需图形转移至光刻胶上，然后利用HCl溶液腐蚀InP，去除剩余的光刻胶后得到第二台面。

10.根据权利要求7所述的一种三台面结构的雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，所述步骤S4中，对得到第二台面的外延片继续进行光刻工艺，利用光刻胶掩膜，将第三台面所需图形转移至光刻胶上，首先利用ICP或RIE干法刻蚀，自上而下从i型InAlAs倍增层刻蚀至InP刻蚀截止层，然后利用HCl溶液去除剩余的InP刻蚀截止层，去除剩余的光刻胶后得到第三台面。