[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

说明书

本发明涉及一种三台面结构的雪崩光电二极管及其制造方法，所述雪崩光电二极管包括自下而上设置的Fe‑InP衬底、InP缓冲层、P型InGaAsP接触层、第三台面、第二台面和第一台面；所述第三台面包括自下而上设置的P型InP腐蚀截止层、P型InGaAsP渐变层、P型InGaAs光吸收层、i型InGaAs光吸收层、P型AlGaInAs渐变层、P型InP电荷层和i型InAlAs倍增层；所述第二台面包括自下而上设置的N型InP电荷层和N型InP边缘电场缓冲层；所述第一台面包括N型InGaAs接触层。该雪崩光电二极管及其制造方法有利于提高雪崩光电二极管的可靠性和高速、高带宽性能。

技术领域

本发明涉及光电二极管技术领域，具体涉及一种三台面结构的雪崩光电二极管及其制造方法。

背景技术

InP基雪崩光电二极管具有灵敏度高、响应度大等优点，作为光接收机的核心部分在光通信系统中被广泛使用，传统平面结构的雪崩光电二极管制造时，器件的光敏面大小由Zn扩散的窗口决定，而扩散窗口的曲率效应使边缘的电场强度高于光敏面中心区域，在扩散窗口边缘易造成边缘击穿，影响器件的正常工作，降低可靠性。

现有的抑制边缘击穿的方法一般采取在光敏面外圈再次进行扩散或离子注入，形成特定深度和扩散浓度的保护环，改善边缘电场。另一种方法是，先生长电荷层及其下面各层，刻蚀形成台面，然后利用MOCVD二次外延上面的InP层，以此改善边缘电场，抑制提前击穿。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三台面结构的雪崩光电二极管及其制造方法，该雪崩光电二极管及其制造方法有利于提高雪崩光电二极管的可靠性和高速、高带宽性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三台面结构的雪崩光电二极管，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）。

进一步地，各外延层均与衬底晶格匹配。

进一步地，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）。

进一步地，在三台面结构的上方和侧壁上设置有SiO₂钝化层（7）。

进一步地，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。

进一步地，所述雪崩光电二极管光敏面的面积为第一台面的面积。

本发明还提供了一种三台面结构的雪崩光电二极管的制造方法，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；