本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光電器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種雪崩光電二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

在InGaAs/InP雪崩光電二極管(APD)內(nèi)部高電場(chǎng)區(qū)的作用下，載流子可以與晶格原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生二次載流子雪崩倍增效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)初始光電流信號(hào)的放大，從而提高了整個(gè)光接收機(jī)的靈敏度。APD作為光通信領(lǐng)域內(nèi)重要的高靈敏度光信號(hào)接收元件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于GPON/EPON接入網(wǎng)絡(luò)和中長(zhǎng)距離的干線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中。當(dāng)前，InGaAs/InP APD芯片主要采用分離吸收區(qū)和倍增區(qū)的SAGCM結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以在實(shí)現(xiàn)雪崩區(qū)高電場(chǎng)的同時(shí)獲得低電場(chǎng)區(qū)的光吸收區(qū)，具有高雪崩增益和低暗電流的雙重優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)的熱擴(kuò)散或離子注入方法可以較方便地形成APD的雪崩區(qū)，但是摻雜區(qū)邊緣不可避免地會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)分布的“彎曲”結(jié)構(gòu)，使得APD雪崩區(qū)邊緣的電場(chǎng)大于中心區(qū)域的電場(chǎng)，導(dǎo)致邊緣區(qū)域?qū)⑾扔谘┍乐行膮^(qū)域被擊穿(即產(chǎn)生所謂的邊緣效應(yīng))，導(dǎo)致雪崩區(qū)倍增增益的減少和器件可靠性的惡化。

傳統(tǒng)抑止邊緣擊穿的方法有多種：包括在器件的側(cè)向形成保護(hù)環(huán)，這種技術(shù)是利用在芯片生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)擴(kuò)散形成P區(qū)的同時(shí)，利用離子注入或者二次擴(kuò)散的方法在P區(qū)的側(cè)向注入一定濃度的雜質(zhì)，形成一個(gè)保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)(GR)，或者形成兩個(gè)相鄰的一深一淺的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)(PLEG)。保護(hù)環(huán)的作用在于它降低了P區(qū)的曲率效應(yīng)，從而有效的抑止APD器件中P區(qū)邊緣電場(chǎng)過(guò)高導(dǎo)致的擊穿。但是這種辦法對(duì)于分別吸收倍增(SAM)結(jié)構(gòu)的APD器件來(lái)講，由于引入了保護(hù)環(huán)，在環(huán)下面的空間電荷急劇下降，容易導(dǎo)致環(huán)底下的吸收層電場(chǎng)過(guò)高發(fā)生隧穿效應(yīng)。另一種辦法是在器件中形成浮動(dòng)保護(hù)環(huán)，這種辦法通過(guò)光刻技術(shù)一次性在倍增層上面形成三個(gè)有一定間隔窗口，然后通過(guò)一次性擴(kuò)散形成重?fù)诫s的P區(qū)和兩個(gè)保護(hù)環(huán)。有了這兩個(gè)保護(hù)環(huán)，隨著外加電壓的升高，P區(qū)下的耗盡區(qū)域往側(cè)向擴(kuò)展直至碰到內(nèi)側(cè)的保護(hù)環(huán)，由于保護(hù)環(huán)與中心的P區(qū)都是重?fù)诫s，它們之間電勢(shì)相等，耗盡區(qū)域就直接″跳″到外側(cè)的保護(hù)環(huán)，擴(kuò)大了的耗盡區(qū)域增加了P區(qū)邊緣等電勢(shì)線(xiàn)的間隔從而降低了P區(qū)邊緣的電場(chǎng)。當(dāng)電壓繼續(xù)升高時(shí)，耗盡區(qū)域又從內(nèi)側(cè)保護(hù)環(huán)″跳″到外側(cè)的保護(hù)環(huán)，進(jìn)一步降低邊緣的電場(chǎng)，從而有效的抑止P區(qū)邊緣發(fā)生擊穿。再一種技術(shù)是利用在P區(qū)下方生長(zhǎng)部分電荷薄層以增強(qiáng)PN區(qū)的電場(chǎng)，使PN區(qū)的電場(chǎng)大于邊緣的電場(chǎng)先發(fā)生碰撞電離。該技術(shù)是先利用金屬有機(jī)氣相沉積(MOCVD)或分子束外延(MBE)的方法在襯底上生長(zhǎng)吸收層和電荷層，然后利用反應(yīng)離子刻蝕(RBE)在P區(qū)的正下方刻蝕出一個(gè)電荷薄層，再繼續(xù)使用MOCVD或者M(jìn)BE的辦法生長(zhǎng)倍增層。該技術(shù)涉及到多種工藝過(guò)程，包括二次生長(zhǎng)，反應(yīng)離子刻蝕等，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜?，F(xiàn)階段還存在其他邊緣擊穿抑制的方法，如雙Zn擴(kuò)散臺(tái)階結(jié)技術(shù)、預(yù)刻蝕技術(shù)和刻蝕電荷層二次外延技術(shù)等。雖然上述方法都能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣效應(yīng)的抑制，但代價(jià)卻是制備工藝更復(fù)雜和生成成本更昂貴，以及對(duì)工藝精度要求更高，從而阻礙了APD芯片性能和成品率的進(jìn)一步提高。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN105655436公開(kāi)的一種雪崩光電二極管的制造方法具有以下工序：在襯底上形成p型電場(chǎng)緩和層的工序，其中，在該p型電場(chǎng)緩和層中作為p型摻雜物而添加碳，作為組成而包含鋁；在所述p型電場(chǎng)緩和層上形成帽蓋層的工序；以及在所述帽蓋層上形成光吸收層的工序，不導(dǎo)入V族原料而在不活潑氣體氣氛中進(jìn)行從所述帽蓋層的生長(zhǎng)溫度至所述光吸收層的生長(zhǎng)溫度為止的升溫工序。該專(zhuān)利能夠改善電場(chǎng)緩和層中所添加的碳的活化率，但該專(zhuān)利無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣擊穿效應(yīng)的抑制，同時(shí)不影響APD芯片的其他性能參數(shù)。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN104465853 A公開(kāi)的一種雪崩光電二極管在襯底上至少外延生長(zhǎng)的緩沖層，N型歐姆接觸層，光吸收層，雪崩倍增層和P型歐姆接觸層。該專(zhuān)利采用不同厚度的InAs層、GaSb層的超晶格制成光吸收層，可以吸收從短波到長(zhǎng)波的紅外，同時(shí)AlGaAsSb可以減少暗電流，但該專(zhuān)利無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣擊穿效應(yīng)的抑制，同時(shí)不影響APD芯片的其他性能參數(shù)。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN103081129 A公開(kāi)的一種雪崩光電二極管包括半絕緣性基板；在所述半絕緣性基板面上，按照p型電極層、p型光吸收層、低雜質(zhì)濃度的光吸收層、帶隙傾斜層、p型電場(chǎng)控制層、雪崩倍增層、n型電場(chǎng)控制層、以及低雜質(zhì)濃度的電子行進(jìn)層的順序?qū)盈B的第1層疊結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的第1臺(tái)面；以及從層疊方向看，外周處于所述第1臺(tái)面的外周的內(nèi)側(cè)，在所述第1臺(tái)面的所述電子行進(jìn)層側(cè)的表面上，按照n型電極緩沖層、以及n型電極層的順序?qū)盈B的第2層疊結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的第2臺(tái)面，所述n型電場(chǎng)控制層的總施主濃度比所述p型電場(chǎng)控制層的總受主濃度低2×1011～1×1012/cm2的范圍。該專(zhuān)利提供能夠降低臺(tái)面表面、電極層的形狀所引起的暗電流的APD，但該專(zhuān)利無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣擊穿效應(yīng)的抑制，同時(shí)不影響APD芯片的其他性能參數(shù)。

專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102280516 A公開(kāi)的一種半導(dǎo)體受光元件具有：第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底；依次層疊在所述半導(dǎo)體襯底上的摻雜有雜質(zhì)的第一導(dǎo)電型的光吸收復(fù)合層、第一導(dǎo)電型的多層反射膜、光吸收層以及窗層；第二導(dǎo)電型的摻雜區(qū)域，形成在所述窗層的一部分上；第一電極，與所述摻雜區(qū)域連接；以及第二電極，與所述半導(dǎo)體襯底的下表面連接，所述窗層的帶隙能量比所述光吸收層的帶隙能量大，所述光吸收復(fù)合層的帶隙能量比所述半導(dǎo)體襯底的帶隙能量小。該專(zhuān)利能夠降低響應(yīng)失真并且抑制受光靈敏性的降低，但該專(zhuān)利無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣擊穿效應(yīng)的抑制，同時(shí)不影響APD芯片的其他性能參數(shù)。

在背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此可能包含不構(gòu)成在本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出了一種雪崩光電二極管及其利用補(bǔ)償摻雜技術(shù)制備雪崩光電二極管(APD)芯片的方法。采用該方法制備APD芯片不需要復(fù)雜的加工工藝就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣擊穿效應(yīng)的抑制，同時(shí)不影響APD芯片的其他性能參數(shù)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的一個(gè)方面，一種雪崩光電二極管包括：

-襯底；

-緩沖層，所述的緩沖層布置在所述的襯底上；

-光吸收層，所述的光吸收層布置在所述的緩沖層上；

-過(guò)渡層，所述的過(guò)渡層布置在所述的光吸收層上；

-漸變層，所述的漸變層布置在所述的過(guò)渡層上；

-電荷層，所述的電荷層布置在所述的漸變層上；

-覆蓋層，所述的覆蓋層布置在所述的電荷層上，其中，所述的覆蓋層包括P型中心有源區(qū)和補(bǔ)償摻雜區(qū)，

所述的P型中心有源區(qū)是向所述的覆蓋層中心區(qū)域摻入P型雜質(zhì)而形成；

所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)是向所述的P型中心有源區(qū)的外圍環(huán)形區(qū)域內(nèi)摻入N型雜質(zhì)而形成；

-介質(zhì)掩膜層，所述的介質(zhì)掩膜層經(jīng)由淀積方式布置在所述的覆蓋層上，并經(jīng)由光刻布置電極孔；

-正面電極層，所述的正面電極層布置在所述的介質(zhì)掩膜層上，并通過(guò)所述的介質(zhì)掩膜層的所述電極孔與所述的覆蓋層相接觸，實(shí)現(xiàn)電連接；

-背面電極層，所述的背面電極層布置在所述的襯底背面。

優(yōu)選地，所述的襯底和所述的緩沖層均為N型InP材料。

優(yōu)選地，所述的襯底為重?fù)诫s層。

優(yōu)選地，所述的光吸收層和所述的過(guò)渡層均為N型InGaAs材料。

優(yōu)選地，所述的光吸收層為非故意摻雜的本征材料。

優(yōu)選地，所述的漸變層為N型InGaAsP多層帶隙漸變結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述的電荷層和所述的覆蓋層均為N型InP材料。

優(yōu)選地，所述的電荷層為重?fù)诫s層。

優(yōu)選地，所述的P型中心有源區(qū)和所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)均采用熱擴(kuò)散或離子注入的方式實(shí)現(xiàn)摻雜，所述的P型中心有源區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)。

優(yōu)選地，所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)為摻入一定量的N型雜質(zhì)的P型材料。

優(yōu)選地，所述的P型中心有源區(qū)與所述的電荷層之間的區(qū)域?yàn)楦唠妶?chǎng)的雪崩倍增區(qū)。

優(yōu)選地，所述的介質(zhì)掩膜層為SiO2或SiNx材料，所述的P型中心有源區(qū)上方有刻蝕出的環(huán)形電極孔。

優(yōu)選地，所述的正面電極層通過(guò)所述的電極孔與所述的P型中心有源區(qū)相接觸，且中央?yún)^(qū)域?yàn)橥腹獾拇翱趨^(qū)。

優(yōu)選地，所述的背面電極布置在減薄之后的所述的襯底的背面。

本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種制備所述的雪崩光電二極管的方法的步驟包括：

在第一步驟中：在襯底上利用外延生長(zhǎng)設(shè)備依次生成緩沖層、光吸收層、過(guò)渡層、漸變層、電荷層和覆蓋層；

在第二步驟中：利用光刻、刻蝕或者摻雜工藝，向所述的覆蓋層中心區(qū)域摻入P型雜質(zhì)，形成P型中心有源區(qū)；

在第三步驟中：利用光刻、刻蝕或者摻雜工藝，向所述的P型中心有源區(qū)的外圍環(huán)形區(qū)域內(nèi)摻入N型雜質(zhì)，形成補(bǔ)償摻雜區(qū)；

在第四步驟中：采用淀積方式在所述的覆蓋層上制作介質(zhì)掩膜層，并利用光刻或者刻蝕工藝，制作電極孔；

在第五步驟中：制作正面電極，通過(guò)所述的電極孔與所述的P型中心有源區(qū)形成歐姆接觸，并利用光刻或者刻蝕工藝，制作出透光的窗口區(qū)；

在第六步驟中：將所述的襯底減薄后，在所述的襯底背面制作背面電極；

在第七步驟中：對(duì)所述的雪崩光電二極管的管芯進(jìn)行分割解理，然后封裝。

優(yōu)選地，所述的P型中心有源區(qū)和所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)均采用熱擴(kuò)散或離子注入的方式實(shí)現(xiàn)摻雜，其中，所述的P型中心有源區(qū)為P型重?fù)诫s區(qū)，所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)中摻入一定量的N型雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述的P型中心有源區(qū)外圍區(qū)域的雜質(zhì)補(bǔ)償作用，所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)是P型材料。

優(yōu)選地，所述的P型中心有源區(qū)與所述的電荷層之間的區(qū)域?yàn)楦唠妶?chǎng)的雪崩倍增區(qū)。

優(yōu)選地，所述的介質(zhì)掩膜層為SiO₂或SiN_x材料，并在所述的P型中心有源區(qū)上方刻蝕出環(huán)形電極孔。

優(yōu)選地，所述的正面電極層通過(guò)所述的電極孔與所述的P型中心有源區(qū)相接觸，且中央?yún)^(qū)域?yàn)橥腹獾拇翱趨^(qū)。

優(yōu)選地，所述的背面電極布置在減薄之后的所述的襯底的背面。

本發(fā)明依據(jù)半導(dǎo)體中雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)脑?，在傳統(tǒng)的兩步擴(kuò)散工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)APD芯片邊緣效應(yīng)的抑制。在完成有源區(qū)P型摻雜后，在P型摻雜區(qū)外圍再進(jìn)行N型摻雜。利用N型雜質(zhì)對(duì)P型雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，實(shí)質(zhì)上降低了P型有源區(qū)外圍的P型雜質(zhì)濃度，從而降低了整個(gè)有源區(qū)外圍區(qū)域的擊穿電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)APD芯片邊緣提前擊穿現(xiàn)象的抑制。

上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行舉例說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選的具體實(shí)施方式中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說(shuō)明書(shū)附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。顯而易見(jiàn)地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個(gè)附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是P型中心有源區(qū)和補(bǔ)償摻雜區(qū)的雪崩倍增因子與偏置電壓的典型關(guān)系曲線(xiàn)；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備雪崩光電二極管的方法的步驟示意圖。

其中：

20-襯底；

21-緩沖層；

22-光吸收層；

23-過(guò)渡層；

24-漸變層；

25-電荷層；

26-覆蓋層；

27-P型中心有源區(qū)；

28-補(bǔ)償摻雜區(qū)；

29-介質(zhì)掩膜層；

30-正面電極層；

31-背面電極層；

32-雪崩倍增區(qū)。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

需要說(shuō)明的是，在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)指稱(chēng)特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，技術(shù)人員可能會(huì)用不同名詞來(lái)稱(chēng)呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以名詞的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”或“包括”為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。說(shuō)明書(shū)后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說(shuō)明書(shū)的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)附圖并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。

為了更好地理解，圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，所述雪崩光電二極管包括：

-襯底20；

-緩沖層21，所述的緩沖層21布置在所述的襯底20上；

-光吸收層22，所述的光吸收層22布置在所述的緩沖層21上；

-過(guò)渡層23，所述的過(guò)渡層23布置在所述的光吸收層22上；

-漸變層24，所述的漸變層24布置在所述的過(guò)渡層23上；

-電荷層25，所述的電荷層25布置在所述的漸變層24上；

-覆蓋層26，所述的覆蓋層26布置在所述的電荷層25上，其中，

所述的覆蓋層26包括P型中心有源區(qū)27和補(bǔ)償摻雜區(qū)28，

所述的P型中心有源區(qū)27是向所述的覆蓋層26中心區(qū)域摻入P型雜質(zhì)而形成；

所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)28是向所述的P型中心有源區(qū)27的外圍環(huán)形區(qū)域內(nèi)摻入N型雜質(zhì)而形成；

-介質(zhì)掩膜層29，所述的介質(zhì)掩膜層29經(jīng)由淀積方式布置在所述的覆蓋層26上，并經(jīng)由光刻布置電極孔；

-正面電極層30，所述的正面電極層30布置在所述的介質(zhì)掩膜層29上，并通過(guò)所述的介質(zhì)掩膜層29的所述電極孔與所述的覆蓋層26相接觸，實(shí)現(xiàn)電連接；

-背面電極層31，所述的背面電極層31布置在所述的襯底20背面。

圖2是P型中心有源區(qū)和補(bǔ)償摻雜區(qū)的雪崩倍增因子與偏置電壓的典型關(guān)系曲線(xiàn)，如圖2所示的P型中心有源區(qū)和補(bǔ)償摻雜區(qū)的雪崩倍增因子與偏置電壓的典型關(guān)系，其中，實(shí)線(xiàn)表示P型中心有源區(qū)，虛線(xiàn)表示補(bǔ)償摻雜區(qū)，從圖2中可以看出，相同偏置電壓下，補(bǔ)償摻雜區(qū)的倍增因子小于P型中心有源區(qū)的，特別是在接近擊穿電壓的區(qū)域，這種差異更明顯。采用補(bǔ)償摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)后，明顯地提高了有源區(qū)外圍區(qū)域，即補(bǔ)償摻雜區(qū)的擊穿電壓，從而有效的抑制了邊緣提前擊穿現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明巧妙地利用雜質(zhì)補(bǔ)償原理對(duì)APD芯片邊緣電場(chǎng)的分布進(jìn)行了優(yōu)化。在N型補(bǔ)償摻雜的作用下，有源區(qū)外圍區(qū)域的P型雜質(zhì)濃度降低。在同樣的偏置電壓下，該區(qū)域的電場(chǎng)小于P型中心有源區(qū)的電場(chǎng)。從而使得APD邊緣的擊穿電壓小于P型中心有源區(qū)內(nèi)的擊穿電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)邊緣效應(yīng)的抑制。雖然在P型中心有源區(qū)和補(bǔ)償摻雜區(qū)的界面處存在雜質(zhì)濃度差，但是由于都是P型雜質(zhì)，不會(huì)形成PN結(jié)，因此不會(huì)形成明顯的空間電荷分布，即在界面處不存在明顯的界面電場(chǎng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的襯底20和所述的緩沖層21均為N型InP材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的襯底20為重?fù)诫s層。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的光吸收層22和所述的過(guò)渡層23均為N型InGaAs材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的光吸收層22為非故意摻雜的本征材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的漸變層24為N型InGaAsP多層帶隙漸變結(jié)構(gòu)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的電荷層25和所述的覆蓋層26均為N型InP材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的電荷層25為重?fù)诫s層。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的P型中心有源區(qū)27和所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)28均采用熱擴(kuò)散或離子注入的方式實(shí)現(xiàn)摻雜，所述的P型中心有源區(qū)27為P型重?fù)诫s區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的補(bǔ)償摻雜區(qū)28為摻入一定量的N型雜質(zhì)的P型材料。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的P型中心有源區(qū)27與所述的電荷層25之間的區(qū)域?yàn)楦唠妶?chǎng)的雪崩倍增區(qū)32。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的介質(zhì)掩膜層29為SiO₂或SiN_x材料，所述的P型中心有源區(qū)27上方有刻蝕出的環(huán)形電極孔。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的正面電極層30通過(guò)所述的電極孔與所述的P型中心有源區(qū)27相接觸，且中央?yún)^(qū)域?yàn)橥腹獾拇翱趨^(qū)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述的背面電極層31布置在減薄之后的所述的襯底20的背面。

圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制備雪崩光電二極管的步驟示意圖，本發(fā)明實(shí)施例將結(jié)合圖3進(jìn)行具體說(shuō)明。

如圖3所示，一種制備所述的雪崩光電二極管的方法的步驟包括：

在第一步驟S1中：在襯底20上利用外延生長(zhǎng)設(shè)備依次生成緩沖層21、光吸收層22、過(guò)渡層23、漸變層24、電荷層25和覆蓋層26。例如，在重?fù)诫s的N⁺型的InP襯底20上利用外延生長(zhǎng)設(shè)備依次生長(zhǎng)約1μm厚的N^-型InP緩沖層21、2-4μm厚的N^-型InGaAs光吸收層22、0.2-0.3μm厚的N型InGaAs過(guò)渡層23、0.05-0.1μm厚的N型InGaAsP漸變層24、0.1-0.5μm厚的摻雜濃度1-8×10¹⁷cm^-3的N⁺型InP電荷層25和3-5μm厚的N^-型InP覆蓋層26。

在第二步驟S2中：利用光刻、刻蝕或者摻雜工藝，向所述的覆蓋層26中心區(qū)域摻入P型雜質(zhì)，形成P型中心有源區(qū)27。例如，利用光刻或者刻蝕工藝，在覆蓋層26的中心形成擴(kuò)散孔，采用熱擴(kuò)散技術(shù)向擴(kuò)散孔內(nèi)摻入Zn，雜質(zhì)濃度約2-5×10¹⁸cm^-3，實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的P型重?fù)诫s。

在第三步驟S3中：利用光刻、刻蝕或者摻雜工藝，向所述的P型中心有源區(qū)27的外圍環(huán)形區(qū)域內(nèi)摻入N型雜質(zhì)，形成補(bǔ)償摻雜區(qū)28。例如，利用光刻或者刻蝕工藝，在P型中心有源區(qū)27的外圍環(huán)形區(qū)域形成開(kāi)孔區(qū)，采用離子注入技術(shù)，向開(kāi)孔區(qū)內(nèi)注入少量的Si，用以補(bǔ)償該區(qū)域內(nèi)的Zn雜質(zhì)含量，使得該區(qū)域內(nèi)P型濃度降低至0.1-0.8×10¹⁸cm^-3。形成補(bǔ)償摻雜區(qū)28。

在第四步驟S4中：采用淀積方式在所述的覆蓋層26上制作介質(zhì)掩膜層29，并利用光刻或者刻蝕工藝，制作電極孔。例如，采用化學(xué)氣相沉積PECVD技術(shù)，在InP覆蓋層26上制作100nm-200nm厚的SiN_x作為介質(zhì)掩膜層29，并利用光刻和刻蝕工藝在SiN_x層上留出環(huán)形電極孔，用于電極接觸。

在第五步驟S5中：制作正面電極層30，通過(guò)所述的電極孔與所述的P型中心有源區(qū)27形成歐姆接觸，并利用光刻或者刻蝕工藝，制作出透光的窗口區(qū)。例如，采用光刻和電子束蒸發(fā)工藝，蒸發(fā)Ti/Pt/Au材料作為正面電極，與InP覆蓋層26形成歐姆接觸。同時(shí)，剝離后，保證P型中心有源區(qū)27上方為透光窗口區(qū)。

在第六步驟S6中：將所述的襯底20減薄后，在所述的襯底20背面制作背面電極層31。例如，將InP襯底20減薄至150～200μm厚，并拋光。再利用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在InP襯底20背面蒸發(fā)Ti/Pt/Au材料制作背面電極層31。

在第七步驟S7中：對(duì)所述的雪崩光電二極管管芯進(jìn)行分割解理，然后封裝，最終獲得的利用補(bǔ)償摻雜技術(shù)制備的如APD芯片結(jié)構(gòu)的雪崩光電二極管如圖1所示。

本發(fā)明提出的APD制備方法與現(xiàn)有的平面工藝SAGCM結(jié)構(gòu)APD芯片制備工藝相兼容，并基本沿用了現(xiàn)有APD芯片的外延結(jié)構(gòu)，從而在不增加工藝復(fù)雜性的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)邊緣效應(yīng)的有效抑制。同時(shí)，還具有芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備和可靠性高的特點(diǎn)。

盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的啟示下和在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。