[发明专利]一种雪崩二极管的外延结构及雪崩二极管的制造方法

说明书

本发明公开了一种雪崩二极管的外延结构，涉及半导体制造技术领域，包括衬底，衬底的上方形成有光吸收层，光吸收层的上方形成有雪崩增益层，雪崩增益层的上方形成有锌扩散层，锌扩散层由InP材料构成，雪崩增益层由In_0.52Al_0.48As材料、In_xGa_(1‑x)As_yP_(1‑y)材料、In_xGa_yAl_(1‑x‑y)As材料、In_xGa_(1‑x)As_yP_(1‑y)的成分渐变材料或In_xGa_yAl_(1‑x‑y)As的成分渐变材料构成，其中In_xGa_(1‑x)As_yP_(1‑y)材料或In_xGa_(1‑x)As_yP_(1‑y)的成分渐变材料中0<x<1、0<y<1，In_xGa_yAl_(1‑x‑y)As材料或In_xGa_yAl_(1‑x‑y)As的成分渐变材料中0<x<1、0<y<1且0<(x+y)<1。采用本发明可有效控制锌扩散区域的深度，精准控制雪崩增益层的厚度，提升雪崩二极管器件的良率。本发明还公开了一种雪崩二极管的制造方法。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种雪崩二极管的外延结构及雪崩二极管的制造方法。

背景技术

制造高频响应的雪崩二极管(Avalanche Photodiodes：APD)时，如果采用平面结构设计时，一般需要采用锌扩散的技术来定义器件的接收面积大小，这个器件的接收面积大小通常就是锌扩散的面积的大小。对于高频响应的雪崩二极管器件，需要很精准的控制雪崩增益层的厚度以达到最佳的器件操作特性，尤其是器件的频率响应。参考图1所示，雪崩二极管的光吸收层的上一层一般采用低掺杂InP材料构成，其总厚度为T(一般为1-3微米厚)，采用锌扩散技术形成锌扩散区域后，形成的锌扩散层的深度为D，实际的雪崩增益层厚度为A＝T-D，但是锌扩散技术本身有锌扩散深度的均匀性不一的问题，因此，当使用锌扩散技术来制作雪崩二极管器件时，锌扩散层及雪崩层的总厚度为T是可以通过外延工艺精准控制的，但是很难重复精准的控制锌扩散层的深度D，从而也无法精准控制雪崩增益层的厚度A。

由于雪崩二极管器件的操作特性会随着A的厚度不同而改变，一般要控制雪崩增益层的厚度A在0.15-0.25微米的范围内才能达到制造高频响应的雪崩二极管的要求。当雪崩增益层的厚度不均匀时，每个器件的操作特性会有明显差异，造成器件之间的操作特性差异，并增加控制电路设计的难度，从而导致制造的雪崩二极管器件良率很难提升。特别是外延的厚度均匀性不好时，可以让高频雪崩二极管器件的良率低于20％。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种雪崩二极管的外延结构及雪崩二极管的制造方法，有效控制锌扩散区域的深度，精准控制雪崩增益层的厚度，提升雪崩二极管器件的良率。