[发明专利]一种集成微透镜结构的雪崩光电二极管

说明书

本发明涉及一种集成微透镜结构的雪崩光电二极管，包括：集成微透镜结构的衬底层和多台面的雪崩光电二极管；所述衬底层的第一表面刻蚀为微透镜结构，所述衬底层的第二表面刻蚀有P型接触层，所述P型接触层表面设有P型电极；所述多台面的雪崩光电二极管位于所述衬底层上方，从下至上依次分布吸收层、P型场控制层、倍增层、N型场控制层、边缘场缓冲层、N型接触层和N型电极。该雪崩光电二极管具有光利用率高，带宽高，灵敏度高、传输距离长的优点。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件技术领域，尤其涉及一种集成微透镜结构的雪崩光电二极管。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对光纤通信系统提出了更高速率的要求。为了在高传输速率条件下，能够保证系统传输距离，系统需要高性能光探测器。

雪崩光电二极管由于内部增益具有高灵敏度的独特优势被广泛应用于光纤系统中，用来探测传输过程中的微弱的光信号并延长传输距离，可以同时实现高带宽特性。微透镜具有对光束的透射汇聚作用，大尺寸的微透镜能够接收大面积的平行入射光并透射汇聚到焦点处。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成微透镜结构的雪崩光电二极管。

本发明提供一种集成微透镜结构的雪崩光电二极管，包括：集成微透镜结构的衬底层和多台面的雪崩光电二极管；

所述衬底层的第一表面刻蚀为微透镜结构，所述衬底层的第二表面刻蚀有P型接触层，所述P型接触层表面设有P型电极；

所述多台面的雪崩光电二极管位于所述衬底层上方，从下至上依次分布吸收层、P型场控制层、倍增层、N型场控制层、边缘场缓冲层、N型接触层和N型电极。

进一步地，所述微透镜的面积与所述吸收层的面积的比值范围为25～40。

进一步地，所述微透镜的焦距可调。

进一步地，所述微透镜的焦距通过如下公式确定：

其中，f为所述微透镜的焦距；n为衬底厚度；R为曲率半径。

进一步地，所述微透镜的中心与所述第二台面下方区域的中心对齐。

进一步地，所述微透镜结构为凸透镜结构。

进一步地，所述微透镜表面设有增透膜。

进一步地，所述衬底层集成汇聚光束作用的微纳结构。

进一步地，所述多台面的雪崩光电二极管包括：第一台面和第二台面；

所述第一台面位于所述P型接触层的上方，所述第一台面从下至上依次包括：吸收层、P型场控制层、倍增层、N型场控制层和边缘场缓冲层；

所述第二台面位于所述N型场控制层上方，所述第二台面从下至上依次包括：N型接触层和N型电极。

进一步地，所述吸收层、所述P型场控制层和所述倍增层构成第一子台面；所述N型场控制层和所述边缘场缓冲层构成第二子台面。

本发明的集成微透镜结构的雪崩光电二极管，通过将衬底层底部蚀刻为微透镜结构，增加了入射光的有效接收面积，使得更多的入射光经微透镜汇聚至吸收层，吸收层通过吸收入射光生成光生载流子，由倍增层实现载流子的碰撞电离，产生雪崩增益效应。本发明的雪崩光电二极管增加了入射光的有效接收面积，提高雪崩光电二极管对入射光的收集效率和对准误差的容忍度，降低雪崩光电二极管与光纤的耦合难度，增大了光接收模块的灵敏度，能够探测到低功率的入射光，延长了入射光的传输距离。

附图说明

图1为本发明实施例的雪崩光电二极管的结构框图之一；

图2为本发明实施例的雪崩光电二极管的结构框图之二；