[实用新型]光敏器件

说明书

本实用新型提供了一种光敏器件及其制作方法，涉及光电技术领域，所述光敏器件包括APD及光学耦合器，APD包括衬底层及依次设置的N型掺杂层、倍增层、P型电荷控制层、吸收层及P型掺杂层，在N型掺杂层、APD台面外周设置填充钝化层，光学耦合器设置于器件的顶部，用于光耦合汇聚和改变光传输方向。光学耦合器与P型掺杂层之间包括有相互接触的投影重叠区域，将光学耦合器的光入射面与雪崩光电二极管在水平方向上分离，利用光学耦合器的光耦合汇聚特性，可以在保证整个器件光量子效率基本不变的条件下，通过大幅的降低雪崩光电二极管APD的尺寸和减小吸收层的厚度，以提升光敏器件的工作速率和带宽，降低器件的暗电流与功耗，提升器件的灵敏度。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体而言，涉及一种光敏器件。

背景技术

雪崩光电二极管(APD)通过利用光生载流子的碰撞电离来实现光信号的探测。与光电二极管(PD)相比，由于载流子的碰撞电离，APD可以在器件内部实现光电信号的放大，具有可观的内部增益，这会增加APD的光响应灵敏度，提升光信号的传输距离。

在近红外通信波段(1310nm和1550nm)，Ge/Si APD具有更大的优势。与传统的III-V族材料(如InGaAs/InP)APD相比，Ge/Si APD与CMOS工艺相兼容，有着很好的成本优势，同时可以与CMOS工艺相结合开发出光电子集成器件或系统。另外，Si材料有着更大电子空穴碰撞电离系数比，使得Ge/Si APD有着更小的碰撞电离噪声；而产业界已经成功开发出的高低温Ge外延，可以较好的克服Ge-Si晶格系数差异带来的缺陷。

APD可广泛应用于光通信、激光测距、激光雷达、3D传感、微弱光检测和单光子探测等领域。随着光通信速率的提升和对单个光子探测能力的要求，器件的尺寸需不断减小，而传统器件结构中光垂直入射到APD表面，器件的减小会造成光敏面的减小，增加了APD与光纤或透镜的耦合难度，也降低了APD的光量子效率。另外，传统器件的光垂直入射，吸收层的厚度需要几微米才能确保光的充分吸收，这极大限制了器件带宽的提升。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种光敏器件，以提供一种低成本、高量子效率的高速APD器件。

本发明采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种光敏器件，所述光敏器件包括雪崩光电二极管及光学耦合器，所述雪崩光电二极管包括衬底层及依次设置于衬底层上的N型掺杂层、倍增层、P型电荷控制层、吸收层及P型掺杂层，所述倍增层、P型电荷控制层、吸收层及P型掺杂层依次设置于所述N型掺杂层远离衬底层的表面的预设区域，所述N型掺杂层上设置有填充钝化层以将形成台面的倍增层、P型电荷控制层、吸收层及P型掺杂层的四周包覆，所述光学耦合器设置于所述填充钝化层上，所述光学耦合器与所述P型掺杂层之间包括有相互接触的投影重叠区域，所述P型掺杂层的表面与所述光学耦合器不接触的区域设置有第一钝化层，所述N型掺杂层未设置填充钝化层的表面设置有第二钝化层。

进一步地，所述光学耦合器包括光接收部以及与所述光接收部连接并凸出于所述光接受部的光波导结构，其中，所述光波导结构与所述P型掺杂层之间投影重叠或部分重叠。

进一步地，所述雪崩光电二极管还包括P型接触电极和N型接触电极，所述P型接触电极设置于所述第一钝化层上，所述P型接触电极通过过孔与所述P型掺杂层接触，所述N型接触电极设置于所述第二钝化层上，所述N型接触电极通过过孔与所述N型掺杂层接触。

进一步地，所述过孔包括第一过孔，第一过孔设置于所述第一钝化层上，所述P型接触电极通过所述第一过孔与所述P型掺杂层接触。

进一步地，所述过孔包括第二过孔，第二过孔设置于所述第二钝化层上，所述N型接触电极通过所述第二过孔与所述N型掺杂层接触。

进一步地，所述N型接触电极包括欧姆电极及加厚电极，所述欧姆电极与N型掺杂层的表面接触，所述加厚电极设置在欧姆电极上。