[发明专利]一种级联型光电探测器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种级联型光电探测器及其制造方法，所述级联型光电探测器包括，衬底以及形成于衬底之上的第一光电探测器、第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器串联连接以实现光路和电路的同时串联。所述第一光电探测器包括依次设置的P电极、P型欧姆接触层、第一P型半导体、第一吸收区半导体和第一N型半导体；所述第二光电探测器包括依次设置的第二P型半导体、第二吸收区半导体、第二N型半导体和N型欧姆接触层；还包括分布于所述第二N型半导体两侧并与所述N型欧姆接触层相邻设置的第一N电极和第二N电极。该级联型光电探测器能够在相同尺寸下提高器件RC限制带宽，降低器件RC时间常数，降低大带宽与高饱和特性之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及光电子器件领域，具体的，涉及一种级联型光电探测器及其制造方法。

背景技术

近年来，随着高速大容量信息技术的发展，光信息处理技术得到广泛关注。光电探测器作为光链路接收前端关键器件，其带宽、饱和特性对于提升链路的数据容量、动态范围起着至关重要的作用。

常规的光电探测器为单个二极管，其工作在反偏状态，当入射光被材料吸收后产生光生载流子，然后被电极收集，进而感应出光电流。其带宽特性受限于器件的尺寸和载流子渡越时间。常规来说，随着器件尺寸的减小，器件带宽特性增加。然而随着器件尺寸的减小，其空间电荷效应增强，导致其线性饱和度降低。此外，随着器件尺寸的减小，其热效应增强，使得其不能工作在大电流状态。带宽与饱和特性存在矛盾。

针对单管探测器结构，1996年Davis领导的课题组提出了一种单行载流子结构的光电探测器(Uni-traveling-carrier photodiode，UTC-PD)，相比传统的P-I-N结构探测器，可大幅提升带宽、饱和特性，得到了广泛的关注。众多研究组对单管UTC-PD进行了研究，如空间电荷效应、负载偏压摆幅效应、过冲效应等。然而近些年来，单管探测器结构发展缓慢，但其大带宽与高饱和特性仍然存在很大矛盾。

发明内容

为解决上述问题至少之一，针对单管光电探测器带宽与饱和特性存在很大矛盾的问题。本发明的一个目的在于提供一种级联型光电探测器，包括：

衬底以及形成于衬底之上的第一光电探测器、第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器串联连接以实现光路和电路的同时串联。

所述第一光电探测器包括依次设置的P电极、P型欧姆接触层、第一P型半导体、第一吸收区半导体和第一N型半导体；

所述第二光电探测器包括依次设置的第二P型半导体、第二吸收区半导体、第二N型半导体和N型欧姆接触层；还包括第一N电极和第二N电极分布于所述第二N型半导体两侧，并与所述N型欧姆接触层相邻设置。

所述第一光电探测器和第二光电探测器之间设置有相连的重掺杂N型半导体层和重掺杂P型半导体层，用于实现所述第一光电探测器和第二光电探测器的串联连接。

一种可能的实施方式中，所述第一光电探测器和第二光电探测器的响应度相同；

一种可能的实施方式中，所述衬底为半绝缘材料或掺杂N型衬底。

一种可能的实施方式中，所述级联型光电探测器为台面结构探测器。

一种可能的实施方式中，所述级联型光电探测器同时适用于背入射和正入射。

基于相同的设计构思，本发明第二方面提供了一种级联型光电探测器的制造方法，包括：

在衬底上依次生长第二探测器层、重掺杂P半导体层、重掺杂N型半导体层和第一探测器层；

所述第二探测器层包括依次设置的N型欧姆接触层、第二N型半导体、第二吸收区半导体和第二P型半导体；

所述第一探测器包括依次设置的第一N型半导体、第一吸收区半导体、第一P型半导体和P型欧姆接触层；