化合物制成。然而，本领域技术人员可基于光探测器的特定参 数容易地确定其他半导体材料和/或掺杂浓度，以实现势皇层的期望阻止效应。在其他实 施例中，势皇层122也可充当蚀刻停止层。
[0057] 在其他实施例中，光探测器100可进一步包括布置在光吸收层102与ρ侧电流散 布层110之间以便阻止电子载流子自阳极114流动到光吸收层102中的ρ掺杂半导体的势 皇层。接着，P掺杂势皇层及η掺杂势皇层可根据特定应用而设置于光探测器的ρ侧及η侧 的两者或仅一者处。
[0058] 表1中总结了可用于形成上文所描述的光探测器100的基于GaAs/AlGaAs的结构 的掺杂水平及厚度的例示性值。如本领域中一般所使用的，符号P++指重P掺杂材料，而符 号P+及n+分别指ρ掺杂及η掺杂的中等水平。
[0059] 表1光探测器100的GaAs/AlGaAs分层结构的掺杂水平及厚度
[0060]
[0062] 尽管图1及图2中未显示，但光探测器100可包括用于改进性能的额外功能层。 例如，可引入紧邻纯质半导体层的较低掺杂"阻碍"（set-back)层。此外，尽管已参考具有 基于GaAs及AlGaAs材料层的异质结构的光探测器而描述了上述实施例，但也可分别使用 其他化合物或元素半导体材料代替GaAs及AlGaAs来实施本发明，只要该等选的半导体材 料具有遵循上文所描述的带隙能量和/或掺杂浓度的相对关系的带隙能量和/或掺杂浓 度。此外，尽管已参考垂直照射结构而描述了本发明，但本发明的原理也可应用于具有波导 结构的光探测器。如本领域技术人员还将容易意识到的，术语"垂直照射"及"垂直堆迭结 构"并不意图将光探测器的使用或建构限于垂直取向，而是可采用其他取向，诸如沿水平方 向探测光信号和/或具有水平堆迭结构的光探测器。此外，上文所描述的光探测器结构的 原理可有利地嵌入于的谐振腔增强（RCE)型光探测器中。
[0063] 附图标记说明
[0064] 100光探测器
[0065] 101 基板
[0066] 102光吸收层
[0067] 104漂移层
[0068] 105分级带隙层（分级层）
[0069] 106入射光
[0070] 110窗口层/p侧电流散布层
[0071] 112覆盖及p接触层
[0072] 114 阳极
[0073] 116 η侧电流散布层
[0074] 118 η接触层/第二接触层
[0075] 120 阴极
[0076] 122用于少数载流子（空穴）的势皇（并且可用作蚀刻停止部）
[0077] 124垂直方向
[0078] 200 带隙图
[0079] 202导带边缘
[0080] 204价带边缘
[0081] 206光吸收层的带隙能量
[0082] 208漂移层的带隙能量
【主权项】
1. 一种光探测器，其包括： 第一层（102)，其包括具有适于吸收在预期范围内的波长的光的第一带隙能量（206) 的第一半导体材料；及 第二层（104)，其与该第一层（102)的相邻侧接合，该第二层（104)包括具有高于该第 一带隙能量（206)的第二带隙能量（208)的第二半导体材料； 其中该第一层（102)、该第二层（104)及该第一层与该第二层之间的区域中的至少一 个中的掺杂浓度分布使得在相同反向偏压条件下建立在该第二层（104)内的非零电场小 于建立在该第一层（102)内的电场。2. 如权利要求1所述的光探测器，其中： 该掺杂浓度使得该第一层（102)的至少一部分在所述反向偏压条件下基本上处于耗 尽状态中；和/或 该第二层（104)中的该掺杂浓度高于该第一层（102)中的该掺杂浓度。3. 如权利要求1或2所述的光探测器，其中： 该第一层（102)的与该第二层（104)相邻的区域中的掺杂浓度高于该第一层（102)的 在该第一层（102)的所述区域外的大部分中的掺杂浓度；或 该第二层（104)的与该第一层（102)相邻的区域中的掺杂浓度高于该第二层（104)的 在该第二层（104)的所述区域外的大部分中的掺杂浓度。4. 如权利要求1至3中任一项所述的光探测器，其中该第二半导体材料为η型轻掺杂 半导体材料。5. 如权利要求1至4中任一项所述的光探测器，其中沿该第一层（102)及该第二层 (104)的厚度，该第一带隙能量（206)及该第二带隙能量（208)基本上是均匀的。6. 如权利要求1至5中任一项所述的光探测器，其进一步包括： 第三层（105)，其使该第一层（102)与该第二层（104)接合，该第三层（105)包括沿该 第三层（105)的厚度具有分级带隙能量的第三半导体材料。7. 如权利要求6所述的光探测器，其中该分级带隙能量自在该第三层（105)的面向该 第一层（102)侧处的基本上等于该第一带隙能量（206)的值增大至在该第三层（105)的面 向该第二层（104)侧处的基本上等于该第二带隙能量（208)的值。8. 如权利要求6或7所述的光探测器，其中： 该第三半导体材料具有自在该第三层（105)的面向该第一层（102)侧处的基本上等于 该第一半导体材料的组分逐渐变化到该第三层（105)的面向该第二层（104)侧处的基本上 等于该第二半导体材料的组分的分级组分；和/或 该第三半导体材料包括一区域，该区域掺杂有与该第二层（104)的掺杂剂相同类型的 掺杂剂。9. 如权利要求5至8中任一项所述的光探测器，其中所述第三层（105)包括在该第二 层（104)和/或该第一层（102)中，该第三层（105)设置在该第二层（104)和/或该第一 层（102)的端侧处。10. 如权利要求1至9中任一项所述的光探测器，其进一步包括： 第一欧姆接点（114)，其适于联接至外部电路；及 第四层（110)，其布置在该第一欧姆接点（114)和该第一层（102)的与该第二层（104) 相对的相邻侧之间，该第四层（110)包括具有第四带隙能量及第四掺杂浓度的第四半导体 材料； 其中该第四层（110)适于充当用于促进自该第一层（102)至该第一欧姆接点（114)中 的传输电流的提取的电流散布层。11. 如权利要求10所述的光探测器，其中该第四带隙能量高于该第一带隙能量（206)， 使得该第四层（110)为窗口层。12. 如权利要求1至11中任一项所述的光探测器，其进一步包括： 第二欧姆接点（120)，其适于联接至外部电路；及 第五层（116)，其布置在该第二欧姆接点（120)和该第二层（104)的与该第一层（102) 相对的相邻侧之间，该第五层（116)包括具有第五带隙能量及第五掺杂浓度的第五半导体 材料； 其中该第五层（116)适于充当用于促进自该第二层（104)至该第二欧姆接点（120)中 的传输电流的提取的电流散布层。13. 如权利要求10至12中任一项所述的光探测器，其中该第一欧姆电极及该第二欧姆 电极的至少一个具有环形形状。14. 如权利要求1至13中任一项所述的光探测器，其进一步包括： 第七层（122)，其布置在该第二层（104)与该第五层（116)之间，该第七层（122)包括 具有第七带隙能量及第七掺杂浓度的第七半导体材料， 其中该第七带隙能量高于该第二带隙能量（208)及该第五带隙能量，使得跨该第七层 (122)的少数载流子的流动被阻止。15. 如权利要求1至14中任一项所述的光探测器，其中该第一半导体材料包括GaAs化 合物，且该第二半导体材料至该第七半导体材料中的至少一个包括AlGaAs化合物。
【专利摘要】本发明提供一种基于pin的高速光探测器，其包括其中所施加的电场较高的薄光吸收层(102)，该薄光吸收层(102)与暴露于低得多的电场的漂移层(104)组合。仅具有较高迁移率的电荷载流子将必须行进经过漂移层(104)，而具有较低迁移率的电荷载流子将仅行进在小于或至多等于光吸收层(102)的厚度的距离上。漂移层(104)的带隙能量(208)大于光吸收层(102)的带隙能量(206)。较高电场光吸收层到较低电场漂移层的过渡通过分级层(105)实施。漂移层(104)中的电场关于光吸收层(102)的电场的减小通过光吸收层(102)、漂移层(104)和分级层(105)中的掺杂浓度的分布实现。
【IPC分类】H01L31/105
【公开号】CN105283964
【申请号】CN201480029484
【发明人】M.G.查辛斯基, N.P.奇蒂卡
【申请人】泰科电子瑞典控股有限责任公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年5月21日
【公告号】EP2808908A1, US20160172523, WO2014191275A1