平面型apd抑制边缘击穿的方法研究 research on methods of edge breakdown suppression of planar avalanche photodiode.pdfVIP

《半导体光电)2012年 2月第 33卷第 1期 杨怀伟 等： 平面型APD抑制边缘击穿的方法研究 平面型APD抑制边缘击穿的方法研究 杨怀伟，韩 勤，杨晓红，李 彬 ，王秀平 ，王 杰，刘少卿 (中国科学院半导体研究所 光 电子研发 中心，北京 100083) 摘 要： 雪崩光 电二极管(APD)作为一种具有 内部增益的光电探测器，被广泛地应用于光 纤通信领域，其中平面型APD具有暗电流低、可靠性高等优点而被大量研究。但是平面型APD 边缘处 由于高电场易被提前击穿，影响器件性能。文章对抑制平面型APD边缘击穿的不同方法 进行了综述，指出它们的结构差别，并重点介绍保护环法的原理及保护环各个参数的优化。 关键词： 雪崩光电二极管；边缘击穿；保护环；参数优化 中图分类号 ：TN364．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1001—5868(2012)01—0007—05 Research onM ethodsofEdgeBreakdownSuppressionofPlanarAvalanchePhotodiode YANG Huaiwei，HAN Qin，YANGXiaohong，LIBin，WANGXiuping，WANGJie，L1U Shaoqing (ResearchandDevelopmentCen~rforOptoelectronics，InstituteofSemiconductors， ChineseAcademyofSciences，Beijing100083，CHN) Abstract： Avalanchephotodiode，asakindofphotodetectorwith interna1gain，iswidely used in opticalfiber communication，ofwhich planarAPD attractsgreatattention for the advantagesoflOW darkcurrentandhighreliability．ButplanarAPDmaybreakdownfirstatthe edgefor thehigh electricfield，which willdecreasethedevice’Sproperties．In thisarticle， different methods for preventing edge breakdown ofplanar APD were discussed and the differencesareanalyzed．Thetheory andparameteroptimization ofthemethodofguardring is introducedwithamphasis． Keywords： APD；edgebreakdown；guardring；parameteroptimization 0 引言 高的反向偏压下，平面型APD由扩散或注入形成 的pn结边缘处 由于曲率效应[5往往有较高的电场 ， 雪崩光电二极管 (APD)主要有两种工作模式 ， 使APD在边缘率先击穿，不能有效地工作 。 一 种是盖革模式[1]，这时APD工作在击穿电压之 本文主要对可 以用来抑制 InP基平面型 APD 上并产生很强的电场 ，因此有较强的内部增益，从而 边缘击穿的方法进行对比，并对各种方法的原理、结 实现对弱光甚至单光子的探测 ；另一种是线性模式 ， 论进行分析。文中提及的主要方法有：保护环法(包 即工作在穿通电压之上 ，击穿电压之下(O．9V )，实 含单保护环、双浮动保护环、多保护环、深保护环)， 现对光信号的探测。 部分电荷层，表面刻蚀 (standoff)，节点开启效应等 。 现阶段 APD结构主要有两种 ：台面型结构和 平面型结构 。相 比于台面结构，平面结构具有低 的