发明名称 光二极体之结构
摘要 本发明系为一种光二极体之结构,其结构为p-i-n磊晶层形成于半绝缘体基板上,其p-i-n磊晶层由P掺杂层、本质层、N掺杂层磊晶形成,在本质层(吸光层)中加入低生命载子周期的半导材料和一般单晶的半导体材料层,可降低电容,增加元件输出功率,改善载子传输时间和本质层电容设计上的抵触(trade-off)。
申请公布号 TWI233705 申请公布日期 2005.06.01
申请号 TW093126558 申请日期 2004.09.02
申请人 国立中央大学 发明人 许晋玮;许弘钱
分类号 H01L33/00 主分类号 H01L33/00
代理机构 代理人 欧奉璋 台北市信义区松山路439号3楼
主权项 1.一种光二极体之结构,系至少包含:一半绝缘体基板;一N掺杂层,系由一第一N极金属电极及一第二N极金属电极形成于一N型接触层之一端面的两侧,一N型包覆层形成于该第一N极金属电极及该第二N极金属电极之间;一本质层,系由一低载子生命期区域形成于一第二本徵吸收区域上,一第一本徵吸收区形成于该低载子生命期区域之上;一P掺杂层,系由一P极金属电极形成于一P型接触层上,该P型接触层形成于一P型包覆层上;其中,该P掺杂层磊晶成长于该本质层上,该本质层形成于该N掺杂层上,形成一p-i-n磊晶层,该p-i-n磊晶层之两侧分别设置一第一侧璧保护层及一第二侧璧保护层,且该p-i-n磊晶层形成于该半绝缘体基板上。2.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该光二极体之结构为侧照式之侦测器。3.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该p-i-n磊晶层之结构为化合物半导体和合金半导体所形成。4.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为砷化镓(GaAs)。5.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为磷化铟(InP)。6.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为氮化镓(GaN)。7.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为氮化镓铝(AlGaN)。8.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为氮化镓铟(InGaN)。9.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓铟(InGaAs)。10.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓铝铟(InAlGaAs)。11.依据申请专利范围第3项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓磷铟(InGaAsP)。12.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该p-i-n磊晶层之结构为四族元素半导体和合金半导体所形成。13.依据申请专利范围第12项所述之光二极体之结构,其中,该四族元素半导体为矽(Si)。14.依据申请专利范围第12项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为锗化矽(SiGe)。15.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该半绝缘体基板之材料为砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)及氮化镓(GaN)掺杂形成。16.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该半绝缘体基板之材料为氮化铝(AlN)、矽(Si及锑化镓(GaSb)掺杂形成。17.依据申请专利范围第1项所述之一种光二极体之结构,其中,该本质层之带沟小于该P掺杂层和该N掺杂层。18.依据申请专利范围第1项所述之光二极体之结构,其中,该本质层为吸光层。19.依据申请专利范围第18项所述之光二极体之结构,其中,该吸光层为单晶的半导体材料层和具有低生命载子周期的半导材料组合而成。20.依据申请专利范围第19项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为低温成长的方式形成。21.依据申请专利范围第20项所述之光二极体之结构,其中,该低温成长的方式为长晶过程时的成长温度低于正常的成长温度。22.依据申请专利范围第19项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为离子布植的方式形成。23.依据申请专利范围第22项所述之光二极体之结构,其中,该离子布植的方式为以离子布植机,将一些缺陷能阶位置接近于预布植半导体材料的带沟中央之离子植入。24.依据申请专利范围第19项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为放置于元件高功率操作时电场最弱的区域。25.一种光二极体之结构,系至少包含:一N掺杂层,系由一第一N极金属电极及一第二N极金属电极形成于一N型接触层之一端面的两侧,一N型包覆层形成于该第一N极金属电极及该第二N极金属电极之间;一本质层,系由一低载子生命期区域形成于一第二本徵吸收区域上,一第一本徵吸收区形成于该低载子生命期区域之上;一P掺杂层,系由一P型接触层磊晶成长于一P型包覆层之上,该P型接触层之一端面两侧形成一第一P极金属电极及一第二P极金属电极;其中,该P掺杂层磊晶成长于该本质层上,该本质层形成于该N掺杂层上,形成一p-i-n磊晶层,该p-i-n磊晶层之两侧分别形成一第一侧璧保护层及一第二侧璧保护层,且该p-i-n磊晶层形成于该半绝缘体基板上。26.依据申请专利范围第25项所述之光二极体之结构,其中,该光二极体之结构为垂直式之侦测器。27.依据申请专利范围第25项所述之光二极体之结构,其中,该p-i-n磊晶层之结构为化合物半导体和其合金半导体所形成。28.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为砷化镓(GaAs)。29.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为磷化铟(InP)。30.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该化合物半导体为氮化镓(GaN)。31.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为氮化镓铝(AlGaN)。32.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为氮化镓铟(InGaN)。33.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓铟(InGaAs)。34.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓铝铟(InAlGaAs)。35.依据申请专利范围第27项所述之光二极体之结构,其中,该合金半导体为砷化镓磷铟(InGaAsP)。36.依据申请专利范围第25项所述之一种光二极体之结构,其中,该p-i-n磊晶层之结构为四族元素半导体和其合金半导体所形成。37.依据申请专利范围第36项所述之一种光二极体之结构,其中,该四族元素半导体为矽(Si)。38.依据申请专利范围第36项所述之一种光二极体之结构,其中,该合金半导体为锗化矽(SiGe)。39.依据申请专利范围第25项所述之光二极体之结构,其中,该半绝缘体基板之材料为砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)及氮化镓(GaN)掺杂形成。40.依据申请专利范围第25项所述之光二极体之结构,其中,该半绝缘体基板之材料为氮化铝(AlN)、矽(Si)及锑化镓(GaSb)掺杂形成。41.依据申请专利范围第25项所述之一种光二极体之结构,其中,该本质层之带沟小于该P掺杂层和该N掺杂层。42.依据申请专利范围第25项所述之光二极体之结构,其中,该本质层为吸光层。43.依据申请专利范围第42项所述之光二极体之结构,其中,该吸光层为单晶的半导体材料层和具有低生命载子周期的半导材料所组合而成。44.依据申请专利范围第43项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为低温成长的方式形成。45.依据申请专利范围第44项所述之光二极体之结构,其中,该低温成长的方式为长晶过程时的成长温度低于正常的成长温度。46.依据申请专利范围第43项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为离子布植的方式形成。47.依据申请专利范围第46项所述之光二极体之结构,其中,该离子布植的方式为以离子布植机,将一些缺陷能阶位置接近于预布植半导体材料的带沟中央之离子植入。48.依据申请专利范围第43项所述之光二极体之结构,其中,该低生命载子周期的半导材料为放置于元件高功率操作时电场最弱的区域。图式简单说明:第1A图,系本发明之侧照式的光二极体之结构图。第1B图,系本发明之垂直式的光二极体之结构图。第2图,系本发明之光二极体之结构示意图。第3图,系本发明之光二极体之结构的电频宽设计模拟结果图。第4A图,系本发明之光二极体之结构的载子密度示意图。第4B图,系本发明之光二极体之结构的电场强度示意图。第5图,系习用之光二极体之结构示意图。第6图,系另一习用之光二极体之结构示意图。
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