本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種雪崩光電二極管及其制造方法。

背景技術：
隨著10G-PON(10G-PassiveOpticalNetwork，吉比特無源光網絡)的逐漸商用化以及下一代PON（PassiveOpticalNetwork，無源光網絡）技術的逐漸成熟，高速光模塊對高響應度（也可稱為高靈敏度）、高帶寬光電探測器的需求日益迫切。雖然高速PIN（Positive-Intrinsic-Negative，本征正反）探測器可達到很高的速率，并且成本相對較低，但其響應度也較低，難以滿足高速PON網絡對靈敏度和功率預算的要求。而APD（AvalanchePhotoDetector，雪崩光電二極管）因倍增效應可達到很高的響應度，故成為高速光模塊的首選。目前，10GbpsAPD成本較高，而且APD的暗電流較大，限制了其靈敏度。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的實施例提供一種雪崩光電二極管及其制造方法，能夠解決現(xiàn)有技術中APD暗電流較大，成本較高的問題。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：第一方面，一種雪崩光電二極管，包括：絕緣體上鍺GeOI襯底；所述GeOI襯底上設有本征鍺I-Ge吸收層（31），用于吸收光信號，產生光生載流子；所述I-Ge吸收層（31）上設有第二正極p型鍺硅SiGe層（24），所述第二p型鍺硅SiGe層（24）上設有第一p型鍺硅SiGe層（23），其中，所述第一p型SiGe層（23）和第二p型SiGe層（24）中的鍺Ge含量小于等于20%；所述GeOI襯底上還設有第一二氧化硅SiO2氧化層（72），所述第一二氧化硅SiO2氧化層（72）上設有第二二氧化硅SiO2氧化層（73）；所述第一二氧化硅SiO2氧化層（72）上設有第一鍺硅SiGe層（21）、第二鍺硅SiGe層（22），其中，所述鍺硅SiGe層中的鍺Ge含量小于等于20%；所述第二二氧化硅SiO2氧化層（73）和第一鍺硅SiGe層（21）、上還設有第一尖細Taper型硅Si波導層（11）、第二Taper型硅Si波導層（12）；所述第二SiGe層（22）和第一p型SiGe層（23）上設有負極n型重摻雜硅Si倍增層（13）；所述n型重摻雜硅Si倍增層（13）上設有陰極電極（62）；所述GeOI襯底上設有陽極電極（61）；其中，所述第一Taper型硅波導層（11）、所述第二Taper型硅波導層（12）、所述第一鍺硅SiGe層（21）和所述第二鍺硅SiGe層（22）形成逝波耦合結構；所述第一鍺硅SiGe層（21）、所述第二鍺硅SiGe層（22）、所述第一p型鍺硅SiGe層（23）和所述第二p型鍺硅SiGe層（24）形成Taper型結構；所述第一鍺硅SiGe層（21）、所述第二鍺硅SiGe層（22）、所述第一p型鍺硅SiGe層（23）、所述第二p型鍺硅SiGe層（24）與所述本征鍺I-Ge吸收層（31）形成逝波耦合結構。在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺硅SiGe層（21）、所述第二鍺硅SiGe層（22）的厚度之和與所述第一p型鍺硅SiGe層（23）、所述第二p型鍺硅SiGe層（24）的厚度之和不同。在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺硅SiGe層（21）的寬度范圍為1.4微米至30微米，長度范圍為10微米至500微米，厚度為0.02微米至2.7微米。在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二鍺硅SiGe層（22）的寬度范圍由1.4微米至30微米逐漸遞減為1微米至20微米，長度范圍為1微米至20微米，厚度范圍為0.02微米至2.7微米。在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一p型鍺硅SiGe層（23）的寬度范圍為1微米至20微米，長度范圍為4微米至230微米，厚度范圍為0.02微米至2.7微米。在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二p型鍺硅SiGe層（24）的寬度范圍為1.1微米至22微米，長度范圍為4微米至230微米，厚度范圍為0.005微米至1微米。第二方面，一種制造雪崩光電二極管的方法，包括：在絕緣體上鍺GeOI襯底外延生長本征鍺I-Ge吸收層（31）；在所述本征鍺I-Ge吸收層（31）上生長第二正極p型鍺硅SiGe層（24）；在所述絕緣體上鍺GeOI上生長第二二氧化硅SiO2氧化層（72）；在所述第二二氧化硅SiO2氧化層（72）上生長尖細Taper波導型第一鍺硅SiGe層（21）、第二鍺硅SiGe層（22）；在所述第二p型鍺硅SiGe層（24）上生長第一p型鍺硅SiGe層（23）；對所述第一p型鍺硅SiGe層（23）和第二p型鍺硅SiGe層（24）進行p型離子注入，形成p型鍺硅光匹配層；在所述第二二氧化硅SiO2氧化層（72）上生長第三二氧化硅SiO2氧化層（73）；在所述第二鍺硅SiGe層（22）和所述第一p型鍺硅SiGe層（23）上生長負極n型重摻雜Si倍增層（13）；在所述第三二氧化硅SiO2氧化層（73）和所述Taper波導型第一鍺硅SiGe層（21）、第二鍺硅SiGe層（22）上生長第一Taper型Si波導層（11）和第二Taper型Si波導層（12）；在所述絕緣體上鍺GeOI襯底上上生長陽極電極（61）；在所述n型重摻雜Si倍增層（13）上生長陰極電極（62）。在第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一鍺硅SiGe層（21）的寬度范圍為1.4微米至30微米，長度范圍為10微米至500微米，厚度為0.02微米至2.7微米。在第二方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二鍺硅SiGe層（22）的寬度范圍由1.4微米至30微米逐漸遞減為1微米至20微米，長度范圍為1微米至20微米，厚度范圍為0.02微米至2.7微米。在第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一p型鍺硅SiGe層（23）的寬度范圍為1微米至20微米，長度范圍為4微米至230微米，厚度范圍為0.02微米至2.7微米。在第二方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述第二p型鍺硅SiGe層（24）的寬度范圍為1.1微米至22微米，長度范圍為4微米至230微米，厚度范圍為0.005微米至1微米。本實施例提供的一種雪崩光電二極管及其制造方法，通過在Si層和Ge層間加入了一層厚度適當?shù)腟iGe光緩沖層，并將SiGe中的Ge組成控制在小于等于20%，不僅明顯消減了Si層和Ge層間的晶格失配問題，大大降低了鍺硅雪崩光電二極管的暗電流，并且對鍺硅雪崩光電二極管的量子效率、增益帶寬積等其它性能幾乎不造成影響。同時采用逝波耦合結構，避免了采用常見的垂直正面入射光耦合方式而需要較厚的SiGe緩沖層所引起的器件速率下降問題。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的實施例提供的一種雪崩光電二極管結構示意圖；圖2為本發(fā)明的實施例提供的一種雪崩光電二極管截面示意圖；圖3為本發(fā)明的實施例提供的一種制造雪崩光電二極管的方法流程圖。具體實施方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例一、本發(fā)明的實施例提供一種雪崩光電二極管，圖1為雪崩光電二極管的結構示意圖，其中，z軸為光波傳輸方向，Y軸為器件高度方向，X軸為器件寬度方向，圖2為雪崩光電二極管的截面結構示意圖，參照圖1、圖2所示，所述雪崩光電二極管包括：絕緣體上鍺（Germanium-On-Insulator，GeOI）襯底，由硅（Silicon，Si）襯底層14、二氧化硅（SiliconOxygen，SiO2）氧化層71和鍺（Gemanium，Ge）層32組成；所述GeOI襯底上設有本征鍺（Intrinsic-Germanium，I-Ge）吸收層31，用于吸收光信號，產生光生載流子；所述I-Ge吸收層31上設有第二p型（Positive，正極）鍺硅SiGe層24，所述第二p型鍺硅SiGe層24上設有第一p型鍺硅SiGe層23，其中，所述第一p型SiGe層23和第二p型SiGe層24中的鍺Ge含量小于等于20%；所述GeOI襯底上還設有第一二氧化硅SiO2氧化層72，所述第一二氧化硅SiO2氧化層72上設有第二二氧化硅SiO2氧化層73；所述第一二氧化硅SiO2氧化層72上設有第一鍺硅SiGe層21、第二鍺硅SiGe層22，其中，所述鍺硅SiGe層中的鍺Ge含量小于等于20%；所述第二二氧化硅SiO2氧化層73和第一鍺硅SiGe層21、上還設有第一Taper（中文為尖細的）型硅Si波導層11、第二Taper型硅Si波導層12；所述第二SiGe層22和第一p型SiGe層23上設有負極n型重摻雜硅Si倍增層13；所述n型重摻雜硅Si倍增層13上設有陰極電極62；所述GeOI襯底上設有陽極電極61；其中，所述第一Taper型硅波導層11、所述第二Taper型硅波導層12、所述第一鍺硅SiGe層21和所述第二鍺硅SiGe層22形成逝波耦合結構；所述第一鍺硅SiGe層21、所述第二鍺硅SiGe層22、所述第一p型鍺硅SiGe層23和所述第二p型鍺硅SiGe層24形成Taper型結構；所述第一鍺硅SiGe層21、所述第二鍺硅SiGe層22、所述第一p型鍺硅SiGe層23、所述第二p型鍺硅SiGe層24與所述本征鍺I-Ge吸收層31形成逝波耦合結構。進一步地，第一p型SiGe層23，用于電荷層、光緩沖層、光匹配層；第二p型SiGe層24，用于光緩沖層、光匹配層。所述第一p型SiGe層23和第二p型SiGe層24用于傳播第一Taper波導型SiGe層21和第二Taper波導型SiGe層22中的光信號，并同時與本征Ge吸收層31形成逝波耦合結構，將光信號耦合到本征Ge吸收層31中，其中，第一Taper波導型SiGe層21和第二Taper波導型SiGe層22起到了光匹配層、光緩沖層的作用；進一步地，第一Taper型Si波導層11和第二Taper型Si波導層12，用于與光纖進行對接耦合和作為光有源區(qū)，接收入射光信號，以及與第一Taper波導型SiGe層21和第二Taper波導型SiGe層22形成逝波耦合結構，將入射光信號耦合到第一Taper波導型SiGe層21和第二Taper波導型SiGe層22中；n型重摻雜Si倍增層13，用于產生碰撞電離效應和倍增效應的區(qū)域；其中，第一p型SiGe光緩沖層23和第二p型SiGe光緩沖層24的總厚度與第一Taper波導型SiGe光緩沖層21和第二Taper波導型SiGe光緩沖層22的總厚度是不同的，分別匹配本征Ge吸收層31的厚度和第一Taper型Si波導層11和第二Taper型Si波導層12的厚度，以最優(yōu)化耦合效率和量子效率。進一步地，本發(fā)明實施提供的APD的結構參數(shù)如表1所示：表1雪崩光電二極管的結構參數(shù)本發(fā)明實施例通過在Si層和Ge層間加入了一層厚度適當?shù)腟iGe光緩沖層，并將SiGe中的Ge組成控制在小于等于20%，不僅明顯消減了Si層和Ge層間的晶格失配問題，大大降低了鍺硅雪崩光電二極管的暗電流，并且對鍺硅雪崩光電二極管的量子效率、增益帶寬積等其它性能幾乎不造成影響。同時采用逝波耦合結構，避免了采用常見的垂直正面入射光耦合方式而需要較厚的SiGe緩沖層所引起的器件速率下降問題。實施例二、基于上述圖1對應的實施例，本發(fā)明的另一實施例提供一種制造雪崩光電二極管的方法，圖3是制造雪崩光電二極管的方法流程示意圖，如圖3所示：S301：在絕緣體上鍺GeOI襯底外延生長本征鍺I-Ge吸收層31；可選地，所述絕緣體上鍺由硅Si襯底層14、第一二氧化硅SiO2氧化層71和鍺Ge層32組成；S302：在所述本征鍺I-Ge吸收層31上生長第二p型鍺硅SiGe層24；S303：在所述絕緣體上鍺GeOI上生長第二二氧化硅SiO2氧化層72；S304：在所述第二二氧化硅SiO2氧化層72上生長Taper波導型第一鍺硅SiGe層21、第二鍺硅SiGe層22以及在所述第二p型鍺硅SiGe層24上第一p型鍺硅SiGe層23；S305：對所述第一p型鍺硅SiGe層23和第二p型鍺硅SiGe層24進行p型離子注入，形成p型鍺硅光匹配層；S306：在所述第二二氧化硅SiO2氧化層72上生長第三二氧化硅SiO2氧化層73；S307：在所述第二鍺硅SiGe層22和所述第一p型鍺硅SiGe層23上生長n型重摻雜硅Si倍增層13；S308：在所述第三二氧化硅SiO2氧化層73和所述Taper波導型第一鍺硅SiGe層21、第二鍺硅SiGe層22上生長第一Taper型Si波導層11和第二Taper型Si波導層12；S309：在所述絕緣體上鍺GeOI襯底上生長陽極電極61以及在所述n型重摻雜Si倍增層13上陰極電極62。其中，雪崩光電二極管的結構參數(shù)如表1所示：表1雪崩光電二極管的結構參數(shù)本實施例提供的一種制造雪崩光電二極管的方法，在Si層和Ge層間加入了一層厚度適當?shù)腟iGex光緩沖層/光匹配層，并將SiGe中的Ge組成控制在小于等于20%，不僅明顯消減了Si層和Ge層間的晶格失配問題，大大降低了鍺硅雪崩光電二極管的暗電流，并且對鍺硅雪崩光電二極管的量子效率、增益帶寬積等其它性能幾乎不造成影響。同時采用逝波耦合結構，避免了采用常見的垂直正面入射光耦合方式而需要較厚的SiGe緩沖層所引起的器件速率下降問題。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。