摘要：硅基雪崩光電探測器（Si-APD）性能參數的研究可以優化改進器件結構的設計，而結構設計直接影響雪崩光電探測器的光電特性。本文針對Si基雪崩光電探測器的性能參數和器件結構進行研究，提出了改善器件性能參數的工藝方法，最終設計了一種硅基雪崩光電探測器結構。
　　關鍵詞：硅基雪崩光電二極管 性能參數 結構設計
　　中圖分類號：TN219 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）01-0060-02
　　Abstract：Studying the characteristics of Si-APD can improve the device structure ，and the design of structure directly influences the photoelectric characteristics.This paper studies the characteristics and the structure of Si-APD， and puts forward a new technique method of improving device performance parameters， and design a structure of the silicon avalanche photodiode detector.
　　Key Words：Silicon avalanche photodiode；Performance parameters；Structure design
　　1 引言
　　雪崩光電二極管（APD）具有內部增益功能，其靈敏度和信噪比S/N都比較高，被廣泛應用于激光測距、工業傳感及各種光電成像系統和醫療檢測 系統；光纖通信、大氣通信及光電傳輸系統；同時也廣泛應用于各種激光跟蹤、制導，激光引信和激光預警等系統中[1]。目前，我國對光電探測器關鍵技術掌握 不足，特別是高性能的光電探測器，進而高性能的光電探測器都主要依賴從國外進口，因此很有必要對APD器件的性能和結構進行深入分析。
　　本文通過對APD器件特性參數進行了理論分析，提出了改善性能參數的方法，并設計了一種優化結構。
　　2 APD性能參數研究與優化
　　APD的工作機理：當入射光照射至器件表面（P+）時，光子在光吸收區產生光生載流子（空穴電子對），空穴電子對在雪崩光電二極管內部高電場 作用下高速運動，在運動過程中通過碰撞電離效應，產生數量是首次空穴電子對幾十倍的二次、三次新空穴電子對，從而形成很大的光信號電流。
　　要獲得到性能良好的APD器件，對器件的性能參數的深入分析研究是必不可少的。本文主要討論APD的響應度、量子效率、暗電流和增益帶寬等特性，分析影響性能的主要因素，為后續設計指明方向。
　　2.1 APD響應度和量子效率分析
　　2.3 其他特性
　　本文設計的一種硅基APD，除了上述性能外，與PIN管的特性比較如表1所示。
　　3 APD器件結構設計
　　APD結構是在PIN光電二極管的基礎上，對P區和N區都進行了重摻雜，在鄰近P區或N區引進n型或p型倍增區，從而形成雪崩光電二極管[4]。
　　根據前文對APD性能參數的優化分析，本文設計了一種拉通型硅基雪崩光電二極管的結構，如圖1所示。
　　該結構采用高阻P-Si單晶片或外延片上依次進行P型和N型雜質的注入或擴散來實現。首先在外延片上進行硼擴散形成P+環（保護環），然后進行離子注入形成P-區，接著磷擴散形成N+區（光敏區），最后刻出電極孔，淀積金屬鋁，對芯片進行減薄，即形成APD基本結構。
　　本結構具有高增益帶寬積，能與傳統CMOS工藝良好兼容。
　　4 結語
　　本文通過對APD性能參數的研究，分析了影響性能參數的主要因素，并提出了優化器件特性的方法，最后設計了一種硅基拉通型APD光電探測器的結構。
　　參考文獻
　　[1]鄧大鵬，等.光纖通信原理（第二版）[M].人民郵電出版社，2009.
　　[2]呂華.雪崩光電二極管APD的特性與單光子探測研究[D].華南理工大學，2005.
　　[3]于國民，裘效誠，Cd0.2Hg0.8Te光電二極管表面漏電流的減少[J].紅外與激光技術，2006，36（5）：525-532.
　　[4]石柱，何偉，賈文治，向秋澄.中心帶雪崩光電二極管的InGaAs PIN四象限探測器[D].四川：西南技術物理研究所，2010，10.