光电探测单元、光电探测结构及光电探测器制造技术

本申请涉及光电探测单元、光电探测结构及光电探测器，其中，光电探测单元包括第一基底；第一结构，具有第一掺杂类型，形成于第一基底的正面上；第二结构，具有第二掺杂类型，形成于第一结构内，第一结构具有包围第二结构底面和侧面的底壁和侧壁；第一光处理层，具有凹凸结构，形成于第二结构的上表面；重掺杂区，具有第一掺杂类型，形成于侧壁内，重掺杂区的掺杂浓度大于侧壁的掺杂浓度；第一电极，与重掺杂区电连接；第二电极，与第二结构电连接。在本申请中，第一结构和第二结构形成光探测层，在光探测层上形成第一光处理层，通过第一光处理层对入射光线进行多次反射以增加光程，提高光探测层的光吸收效率。

【技术实现步骤摘要】
光电探测单元、光电探测结构及光电探测器
本技术涉及光电探测领域，尤其涉及一种光电探测单元、光电探测结构及光电探测器。
技术介绍
光电探测结构是激光雷达、ToF(TimeofFlight，飞行时间)设备以及深度成像设备等设备的核心结构，随着科技的进步，对光电探测器的探测精度要求也越来越高。影响探测精度的因素包括光吸收效率以及光电探测结构内部噪声干扰。根据光吸收效率与光传播光程成正相关的关系，目前，提高光吸收效率的方式主要是增加光探测层的厚度，通过增加光探测层的厚度来增大光传播光程。然而，增加光探测层的厚度，一方面，会增大光电探测结构的加工难度，降低成品率，另一方面，增加光探测层的厚度还会增加抖动时间，继而降低探测的准确度。
技术实现思路
基于此，本申请针对目前光电探测结构的探测精度难以提升的技术问题，提出一种新的光电探测单元、光电探测结构、光电探测器。本申请提出的一种光电探测单元为：一种光电探测单元，包括：第一基底；第一结构，具有第一掺杂类型，形成于所述第一基底上；第二结构，具有第二掺杂类型，形成于所述第一结构内，所述第一结构具有包围所述第二结构底面和侧面的底壁和侧壁；第一光处理层，形成于所述第二结构的上表面，所述第一光处理层的表面具有凹凸结构；重掺杂区，具有第一掺杂类型，形成于所述侧壁内，所述重掺杂区的掺杂浓度大于所述侧壁的掺杂浓度；第一电极，与所述重掺杂区电连接；及第二电极，与所述第二结构电连接。本申请提出的一种光电探测结构为：一种光电探测结构，包括：多个光电探测单元，所述光电探测单元为上述任一项所述的光电探测单元。本申请提出的一种光电探测器为：一种光电探测器，包括：第二晶片，所述第二晶片包括第二基底和形成于所述第二基底内的处理电路；第一晶片，所述第一晶片包括上述任一项所述的光电探测结构，所述第一电极和所述第二电极从所述第一晶片的正面引出，所述第一晶片的正面倒接于所述第二晶片上，使所述第一电极和第二电极与所述处理电路电连接。上述光电探测单元及包含该光电探测单元的光电探测结构和光电探测器，光探测层形成于第一基底上，光探测层具体包括第一结构和第二结构。其中，具有第一掺杂类型的第一结构和具有第二掺杂类型的第二结构构成PN结，在PN结的接触面形成雪崩界面。在PN结处形成雪崩击穿时，二极管的电流与光照呈正相关，光照越强，电流越大，由此通过电流大小反应光照强度，实现光电探测。在本申请中，在光探测层上形成第一光处理层，第一光处理层的表面具有凹凸结构，光线达到光电探测结构时，第一光处理层的凹凸表面可以对光线进行来回反射，增加光线在光探测层的传播光程，提高光探测层的光吸收效率。相比于传统技术，本申请通过第一光处理层增加光线在光探测层中的传播光程，因此可以在不增加光探测层厚度的情况下提高光吸收效率。附图说明图1为本申请第一实施例中光电探测单元的侧剖图；图2为本申请第二实施例中光电探测单元的侧剖图；图3为本申请第三实施例中光电探测单元的侧剖图；图4为本申请第四实施例中光电探测单元的侧剖图；图5为本申请第五实施例中光电探测单元的侧剖图；图6为本申请第六实施例中光电探测单元的侧剖图；图7为本申请第七实施例中光电探测单元的侧剖图；图8为本申请第八实施例中光电探测结构的侧剖图；图9为本申请第九实施例中光电探测结构的侧剖图；图10为本申请第十实施例中光电探测结构的侧剖图；图11为本申请第十一实施例中光电探测结构的侧剖图；图12为本申请第十二实施例中光电探测器的侧剖图。符号说明100第一基底；200光探测层；210第一结构；211底壁；212侧壁；220第二结构；221第一掺杂区；222第二掺杂区；223第三掺杂区；230重掺杂区；231第一重掺杂区；232第二重掺杂区；233第三重掺杂区；234第四重掺杂区；235第五重掺杂区；240隔离结构；300第一光处理层；410第一电极；420第二电极；430淬灭电路；510凸透镜；520抗反射层；610第二基底；620处理电路；700第二光处理层；800钝化层；J1第一晶片；J2第二晶片。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的首选实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。第一实施例：如图1所示为第一实施例中光电探测单元的结构示意图。该光电探测单元包括第一基底100以及形成于第一基底100上的光探测层200。光探测层200具体包括设置于第一基底100上的第一结构210，形成于第一结构210内的第二结构220。其中，第二结构220的侧面和底面被第一结构210包裹，第二结构220的顶面未与第一结构210接触，即第一结构210具有与第二结构220底面接触的底壁211以及与第二结构220侧面接触的侧壁212。第二结构220上设置有第一光处理层300，第一光处理层300的表面具有凹凸结构。在侧壁212内还形成有自侧壁212顶面延伸至侧壁212内部的重掺杂区230，重掺杂区230的掺杂浓度大于侧壁212的掺杂浓度。重掺杂区230与第一电极410连接，第二结构220与第二电极420连接。其中，第一结构210、重掺杂区230具有第一掺杂类型，第二结构220具有第二掺杂类型，第一掺杂类型与第二掺杂类型的掺杂性能相反。具体的，第一掺杂类型可为N型，第二掺杂类型可为P型，或者第一掺杂类型可为P型，第二掺杂类型可为N型。上述光电探测单元，具有不同掺杂类型的第一结构210和第二结构220实际构成一PN结，该PN结即形成光探测层200。由于光线在光探测层200中的光传播光程越长，则吸收效率越高，在本申请中，光探测层200上设置有第一光处理层300，由于第一光处理层300具有凹凸表面，光线传播至第一光处理层300时，第一光处理层300的凹凸表面会对光线进行多次发射，由此增加光线在光探测层200中的传播光程，从而提高光电探测结构的光吸收效率。在一实施例中，第一光处理层300可以是独立于第二结构220的单独的一层，也可以是第二结构220的上表层，即对第二结构220的上表面进行处理形成凹凸结构。具体的，第一光处理层300的凹凸结构尺寸均为纳米级别，第一光处理层的厚度基本可以忽略不计，相比于传统技术中通过增加第一结构或第二结构的厚度来增加整个光探测层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电探测单元，其特征在于，包括：/n第一基底；/n第一结构，具有第一掺杂类型，形成于所述第一基底上；/n第二结构，具有第二掺杂类型，形成于所述第一结构内，所述第一结构具有包围所述第二结构底面和侧面的底壁和侧壁；/n第一光处理层，形成于所述第二结构的上表面，所述第一光处理层的表面具有凹凸结构；/n重掺杂区，具有第一掺杂类型，形成于所述侧壁内，所述重掺杂区的掺杂浓度大于所述侧壁的掺杂浓度；/n第一电极，与所述重掺杂区电连接；及/n第二电极，与所述第二结构电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电探测单元，其特征在于，包括：
第一基底；
第一结构，具有第一掺杂类型，形成于所述第一基底上；
第二结构，具有第二掺杂类型，形成于所述第一结构内，所述第一结构具有包围所述第二结构底面和侧面的底壁和侧壁；
第一光处理层，形成于所述第二结构的上表面，所述第一光处理层的表面具有凹凸结构；
重掺杂区，具有第一掺杂类型，形成于所述侧壁内，所述重掺杂区的掺杂浓度大于所述侧壁的掺杂浓度；
第一电极，与所述重掺杂区电连接；及
第二电极，与所述第二结构电连接。


2.如权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述底壁的掺杂浓度大于所述侧壁的掺杂浓度。


3.如权利要求2所述的光电探测单元，其特征在于，所述第二结构的掺杂浓度自顶部向底部依次递减。


4.如权利要求3所述的光电探测单元，其特征在于，所述第二结构包括掺杂浓度依次递减的第三掺杂区、第二掺杂区和第一掺杂区，第一掺杂区设于所述底壁上，所述第二掺杂区自所述第一掺杂区的顶面延伸至所述第一掺杂区内，所述第一掺杂区包围所述第二掺杂区的底面和侧面，所述第三掺杂区位于所述第二掺杂区的上表层，所述第一光处理层形成于所述第三掺杂区上。


5.如权利要求3所述的光电探测单元，其特征在于，所述第二结构包括掺杂浓度依次递减的第三掺杂区、第二掺杂区和第一掺杂区，第一掺杂区设于所述底壁上，所述第二掺杂区自所述第一掺杂区的顶面贯穿所述第一掺杂区并与所述底壁接触，所述第一掺杂区覆盖所述第二掺杂区的侧面，所述底壁覆盖所述第二掺杂区的底面，所述第三掺杂区位于所述第二掺杂区的上表层，所述第一光处理层形成于所述第三掺杂区上。


6.如权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述重掺杂区包括第二重掺杂区和第一重掺杂区，所述第一重掺杂区形成于所述第二重掺杂区内，所述第一重掺杂区的掺杂浓度高于所述第二重掺杂区的掺杂浓度，所述第二重掺杂区的掺杂浓度高于所述侧壁的掺杂浓度，所述第一电极与所述第一重掺杂区连接。


7.如权利要求1所述的光电探测单元，其特征在于，所述底壁的厚度大于所述第二结构的厚度，所述第一结构的掺杂浓度自所述第一结构的底面向顶面逐渐递减。


8.如权利要求7所述的光电探测单元，其特征在于，所述重掺杂区包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧凯，李爽，张超，
申请(专利权)人：深圳市灵明光子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44