雪崩光电二极管及其制作方法技术

本发明专利技术实施例公开一种雪崩光电二极管及其制作方法，包括：第一导电类型的硅晶片；自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；形成在电荷阻挡区上的第一导电类型的第一外延层；自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区，其中欧姆接触区在硅晶片上的正投影与电荷阻挡区在硅晶片上的正投影交叠；形成在欧姆接触区上的抗反射层；形成在抗反射层中的过孔和形成在过孔中的阳极；以及形成在硅晶片远离电荷阻挡区的表面上的阴极。该实施方式通过提供延伸进入硅晶片中的电荷阻挡区和形成在电荷阻挡区上的第一外延层，欧姆接触区形成在第一外延层中，降低了产品工艺难度和成本。降低了产品工艺难度和成本。降低了产品工艺难度和成本。

【技术实现步骤摘要】
雪崩光电二极管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体
更具体地，涉及一种雪崩光电二极管及其制作方法。

技术介绍

[0002]雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益，能将光信号放大后转化为电能的有源器件。这种将光信号放大的工作方式可以提高探测器的灵敏度，工作电压高于击穿电压的雪崩倍增二极管具有探测极微弱光信号的能力，因此雪崩倍增二极管在例如，医学影像、激光测距、高能物理、天文测光等各种应用领域均具有广泛的应用，因此雪崩倍增二极管的研制和产业化越来越受到重视。
[0003]然而现有技术中，如图1所示，雪崩光电二极管包括：载片、形成在载片上的外延层、作为埋层形成在外延层中的电荷阻挡区、自外延层远离载片的表面延伸至外延层中的欧姆接触层、阴极和阳极。电荷阻挡区和欧姆接触区之间为雪崩倍增区，为了得到合适的雪崩倍数，需要增加器件工作条件下雪崩倍增区的电场强度，因此电荷阻挡区的深度需要尽可能深，这要求以几百KeV的注入能量进行离子注入形成埋层，这种器件和制作方法对离子注入设备能力要求非常高，可行性低，生产成本高，产业化程度低。
[0004]因此，需要提供一种能够降低器件制作工艺成本，有利于产业化的雪崩光电二极管。

技术实现思路

[0005]为了解决以上问题，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供了一种雪崩光电二极管，包括：第一导电类型的硅晶片；自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；形成在电荷阻挡区上的第一导电类型的第一外延层；自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区，其中欧姆接触区在硅晶片上的正投影落入电荷阻挡区在硅晶片上的正投影中；形成在欧姆接触区上的抗反射层；形成在抗反射层中的过孔和形成在过孔中的阳极；以及形成在硅晶片远离电荷阻挡区的表面上的阴极。
[0006]在一些可选的实施例中，电荷阻挡区覆盖硅晶片的表面或者部分覆盖硅晶片的表面。
[0007]在一些可选的实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，并且电荷阻挡区的注入离子为砷离子或锑离子。
[0008]在一些可选的实施例中，还包括：自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的、围绕欧姆接触区的第二导电类型的保护环。
[0009]在一些可选的实施例中，硅晶片包括：单晶硅衬底和形成在单晶硅衬底上的第二外延层；或者硅晶片为：体硅片。
[0010]本申请第二方面提供一种制作上文所述的雪崩光电二极管的方法，包括：提供第一导电类型的硅晶片；离子注入形成自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；在电荷阻挡区上形成第一导电类型的第一外延层，离子注入形成自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区，其中欧姆接触区在硅晶片上的正投影落入电荷阻挡区在硅晶片上的正投影中；在欧姆接触区上形成抗反射层；在抗反射层中形成过孔并在过孔中形成阳极；以及在硅晶片远离电荷阻挡区的表面上形成阴极。
[0011]在一些可选的实施例中，离子注入形成自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区进一步包括：在硅晶片上形成光刻胶层；对光刻胶层图案化露出硅晶片中待形成电荷阻挡区的区域，图案化的光刻胶层作为离子注入的阻挡层；基于阻挡层进行离子注入形成电荷阻挡区；以及去除阻挡层，或者离子注入形成自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区进一步包括：对硅晶片进行整面离子注入形成电荷阻挡区。
[0012]在一些可选的实施例中，在离子注入形成自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区之后，在欧姆接触区上形成抗反射层之前，方法还包括：离子注入形成自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的、围绕欧姆接触区的第二导电类型的保护环。
[0013]在一些可选的实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，并且电荷阻挡区的注入离子为砷离子或锑离子。
[0014]在一些可选的实施例中，提供第一导电类型的硅晶片进一步包括：在单晶硅衬底上形成第二外延层以形成硅晶片；或者提供体硅片作为硅晶片。
[0015]本专利技术的有益效果如下：本专利技术针对目前现有的问题，提供一种雪崩光电二极管及其制作方法。本申请实施例提供的雪崩光电二极管通过提供自硅晶片的表面延伸至其中的电荷阻挡区、形成在电荷阻挡区上的第一外延层以及自第一外延层远离硅晶片的表面延伸进入第一外延层中的欧姆接触区，从而使得能够以低能量浅注入方式形成满足与欧姆接触区之间所要求的距离
差的电荷阻挡区，从而能够以现有常规CMOS产线设备制作雪崩光电二极管，降低了工艺难度和生产成本，提高了产业化，具有广泛的应用前景。
附图说明
[0016]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0017]图1示出现有技术中雪崩光电二极管的示意性剖视图；图2示出根据本专利技术实施例的雪崩光电二极管的示意性剖视图；图3示出根据本专利技术另一实施例的雪崩光电二极管的示意性剖视图；图4示出根据本专利技术另一实施例的雪崩光电二极管的示意性剖视图；图5示出根据本专利技术另一实施例的雪崩光电二极管的示意性剖视图；图6至图11示出跟本专利技术实施例的雪崩光电二极管的制作方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同或相似的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0019]需要说明的是，本专利技术中“第一”、“第二”和“第三”等序数词并不旨在限定具体的顺序，而仅在于区分各个部分。
[0020]本专利技术中的“在
……
上”、“在
……
上形成”和“设置在
……
上”等类似表述可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。
[0021]为了解决以上技术问题，本专利技术的实施例提供了一种雪崩光电二极管，包括：第一导电类型的硅晶片；自硅晶片表面延伸至硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；形成在电荷阻挡区上的第一导电类型的第一外延层；自第一外延层远离硅晶片的表面延伸至第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区，其中欧姆接触区在硅晶片上的正投影与电荷阻挡区在硅晶片上的正投影交叠；形成在欧姆接触区上的抗反射层；形成在抗反射层中的过孔和形成在过孔中的阳极；以及形成在硅晶片远离电荷阻挡区的表面上的阴极。
[0022]在本实施例中，通过提供自硅晶片的表面延伸至其中的电荷阻挡区、形成在电荷阻挡区上的第一外延层以及自第一外延层远离硅晶片的表面延伸进入第一外延层中的欧姆接触区，从而使得能够以低能量浅注入方式形成满足与欧姆接触区之间所要求的距离差的电荷阻挡区，从而能够以现有常规CMOS产线设备制作雪崩光电二极管，降低了工艺难度和生产成本，提高了产业化，具有广泛的应用前景。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雪崩光电二极管，其特征在于，包括：第一导电类型的硅晶片；自所述硅晶片表面延伸至所述硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；形成在所述电荷阻挡区上的第一导电类型的第一外延层；自所述第一外延层远离所述硅晶片的表面延伸至所述第一外延层中的第二导电类型的欧姆接触区，其中欧姆接触区在所述硅晶片上的正投影落入所述电荷阻挡区在所述硅晶片上的正投影中；形成在所述欧姆接触区上的抗反射层；形成在所述抗反射层中的过孔和形成在所述过孔中的阳极；以及形成在所述硅晶片远离所述电荷阻挡区的表面上的阴极。2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述电荷阻挡区覆盖所述硅晶片的表面或者部分覆盖所述硅晶片的表面。3.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，并且所述电荷阻挡区的注入离子为砷离子或锑离子。4.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于，还包括：自所述第一外延层远离所述硅晶片的表面延伸至所述第一外延层中的、围绕所述欧姆接触区的第二导电类型的保护环。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的雪崩光电二极管，其特征在于，所述硅晶片包括单晶硅衬底和形成在所述单晶硅衬底上的第二外延层；或者所述硅晶片为：体硅片。6.一种制作权利要求1
‑
5中任一项所述的雪崩光电二极管的方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的硅晶片；离子注入形成自所述硅晶片表面延伸至所述硅晶片中的第一导电类型的电荷阻挡区；在所述电荷阻挡区上形成第一导电类型的第一外延层，离子注入形成自所述第一外延层远离所述硅晶片的表面延伸至所述第一外延层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，杨亮，王洪波，王勇，
申请(专利权)人：同源微北京半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：