一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件及其制作方法技术

本申请涉及半导体制作领域，公开了一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件及其制作方法，包括在衬底的表面依次沉积层叠的第一介质层和第二介质层；在第二介质层的表面形成图形化光刻胶；以图形化光刻胶作为掩膜，刻蚀第二介质层形成图形化第二介质层，并去除图形化光刻胶；利用图形化第二介质层的遮挡，对衬底进行N型掺杂，并进行热处理，N型离子为砷离子；利用图形化第二介质层的遮挡，对衬底进行P型掺杂，形成PN结；去除第一介质层和图形化第二介质层；进行后续工艺处理，得到单光子雪崩二极管器件。本申请只需一次光照，形成图形化第二介质层，在两次掺杂时以图形化第二介质层阻挡不需掺杂的区域，降低制作成本和工艺控制难度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件及其制作方法


[0001]本申请涉及半导体制作领域，特别是涉及一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件及其制作方法。

技术介绍

[0002]暗计数率(dark count rate，DCR)通常指单光子雪崩二极管器件在无光照如条件下，由于热扰动产生的计数率。为了降低单光子雪崩二极管器件的暗计数率，在N型掺杂时需要将离子注入的元素由磷改为砷，同时加入一道很重的热处理工艺。
[0003]在进行离子注入前，需要形成图形化光刻胶，对不需要注入的区域进行遮挡，由于光刻胶在热处理时会产生污染，所以在热处理之前需要将图形化光刻胶去除。同时，由于P型注入的硼离子在热处理时会扩散很厉害，所以要在热处理后再注入，需要再形成一次图形化光刻胶阻挡不需要注入的部分，然后再注入硼离子。因此，在制作过程中需要两次光照，导致制造成本增加，并且，还存在N型掺杂区和P型掺杂区对准的问题，工艺控制难度增加。
[0004]因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件及其制作方法，以降低制作成本，同时降低工艺控制难度。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法，包括：
[0007]在衬底的表面依次沉积层叠的第一介质层和第二介质层；
[0008]在所述第二介质层的表面形成图形化光刻胶；
[0009]以所述图形化光刻胶作为掩膜，刻蚀所述第二介质层形成图形化第二介质层，并去除所述图形化光刻胶；
[0010]利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行N型掺杂，并进行热处理，N型离子为砷离子；
[0011]利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行P型掺杂，形成PN结；
[0012]去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层；
[0013]进行后续工艺处理，得到单光子雪崩二极管器件。
[0014]可选的，去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层之后，还包括：
[0015]对所述衬底的PN结区域再次进行P型掺杂，形成钉扎层。
[0016]可选的，进行后续工艺处理包括：
[0017]在所述PN结背面的衬底上表面形成微透镜。
[0018]可选的，所述第一介质层是氧化硅层，所述第二介质层是氮化硅层。
[0019]可选的，所述P型掺杂的离子包括：硼离子。
[0020]可选的，沉积的介质层还包括第三介质层，所述方法包括：
[0021]在衬底的表面依次沉积层叠的所述第一介质层、所述第二介质层和第三介质层；
[0022]在所述第三介质层的表面形成图形化光刻胶；
[0023]以所述图形化光刻胶作为掩膜，刻蚀所述第二介质层、所述第三介质层形成图形化第二介质层和图形化第三介质层，并去除所述图形化光刻胶；
[0024]利用所述图形化第二介质层和所述图形化第三介质层的遮挡，对所述衬底进行N型掺杂，并进行热处理，N型离子为砷离子；
[0025]利用所述图形化第二介质层和所述图形化第三介质层的遮挡，对所述衬底进行P型掺杂，形成PN结；
[0026]去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层、所述图形化第三介质层；
[0027]进行后续工艺处理，得到单光子雪崩二极管器件。
[0028]可选的，所述第一介质层是氧化硅层，所述第二介质层是氮化硅层，所述第三介质层是氧化硅层。
[0029]本申请还提供一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件，所述低暗计数率的单光子雪崩二极管器件采用上述任一种所述的制作方法制得。
[0030]本申请所提供的一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法，包括：在衬底的表面依次沉积层叠的第一介质层和第二介质层；在所述第二介质层的表面形成图形化光刻胶；以所述图形化光刻胶作为掩膜，刻蚀所述第二介质层形成图形化第二介质层，并去除所述图形化光刻胶；利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行N型掺杂，并进行热处理，N型离子为砷离子；利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行P型掺杂，形成PN结；去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层；进行后续工艺处理，得到单光子雪崩二极管器件。
[0031]可见，本申请在制作过程中，在衬底的表面沉积第一介质层和第二介质层，然后在第二介质层的表面形成图形化光刻胶，并刻蚀第二介质层。在掺杂时以图形化第二介质层阻挡不需要进行掺杂的区域，由于图形化第二介质层不会产生污染，所以在热处理的前后不需要去除，即在N型掺杂和P型掺杂时均用图形化第二介质层进行阻挡。所以，本申请中只需要进行一次光照即可，降低制作成本，并且，避免了N型掺杂和P型掺杂的对准问题，降低工艺控制难度。
[0032]此外，本申请还提供一种具有上述优点的低暗计数率的单光子雪崩二极管器件。
附图说明
[0033]为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本申请实施例所提供的一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法的流程图；
[0035]图2至图10为本申请实施例所提供的一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作工艺流程图；
[0036]图11为本申请实施例所提供的另一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法的流程图；
[0037]图2至图8以及图12至图13为本申请实施例所提供的另一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作工艺流程图；
[0038]图14为本申请实施例所提供的另一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法的流程图；
[0039]图15至图20、图8以及图12至图13为本申请实施例所提供的另一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作工艺流程图；
[0040]图中，1、衬底，2、第一介质层，3、第二介质层，4、图形化光刻胶，5、图形化第二介质层，6、N型掺杂区，7、P型掺杂区，8、钉扎层，9、微透镜，10、透光材料垫高层，11、第三介质层，12、图形化第三介质层。
具体实施方式
[0041]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0042]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低暗计数率的单光子雪崩二极管器件制作方法，其特征在于，包括：在衬底的表面依次沉积层叠的第一介质层和第二介质层；在所述第二介质层的表面形成图形化光刻胶；以所述图形化光刻胶作为掩膜，刻蚀所述第二介质层形成图形化第二介质层，并去除所述图形化光刻胶；利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行N型掺杂，并进行热处理，N型离子为砷离子；利用所述图形化第二介质层的遮挡，对所述衬底进行P型掺杂，形成PN结；去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层；进行后续工艺处理，得到单光子雪崩二极管器件。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，去除所述第一介质层和所述图形化第二介质层之后，还包括：对所述衬底的PN结区域再次进行P型掺杂，形成钉扎层。3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，进行后续工艺处理包括：在所述PN结背面的衬底上表面形成微透镜。4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一介质层是氧化硅层，所述第二介质层是氮化硅层。5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述P型掺杂的离子包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，吕京颖，李爽，康杨森，
申请(专利权)人：深圳市灵明光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：