【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种光电探测器及其形成方法。
技术介绍
1、硅光电倍增管(silicon photomultiplier，简称sipm)，又称mppc(multi-pixelphoton counter)，是一种新型的光电探测器件，由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成，具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。目前，硅光电倍增管被广泛应用于高能物理及核医学(pet)、激光探测与测量等领域。
2、硅光电倍增管是由多个带有淬灭电阻的雪崩光电二极管并联组成，各淬灭电阻与雪崩光电二极管构成若干像素单元，各像素单元相互独立，最终输出的信号是多个像素单元输出信号的叠加。如果照射到硅光电倍增管的光子数越多，信号幅度越大。
3、对于硅光电倍增管而言，其重要的性能指标主要包括光子探测效率、暗计数率、光学串扰等。具体的，光子探测效率是指，探测到的光子数量与入射光子数量的比值；暗计数率是指，硅光电倍增管内部的热生载流子可以触发雪崩从而产生脉冲输出，这样的脉冲称为暗脉冲，一般用每秒发生的暗脉冲次数来表征暗脉冲水平，被称为暗计数率；光学串扰是指，硅光电倍增管像素在雪崩过程中产生的光子进入其他像素并被探测到，这种现象叫光学串扰，光学串扰是硅光电倍增管噪声的一部分，通常用光学串扰发生的概率来表示。因此，优化光子探测效率、暗计数率、光学串扰是优化硅光电倍增管性能的重要手段。
4、然而，现有技术中，硅光电倍增管的光子探测效率仍有提升空间。
技术实现思路p>
1、本专利技术解决的技术问题是，提供一种光电探测器及其形成方法，提升了硅光电倍增管的光子探测效率。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案提供一种光电探测器，包括:衬底，所述衬底包括若干器件区和位于各器件区之间的隔离区；位于所述隔离区内的若干浅沟槽隔离结构和贯穿所述浅沟槽隔离结构的若干深沟槽隔离结构，所述深沟槽隔离结构的顶部表面低于所述浅沟槽隔离结构的顶部表面；位于各深沟槽隔离结构上的第一隔离层；位于各所述器件区内的二极管结构；位于第一隔离层上的第一电阻层。
3、可选的，所述浅沟槽隔离结构的宽度范围为0.05微米～10微米。
4、可选的，所述第一隔离层在垂直于衬底表面方向上的厚度范围为10埃～5000埃。
5、可选的，还包括：与所述二极管结构和第一电阻层分别电连接的互连接触层；与所述互连接触层电连接的电互连结构。
6、相应的，本专利技术的技术方案还提供一种光电探测器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括若干器件区和位于各器件区之间的隔离区；在所述隔离区内形成若干浅沟槽隔离结构和贯穿所述浅沟槽隔离结构的若干初始深沟槽隔离结构；刻蚀各所述初始深沟槽隔离结构，形成深沟槽隔离结构以及第一沟槽，所述第一沟槽暴露出深沟槽隔离结构的顶部表面；在所述第一沟槽内形成第一隔离层；在各所述器件区内形成二极管结构；在所述第一隔离层上形成第一电阻层。
7、可选的，在形成所述初始深沟槽隔离结构之前，还包括：形成位于所述衬底上的刻蚀停止层。
8、可选的，在形成所述第一隔离层之后，还包括：去除所述刻蚀停止层。
9、可选的，形成所述初始深沟槽隔离结构的方法包括：刻蚀所述衬底，在所述衬底内形成深沟槽；在所述深沟槽内沉积初始深沟槽隔离结构。
10、可选的，在形成所述深沟槽之后，在所述深沟槽内沉积初始深沟槽隔离结构之前，还包括：在所述深沟槽侧壁表面沉积第一氧化层。
11、可选的，刻蚀各所述初始深沟槽隔离结构的工艺参数包括：采用的刻蚀气体对所述初始深沟槽隔离结构和所述第一氧化层的刻蚀选择比大于2:1。
12、可选的，所述第一沟槽的深度范围为10埃～5000埃。
13、可选的，所述二极管结构包括：位于所述器件区内的第一掺杂区、以及位于所述第一掺杂区上的第二掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。
14、可选的，在形成所述第一电阻层后，还包括：对所述第一电阻层注入第三掺杂离子。
15、可选的，所述第一电阻层在所述深沟槽隔离结构顶部表面的投影图形位于所述深沟槽隔离结构的顶部表面范围内。
16、可选的，在形成第一电阻层后，还包括：在所述二极管结构和第一电阻层表面形成层间介质层；形成位于所述层间介质层内的互连接触层，所述互连接触层与二极管结构和第一电阻层分别接触；在所述层间介质层上形成电互连结构，所述电互连结构与互连接触层电连接。
17、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
18、本专利技术的技术方案提供的光电探测器中，各深沟槽隔离结构的顶部表面低于所述浅沟槽隔离结构的顶部表面，且各深沟槽隔离结构上具有第一隔离层，所述第一隔离层使所述第一电阻层与深沟槽隔离结构相互隔离。因此，在光电探测器的工作过程中，当对第一电阻层施加高电压时，所述第一隔离层的存在避免了第一电阻层上的高电压对深沟槽隔离结构以及衬底的影响。同时，由于所述第一电阻层以及第一隔离层直接位于所述深沟槽结构顶部，从而使所述第一电阻层在所述深沟槽隔离结构顶部表面的投影图形与所述深沟槽隔离结构顶部表面至少存在部分重合，进而节约了第一电阻层以及浅沟槽隔离结构占用的工作空间，为二极管结构提供了更多的空间，使所述光电探测器的二极管结构的面积更大，提升了光电探测器的光子探测效率。
19、本专利技术的技术方案提供的光电探测器的形成方法中，由于形成了位于所述深沟槽隔离结构上的第一隔离层，所述第一隔离层保证了后续形成的第一电阻层与深沟槽隔离结构相互隔离，避免了第一电阻层上的高电压对深沟槽隔离结构以及衬底的影响，同时，由于所述第一电阻层以及第一隔离层直接位于所述深沟槽结构顶部，从而使所述第一电阻层在所述深沟槽隔离结构顶部表面的投影图形与所述深沟槽隔离结构顶部表面至少存在部分重合，进而节约了第一电阻层以及浅沟槽隔离结构占用的工作空间，为二极管结构提供了更多的空间，使所述光电探测器的二极管结构的面积更大，提升了光电探测器的光子探测效率。
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1.一种光电探测器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构的宽度范围为0.05微米～10微米。
3.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一隔离层在垂直于衬底表面方向上的厚度范围为10埃～5000埃。
4.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：与所述二极管结构和第一电阻层分别电连接的互连接触层；与所述互连接触层电连接的电互连结构。
5.一种光电探测器的形成方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述初始深沟槽隔离结构之前，还包括：形成位于所述衬底上的刻蚀停止层。
7.如权利要求6所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述第一隔离层之后，还包括：去除所述刻蚀停止层。
8.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，形成所述初始深沟槽隔离结构的方法包括：刻蚀所述衬底，在所述衬底内形成深沟槽；在所述深沟槽内沉积初始深沟槽隔离结构。
9.如权利要求8所述的光电探测
10.如权利要求9所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，刻蚀各所述初始深沟槽隔离结构的工艺参数包括：采用的刻蚀气体对所述初始深沟槽隔离结构和所述第一氧化层的刻蚀选择比大于2:1。
11.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，所述第一沟槽的深度范围为10埃～5000埃。
12.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，所述二极管结构包括：位于所述器件区内的第一掺杂区、以及位于所述第一掺杂区上的第二掺杂区，所述第一掺杂区内具有第一掺杂离子，所述第二掺杂区内具有第二掺杂离子，所述第一掺杂离子与第二掺杂离子的导电类型相反。
13.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述第一电阻层后，还包括：对所述第一电阻层注入第三掺杂离子。
14.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，所述第一电阻层在所述深沟槽隔离结构顶部表面的投影图形位于所述深沟槽隔离结构的顶部表面范围内。
15.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成第一电阻层后，还包括：在所述二极管结构和第一电阻层表面形成层间介质层；形成位于所述层间介质层内的互连接触层，所述互连接触层与二极管结构和第一电阻层分别接触；在所述层间介质层上形成电互连结构，所述电互连结构与互连接触层电连接。
...【技术特征摘要】
1.一种光电探测器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述浅沟槽隔离结构的宽度范围为0.05微米～10微米。
3.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述第一隔离层在垂直于衬底表面方向上的厚度范围为10埃～5000埃。
4.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，还包括：与所述二极管结构和第一电阻层分别电连接的互连接触层；与所述互连接触层电连接的电互连结构。
5.一种光电探测器的形成方法，其特征在于，包括：
6.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述初始深沟槽隔离结构之前，还包括：形成位于所述衬底上的刻蚀停止层。
7.如权利要求6所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述第一隔离层之后，还包括：去除所述刻蚀停止层。
8.如权利要求5所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，形成所述初始深沟槽隔离结构的方法包括：刻蚀所述衬底，在所述衬底内形成深沟槽；在所述深沟槽内沉积初始深沟槽隔离结构。
9.如权利要求8所述的光电探测器的形成方法，其特征在于，在形成所述深沟槽之后，在所述深沟槽内沉积初始深沟槽隔离结构之前，还包括：在所述深沟槽侧壁表面沉积第一氧化层。
10.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：任惠，陈星，杨玲，王志高，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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