專利名稱：象限光電探測器象限分離的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種象限光電探測器象限分離的制作方法，用于象限光電探測器象限間隔離區(qū)的制作。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體象限光電探測器，無論是用高阻p型或n型硅單晶材料來制作象限(或陣列)硅PIN光電二極管(Si-PIN-PD)，還是用高阻p型硅單晶材料來制作象限硅拉通型雪崩光電二極管(Si-RAPD)等類型象限光電探測器時，都是在象限光電探測器芯片的正面采用PN結(jié)隔離來進行象限分離。這樣，象限光電探測器總的光敏面面積及其光敏面邊界總長度是以象限光敏元數(shù)和每個光敏元面積之和及其光敏面邊界長度之和來計算的。于是，光敏面積越大，象限數(shù)越多，象限光電探測器主要性能就難保證；再有，象限數(shù)越多，光敏面邊界總長度也就越大，其探測器邊緣擊穿的幾率就越多，探測器的表面漏電流就越大(探測器表面漏電流的主要部份與探測器邊界長度成比例)；漏電流增大，導(dǎo)致探測器的噪聲增加，從而將降低探測器的探測靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的象限光電探測器在光敏面采用PN結(jié)隔離進行象限分離制作方法的不足之處，提供一種象限光電探測器象限分離的制作新方法，用于象限光電探測器象限間(象元間)隔離區(qū)的制作，減小象限光電探測器光敏面邊界總長度，減小器件漏電流，降低噪聲，提高探測靈敏度及探測器的均勻性一致性。其特征是在探測器pn結(jié)襯底背面高低結(jié)的電極接觸區(qū)域上采用半導(dǎo)體器件制造工藝，制作所需的特殊圖形實現(xiàn)象限分離。采用的半導(dǎo)體器件制造工藝是用刻蝕工藝將n+層刻蝕溝槽分區(qū)；也可以是進行與襯底同型雜質(zhì)的高濃度掩蔽選擇熱擴散或離子注入工藝制作n+區(qū)；還可以是掩蔽選擇離子注入Ar+(或N+)，將n+層分區(qū)等工藝。具體技術(shù)方案如下用n型(或p型)高阻硅單晶材料作襯底制作Si-PIN-PD(硅PIN光電二極管)象限光電探測器；或者用p型高阻硅單晶材料作襯底制作Si-RAPD(硅拉通型雪崩光電二極管)象限光電探測器時，在硅單晶襯底的正面制作pn結(jié)后，在pn結(jié)襯底背面研磨拋光減薄，進行高磷擴散(n型Si)或高硼擴散(p型Si)，用腐蝕方法刻蝕溝槽制作隔離區(qū)，刻蝕的溝槽深度應(yīng)超過高低結(jié)的結(jié)深進入本征襯底層。其后按常規(guī)工藝完成芯片金屬化，倒扣封裝即成。用本發(fā)明提供的象限分離方法制作的象限光電探測器與現(xiàn)有的象限光電探測器相比，在同等的光敏面積下，其光敏面邊界的總長度大大減小，從而漏電流亦為減小，噪聲大為降低，探測靈敏度大為提高，邊緣擊穿幾率降低，探測器的均勻性、一致性好，成品率顯著提高。


附圖1是本發(fā)明用腐蝕方法刻蝕溝槽實現(xiàn)象限分離的四象限光電探測器管芯芯片示意圖。圖中A是管芯芯片的側(cè)視圖；[n]是本征硅(n-si)襯底；[p+]是硼擴散層(p+-Si)；[n+]是磷擴散層(n+-Si)溝槽刻蝕層。B為管芯芯片的頂視圖，D是隔離二極管圖形。
附圖2是本發(fā)明用腐蝕法刻蝕溝槽制作四象限光電探測器象限分離的工藝流程示意圖。
圖中[1]、[4]是SiO2層；[2]是本征硅(n-si)襯底層；[3]是硼擴散(p+-si)層；[5]是磷擴散(n+-si)層；[6]是刻蝕的溝槽；[7]是Si3N4層；[8]是電極窗口；[9]是金屬電極。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖2介紹本發(fā)明的一個實施例，該實施例是用腐蝕刻蝕溝槽法實現(xiàn)四象限光電探測器象限分離的制作過程。
1、在n型硅(n-si)襯底[2]上生長SiO2層[1]，并光刻硼擴散窗口，如圖中(a)所示；2、通過擴散窗口進行硼擴散，形成p+-si層[3]，并在[3]上生長SiO2層[4]，如圖中(b)所示；3、對n-si襯底[2]背面進行研磨拋光，然后進行磷擴散，擴散層深為1～2μm，形成n+-si層[5]，如圖中(c)所示；4、在n+-si層[5]，用腐蝕方法刻蝕溝槽[6]，其溝槽深度大于3μm進入n-si層，如圖中(d)所示；5、在n+-si層[5]上及溝槽[6]中生長增透膜Si3N4層[7]，如圖中(e)所示；6、光刻Si3N4層[7]和SiO2層[4]，形成電極蒸發(fā)窗口[8]，如圖中(f)所示；7、在電極蒸發(fā)窗口[8]上，用真空鍍膜方法，分別蒸發(fā)鋁(Al)，刻蝕形成電極接觸層[9]，如圖中(g)所示，制作完成。
另外①將步驟4改為在n+-si層[5]刻蝕溝槽[6]以外的位置，采用掩蔽選擇擴散；②在這溝槽的位置進行掩蔽選擇離子注入Ar+(或N+)，其余步驟同以上各步驟，這就是用擴散法和用離子注入法分離象限的實施例。
以上方法也可用于八象限(雙四象)、線列、陣列等多象限光電探測器象限分離的制作。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種象限光電探測器象限分離的制造方法，用于象限光電探測器象限間隔離區(qū)的制作。其特征是在探測器pn結(jié)襯底背面高低結(jié)的電極接觸區(qū)域上，采用半導(dǎo)體器件制造工藝，制作所需的特殊圖形實現(xiàn)象限分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件制造工藝，其特征是采用刻蝕工藝，在探測器PN結(jié)襯底背面的高低結(jié)n+層上，刻蝕溝槽分區(qū)，溝槽深度大于3μm，超過高低結(jié)深度，進入襯底本征層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件制造工藝，其特征是在探測器pn結(jié)襯底背面，進行與襯底同型雜質(zhì)的高濃度掩蔽選擇熱擴散或離子注入，其擴散深度或離子注入深度為進入本征襯底層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件制造工藝，其特征是在探測器pn結(jié)襯底背面，進行掩蔽選擇離子注入Ar+(或N+)，注入深度超過高低結(jié)深，進入襯底本征層，形成隔離，以分離象限。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種象限光電探測器象限分離的制作方法，用于象限光電探測器象限間隔離區(qū)的制作，其特征是在探測器pn結(jié)襯底背面高低結(jié)電極接觸區(qū)域上，采用半導(dǎo)體器件制造工藝，制作所需的特殊圖形實現(xiàn)象限分離。采用的半導(dǎo)體器件制造工藝是用刻蝕工藝，將n
文檔編號H01L21/70GK1508860SQ02128028
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者朱華海 申請人:朱華海