905nm硅雪崩光电二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种娃雪崩光电二极管制作技术,尤其涉及一种905nm娃雪崩光电二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]硅雪崩光电二极管是一种具有内部增益的光电探测器，由于其具备倍增功能，因此光电转换灵敏度比一般的PN结光敏二极管要高很多，在光敏器件中具有重要的地位。
[0003]基于常规思路，现有硅雪崩光电二极管上只设置了一个保护环，存在的问题是:硅雪崩光电二极管在高温下(大于85°C )，工作电压会变高，极易发生边缘击穿问题。
【发明内容】
[0004]针对【背景技术】中的问题，本发明提出了一种905nm硅雪崩光电二极管，包括P+衬底层、η型层、P型雪崩区、N+光敏区、N+保护环和P+截止环，其创新在于:在所述N+保护环的外周和所述P+截止环的内周之间设置有第二 N+保护环。
[0005]本发明的原理是:本发明通过在N+保护环的外周和P+截止环的内周之间设置第二 N+保护环来形成双保护环结构，双保护环结构可以使器件的工作温度达到125°C时也不会发生边缘击穿，从而大幅提高905nm硅雪崩光电二极管的工作温度上限。
[0006]优选地，所述π型层、P型雪崩区、N+光敏区、N+保护环和P+截止环形成于电阻率大于或等于3000 Ω.cm的P型高阻硅上，所述P+衬底层的电阻率为0.001~0.002 Ω.cm。采用高电阻率的P型高阻硅来加工硅雪崩光电二极管，可以有效增加器件的光吸收率，使器件获得更高的光响应度。
[0007]为了便于本领域技术人员实施，本发明还提出了一种905nm硅雪崩光电二极管制作方法，其创新在于:按如下步骤制作905nm硅雪崩光电二极管:1)提供P+衬底层和外延层；所述外延层为P型高阻硅；
2)采用磷离子注入工艺，在外延层上形成N+保护环；N+保护环结深为7?8 μ m，磷离子注入浓度为12tVcm3量级；
3)采用磷离子注入工艺，在外延层上N+保护环的外周形成第二N+保护环；第二 N+保护环结深为I?2μπι，磷离子注入浓度为1lfVcm3量级；
4)采用硼离子注入工艺，在第二N+保护环的外周形成P+截止环，P+截止环结深为2?3 μ m，硼离子注入浓度为11Vcm3量级；
5)在外延层表面淀积一定厚度的S1Jf，然后在氮气氛围、1300°C?1500°C条件下高温推结4小时；高温推结操作结束后，去掉S1Jf ;
6)采用高能离子注入工艺，在外延层上形成P型雪崩区，P型雪崩区位于N+保护环内，P型雪崩区结深为5?6mm，高能离子注入浓度为1017/cm3;
7)采用砷离子注入工艺，在外延层上形成N+光敏区，N+光敏区位于N +保护环内，N +光敏区为0.1-0.5 μ m，砷离子注入浓度为12tVcm3量级； 8)在外延层表面淀积S1Jf，在S12层表面淀积Si 3N4增透膜；
9)制作金属电极；
10)进行背面减薄处理。
[0008]优选地，所述P型高阻硅的电阻率大于或等于3000 Ω.cm，所述P+衬底层的电阻率为 0.001-0.002 Ω.cm。
[0009]本发明的有益技术效果是:能大幅提高905nm硅雪崩光电二极管的工作温度上限。
【附图说明】
[0010]图1、本发明的结构示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为=P+衬底层1、H型层2、p型雪崩区3、N+光敏区4、N+保护环5、P +截止环6、第二 N +保护环7、电极8、Si 3N4增透膜9。
【具体实施方式】
[0011]一种905nm硅雪崩光电二极管，包括P+衬底层1、31型层2、P型雪崩区3、N+光敏区4、N+保护环5和P +截止环6，其创新在于:在所述N +保护环5的外周和所述P +截止环6的内周之间设置有第二 N+保护环7。
[0012]进一步地，所述π型层2、P型雪崩区3、N+光敏区4、N+保护环5、P+截止环6、第二 N+保护环7形成于电阻率大于或等于3000 Ω.cm的P型高阻硅上，所述P+衬底层I的电阻率为 0.001-0.002 Ω.cm。
[0013]一种905nm硅雪崩光电二极管制作方法，其创新在于:按如下步骤制作905nm硅雪崩光电二极管:1)提供P+衬底层I和外延层；所述外延层为P型高阻硅；
2)采用磷离子注入工艺，在外延层上形成N+保护环5;N+保护环5结深为7?8 μ m，磷离子注入浓度为12tVcm3量级；
3)采用磷离子注入工艺，在外延层上N+保护环5的外周形成第二N+保护环7 ;第二 N +保护环7结深为I?2 μ m，磷离子注入浓度为1lfVcm3量级；
4)采用硼离子注入工艺，在第二N+保护环7的外周形成P +截止环6，P +截止环6结深为2?3 μ m，硼离子注入浓度为11Vcm3量级；
5)在外延层表面淀积一定厚度的S1Jf，然后在氮气氛围、1300°C?1500°C条件下高温推结4小时；高温推结操作结束后，去掉S1Jf ;
6)采用高能离子注入工艺，在外延层上形成P型雪崩区3，P型雪崩区3位于N+保护环5内，P型雪崩区3结深为5?6mm，高能离子注入浓度为11Vcm3;
7)采用砷离子注入工艺，在外延层上形成N+光敏区4，N+光敏区4位于N +保护环5内，N+光敏区4为0.1-0.5 μ m,砷离子注入浓度为10 2°/cm3量级；
8)在外延层表面淀积S1Jf，在S12层表面淀积Si 3N4增透膜；
9)制作金属电极；
10)进行背面减薄处理。
[0014]进一步地，所述P型高阻硅的电阻率大于或等于3000 Ω.cm，所述P+衬底层I的电阻率为 0.001-0.002 Ω.Cm。
【主权项】
1.一种905nm硅雪崩光电二极管，包括P+衬底层(I)、π型层(2)、P型雪崩区(3)、N +光敏区(4)、N+保护环(5)和P+截止环(6)，其特征在于:在所述N+保护环(5)的外周和所述P+截止环(6 )的内周之间设置有第二 N +保护环(7 )。
2.根据权利要求1所述的905nm硅雪崩光电二极管，其特征在于:所述π型层(2)、P型雪崩区(3)、Ν+光敏区(4)、Ν+保护环(5)、Ρ+截止环(6)、第二 N+保护环(7)形成于电阻率大于或等于3000Ω.αη的P型高阻硅上，所述P+衬底层(I)的电阻率为0.001~0.002Ω.αιι。
3.—种905nm硅雪崩光电二极管制作方法，其特征在于:按如下步骤制作905nm硅雪崩光电二极管:1)提供P+衬底层(I)和外延层；所述外延层为P型高阻硅； 2)采用磷离子注入工艺，在外延层上形成N+保护环(5);N+保护环(5)结深为7?8μπι，磷离子注入浓度为12tVcm3量级； 3)采用磷离子注入工艺，在外延层上N+保护环(5)的外周形成第二N+保护环(7);第二 N+保护环(7)结深为I?2 μ m，磷离子注入浓度为10 16/cm3量级； 4)采用硼离子注入工艺，在第二N+保护环(7)的外周形成P+截止环(6)，P+截止环(6)结深为2?3 μ m，硼离子注入浓度为11Vcm3量级； 5)在外延层表面淀积一定厚度的S1Jf，然后在氮气氛围、1300°C?1500°C条件下高温推结4小时；高温推结操作结束后，去掉S1Jf ; 6)采用高能离子注入工艺，在外延层上形成P型雪崩区(3)，P型雪崩区(3)位于N+保护环(5)内，P型雪崩区(3)结深为5?6mm，高能离子注入浓度为11Vcm3; 7)采用砷离子注入工艺，在外延层上形成N+光敏区(4)，N+光敏区(4)位于N +保护环(5)内，N+光敏区(4)为0.1~0.5μπι，砷离子注入浓度为102°/cm3量级； 8)在外延层表面淀积S1Jf，在S12层表面淀积Si 3N4增透膜； 9)制作金属电极； 10)进行背面减薄处理。
4.根据权利要求3所述的905nm硅雪崩光电二极管制作方法，其特征在于:所述P型高阻硅的电阻率大于或等于3000 Ω.ο?，所述P+衬底层(I)的电阻率为0.001~0.002Ω.Cm0
【专利摘要】本发明公开了一种905nm硅雪崩光电二极管，包括P+衬底层、π型层、P型雪崩区、N+光敏区、N+保护环和P+截止环，其创新在于：在所述N+保护环的外周和所述P+截止环的内周之间设置有第二N+保护环。本发明还公开了前述905nm硅雪崩光电二极管的制作方法。本发明的有益技术效果是：能大幅提高905nm硅雪崩光电二极管的工作温度上限。
【IPC分类】H01L31-107, H01L31-18
【公开号】CN104576809
【申请号】CN201510003267
【发明人】曾武贤, 李睿智
【申请人】中国电子科技集团公司第四十四研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日