深槽隔离防串扰的光电探测器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电探测器制作技术，尤其涉及一种深槽隔离防串扰的光电探测器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，一般在半导体硅探测器上制作隔离区(也叫盲区)来形成象限光电探测器，象限光电探测器工作时，在光照作用下，产生光生载流子，光生载流子在电场作用下做有序定向运动，形成光电流，从而使各象限独立输出信号。由于部分光生载流子在产生区和渡越区存在无序运动，导致光生载流子会从自身的光敏区进入到周边邻近的光敏区，从而形成光电串扰，光电串扰对于近红外波长(1064nm)、需要厚耗尽层的硅象限光电探测器影响极大。
[0003]为了减小光电串扰的影响，现有的象限光电探测器芯片大多采用PN结隔离各象限，PN结作为电学隔离，对于近红外波长(1064nm) —般需要高耐压，所以，耗尽区必须要宽，但这会产生不良的电阻电容特性；另一个方法是增大盲区面积，这样既可提高耐压，又可较小象限间串扰，但是盲区的增大会损失较多的光能量，同时，器件使用过程中也对盲区尺寸有严格要求；还有一种方法是减薄光生载流子产生区，虽然同样可以减小光电串扰，但减薄光生载流子产生区的厚度，特别是对近红外1064nm波长，光吸收厚度也会相应减小，将会严重降低光电探测器的响应度。
【发明内容】
[0004]针对【背景技术】中的问题，本发明提出了一种深槽隔离防串扰的光电探测器，包括由P型扩散层、衬底层和N型扩散层依次层叠而成的P-1-N层状结构，所述P-1-N层状结构上设置有隔离区，所述隔离区将P-1-N层状结构的光敏面划分为多个象限，其特征在于:所述隔离区采用如下结构实现:在P-1-N层状结构的光敏面上制作深槽，深槽的横截面轮廓与多个象限的外轮廓匹配，深槽的轴向与P-1-N层状结构的层叠方向相同，深槽的深度达到N型扩散层上端面，深槽内填充有绝缘物质。
[0005]本发明的原理是:传统的象限光电探测器采用平面PN结隔离，平面PN结面积由球面结、柱面结和体内的平行平面结三部分组成，球面结和柱面结暴露在表面，在高反压的工作状态，由于耗尽区加大，球面结和柱面结面积将进一步变大，因此，其寄生的电容面积较大，导致寄生电容C也相应较大；而采用本发明发明方案后，平面PN结暴露在表面的柱面结和球面结不复存在，平面PN结实际只留下体内的平行平面结，结面积大大减小，其结果首先是大大降低了表面由于缺陷、沾污等导致的漏电流(暗电流)，其次，平面PN结面积的减小有效的减小了象限光电探测器的本征暗电流，第三，电容面积减小，电容C减小，寄生RC时间常数减小，提高了光电探测器的响应速度；传统象限光电探测器的击穿电压由球面结、柱面结和平面结击穿电压所组成，由于材料本身的表面缺陷，以及在制作过程中的沾污(尤其是金属离子)，诱生缺陷及表面复合(尤其是俄歇复合)，使得探测器的反向击穿电压主要由表面击穿决定(主要由球面结表面曲率半径和缺陷情况决定)，大大低于体内平行平面结击穿电压；本发明的深槽结构，使得各象限完全被深槽隔离，不存在表面的球面结和柱面结，只有体内的平行平面结，探测器反向击穿电压主要由平行平面结决定，击穿电压大大提高，另外，深槽隔离为物理隔离，除入射光本身的干涉外，其象限间没有电连接和寄生连接，实现了象限间串扰最小化。
[0006]优选地，所述绝缘物质采用旋涂玻璃和聚酰亚胺，由旋涂玻璃形成的第一绝缘层设置于深槽结构的底部，由聚酰亚胺形成的第二绝缘层将深槽结构内的剩余空间填充。
[0007]为了便于本领域技术人员实施本发明，本发明还公开了前述光电探测器的制造方法，具体步骤为:
O提供衬底层；
2)在衬底层的上端面进行硼扩散，形成P型扩散层；
3)在P型扩散层表面淀积氮化硅层；
4)在衬底层的下端面进行磷扩散，形成N型扩散层；由P型扩散层、衬底层和N型扩散层依次层叠而成的结构体形成P-1-N层状结构；
5)在氮化硅层表面淀积铝层，对氮化硅层和铝层进行刻蚀，刻蚀区域的横截面轮廓与多个象限的外轮廓匹配，刻蚀深度达到衬底层的上端面；
6)采用深槽工艺对刻蚀区域进行处理，在刻蚀区域范围内加工出深槽，深槽的轴向与P-1-N层状结构的层叠方向相同，深槽的深度达到N型扩散层上端面；
7)将氮化硅层和铝层去掉；
8)在深槽内填充绝缘物质；绝缘物质外表面与P型扩散层上端面齐平；
9)在P型扩散层表面淀积增透膜层，并在增透膜层上制作出电极。
[0008]优选地，步骤9)中的绝缘物质采用旋涂玻璃和聚酰亚胺，由旋涂玻璃形成的第一绝缘层设置于深槽结构的底部，由聚酰亚胺形成的第二绝缘层将深槽结构内的剩余空间填充。
[0009]本发明的有益技术效果是:实现了对象限光电探测器各象限的有效隔离，减少了光电探测器耗尽层的面积，减小了内部的结电容面积，减小了 RC时间常数，提高了器件的响应速度，深槽位于象限光电探测器的体内，避免了表面态缺陷对器件的影响。
【附图说明】
[0010]图1、本发明的深槽隔离防串扰的光电探测器结构示意图；
图2、本发明的工艺流程示意图；
图3、本发明的深槽隔离防串扰的光电探测器顶视图；
图中各个标记所对应的名称分别为:P型扩散层1、衬底层2、N型扩散层3、氮化硅层4、铝层5、增透膜层6、电极7、第一绝缘层8、第二绝缘层9、象限10。
【具体实施方式】
[0011]一种深槽隔离防串扰的光电探测器，包括由P型扩散层1、衬底层2和N型扩散层3依次层叠而成的P-1-N层状结构，所述P-1-N层状结构上设置有隔离区，所述隔离区将P-1-N层状结构的光敏面划分为多个象限，其创新在于:所述隔离区采用如下结构实现:在P-1-N层状结构的光敏面上制作深槽，深槽的横截面轮廓与多个象限的外轮廓匹配，深槽的轴向