专利名称：具有浅n+层的薄有源层鱼骨形光敏二极管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及具有改善的装置特性的光敏二极管阵列。具体地讲，本发明涉及可制作在薄有源层(例如，外延的或薄的直接结合的层)上的具有鱼骨形结构的光敏二极管装置。更具体地讲，本发明涉及具有减小的结电容、减小的暗电流和改善的信号噪声比的光敏二极管阵列。
背景技术：
传统的计算X射线断层摄影(computed tomography, CT)扫描器和数字式X射线照相系统采用大量(几百至几千的数量级)的X射线检测器，其中每个X射线检测器都包括将X射线转换成光的闪烁器和将光转换成电信号的光电管(photocell)或者光敏二极管阵列。某些光敏二极管具有形成在半导体材料中的二电极辐射敏感结。照射该结的光产生电荷载流子(通过可移动的或者“自由的”电子和空穴)。用少量杂质掺杂半导体会在半导体内大大增加电荷载流子数。当掺杂的半导体具有过剩(多数)的空穴时，被称为P型， 而当它包含过剩(多数)的自由电子时，被看作η型。P掺杂半导体中的空穴是多数载流子(majority carriers)，而电子是少数载流子(minority carriers)。在η型掺杂的情况下，电子是多数载流子，而空穴是少数载流子。η型和ρ半导体连接在一起所形成的结称为 P-N结。在P-N结位置，形成所谓耗尽区的区域，其阻挡从η型区域到ρ型区域的电流传导， 但是允许P型区域到η型区域的电流传导。耗尽区域没有任何多数载流子，且为非导电层。 换言之，空穴和电子在P-N结的复合导致该区域的移动电荷的耗尽。在结处于热平衡(即稳定状态)时，耗尽区域形成为跨越P-N结。电子和空穴将扩散在电子和空穴浓度较低的区域中。N型半导体具有过剩的自由电子，而P型半导体具有过剩的空穴。因此，在形成P-N结时，电子将扩散进入P侧，而空穴将扩散进入N侧。然而， 当空穴和电子接触时，它们通过复合而彼此抵消。这将邻近耗尽区域的施主原子露出，此时这些施主原子为带电离子。这些离子在N侧为正的而在P侧为负的，产生电场以抵消电荷载流子的连续扩散。当电场足以抵制引入空穴和电子时，耗尽区域达到其平衡宽度。在反向偏压下(P相对于N为负)，该电势增力卩，进一步加宽了耗尽区。正向偏压 (P相对于N为正)使该区变窄，并且最终使其减小到没有，使结导电且允许自由流过电荷载流子。因此，能够控制该非导电层，以允许在一个方向上流过电流，而在另一个(相反)方向上没有电流流过。当P-N结正向偏置时，因为降低了 P-N结的电阻，所以电荷自由流动。 然而，当P-N结反向偏置时，结的势垒(且因此电阻)变得较大，电荷流动为最小。本质上有效的固态半导体装置，特别是硅光敏二极管，是在较大波长范围上具有足够高的性能且易于使用的最普通的光电探测器。硅光敏二极管在宽的光谱范围内对光敏感，从深紫外线经过可见光扩展到近红外线，约为200nm至llOOnm。硅光敏二极管，通过利用它们检测微小光强度的存在或不存在的能力，易于在适当校准时极精确地测量这些微小光的强度。例如，适当校准的硅光敏二极管检测和测量在很宽范围上变化的光强度，从ιο_13瓦/cm2以下的非常小的光强度到10_3瓦/cm2以上的高强度。硅光敏二极管可以用在包括但不限于下面的应用分类光谱、距离和速度测量、激光测距、激光引导发射、激光对准和控制系统、光学自由空气通讯、光学雷达、辐射检测、光学位置编码、膜处理、火焰监视、闪烁器读出、诸如监测地球臭氧层和污染监测的环境应用、 诸如夜间摄影、核医疗成像、光子医疗成像和多片计算机X线断层摄影(CT)成像、安全拍摄和恐吓检测的低光水平成像、薄照片芯片应用以及计算应用的广泛范围。典型地，光敏二极管阵列采用闪烁体材料(scintillator material)，用于吸收高能量(离子化)的电磁或带电粒子辐射，其响应于特征波长上的荧光光子。闪烁体由它们的光输出(每单位吸收能量的发射光子数)的短荧光衰减时间和它们自身特定发射能量的波长上的光学透明度限定。闪烁体的衰变时间越小，即其荧光闪烁的持续时间越短，检测器将具有的所谓的“死时间(dead time)”越少，并且它能够检测的每单位时间的离子化事件越多。闪烁体用于检测很多安全和检测系统中的电磁波或粒子，包括CT、X-射线和伽马射线。在那里，闪烁体将能量转换成光电倍增管(PMT)或P-N结光敏二极管可检测的波长的光。光敏二极管的典型特征是具有特定的参数，例如，电特性、光学特性、电流特性、电压特性和噪声等。电特性主要包括并联电阻、串联电阻、结电容、上升或下降时间和/或频率响应。光学特性包括响应性、量子效率、非均勻性和/或非线性。光敏二极管噪声可以包括热噪声、量子、光子或散粒噪声和/或闪烁噪声。在增加信号噪声比和提高信号对比度的努力中，所希望的是增加光敏二极管的光诱导电流。这样，提高光敏二极管的灵敏度并改善光敏二极管的总体质量。光敏二极管灵敏度在低水平光应用中至关重要，并且典型地由称为噪声等效功率(noise equivalent power,NEP)的参数量化，其定义为光敏二极管在检测器输出处产生的信号噪声比为一的光学功率。NEP通常在频率带宽上指定为给定的波长。光敏二极管吸收光子或者带电粒子，适合于检测入射光或者光学功率，并且产生与入射光成比例的电流，因此将入射光转换为电功率。光敏二极管的光诱导电流对应于信号，而“暗”或“泄漏”电流表示噪声。“暗”电流是这样的电流，它不是由光诱导的电流，或者没有光时存在的电流。光敏二极管利用信号噪声比的大小处理信号。泄漏电流是当前光敏二极管阵列应用中的信号偏离和噪声的主要根源。泄漏电流在“暗”状态时或者在结上施加的给定反向偏置电压下没有光时流过光敏二极管。泄漏电流在反向施加电压的特定值处被规定。泄漏电流是依赖温度的；因此，温度的升高或者反向偏置导致泄漏或者暗电流的增加。一般规则是周围环境温度每增加10°c暗电流近似翻番。 然而，应当注意的是，具体的二极管类型可能与该关系有很大的变化。例如，可能的是温度每增加6°c泄漏或者暗电流近似翻番。为了减小、消除或者控制泄漏电流，现有技术中已经采用了各种方法。例如，转让给Agilent Technologies, Inc.的美国专利第4904861号公开了“ [一种]光学译码器，包括多个有源光敏二极管，以阵列形式设在半导体芯片上；译码构件，具有交替区域，用于响应该译码构件的运动交替地照射和不照射该有源光敏二极管；连接到该有源光敏二极管用于测量来自该有源光敏二极管的电流的装置；以及足够的无源光敏二极管区域，在该半导体芯片上该有源光敏二极管阵列的每个端部，以使有源光敏二极管阵列的每个端部的泄漏电流基本上等于远离该阵列的端部的有源光敏二极管的泄漏电流”。类似地，同样转让给 Agilent Technologies, Inc.的美国专利第4998013号公开了 “屏蔽光敏二极管泄漏电流的装置，包括在半导体芯片上的至少一个有源光敏二极管；测量来自该有源光敏二极管的电流的装置；基本上围绕该有源光敏二极管、具有光敏二极管结的屏蔽区域；以及用零偏置或者反向偏置来偏置屏蔽区域光敏二极管结的装置”。转让给Digirad Corporation的美国专利第6670258号公开了 “ [ 一种]制造低泄漏电流光敏二极管阵列的方法，包括在基板的前侧限定光敏二极管的前侧结构；在该基板的后表面上形成重掺杂吸除层(gettering layer)；在该基板上执行吸除工艺，以将不希望的成分从该基板传输到所述吸除层，并且在该基板内形成除了所述吸除层之外的另一层，该另一层是重掺杂的、导电的晶体层；在所述吸除工艺后，去除整个吸除层；以及在所述去除后，薄化该基板内的重掺杂的、导电的晶体层，以产生本体光学透明、导电偏置电极层”。类似地，同样转让给Digirad Corporation的美国专利号第67；34416号公开了“[一种]低泄漏电流光敏二极管阵列，包括基板，具有前侧和后侧；多个栅极区域，形成为靠近该基板的该前侧；后侧层，形成在该基板内并靠近该基板的该后侧，该后侧层的厚度约为 0. 25至1. 0微米，并且具有约每平方50至IOOOOhm的片电阻”。转让给台湾的United Microelectronics Corporation 的美国专利第 6569700 号公开了“ [一种]降低半导体晶片上的光敏二极管的泄漏电流的方法，该半导体晶片的表面包括P型基板、形成光敏二极管的光敏元件的光敏区域以及位于该基板中围绕该光敏区域的浅沟槽，该方法包括在该浅沟槽中形成包含P型掺杂剂的掺杂多晶硅层；利用热工艺使该掺杂多晶硅层中的P性掺杂剂扩散进入P型基板围绕该浅沟槽的底部的部分以及该浅沟槽的壁；去除该掺杂的多晶硅层；将绝缘体填充在该浅沟槽中，以形成浅沟槽隔离(STI)结构；执行第一离子注入工艺，以在该光敏区域中形成第一 η型掺杂区域；以及在该光敏区域中执行第二离子注入工艺，以形成第二 η型掺杂区域”。另外，转让给General Electric Company的美国专利第6504158号公开了 “一种在成像设备中减小泄漏电流的方法，包括提供其中具有至少一个辐射敏感成像区域的基板；在该基板中形成保护区域，位于或者紧邻该基板的切割边缘，以在该成像设备使用时减少从该切割边缘到达该至少一个辐射敏感成像区域的泄漏电流；以及相对于该基板反向电偏置该至少一个辐射敏感成像区域和该保护区域”。在某些应用中，所希望的是制造具有小横向尺寸且在一起靠近地隔开的光学检测器。例如，在某些医疗应用中，所希望的是增加检测器阵列的光学分辨率，以允许改善图像扫描，例如，计算X射线断层摄影(CT)扫描。然而，以该类型的二极管阵列所用的传统掺杂水平，由半导体中光子交互作用产生的少数载流子的扩散长度在至少几十微米的范围，并且这样的少数载流子具有影响二极管上远离产生少数载流子区域的信号的可能性。因此，传统光敏二极管阵列的另一个缺点是相邻检测器结构之间发生的串扰的量和程度，主要原因是二极管之间少数载流子引起的泄漏电流。随着检测器阵列的尺寸、个别检测器的尺寸、空间分辨率和二极管间隔的减小，二极管之间的串扰问题甚至变得更加严重。为了减小这样的串扰已经采用了各种方法，包括但不限于，提供无源光敏二极管以平衡泄漏电流，如Epstein等的美国专利第4904861号和第4998013号所述；为了减少
6检测器的决定时间到可接受水平，利用抽吸二极管去除慢扩散电流，如美国专利第5408122 号所述；以及在外延层中提供掺杂密度的梯度，如Effelsberg的美国专利第5，430，321号所述。除了泄漏电流和串扰的作用，噪声常常是任何装置或者系统的性能的限制因素。 在度量的几乎每个领域中，对信号检测能力的限制由噪声或者使所希望信号模糊的无用信号决定。如上所述，NEP用于量化检测器噪声。噪声问题在装置或系统成本上通常具有重要作用。传统的光敏二极管对于噪声问题特别敏感。与其它类型的光传感器类似，对光敏二极管的光检测的较低限制由装置的噪声特性决定。如上所述，光敏二极管中典型的噪声成分包括热噪声、量子或散粒噪声、以及闪烁噪声。这些噪声成分集体贡献于光敏二极管中的总噪声。热噪声或者约翰逊噪声(Johnson noise)与光敏二极管的分流电阻值负相关(inverselyrelate to)，并且在二极管运行在零施加反向偏置条件下倾向于成为主要的噪声成分。散粒噪声依赖于光敏二极管的泄漏或暗电流，并且由流过装置的电流(暗电流或者光电流)的随机波动产生。以装置上施加外部反向偏压的光传导模式使用光敏二极管时，散粒噪声倾向于占主导地位。作为示例，平面扩散光敏二极管在反向偏置模式下运行产生的检测器噪声是散粒噪声和热噪声二者的结合。 闪烁噪声，与热噪声或散粒噪声不同，具有与光谱密度成反比的关系。闪烁噪声可以在关注带宽包含小于IkHz的频率时占主导地位。第二个问题也贡献于影响光敏二极管灵敏度的暗噪声和其它噪声源。这些主要包括灵敏有源区域规范(几何和尺寸)、响应速度、在关注波长处的量子效率、响应线性和响应空间均勻性等的决定和/或选择。在CT应用中，例如行李检查所用的那些，所希望的是具有高密度的光敏二极管阵列，其具有低的暗电流、低电容、高信号噪声比、高速度和低串扰。然而，如上所述，传统光敏二极管试图实现这些有竞争性的通常为相互矛盾的特性存在大量的问题。例如，为了实现低电容，光敏二极管可以制造在高电阻(量级在 4000-6000 Ω cm)的硅材料上。然而，采用高电阻材料导致装置具有高的暗电流。图1是传统的、现有技术的鱼骨形光敏二极管装置100的截面图。光敏二极管阵列100包括基板晶片105，基板晶片105是厚的块体晶片，其有源区域厚度的量级在 275-400 μ m0如图1所示，在传统的鱼骨形光敏二极管装置上，某些光生空穴110在块体起始晶片的厚的有源体积106中沿各方向随机运动，例如路径115。因为少数载流子的寿命有限，这些光生空穴中的很多空穴因空穴和电子在块体材料中的复合而损失掉，这导致光敏二极管的电荷收集效率或者响应率的降低。为了在现有技术的鱼骨形光敏二极管装置中改善电荷收集效率，P+扩散骨 (bone)需要设置为彼此相对靠近。然而，这因为在将P+扩散骨彼此靠近设置在一起时需要相对大量的P+鱼骨并导致高的结电容而成为缺点。典型地，从P-N结进一步光生的电荷载流子可以朝着P+扩散“骨”扩散且被耗尽区域收集。另外，如图1所示的现有技术中的鱼骨形光敏二极管装置是不利的，因为制造光敏二极管所用的高体积、厚的有源层105导致高的暗电流，这是因为暗电流与装置的有源层的总体积成比例。另外，上面参考图1描述的传统光敏二极管阵列的不利因素在于光敏二极管倾向于分流电阻的降低，因为P-N结由相对薄的抗反射层钝化，例如量级为150人的氧化硅和量级为425人的氮化硅。结果是鱼骨形光敏二极管具有高噪声特性，且因此信号噪声比差。需要做的是光敏二极管阵列可以制造在薄的有源层上。特别是，所需要做的是光敏二极管阵列可以制造在薄有源层上，例如，薄外延层或者薄的直结合层上，用于较快的上升时间和较好的电荷收集效率。还需要一种光敏二极管阵列，该光敏二极管阵列具有减小的结电容和减小的暗电流，因此改善光敏二极管阵列的信号噪声比。还需要做的是光敏二极管阵列具有减小的结电容和减小的暗电流，因此改善光敏二极管阵列的信号噪声比而不牺牲性能特性，例如量子效率。另外，需要做的是在薄的有源层上制造具有减小的结电容和减小的暗电流效果的光敏二极管阵列的经济上、技术上和操作上可行的方法、设备和系统。另外，需要做的是制造在于光敏二极管阵列和单独二极管元件的整体性能特性上得到改善的计算X射线断层摄影(CT)扫描器应用上可用的光敏二极管阵列的经济上、技术上和操作上可行的方法、设备和系统。
发明内容
在一个实施例中，本发明提供具有鱼骨形结构的光敏二极管装置，其可在诸如外延层或薄直接结合层的薄有源层上制作，具有改善的装置特性，包括降低的结电容、降低的暗电流及改善的信号噪声比。在一个实施例中，本发明提供光敏二极管阵列，包括薄有源层基板，至少具有前侧和后侧；多个光敏二极管，一体地形成在该薄有源层基板中以形成所述阵列；多个金属接触，设置在所述前侧和所述后侧，其中所述阵列的制造包括通过掩模氧化用氧化物涂覆所述基板的所述前侧；用η+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模；采用该η+光刻掩模选择性蚀刻涂覆在所述薄有源层基板的所述前侧的氧化物，并且完全蚀刻该基板的该后侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧和所述后侧扩散η+层以形成η+区域；在所述基板的所述前侧和所述后侧执行推进氧化；用P+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模； 采用P+光刻掩模选择性蚀刻所述基板晶片的所述前侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧扩散P+层；在所述基板的所述前侧和所述后侧施加推进氧化层；对所述基板的所述前侧进行掩模以形成至少一个有源区域蚀刻图案；采用所述有源区域蚀刻图案选择性蚀刻所述基板的所述前侧涂覆的氧化物，并且完全蚀刻所述基板的所述后侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧和所述后侧施加至少一个抗反射层；用接触窗口掩模对所述基板晶片的所述前侧进行掩模；采用所述接触窗口掩模选择性蚀刻该基板的前侧以形成至少一个接触窗口，并且从该基板的后侧完全蚀刻该至少一个抗反射层；对所述基板的所述前侧和所述后侧进行金属涂敷；并且对所述基板的所述前侧进行掩模和选择性蚀刻以形成金属接触。在一个实施例中，该薄有源层的厚度为15μπι。在一个实施例中，氧化物层保留在该薄有源层的前侧的至少一部分上以提高装置的结构刚性。可选地，本发明的光敏二极管还包括机械支撑，该机械支撑结合到所述薄有源区域层基板的所述后侧。在一个实施例中， 该机械支撑包括η+硅基板。
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在一个实施例中，P+掩模图案是鱼骨形图案。在一个实施例中，鱼骨形图案的P+ 掩模包括由P+外围框架骨进一步限定的多个P+骨。在一个实施例中，所述鱼骨形图案中的相邻P+骨之间的距离为700 μ m。在一个实施例中，抗反射涂层为薄膜材料，其中该薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金属之一。在一个实施例中，抗反射涂层是厚度为150人的二氧化硅抗反射层。在另一个实施例中，抗反射涂层是厚度为人的氮化硅抗反射层。在另一个实施例中，本发明是光敏二极管阵列，包括薄有源层基板，至少具有前侧和后侧；机械支撑，结合到所述薄有源区域基板的所述后侧；多个光敏二极管，一体地形成在该薄有源层基板中以形成所述阵列；多个金属接触，设置在所述前侧和所述后侧，其中所述阵列的制造包括通过掩模氧化用氧化物涂覆所述基板的所述前侧；用η+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模；采用该η+光刻掩模选择性蚀刻涂覆在所述薄有源层基板的所述前侧的氧化物，并且完全蚀刻该基板的该后侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧和所述后侧扩散η+层以形成η+区域；在所述基板的所述前侧和所述后侧执行推进氧化； 用P+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模；采用P+光刻掩模选择性蚀刻所述基板晶片的所述前侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧扩散P+层；在所述基板的所述前侧和所述后侧施加推进氧化层；对所述基板的所述前侧进行掩模以形成至少一个有源区域蚀刻图案；采用所述有源区域蚀刻图案选择性蚀刻所述基板的所述前侧涂覆的氧化物，并且完全蚀刻所述基板的所述后侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧和所述后侧施加至少一个抗反射层；用接触窗口掩模对所述基板晶片的所述前侧进行掩模；采用所述接触窗口掩模选择性蚀刻该基板的该前侧以形成至少一个接触窗口，并且从该基板的该后侧完全蚀刻该至少一个抗反射层；对所述基板的所述前侧和所述后侧进行金属涂敷；以及对所述基板的所述前侧进行掩模和选择性蚀刻以形成金属接触。在又一个实施例中，本发明是光敏二极管阵列，包括薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；多个二极管元件，一体地形成在该基板中以形成所述阵列，其中每个二极管元件具有在所述前侧的P+鱼骨形图案，还包括至少一个P+骨和P+骨框架外围(bone frame periphery)，其中每个ρ+骨由厚氧化物层保护，以及多个前表面阴极和阳极接触，其中所述被保护的P+鱼骨形图案充分提高了结构刚性，并且减少了相邻光敏二极管之间的结和泄漏电流。在又一个实施例中，本发明是光敏二极管阵列，包括薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；机械支撑，结合到所述薄有源区域基板的所述后侧；多个二极管元件，一体地形成在该基板中以形成所述阵列，其中每个二极管元件具有在所述前侧的P+鱼骨形图案， 还包括至少一个P+骨和P+骨框架外围，其中每个P+骨由厚氧化物层保护，以及多个前表面阴极和阳极接触，其中所述被保护的P+鱼骨形图案充分提高结构刚性且减少相邻光敏二极管之间的结和泄漏电流。在另一个实施例中，本发明是相邻ρ+骨之间包括浅η+层的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在再一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括三个ρ+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在另一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括四个P+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在再一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括五个ρ+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在再一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括六个ρ+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在再一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括七个ρ+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在再一个实施例中，本发明为每个光敏二极管元件包括八个ρ+骨配置设计的光敏二极管元件和光敏二极管阵列。在另一个实施例中，本发明为包括多个ρ+骨的光敏二极管元件和光敏二极管阵列，其中每个光敏二极管元件的仅最后垂直鱼骨具有金属接触棒，并且金属接触棒连接到配线结合焊盘。在另一个实施例中，本发明为包括多个P+骨的光敏二极管元件和光敏二极管阵列，其中每个光敏二极管元件的所有鱼骨形具有金属接触棒，并且金属接触棒连接到配线结合焊盘。在一个实施例中，本发明针对于光敏二极管阵列，其包括a)薄有源层基板，至少具有前侧和后侧；b)多个光敏二极管，一体地形成在该薄有源层基板中以形成所述阵列； c)多个金属接触，设置在所述前侧，其中所述阵列的制造包括通过掩模氧化用氧化物层涂覆所述基板的所述前侧和所述后侧；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；用P+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模；选择性蚀刻在所述基板晶片的所述前侧的氧化物层，其中P+光刻掩模用于在所述前侧暴露出P+扩散区域，并且完全蚀刻所述基板的所述后侧涂覆的氧化物；在所述基板的所述前侧扩散P+层以形成P+扩散区域；在所述基板的所述前侧施加推进氧化层；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；用η+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模，以形成至少一个有源区域蚀刻图案；采用所述有源区域蚀刻图案选择性蚀刻所述基板的所述前侧的该光致抗蚀剂层，以暴露所述前侧的η+扩散区域；在所述基板的所述前侧扩散n+layer，以在相邻ρ+区域之间形成浅η+区域；在所述基板的所述前侧执行驱动氧化；用氧化物层涂覆所述基板的所述前侧的至少一个暴露表面；用氮化硅层涂覆所述基板的所述前侧；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；用接触窗口掩模对所述基板晶片的所述前侧进行掩模；采用所述接触窗口掩模选择性蚀刻该基板的该前侧以形成至少一个接触窗口 ；对所述基板的所述前侧和所述后侧进行金属涂敷；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；以及对所述基板的所述前侧进行掩模和选择性蚀刻以形成金属接触。可选地，薄有源层的厚度为15 μ m。ρ+掩模图案是鱼骨形图案。鱼骨形图案P+掩模包括由P+外围框架骨进一步限定的多个P+骨。所述鱼骨形图案中相邻P+骨之间的距离为700 μ m。浅η+层的深度为0. 3 μ m。抗反射涂层是薄膜材料。薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金属之一。抗反射涂层是厚度为150人的二氧化硅抗反射层。 抗反射涂层是厚度为人的氮化硅抗反射层。氧化物层保留在薄有源层的前侧的至少一部分上，以提高装置的结构刚性。该阵列还包括机械支撑，该机械支撑结合到所述薄有源区域层基板的所述后侧。机械支撑包括η+硅基板。
在另一个实施例中，光敏二极管阵列包括a)薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；b)多个二极管元件，一体地形成在基板中以形成所述阵列，其中每个二极管元件具有在所述前侧的P+鱼骨形图案，还包括至少两个P+骨、P+骨框架外围和相邻P+区域之间的至少一个浅η+区域，并且其中每个ρ+骨由厚氧化物层保护，以及c)多个前表面阴极和阳极接触，其中所述至少一个浅η+区域提高该二极管元件相对于没有所述浅η+区域的二极管元件的稳定性。应当理解的是，对于P+鱼骨形图案，在传统的光敏二极管中，P+骨由在约2700人的范围内的相对薄的氧化物层钝化。在本发明中，P+骨由约Ium的厚氧化物层加上450人厚氮化硅层钝化，从而提供Ρ+Π结的较好钝化。这使装置具有低暗电流，例如对于25mm2有源区域4pA至6pA@-10mV，并且装配后保持比传统光敏二极管更加稳定，由这里的数据可注意到。另夕卜，应当理解的是，在两个相邻P+骨之间的表面区域中，具有由300人氧化物层加上450人氮化物层制造的抗反射层。氧化物层中的正电荷将在Si-SiO2界面处增加少数载流子(空穴)的复合速率，由此导致电荷收集效率的减小。两个P+骨之间具有浅η+层的益处是高-低Ν+-Ν结将反射少数载流子，从而防止它们到达Si-SiO2界面。因此，SiO2中的电荷不会对光生少数载流子产生影响，并且浅N+层的存在将使该装置相对于没有浅η+ 层的装置更加强化和稳定。可选地，薄有源层的厚度为15 μ m。ρ+掩模图案是鱼骨形图案。该阵列还包括机械支撑，该机械支撑结合到所述薄有源区域层基板的所述后侧。在另一个实施例中，光敏二极管阵列包括薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；机械支撑，结合到所述薄有源区域基板的所述后侧；多个二极管元件，一体地形成在该基板中以形成所述阵列，其中每个二极管元件具有在所述前侧的P+鱼骨形图案，还包括至少两个P+骨、P+骨框架外围和相邻P+区域之间的至少一个浅η+区域，并且其中每个ρ+ 骨由厚氧化物层保护，以及多个前表面阴极和阳极接触，其中所述至少一个浅η+区域提高了该二极管元件相对于没有所述浅η+区域的二极管元件的稳定性。该薄有源层的厚度为 15 μ m。ρ+掩模图案是鱼骨形图案。
通过结合附图参考下面的详细描述，将能更好地理解本发明的这些以及其它特征和优点，附图中图1是传统鱼骨形光敏二极管装置的截面图；图2是根据本发明制造的光敏二极管的一个实施例的俯视图；图3A表示根据本发明制造的鱼骨形光敏二极管的实施例的截面图；图;3B表示根据本发明制造的鱼骨形光敏二极管的实施例的截面图；图3C表示根据本发明制造的鱼骨形光敏二极管的实施例的截面图；图4A示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图4B示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图4C示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图4D示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图4E示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图4F示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图； 图4G示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图4H示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图41示出了制造如图3A所示本发明的鱼骨形光敏二极管的制造步骤的截面图、 平面图；图5A示出了在制造本发明的鱼骨形光敏二极管期间所用η+掩模的示范性实施例；图5Β示出了在制造本发明的鱼骨形光敏二极管期间所用P+掩模的示范性实施例；图5C示出了在制造本发明的鱼骨形光敏二极管期间所用有源区域掩模的示范性实施例；图5D示出了在制造本发明的鱼骨形光敏二极管期间所用接触掩模的示范性实施例；图5Ε示出了在制造本发明的鱼骨形光敏二极管期间所用金属掩模的示范性实施例；图6Α表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括三个ρ+骨配置；图6Β表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括四个ρ+骨配置；图6C表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括五个ρ+骨配置；图6D表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括六个ρ+骨配置；图6Ε表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括八个ρ+骨配置；图7是表示在特定的偏置电压下图6Α至6Ε的三、四、五、六和八个骨配置设计阵列的每一个的示例性能特性的表格；图8是表示在三个不同的偏置电压下图6Α至6Ε的三、四、五、六和八个骨配置设计阵列的每一个的示例性能特性的表格；图9Α是根据本发明制造且在相邻ρ+骨之间另外采用浅η+层的鱼骨形光敏二极管的实施例的截面图；图9B表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的实施例的前侧视图，其中浅η+层形成在相邻P+骨之间；图IOA是本发明的鱼骨形光敏二极管阵列制造中采用的起始材料的图示，其中浅 η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOB是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在掩模氧化步骤后对图IOA的描述，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOC是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在P+光刻步骤后对图IOB的说明，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOD是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在P+掩模步骤后对图IOC的说明，其中浅η+层形成在相邻P+骨之间；图IOE是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在P+扩散和推进氧化步骤后对图IOD的描述，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOF是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中施加光致抗蚀剂层后对图IOE的说明，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOG是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在η+掩模步骤后对图IOF的说明，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOH是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在掺杂和推进氧化步骤后对图IOG的说明，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图101是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在涂有氮化硅和光致抗蚀剂后对图IOH的说明，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOJ是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在接触光刻步骤后对图101的描述，其中浅η+层形成在相邻ρ+骨之间；图IOK是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在金属沉积步骤后对图IOJ的说明，其中浅η+层形成在相邻P+骨之间；图IOL是在制造本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例中在金属掩模光刻和选择性蚀刻后对图IOK的说明，其中浅η+层形成在相邻P+骨之间；图11表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中金属接触棒仅设置在每个光敏二极管元件的最后垂直鱼骨中；以及图12表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列的一个实施例的前侧视图，其中金属接触棒设置在每个光敏二极管元件的每个鱼骨处。
具体实施例方式本发明针对于具有鱼骨形设计的光敏二极管阵列，其可制作在具有中间电阻率的材料上，例如但不限于1000 Ω Cm。这样的装置通常用在CT和X射线的应用中。特别是，本发明针对于鱼骨形结构光敏二极管，该光敏二极管包括小而窄的P+扩散区域，类似于手指或鱼骨。因为减小了 P+扩散区域，所以所形成的光敏二极管的电容小于全部有源区域扩散的标准扩散光敏二极管的电容。因此，本发明的光敏二极管阵列通过将ρ+鱼骨(fisWxme)彼此以较大距离设置
13克服了上述传统的光敏二极管的缺点，从而使得使用较少的P+鱼骨成为必要，降低了总的结电容。另外，采用薄有源层，降低了泄漏或者“暗”电流，因为暗电流与有源层的总体积成比例。另外，本发明采用用于在生长/沉积相对薄的AR层前在P-N结的顶上提供厚氧化物区域或者层的光掩模。因为结用厚氧化物层钝化，所以装置具有更大的结构刚性和完整性， 并且较不易于结退化。在本发明的另一个实施例中，薄有源层设置在用于增加强度和耐久性的机械支撑上。因此，本发明针对于检测器结构、检测器阵列和检测入射辐射的方法。特别是，本发明针对于能够在薄晶片有源区域上制作的鱼骨形光敏二极管装置，因此降低了泄漏或者 “暗”电流。本发明还针对于因相邻P+鱼骨之间的距离和制造该装置所用P+鱼骨的相对数量而减小结电容的鱼骨形光敏二极管装置。由于减小了暗电流且减小了结电容，所以改善了光敏二极管阵列的总体信号噪声比。另外，本发明的光敏二极管具有较快的上升时间 (risetimes)和较好的电荷收集效率。本发明还针对于降低结电容且降低暗电流的光敏二极管阵列，因此改善了光敏二极管阵列的信号噪声比，而不牺牲性能特性，例如量子效率。在一个实施例中，本发明针对于可在薄有源层上制作且在生长/沉积相对薄AR层前在P-N结的顶上附加具有厚氧化物区域的鱼骨形光敏二极管装置，进一步给予光敏二极管装置以结构整体性。本发明还针对于可用在改善光敏二极管阵列和单独二极管元件的总体性能特性的计算X射线断层摄影(CT)扫描仪应用中的光敏二极管阵列。尽管可能参考了特定的实施例，例如光敏二极管阵列在CT扫描应用上的使用，但是本领域的技术人员应当理解的是，这里所述的光敏二极管阵列可以应用于任何类型的成像应用，包括但不限于移动和/或货物安检系统和人员安检系统等。现在，将参考本发明的具体实施例。这里所描述的实施例不是任何一个具体实施例的全面否定或者用于限制这里使用的术语的含义之外的权利要求。另外，对所述实施例的各种修改对本领域的技术人员将是显而易见的，并且这里所阐述的内容可以应用于其它实施例和应用而不脱离本发明的精神和范围。图2是根据本发明制造的光敏二极管200的一个实施例的顶面图。如图2所示， P+掩模用于产生和形成P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨(peripheryflame bone) 210进一步限定的P+骨(bone) 205。与传统的鱼骨形装置不同，本发明在相邻P+扩散骨之间采用较宽的间隙。在一个实施例中，相邻P+骨205之间的间隙或距离为700 μ m。从一个ρ+扩散骨的中心到相邻ρ+ 扩散骨的中心的距离称为“节距”。在一个实施例中，节距为714μπι。鱼骨形光敏二极管200还包括有源区域215、接触窗口 218和金属涂敷区域220， 这将关于制造步骤在下面进一步详细描述。在一个实施例中，全部起始材料有源区域215 为 5mmx5mm0这里应当注意的是，典型地，检测器中的有源区域是圆形或者正方形形状的任何一个。然而，对这些有源区域的形状没有限定。很多应用可能需要三角形、放射状或者梯形形状。传统的光敏二极管通过标准晶片制造技术制造，包括掩模和光刻的方法；因此，它相对简单地产生独特的几何形状。有源区域的几何尺寸和形状可以保持到2微米的公差。如这里所述，术语“区域”与术语“区”可互换使用，并且是指光敏二极管芯片内的不连续部分。关于图2描述的光敏二极管的制造将结合图4A-4I所示的制造步骤和图5A-5E所示的各掩模元件更加详细地描述。图3AJB和3C表示根据本发明制造的鱼骨形光敏二极管的各种实施例的截面图。 现在参考图3A，在一个实施例中，本发明的光敏二极管阵列300在薄有源层305上制作。在一个实施例中，薄有源层305的厚度为15μπι。薄有源层导致装置的泄漏或暗电流的减少， 因为暗电流与装置的有源层的体积成比例。如图3Α所示，光生空穴320在由耗尽区域330 收集得到前仅需运动短的距离或者路径325，从而保持量子效率。在一个实施例中，耗尽区域330具有5μπι的表面宽度。在一个实施例中，本发明的光敏二极管阵列包括ρ+鱼骨形图案，其中相邻ρ+鱼骨 310彼此以宽的距离设置，使得比上述的传统鱼骨形光敏二极管阵列使用较少的鱼骨。在一个实施例中，相邻鱼骨310之间的距离为700 μ m。在一个实施例中，两个相邻鱼骨形310 的中心之间的距离或者节距为714 μ m。在另一个实施例中，本发明的鱼骨形光敏二极管在生长/沉积相对薄抗反射(AR) 层341、342前用厚氧化物区域315制作在P-N结的每一个的顶上。在一个实施例中，厚氧化物区域315包括约8000人的氧化硅和约425人的氮化硅。在一个实施例中，厚氧化物区域或层315包括三部分315a、3Mb和315c。部分31 和31 包括厚氧化物区域或层315 的端部，且宽度为20 μ m。部分315c是厚氧化物区域315的中间部分，在ρ+鱼骨的正上方， 并且，在一个实施例中，部分315c薄于端部31 和31恥。因为P-N结用厚氧化物区域315 钝化，所以装置具有更大的结构刚性和完整性，并且较不易于结退化。在本发明的光敏二极管阵列的一个实施例中，AR层341包括氧化硅，并且厚度为 150人。在一个实施例中，AR层342包括氮化硅，且厚度为425人。现在参考图3B，在一个实施例中，本发明为可在薄有源层305上制作的鱼骨形光敏二极管装置，其中薄有源层305设置在用于增加强度和耐久性的机械支撑335上。在一个实施例中，机械支撑335包括不影响装置的性能特性的CZ硅、FZ硅、石英或者任何其它类似的机械支撑材料。在一个实施例中，机械支撑335的厚度为250μπι。在一个实施例中， 并且现在参考图3C，机械支撑335为η+硅基板。图4Α至41示出了制造如图3C所示本发明的鱼骨形光敏二极管400的制造步骤的侧视平面图，其中采用η+硅基板机械支撑。本领域的普通技术人员应当理解的是，尽管制造本发明的鱼骨形光敏二极管的方法就采用机械支撑进行了描述，但是机械支撑是可选的，并且可以采用没有支撑的制造步骤。对制造步骤、对应的细节和任何呈现的顺序的修改或替换对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明预期制造本发明的光敏二极管阵列的很多可能性，而不限于这里提供的示例。现在参考图4Α，在一个实施例中，制造光敏二极管400的起始材料为η+硅基板晶片410上的薄有源层405。薄有源层405优选为硅、η型的且电阻率约为1，000 Ω Cm。在一个实施例中，薄有源层是薄外延层或者薄直接结合有源层。在一个实施例中，薄有源层405 的厚度为15 μ m。在一个实施例中，η+硅基板晶片410的厚度为250 μ m。在一个实施例中， 起始材料的总厚度为265 μ m。尽管优选的是基板晶片由硅组成，但是本领域的技术人员应认识到，可以采用任何合适的机械支撑，其在根据本发明的处理步骤可以被加工。另外，薄有源层405和基板晶片410 二者可以任选地在两侧抛光，以允许参数、表面平坦度和规定厚度的更大一致性。然而，本领域的普通技术人员可以理解的是，上面的规定不是约束的，而是材料的类型和电阻率可以易于改变为适合于本发明的设计、制造和功
能需要。回头来参考图4A，在步骤450中，对薄有源层405和η+硅基板410 二者进行标准的掩模氧化工艺，以在薄有源层405的前侧和η+硅基板410的后侧生长氧化物层415。在一个实施例中，氧化物层415包括厚度约为8000人的氧化硅(SiO2)。厚氧化物层415将用于保护P-N结，如参考图2和3Α所述。在一个实施例中，采用热氧化来实现掩模氧化。标准的掩模氧化对本领域的普通技术人员来说是熟知的，这里不再详细描述。现在参考图4Β，在标准掩模氧化完成后，在步骤455中，在薄有源层405的前侧对装置进行η+光刻。在一个实施例中，光刻包括采用光致抗蚀剂层，以在薄有源层405的表面上产生规定的图案。通常，光致抗蚀剂层是用于可在表面上形成图案化涂层的照相平版印刷术和光刻的光敏聚合材料。在选择适当的材料和产生适当的光致抗蚀剂图案后，薄光致抗蚀剂层施加到薄有源层405的前侧。在一个实施例中，光致抗蚀剂层通过旋涂技术施加。旋涂对本领域的普通技术人员来说是熟知的，这里不再详细描述。在一个实施例中，η+掩模用于形成适当的光致抗蚀剂层图案。图5Α示出了示范性的η+掩模。如图5Α所示，η+掩模在薄有源层405上导致规定的图案。通常，照相掩模是包含优选图案或者电子电路的精微图像的高精度的板。它们典型地由在一侧具有铬层的石英或者玻璃的平片制造。在铬层中蚀刻掩模的几何形状。在一个实施例中，图5Α所示的 η+掩模包括具有适当的几何和尺寸的规格的多个扩散窗口。回头参考图4Β，涂覆有光致抗蚀剂的薄有源层405与η+掩模对齐，并且适当地处理以暴露出η+扩散区域。诸如UV光的强光通过掩模投射，使η+掩模的图案中的光致抗蚀剂层曝光。η+掩模允许选择性辐射薄有源层上的光致抗蚀剂。暴露到辐射的区域变硬，而为扩散保留的部分保持被η+掩模遮蔽，并且易于通过蚀刻去除。然后对曝光的和保留的光致抗蚀剂进行适当的化学或等离子体蚀刻工艺，以实现从掩模到光致抗蚀剂层的图案转移。采用蚀刻工艺以从薄有源层的前侧和η+基板的后侧去除氧化硅层。在一个实施例中，光致抗蚀剂层和/或η+掩模的图案在薄有源层的前侧限定多个区域420，没有步骤450中沉积的氧化物层且准备用于η+扩散。现在参考图4C，在步骤460中，对薄有源层405的前侧和η+硅基板410的后侧进行η+扩散及随后的推进氧化(drive-in oxidation)。通常，扩散便于扩散材料传播通过主材料。在步骤460中，适量的掺杂剂原子，例如磷，沉积在薄有源层405的前侧的至少一部分和η+硅基板410的整个后侧上。然后，对基板进行推进氧化工艺，以用于重新分配掺杂剂原子，并且将它们沉积为深入薄有源层405的前侧和硅基板410的后侧。在一个实施例中，该工艺通过用η+掺杂剂深扩散填充了没有氧化物层的多个区域420。另外，暴露的表面，例如薄有源层405的前侧和硅基板410的后侧，覆盖有氧化物层425。在一个实施例中，氧化物层425的厚度约为3000人。现在参考图4D，在步骤465中，对薄有源层405的前侧进行ρ+光刻工艺，产生多个
16区域430，该多个区域430为没有任何层的暴露硅表面。与任何的传统光刻工艺一样，P+光刻包括至少下面的任务，但是不限于这样的任务准备基板，光致抗蚀剂施加，软烘焙(soft baking)，掩模对准，曝光，显影，硬烘焙(hard backing)以及蚀刻。另外，可以执行各种其它化学处理。在一个实施例中，采用图恥所示的P+掩模。在一个实施例中，P+掩模图案是鱼骨形图案，其包括P+骨505，由外围框架骨510进一步限定。在一个实施例中，骨505的宽度为0.014mm。在一个实施例中，相邻ρ+骨之间的距离为700 μ m。在一个实施例中，节距为714 μ m。P+掩模工艺类似于前面描述的关于η+掩模工艺，这里不再详细重复。P+掩模工艺还包括沉积和推进氧化，如图4Ε所示，允许根据本发明的原理预先决定和/或预先确定热预算。现在参考图4Ε，在步骤470中，适量的掺杂剂原子，例如硼，沉积在薄有源层405的前侧的至少一部分上。然后，对薄有源层405进行推进氧化工艺，其用于重新分配掺杂剂原子，并且将它们较深地沉积到薄有源层405的前侧中。在一个实施例中，该工艺用P+掺杂剂通过深扩散填充没有氧化物层的多个区域430。在一个实施例中，ρ+ 区域的宽度为0.014mm。在一个实施例中，相邻ρ+骨之间的距离为700 μ m。在一个实施例中，节距或任何两个相邻P+骨的中心之间的距离为714μ m。另外，暴露的表面，例如薄有源层405的前侧和硅基板410的后侧，覆盖有氧化物层431。在一个实施例中，氧化物层431的厚度约为2700人。在步骤475中，如图4F所示，对装置晶片进行有源区域光刻，并且随后进行选择性氧化物蚀刻，以暴露薄有源层405的前侧的多个有源区域435。在一个实施例中，采用有源区域掩模，例如如图5C所示。有源区域的规格等形成本发明的光敏二极管的重要性能特性。回头参考图4F，多个厚氧化物覆盖区域440保留在P-N结的顶上。在一个实施例中，厚氧化物区域44O包括约8000人的氧化硅和约425人的氮化硅。在一个实施例中，厚氧化物区域或层440包括三个部分440a、440b和440c。部分440a和440b包括厚氧化物区域或层440的端部，并且其宽度为20mm。部分440c是厚氧化物区域440的中间部分，在ρ+ 鱼骨的正上方，并且，在一个实施例中，薄于端部440a和440b。因为P-N结用厚氧化物区域 440钝化，所以装置具有更大的结构刚性和完整性，并且较不易于结退化。在一个实施例中，全面蚀刻η+硅基板410的后侧，使其没有任何氧化物层。在步骤480中，如图4G所示，双抗反射(AR)层441和442生长在薄有源层405的前侧和硅基板410上。本领域的普通技术人员将认识到，可以采用各种抗反射涂层设计，例如1层、2层、3层和4+层。通过示例而不意味着限制，这里所采用的双层抗反射涂层设计利用诸如氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物和金属等的薄膜材料的组合。在本发明的光敏二极管阵列的一个实施例中，AR层441包括氧化硅，并且其厚度为150人。在一个实施例中，AR层442包括氮化硅，并且其厚度为425人。尽管本发明的AR层的厚度优化为利用LS0/LYS0闪烁体晶体，但是本领域的普通技术人员应当理解的是，本发明中采用的AR层的厚度可以调整以在对于不同应用的不同波长处获得最小的反射损耗，因此可以利用任何闪烁体材料。例如，但不限于这样的示例，特定光敏二极管阵列采用诸如镉的钨酸盐的闪烁体材料。镉的钨酸盐(CdW04或CW0)是致密的、化学惰性固体，其用作闪烁晶体来检测伽马射线。该晶体是透明的，并且在被伽马射线和X射线撞击时发光，使其可用作离子化辐射的检测器。其峰值闪烁波长为520nm(发射范围在330巧40歷之间)，效率为13000光子/MeV。现在参考图4H，在步骤485中，接触蚀刻掩模用于在薄有源层405的前侧中蚀刻多个接触窗口 445。本领域的普通技术人员已熟知，接触光刻涉及通过照射与涂有成像光致抗蚀剂层的基板直接接触的光掩模而印刷图像或图案。典型地，接触窗口是限定在表面钝化层中的孔，通过该孔装置的金属涂敷产生与电路元件的接触。接触窗口 445通过利用标准的半导体工艺光刻技术形成在薄有源层405的前侧。接触窗口氧化物然后可以通过本领域的普通技术人员熟知的标准的湿蚀刻技术或标准的干蚀刻技术去除。更具体地讲，而不限于这样的示例，在本发明的光敏二极管阵列的一个实施例中， 首先施加如图5D所示的接触窗口掩模。在一个实施例中，接触窗口掩模是暗场掩模(dark field mask)，用于在需要接触的区域中去除氧化硅层。采用接触掩模，通过从由掩模保持暴露的区域445蚀刻氧化物，在薄有源层的表面上沉积的保护和钝化层中打开至少一个接触窗口 445。在一个实施例中，接触窗口蚀刻通过化学蚀刻工艺实现，其中晶片浸在缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)、HF酸基溶液中足够的时间以去除由接触窗口掩模暴露的层。现在参考图41，在步骤490中，对薄有源层405和η+硅基板410进行金属沉积工艺，以在薄有源层405的前侧提供金属接触446并在η+硅基板晶片的后侧提供金属层447， 用于产生电连接。在金属沉积工艺中，也称为金属涂敷(metallization)，金属层沉积在晶片上以产生导电通道。最常用的金属包括铝、镍、铬、金、锗、铜、银、钛、钨、钼和钽。选择金属合金也是可用的。金属涂敷通常用真空沉积技术实现。最常用的沉积工艺包括热丝蒸发 (filament evaporation)、电子束蒸发、闪急蒸发(flash evaporation)、感应蒸发和溅射， 随后进行金属掩模和选择性蚀刻。在一个实施例中，采用图5E所示的金属掩模。在一个实施例中，金属接触446采用图5E所示的金属掩模在光敏二极管400的前侧被选择性蚀刻。可以以各种方法执行金属蚀刻，包括但不限于，研磨蚀刻、干蚀刻、电蚀刻、激光蚀刻、光蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)、 溅射蚀刻和气相蚀刻。图6A、6B、6C、6D和6E示出了鱼骨光敏二极管阵列的各种可替换实施例，其中每个光敏二极管元件包括至少一个ρ+鱼骨，并且优选至少三个ρ+鱼骨。应当注意的是，尽管这里所述的实施例对包括在前侧的四个阳极焊盘615和后侧的公用阴极金属涂敷(未示出) 的示范性光敏二极管阵列600描述为各种P+骨配置设计，但是任何数量的光敏二极管元件可以用于形成光敏二极管阵列。在下面描述的示例中，在一个实施例中，图6A至6E所示的光敏二极管阵列 600在硅芯片上制作，硅芯片的厚度为0. 250mm，其总尺寸为22. 254mmx6. 594mm,公差为 +-0. 025mmo图6A表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列600的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括三个P+骨配置。采用P+掩模以产生和形成三个P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨610进一步限定的P+骨605。因此，四个光敏二极管元件630的每一个都包括三个鱼骨。在该实施例中，从一个P+扩散骨605的中心到相邻外围框架骨610的中心的距离635，限定了骨节距，为2.493mm。任何两个相邻元件或阳极焊盘615的中心之间的距离640为5. 600mm。光敏二极管阵列600还包括有源区域620，在该示例中其每一个有源区域都为5mmX5mm。另外，对应光敏二极管的阳极焊盘615和边缘(例如边缘62 之间的距离 645 为 2. 727mm。图6B表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列600的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括四个P+骨配置。采用P+掩模以产生和形成四个P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨610进一步限定的P+骨605。因此，四个光敏二极管元件630的每一个都包括四个鱼骨。在该实施例中，从一个P+扩散骨605的中心到相邻骨605或610的中心的距离635，限定了骨节距，为1. 662mm。任何两个相邻元件630或者阳极焊盘615之间的距离640为5. 600mm。光敏二极管阵列600还包括有源区域620，在该示例中，每一个有源区域620都为5mmX5mm。另外，对应光敏二极管的阳极焊盘615和诸如边缘625的边缘之间的距离 645 为 2. 727mm。图6C表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列600的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括五个P+骨配置。采用P+掩模以产生和形成五个P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨610进一步限定的P+骨605。因此，四个光敏二极管元件630的每一个都包括五个鱼骨。在该实施例中，从一个P+扩散骨605的中心到相邻骨605或610的中心的距离635，限定了骨节距，为1. M7mm。任何两个相邻元件630或阳极焊盘615的中心之间的距离640为5. 600mm。光敏二极管阵列600还包括有源区域620，在该示例中，每一个有源区域620都为5mmX5mm。另外，对应光敏二极管的阳极焊盘615和诸如边缘625的边缘之间的距离645为2. 727mm。图6D表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列600的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括六个P+骨配置。采用P+掩模以产生和形成六个P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨610进一步限定的P+骨605。因此，四个光敏二极管元件630的每一个都包括六个鱼骨。在该实施例中，从一个P+扩散骨605的中心到相邻骨605或610的中心的距离635，限定了骨节距，为0. 997mm。任何两个相邻元件630或阳极焊盘615的中心之间的距离640为5. 600mm。光敏二极管阵列600还包括有源区域620，在该示例中，每一个有源区域620都为5mmX5mm。另外，对应光敏二极管的阳极焊盘615和诸如边缘625的边缘之间的距离645为2. 727mm。图6E表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列600的一个实施例的前侧视图，其中每个光敏二极管元件包括八个P+骨配置。采用P+掩模以产生和形成八个P+鱼骨形图案，包括由外围框架骨610进一步限定的P+骨605。因此，四个光敏二极管元件630的每一个都包括八个鱼骨。在该实施例中，从一个P+扩散骨605的中心到相邻骨605或610的中心的距离635，限定了骨节距，为0. 712mm。任何两个相邻元件630或阳极焊盘615的中心之间的距离640为5. 600mm。光敏二极管阵列600还包括有源区域620，在该示例中，每一个有源区域620都为5mmX5mm。另外，对应光敏二极管的阳极焊盘615和诸如边缘625的边缘之间的距离645为2. 727mm。图7是表示在特定的偏置电压下图6A至6E的三、四、五、六和八个骨配置设计阵列每一个的示例性能特性的表格。该表格提供在IOmV偏置电压和在MOnm的泛光 (flooded)下在各种配置的性能特性。例如，图6B的四骨设计阵列可以实现Rsh典型为 (typ)2Gohm、电容典型为 34. 8pFiO 伏、响应性(responsivity)典型为 0. 385A/W(^40nm、响应时间典型为179uS的特性。图8是表示在三个不同偏置电压下图6A至6E的三、四、五、六和八个骨配置设计阵列每一个的示例性能特性的表格。因此，该表格提供分别在0. 01V、1. 5V和3V偏压、在 632nm的泛光下骨设计配置(图6A至6E)每一个的性能特性。图11表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列1100的另一个实施例的前侧视图。 在该示例中，但不限于这样的示例，光敏二极管阵列1100包括至少一个光敏二极管元件 1130，光敏二极管元件1130包括八个ρ+骨配置。在一个实施例中，光敏二极管阵列1100 包括两个元件1130。如前所述，应当注意的是，本发明不限于采用八个ρ+骨，而是可以根据光敏二极管阵列的性能要求可以采用更多或更少数量的ρ+骨。采用ρ+掩模产生或形成八个ρ+鱼骨形图案，包括由外围框架骨1110进一步限定的ρ+骨1105。因此，两个光敏二极管元件1130的每一个都包括八个鱼骨。在该实施例中，阳极金属棒仅设置在每个光敏二极管元件1130的最后垂直鱼骨 1111中。最后垂直鱼骨1111是外围框架骨1110的一部分。部分1140示出了最后垂直鱼骨的放大图，显示出P+骨1111、金属接触棒1112和接触窗口 1113。金属接触棒1112连接到配线连接焊盘1125。部分1150示出了在元件1130的最后垂直鱼骨形1111处的金属棒 1112如何连接以形成在第二光敏二极管元件端部的连接焊盘1125的放大视图。本领域的普通技术人员应认识到，用前侧的阳极焊盘1125和后侧的公用阴极金属涂敷(未示出)，任何数量的这样的光敏二极管元件1130可以用于形成光敏二极管阵列1100。图12表示本发明的鱼骨形光敏二极管阵列1200的又一个实施例的前侧视图。 在该示例中，但不限于这样的示例，光敏二极管阵列1200包括至少一个光敏二极管元件 1230，而光敏二极管元件1230包括五个ρ+骨配置。在一个实施例中，光敏二极管阵列1200 包括两个元件1230。如前所述，应当注意的是，本发明不限于采用五个ρ+骨，而是可以根据光敏二极管阵列的性能要求采用更多或更少数量的P+骨。采用P+掩模产生和形成五个 ρ+鱼骨形图案，包括由外围框架骨1210进一步限定的ρ+骨1205。因此，两个光敏二极管元件1230的每一个都包括五个鱼骨。在该实施例中，阳极金属棒设置在鱼骨(该示例中数量为五个)的每一个上，该鱼骨为P+骨1205以及外围框架骨1210。部分1240示出了鱼骨的放大图，包括ρ+扩散1211、 金属接触棒1212和接触窗口 1213。每个鱼骨形处的金属接触棒1212连接到配线连接焊盘 1225。部分1250示出了在元件1230的每个鱼骨1205、1210处的金属棒1212如何连接以形成在第二光敏二极管元件的端部的连接焊盘1225的放大图。本领域的普通技术人员应当认识到，用前侧的阳极焊盘1225和后侧的公用阴极金属涂敷(未示出)，任何数量的这样的光敏二极管元件1230可以用于形成光敏二极管阵列1200。在每个光敏二极管的每个鱼骨处具有金属棒的光敏二极管阵列1200提供高线性电流以及低串联电阻。图9A是在η型薄有源层905上制造的鱼骨形光敏二极管900的再一个实施例的截面图。在一个实施例中，薄有源层905的厚度为15μπι。薄有源层905设置在由η+硅基板组成的机械支撑935上。光敏二极管阵列900包括ρ+鱼骨形图案，其中相邻ρ+鱼骨910彼此以宽的距离设置，迫使使用较少的鱼骨。然而，本实施例还包括在P+骨910之间的浅η+层950。在一个实施例中，浅η+层950的深度为0.3 μ m。因为在ρ+骨910之间的宽间隙中没有电场，所以光生少数载流子920或者η型硅中的空穴倾向于随机运动，因此是在所有的方向上。向上运动的空穴920被η+η高-低结反射，并且最终被PN结930的电场收集得到，如路径925 所示。向下运动的空穴920被η型薄层/n+基板界面处的低_高n-n+结反射，并且最终也被PN结930收集得到，如路径拟6所示。没有浅η+层950的存在，光生少数载流子920的一部分将另外在硅/ 二氧化硅界面处复合，并且降低装置900的电荷收集效率。因此，ρ+骨之间的浅η+层的优点在于它提高了光敏二极管装置的效率。图9Α的鱼骨形光敏二极管900在生长/沉积相对薄抗反射(AR)层941、942前用厚氧化物区域915制造在每个PN结930的顶上。在一个实施例中，厚氧化物区域915包括约8000人的氧化硅和约425人的氮化硅。因为P-N结用厚氧化物区域9I5钝化，所以装置具有更大的结构刚性和完整性，并且较不易于结退化。在一个实施例中，AR层941包括氧化硅，并且其厚度为150人。在一个实施例中，AR层942包括氮化硅，并且其厚度为425人。图9Β示出了如图9Α的截面图所示的鱼骨形光敏二极管阵列900的前侧视图。在该示例中，但不限于这样的示例，光敏二极管阵列900包括至少一个光敏二极管元件901， 光敏二极管元件901包括八个ρ+骨配置。如前所述，应当注意的是，本发明不限于采用八个P+骨，而是可以根据光敏二极管阵列的性能要求采用较大或较小数量的P+骨。采用ρ+掩模产生和形成八个ρ+鱼骨形图案，包括ρ+骨905。另外，采用η+掩模在相邻P+骨905之间产生和形成浅η+层910。本领域的普通技术人员应认识到，用前侧的阳极焊盘915和后侧的公用阴极金属涂敷(未示出)，任何数量的这样的光敏二极管元件 901可以用于形成光敏二极管阵列900。图10A-10L表示图9Α和9Β所示本发明的光敏二极管的示范性制造步骤。现在参考图10Α，在一个实施例中，制造图9Α和9Β的光敏二极管900的起始材料是η+硅基板晶片1010上的薄有源层1005。薄有源层1005优选为硅、η型的并且其电阻率约为1000Qcm。在一个实施例中，薄有源层1005是薄外延或薄直接结合有源层。在一个实施例中，薄有源层1005的厚度为15 μ m。在一个实施例中，η+硅基板晶片1010的厚度为 250 μ m0在一个实施例中，起始材料的总厚度为265μπι。尽管优选基板晶片由硅组成，但是本领域的普通技术人员应认识到，可以采用根据本发明的处理步骤能够处理的任何合适的机械支撑。另外，薄有源层1005和基板晶片1010 二者可以任选地在两侧抛光，以允许参数、 表面平面度和规定厚度上的较大一致性。然而，本领域的普通技术人员可理解的是，上面的规定不是约束的，而是材料的类型和电阻率可以易于改变而适应本发明的设计、制造和功能要求。参考图10Β，在步骤1050中，对薄有源层1005和η+硅基板1010 二者进行标准掩模氧化工艺，以在薄有源层1005的前侧和η+硅基板1010的后侧生长氧化物层1015。在一个实施例中，氧化物层1015包括氧化硅(Si02)。氧化物层1015用于保护PN结(其稍后形成，并且在下面描述)。在一个实施例中，采用热氧化以实现掩模氧化。标准掩模氧化对本领域的普通技术人员是熟知的，这里将不再详细描述。现在参考图10C，在标准掩模氧化完成后，在步骤1055中，通过采用薄有源层1005 上的光致抗蚀剂层1011，在薄有源层1005的前侧进行P+光刻以用于光敏二极管装置的制备。通常，光致抗蚀剂层是用于可以在表面上形成图案化涂层的照相平版印刷术和光刻的光敏聚合材料。在选择适当的材料且产生适当的光致抗蚀剂图案后，薄光致抗蚀剂层施加到薄有源层1005的前侧。在一个实施例中，光致抗蚀剂层1011通过旋涂技术施加。旋涂是本领域的普通技术人员熟知的，这里不再详细描述。参考图10D，在步骤1060中，涂有光致抗蚀剂的薄有源层1005与适当的ρ+掩模对齐，并且被适当地处理为暴露出P+扩散区域。通过掩模投射强光(例如UV光)以ρ+掩模的图案中曝光光致抗蚀剂层1011。P+掩模允许选择性辐射薄有源层上的光致抗蚀剂。暴露到辐射的区域被硬化，而为扩散保留的部分保持被P+掩模遮蔽，并且易于通过蚀刻去除。然后对曝光的和保留的光致抗蚀剂进行适当的化学或等离子体蚀刻工艺，以实现从掩模将图案转移到光致抗蚀剂层1011。采用蚀刻工艺从薄有源层1005的前侧和η+基板 1010的后侧去除氧化硅层。在一个实施例中，光致抗蚀剂层1011和/或P+掩模的图案在薄有源层1005的前侧限定多个区域1020，准备用于P+扩散。现在参考图10Ε，在步骤1065中，对薄有源层1005的前侧进行ρ+扩散及随后的推进氧化。通常，扩散便于扩散材料传播通过主材料。在步骤1065中，适量的掺杂剂原子， 例如硼，沉积在薄有源层1005的前侧的至少一部分上。然后对基板进行推进氧化工艺，用于重新分配掺杂剂原子，并且将它们较深地沉积在薄有源层1005的前侧中。在一个实施例中，该工艺通过用P+掺杂剂深扩散填充没有氧化物层的多个区域1020。在一个实施例中，P+扩散的深度在Iym的量级。另外，薄有源层1005的前侧的暴露表面覆盖有氧化物层 1025。在图IOF的步骤1070中，薄有源层1005的前侧重新涂以光致抗蚀剂层1012，并且准备用于η+光刻。现在参考图10G，在步骤1075中，薄有源层1005的前侧与适当的η+掩模对齐，并且被适当地处理为暴露η+扩散区域1030。通过掩模投射强光(例如UV光)，使 η+掩模的图案中的光致抗蚀剂层1012曝光。η+掩模允许选择性辐射薄有源层1005上的光致抗蚀剂。暴露到辐射的区域被硬化，而为扩散保留的部分保持由η+掩模遮蔽，并且易于通过蚀刻去除。然后，对曝光的和保留的光致抗蚀剂进行适当的化学或等离子体蚀刻工艺，以实现从掩模将图案转移到光致抗蚀剂层1012。采用蚀刻工艺从薄有源层1005的前侧和η+基板1010的后侧去除氧化硅层。在一个实施例中，光致抗蚀剂层1012和/或η+掩模的图案在薄有源层1005的前侧限定多个区域1030，并且准备用于η+扩散。η+掩模工艺还包括沉积和推进氧化，允许根据本发明的原理预先确定和/或预先决定热预算。现在参考图10Η，在步骤1080中，适量的掺杂剂原子，例如磷，沉积在薄有源层1005的前侧的至少一部分上。然后对薄有源层1005进行推进氧化工艺，用于重新分配掺杂剂原子，并且将它们沉积到薄有源层1005的前侧中。在一个实施例中，该工艺通过用 η+掺杂剂的浅扩散而填充了多个区域1030。在一个实施例中，浅η+区域1032的深度为 0.3 μ m0另外，暴露的表面覆盖有氧化物层1031。在一个实施例中，氧化物层1031的厚度约为150人。在图101的步骤1085，薄有源层1005的前侧以氮化硅的厚层1033涂覆，其后涂覆一层光致抗蚀剂材料1013。在一个实施例中，氮化硅层1033的厚度为425人。现在参考图10J，在步骤1090中，接触蚀刻掩模用于蚀刻多个接触窗口 1045到薄
22有源层1005的前侧中。本领域的普通技术人员已熟知，接触光刻涉及通过照射与涂有成像光致抗蚀剂层的基板直接接触的光掩模而印刷图像或者图案。典型地，接触窗口是限定在表面钝化层中的孔，通过该孔装置的金属涂敷产生与电路元件的接触。接触窗口 1045通过采用标准半导体工艺的光刻技术而形成在薄有源层1005的前侧。然后可以通过标准湿蚀刻或标准干蚀刻技术去除接触窗口氧化物，如本领域的普通技术人员所熟知的。在一个实施例中，接触窗口 /蚀刻掩模是暗场掩模，用于在需要接触的区域中去除钝化层。采用接触掩模，通过从掩模保持暴露的区域1045蚀刻钝化层，在沉积在薄有源层1005的表面上的保护和钝化层中打开至少一个接触窗口 1045。在一个实施例中，接触窗口蚀刻通过化学蚀刻工艺实现，其中晶片浸在缓冲氧化物蚀刻剂(BOE)、HF酸基溶液中足够的时间以去除由接触窗口掩模暴露的层。现在参考图10K，在步骤1095中，对薄有源层1005和η+硅基板1010进行金属沉积工艺，以在其后在薄有源层1005的前侧提供金属接触和在η+硅基板晶片1010的后侧提供金属层1047，用于产生电连接。在也称为金属涂敷的金属沉积工艺中，金属层1047沉积在晶片上以产生导电通道。最常用的金属包括铝、镍、铬、金、锗、铜、银、钛、钨、钼和钽。也可以采用选择的金属合金。金属涂敷常常用真空沉积技术来实现。最常用的沉积工艺包括热丝蒸发、电子束蒸发、闪急蒸发、诱导蒸发和溅射。在金属涂敷后，光致抗蚀剂层1014也沉积在该有源层1005的前侧。这之后是图IOL的步骤1097中的金属掩模光刻和选择性蚀刻，以形成薄有源层 1005的前侧和η+硅基板1010的后侧的η+金属接触1048。在一个实施例中，金属接触1048 采用金属掩模选择性蚀刻，并且也剥去(图IOK的)光致抗蚀剂层1014。金属蚀刻可以以各种方法执行，包括但不限于研磨蚀刻、干蚀刻、电子蚀刻、激光蚀刻、光蚀刻、反应离子蚀刻(RIE)、溅射蚀刻和气相蚀刻。上面的示例仅例示本发明的光敏二极管阵列的结构和制造步骤。尽管这里已经描述了本发明的几个实施例，但是应当理解的是，本发明可以以很多其他具体形式实施，而不脱离本发明的精神或范围。因此，本示例和实施例被看作说明性的而不是限制性的，并且本发明可以在所附权利要求的范围内修改。
2权利要求
1.一种光敏二极管阵列，包括薄有源层基板，至少具有前侧和后侧；多个光敏二极管，一体地形成在该薄有源层基板中以形成所述阵列； 多个金属接触，设置在所述前侧，其中所述阵列的制造包括 通过掩模氧化物用氧化物层涂覆所述基板的所述前侧和所述后侧； 用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧； 用P+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模；选择性蚀刻所述基板晶片的所述前侧的氧化物层，其中该P+光刻掩模用于暴露所述前侧的P+扩散区域，并且完全蚀刻涂覆在所述基板的所述后侧的氧化物； 在所述基板的所述前侧扩散P+层以形成P+扩散区域； 在所述基板的所述前侧施加推进氧化层； 用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；用η+光刻掩模对所述基板的所述前侧进行掩模以形成至少一个有源区域蚀刻图案； 采用所述有源区域蚀刻图案选择性蚀刻所述基板的所述前侧的该光致抗蚀剂层以暴露所述前侧的η+扩散区域；在所述基板的所述前侧扩散η+层以在相邻P+区域之间形成浅η+区域；在所述基板的所述前侧执行推进氧化；用氧化物层涂覆所述基板的所述前侧的至少一个暴露表面；用氮化硅层涂覆所述基板的所述前侧；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；采用接触窗口掩模对所述基板晶片的所述前侧进行掩模；采用所述接触窗口掩模选择性蚀刻该基板的该前侧以形成至少一个接触窗口 ；对所述基板的所述前侧和所述后侧进行金属涂敷；用光致抗蚀剂层涂覆所述基板的所述前侧；以及对所述基板的所述前侧进行掩模以及选择性蚀刻以形成金属接触。
2.如权利要求1所述的阵列，其中所述薄有源层的厚度为15μπι。
3.如权利要求1所述的阵列，其中所述P+掩模图案是鱼骨形图案。
4.如权利要求3所述的阵列，其中该鱼骨形图案的ρ+掩模包括由ρ+外围框架骨进一步限定的多个P+骨。
5.如权利要求4所述的阵列，其中所述鱼骨形图案中相邻ρ+骨之间的距离为700μ m。
6.如权利要求1所述的阵列，其中所述浅η+层的深度为0.3 μ m。
7.如权利要求1所述的阵列，其中所述抗反射涂层是薄膜材料。
8.如权利要求7所述的阵列，其中所述薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金属之一。
9.如权利要求7所述的阵列，其中所述抗反射涂层是厚度为150人的抗反射的二氧化娃。
10.如权利要求7所述的阵列，其中所述抗反射涂层是厚度为人的抗反射的氮化
11.如权利要求1所述的阵列，其中氧化物层保留在该薄有源层的该前侧的至少一部分上，以增加装置的结构刚性。
12.如权利要求1所述的阵列，还包括结合到所述薄有源区域层基板的所述后侧的机械支撑。
13.如权利要求12所述的阵列，其中该机械支撑包括η+硅基板。
14.一种光敏二极管阵列，包括薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；多个二极管元件，一体地形成在该基板中以形成所述阵列，其中，每个二极管元件都具有在所述前侧的P+鱼骨形图案，还包括至少两个P+骨、P+骨框架外围和相邻P+区域之间的至少一个浅η+区域，并且其中每个ρ+骨由厚氧化物层保护，以及多个前表面阴极和阳极接触，其中所述至少一个浅η+区域增加该二极管元件相对于没有所述浅η+区域的二极管元件的稳定性。
15.如权利要求14所述的阵列，其中所述薄有源层的厚度为15μπι。
16.如权利要求14所述的阵列，其中所述ρ+掩模图案是鱼骨形图案。
17.如权利要求14所述的阵列，还包括连接到所述薄有源区域层基板的所述后侧的机械支撑。
18.一种光敏二极管阵列，包括薄有源区域基板，至少具有前侧和后侧；机械支撑，结合到所述薄有源区域基板的所述后侧；多个二极管元件，一体地形成在该基板中以形成所述阵列，其中每个二极管元件都具有在所述前侧的P+鱼骨形图案，还包括至少两个P+骨、P+骨框架外围和在相邻P+区域之间的至少一个浅η+区域，并且其中每个P+骨由厚氧化物层保护，以及多个前表面阴极和阳极接触，其中所述至少一个浅η+区域增强该二极管元件相对于没有所述浅η+区域的二极管元件的稳定性。
19.如权利要求18所述的阵列，其中所述薄有源层的厚度为15μπι。
20.如权利要求18所述的阵列，其中所述ρ+掩模图案是鱼骨形图案。
全文摘要
本发明针对于检测器的结构、检测器阵列和检测入射辐射的方法。本发明包括光敏二极管阵列和光敏二极管阵列的制造方法，该光敏二极管提供减少的辐射损耗率、降低的串扰影响、减小的暗电流(电流泄漏)以及提高的应用上的适应性。
文档编号H01L31/0352GK102217082SQ200980145385
公开日2011年10月12日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月15日
发明者彼得.S.布伊, 纳拉延.D.塔尼杰 申请人:Osi光电子股份有限公司