一种背照式EMCCD背面结构及其制作方法与流程

文档序号:23724064发布日期:2021-01-26 14:36阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种背照式emccd背面结构,包括现有的emccd前照结构,主要由以下部分组成:高阻外延硅层(8)的前面设有光敏区(1)、存储区(2)、水平移位寄存器(3)、倍增区及输出放大区(4)、正面p+接触区(5)、正面金属引线电极(6)以及铝避光层(7),emccd前照表面设有二氧化硅氧化层(10),其特征在于:高阻外延硅层(8)背面设有p+层(13),厚度50nm~200nm;p+层(13)背面蒸镀一层增透膜(14);在p+层(13)上面制有硼离子注入的p+电极接触区(15b),p+电极接触区(15b)覆盖存储区(2)、水平移位寄存器(3)、倍增寄存器(4)及输出放大器;在emccd背面设有金属化电极(16),金属化电极与p+电极接触区(15b)接触并覆盖p+接触层(15b);增透膜(14)、p+层(13)、高阻外延硅层(8)的两侧,露出emccd正面金属引线电极(6)。2.实现权利要求1所述的一种背照式emccd背面结构的制作方法,包括以下步骤:1)制作完成前照工艺的emccd前照晶圆,包括:低阻衬底硅层(9),低阻衬底硅层(9)上面设有高阻外延硅层(8),高阻外延硅层(8)上面设有光敏区(1)、存储区(2)、水平移位寄存器(3)、倍增区及输出放大区(4)、正面p+接触区(5)及正面金属引线电极(6),还设有铝避光层(7)并覆盖存储区(2)、水平移位寄存器(3)、倍增区及输出放大区(4);2)将emccd前照晶圆片正面进行表面介质平坦化,通过二氧化硅淀积氧化层(10),厚度4μm~6μm;3)在emccd前照晶圆片氧化层(10)表面旋涂聚合物层(11),聚合物层(11)通过晶圆键合工艺键合一层键合基片(12),键合基片作为减薄的支撑片;4)对emccd前照圆片背面通过减薄去除低阻层(9),剩余高阻外延硅层(8)厚度10μm~20μm;5)高阻外延硅层(8)的背面采用低能离子注硼,能量0.2kev~10kev,剂量1e14~1e15,之后采用激光退火工艺,在emccd背面形成p+层(13),厚度50nm~200nm;6)在emccd背面的p+层(13)上面蒸镀一层增透膜(14),材料为二氧化铪、二氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝中的一种或其组合;7)增透膜(14)上光刻金属化电极接触区窗口(15a),该窗口刻蚀去除增透膜至p+层(13),所述电极接触区窗口覆盖存储区、水平移位寄存器、倍增寄存器、输出放大器这些区域,在光敏区与存储区交界区,接触区边界距离光敏区像素单元10微米~100微米;8)电极接触区窗口(15a)中,用低能大束流离子注入硼形成p+电极接触(15b),p+电极接触区(15b)深入至高阻硅层8,注入能量10kev~80kev,注入剂量1e14~5e15;9)对p+电极接触区(15b)进行局部激光退火,使p+电极接触区(15b)的结深至0.15μm~2μm;10)在emccd背面增透膜(14)上蒸镀一层金属铝屏蔽层(16a),厚度0.2μm~1μm;11)光刻刻蚀金属铝屏蔽层(16a),形成的背面金属化电极(16)与p+电极接触区(15b)接触,背面金属电极(16)在宽度上覆盖p+电极接触区(15b)并超过 10μm~100μm;12)光刻刻蚀两侧的增透膜(14)、p+区(13)、高阻外延硅层(8),释放emccd正面金属引线电极(6);13)通过低温h2、n2或者二者混合气体退火,温度150℃~450℃,时间30min~120min,、修
复工艺过程中的损伤,同时增加背面金属电极(16)与p+电极接触区(15b)的欧姆接触特性。
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