一种APD探测器芯片及其阵列的制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种apd探测器芯片及其阵列的制备方法。

背景技术：

1、传统的磷化铟基apd探测器芯片，其光敏面即光接收区一般为圆形，参阅图2，光敏面区域外对光没有响应或响应很低，我们一般称之为非光敏区。对于感光区域面积与整个芯片面积的比值的大小，比值越大占空比越高，反之比值越小占空比越小，因此，圆形光敏区的这种apd芯片结构的占空比较低，占空比较低就会导致能有效探测的区域较小，在实际应用的过程中，容易造成探测盲区。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种apd探测器芯片及其阵列的制备方法，增大光敏区相对于芯片的面积，提高了占空比，减少探测过程中的盲区。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

3、第一方面，提供一种apd探测器芯片，探测器芯片的光敏面为方形。

4、进一步地，探测器芯片包括雪崩光电二极管apd，apd的光敏面为方形。

5、进一步地，探测器芯片包括多个雪崩光电二极管apd，每个apd的光敏面为方形，多个apd共面排列形成apd阵列。

6、进一步地，雪崩光电二极管apd包括由下至上依次堆叠的：衬底、缓冲层、吸收层、电荷层和盖帽层；

7、其中，盖帽层中，由盖帽层上表面向下扩散形成p型层，p型层为光敏区。

8、其中，p型层连接有p型电极，衬底连接有n型电极。

9、进一步地，雪崩光电二极管apd还包括位于盖帽层上表面的绝缘介质层；

10、其中，绝缘介质层设有接触孔；p型电极位于绝缘介质层上且穿设于接触孔与p型层接触。

11、进一步地，所述衬底为n型或者半绝缘inp衬底，所述缓冲层、电荷层均为n型inp，所述盖帽层为非故意掺杂inp；所述吸收层为非故意掺杂n型ingaas。

12、进一步地，所述绝缘介质层为sio2和/或sinx。

13、第二方面，提供一种apd探测器芯片的制备方法，包括：

14、步骤1：提供inp衬底，之后依次向上生长n型inp缓冲层、非故意掺杂n型ingaas吸收层、n型inp电荷层、非故意掺杂inp盖帽层；

15、步骤2：在盖帽层上生长绝缘介质层，通过光刻以及刻蚀的方法将光敏面部分以及切割道部分的绝缘介质层去除，再对光敏面部分进行扩散形成p型层；光敏面为方形；

16、步骤3：在绝缘介质层上生长p型电极，p型电极通过接触孔与p型层形成欧姆接触；对衬底背面进行减薄最后蒸镀n型电极。

17、步骤4：沿切割道切割解理形成包含单颗雪崩光电二极管apd的芯片，芯片的尺寸为矩形或正方形。

18、进一步地，步骤2中，生长绝缘介质层的具体方法为：

19、步骤201：在盖帽层上生长第一绝缘介质层，采用光刻以及刻蚀的方法将需要扩散的区域第一绝缘介质层刻蚀掉，之后由盖帽层上表面向下扩散形成p型层；第一绝缘介质层为sinx和/或sio2；

20、步骤202：在第一绝缘介质层上部及内侧生长第二绝缘介质层，之后采用光刻以及刻蚀的方法将第二绝缘介质层中间刻蚀掉；第二绝缘介质层为sio2；

21、步骤203：在第二绝缘介质层及p型层上表面生长第三绝缘介质层，之后采用光刻以及刻蚀的方法对p型层上方的第三绝缘介质层刻蚀通孔形成接触孔；第三绝缘介质层为sinx增透膜。

22、第三方面，提供一种apd探测器芯片的制备方法，包括：

23、步骤1：提供inp衬底，之后依次向上生长n型inp缓冲层、非故意掺杂n型ingaas吸收层、n型inp电荷层、非故意掺杂inp盖帽层；

24、步骤2：在盖帽层上生长绝缘介质层，通过光刻以及刻蚀的方法将光敏面部分以及切割道部分的绝缘介质层去除，再对光敏面部分进行扩散形成p型层；光敏面为方形；

25、步骤3：在绝缘介质层上生长p型电极，p型电极通过接触孔与p型层接触；对衬底背面进行减薄最后蒸镀n型电极；

26、步骤4：沿切割道切割解理由多个雪崩光电二极管apd排列形成的芯片，切割形成m*n阵列。

27、本发明具有如下有益效果：

28、本发明将探测器的有效光探测区域即光敏区采用方形，避免了圆形光敏面面积相对于芯片面积占比较小的缺陷，有效增大光敏区相对于芯片的面积，提高了产品的占空比，降低了产品在应用的过程中探测盲区，提高了探测器的精确度。

技术特征：

1.一种apd探测器芯片，其特征在于：探测器芯片的光敏面为方形。

2.根据权利要求1所述的apd探测器芯片，其特征在于：探测器芯片包括雪崩光电二极管apd，apd的光敏面为方形。

3.根据权利要求1所述的apd探测器芯片，其特征在于：探测器芯片包括多个雪崩光电二极管apd，每个apd的光敏面为方形，多个apd共面排列形成apd阵列。

4.根据权利要求2所述的apd探测器芯片，其特征在于：雪崩光电二极管apd包括由下至上依次堆叠的：衬底、缓冲层、吸收层、电荷层和盖帽层；

5.根据权利要求4所述的apd探测器芯片，其特征在于：雪崩光电二极管apd还包括位于盖帽层上表面的绝缘介质层；

6.根据权利要求4所述的apd探测器芯片，其特征在于：所述衬底为n型或者半绝缘inp衬底，所述缓冲层、电荷层均为n型inp，所述盖帽层为非故意掺杂inp；所述吸收层为非故意掺杂n型ingaas。

7.根据权利要求5所述的apd探测器芯片，其特征在于：所述绝缘介质层为sio2和/或sinx。

8.一种apd探测器芯片的制备方法，其特征在于：方法包括

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2中，生长绝缘介质层的具体方法为：

10.一种apd探测器芯片的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种APD探测器芯片及其阵列的制备方法，APD探测器芯片的光敏面为方形，探测器芯片包括雪崩光电二极管APD，雪崩光电二极管APD包括由下至上依次堆叠的：衬底、缓冲层、吸收层、电荷层和盖帽层；盖帽层中，通过有源区由盖帽层上表面向下扩散形成P型层，P型层为光敏区；P型层连接有P型电极，衬底连接有N型电极。本发明增大光敏区相对于芯片的面积，提高了占空比，减少探测过程中的盲区。

技术研发人员：廖世容,万远涛,叶瑾琳
受保护的技术使用者：浙江光特科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12