[發明專利]紅外雪崩二極管陣列裝置及形成方法、激光三維成像裝置

在審

• 申請號: 201310754522.6
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN104752341A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 毛劍宏;韓鳳芹
• 申請（專利權）人: 上海麗恒光微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L27/04;H01L31/107
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張亞利;駱蘇華

1.一種紅外雪崩二極管陣列裝置的形成方法，其特征在于，包括：

提供硅襯底；

在所述硅襯底正面形成呈陣列排列的重摻雜P型硅區、位于P型硅區上的本征鍺區、位于本征鍺區上的重摻雜N型鍺區；

紅外雪崩光電二極管包括所述P型硅區、所述本征鍺區和所述N型鍺區。

2.如權利要求1所述的紅外雪崩二極管陣列裝置的形成方法，其特征在于，還包括在所述硅襯底中形成隔離環，相鄰的兩個紅外雪崩光電二極管中，至少其中一個周圍形成有環繞該紅外雪崩光電二極管的所述隔離環，所述隔離環的深度大于所述重摻雜P型區的深度，所述隔離環起到絕緣相鄰兩紅外雪崩光電二極管的作用。

3.如權利要求2所述的紅外雪崩二極管陣列裝置的形成方法，其特征在于，形成隔離環和陣列排列的重摻雜P型硅區、本征鍺區、重摻雜N型鍺區的方法包括：

在所述硅襯底正面形成重摻雜P型硅層；

在所述重摻雜P型硅層上形成本征鍺層；

在所述本征鍺層上形成重摻雜N型鍺層；

在所述硅襯底中形成多個呈陣列排布的隔離環，陣列排列的隔離環將所述P型硅層、本征鍺層、重摻雜N型鍺層分割成陣列排列的重摻雜P型硅區、本征鍺區、重摻雜N型鍺區；

或者，

在所述硅襯底中形成呈陣列排列的隔離環；

在所述硅襯底上形成圖形化的掩膜層，覆蓋所述隔離環，暴露出需要形成紅外雪崩光電二極管陣列的區域；

以所述圖形化的掩膜層為掩膜，進行離子注入形成呈排列的重摻雜P型區；

在所述重摻雜P型區上形成本征鍺區；

在所述本征鍺區上形成重摻雜N型鍺區；

形成重摻雜N型鍺區后，去除所述圖形化的掩膜層；

或者，

在所述硅襯底正面形成重摻雜P型硅層；

在所述重摻雜P型硅層上形成本征鍺層；

在所述本征鍺層上形成重摻雜N型鍺層；

對所述重摻雜P型硅層、本征鍺層、重摻雜N型鍺層進行圖形化，形成陣列排列的重摻雜P型硅區、本征鍺區、重摻雜N型鍺區；

之后，在所述硅襯底中形成呈陣列排列的隔離環。

4.如權利要求2或3所述的紅外雪崩二極管陣列裝置的形成方法，其特征在于，形成隔離環的方法包括：

對所述硅襯底進行干法刻蝕形成環形溝槽；

在所述溝槽的側壁和底部形成墊氧化層；

形成墊氧化層后，進行高溫退火工藝，以修復所述干法刻蝕對硅襯底造成的晶格損傷；

高溫退火后，在所述溝槽中填充絕緣材料形成隔離環。

5.如權利要求2或3所述的紅雪崩二極管陣列裝置的形成方法，其特征在于，還包括：

利用干法刻蝕在所述硅襯底中形成通孔，所述通孔的深度大于所述紅外雪崩光電二極管的深度，所述通孔位于所述隔離環外側；

在所述通孔的側壁和底部形成墊氧化層，之后進行高溫退火，以修復形成通孔的干法刻蝕對硅襯底造成的晶格損傷；

在所述通孔中填充導電材料形成栓塞；

在所述硅襯底正面形成與所述重摻雜N型鍺區、所述栓塞頂部電連接的N電極；

將所述硅襯底的背面減薄至露出所述栓塞、隔離環；

減薄后，在所述硅襯底的背面、重摻雜P型硅區對應區域形成P電極；

在所述硅襯底背面上形成互連電極，所述互連電極與所述P電極、栓塞底部電連接。

6.一種紅外雪崩二極管陣列裝置，其特征在于，包括：

硅襯底；

位于所述硅襯底的紅外雪崩光電二極管陣列，紅外雪崩光電二極管包括：重摻雜P型硅區、位于P型硅區上的本征鍺區，位于本征鍺區上的重摻雜N型鍺區。

7.如權利要求6所述的紅外雪崩二極管陣列裝置，其特征在于，相鄰的兩個紅外雪崩光電二極管中，在至少其中一個紅外雪崩光電二極管的周圍具有環繞該紅外雪崩光電二極管的隔離環；

所述隔離環與所述紅外雪崩光電二極管在平行于硅襯底正面方向上接觸或具有間隔；

所述隔離環的深度大于所述紅外雪崩光電二極管的深度，所述隔離環起到絕緣相鄰兩紅外雪崩光電二極管的作用。

8.如權利要求7所述的紅外雪崩二極管陣列裝置，其特征在于，所述隔離環包括：環形溝槽、位于所述環形溝槽內的絕緣材料、位于所述絕緣材料和所述溝槽側壁和底部之間的墊氧化層。