[發(fā)明專利]一種電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710186796.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106847852A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉慶飛;陳計(jì)學(xué);趙建強(qiáng);朱小燕;趙絹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北方電子研究院安徽有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/148
• 分類號(hào): H01L27/148
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 耿英,董建林

1.一種電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于：在EMCCD芯片(1)的背面設(shè)有電極引出區(qū)(2)、光敏區(qū)(3)、存儲(chǔ)增益區(qū)(4)、離子注入?yún)^(qū)(5)、增透膜(6)和金屬屏蔽層(7)，電極引出區(qū)(2)、光敏區(qū)(3)、存儲(chǔ)增益區(qū)(4)相鄰形成于EMCCD芯片(1)的背面硅體內(nèi)部，通過(guò)低能離子注入在光敏區(qū)(3)和存儲(chǔ)增益區(qū)(4)內(nèi)部形成離子注入?yún)^(qū)(5)，在光敏區(qū)(3)表面敷有增透膜(6)，存儲(chǔ)增益區(qū)(4)表面設(shè)有增透膜(6)和金屬屏蔽層(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:EMCCD芯片(1)背面上的電極引出區(qū)(2)、光敏區(qū)(3)、增透膜(6)及金屬屏蔽層(7)依次相鄰時(shí)形成三級(jí)臺(tái)階形貌，其中，電極引出區(qū)(2)在EMCCD芯片(1)背面上形成第一級(jí)臺(tái)階，光敏區(qū)(3)和增透膜(6)在EMCCD芯片(1)背面上形成第二級(jí)臺(tái)階，金屬屏蔽層(7)在EMCCD芯片(1)背面上形成第三級(jí)臺(tái)階。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:EMCCD芯片(1)背面上的電極引出區(qū)(2)、存儲(chǔ)增益區(qū)(4)、增透膜(6)和金屬屏蔽層(7)依次相鄰時(shí)形成二級(jí)臺(tái)階形貌，其中，電極引出區(qū)(2)在EMCCD芯片(1)背面上形成第一級(jí)臺(tái)階，存儲(chǔ)增益區(qū)(4)、增透膜(6)和金屬屏蔽層(7)在EMCCD芯片(1)背面上形成第二級(jí)臺(tái)階。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:光敏區(qū)(3) 和增透膜(6)形成的第二級(jí)臺(tái)階與電極引出區(qū)(2)形成的第一級(jí)臺(tái)階之間的側(cè)壁與第一級(jí)臺(tái)階表面夾角α在90°～150°，存儲(chǔ)增益區(qū)(4)上面的金屬屏蔽層(7)形成的第三級(jí)臺(tái)階與光敏區(qū)(3)和增透膜(6)形成的第二級(jí)臺(tái)階之間的側(cè)壁與第二級(jí)臺(tái)階表面夾角β在90°～150°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:存儲(chǔ)增益區(qū)(4) 和上方的增透膜(6)、金屬屏蔽層(7)形成的第二級(jí)臺(tái)階與電極引出區(qū)(2)形成的第一級(jí)臺(tái)階之間的側(cè)壁與第二級(jí)臺(tái)階表面夾角γ在90°～150°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:電極引出區(qū)(2)厚度h0在0.5～10μm，電極引出區(qū)(2)形成的第一級(jí)臺(tái)階與光敏區(qū)(3) 和增透膜(6)形成的第二級(jí)臺(tái)階之間的側(cè)墻高度h1在10～30μm，光敏區(qū)(3) 和增透膜(6)形成的第二級(jí)臺(tái)階與存儲(chǔ)增益區(qū)(4)上方的金屬屏蔽層(7)形成的第三級(jí)臺(tái)階之間的側(cè)墻高度h2在0.5～5μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的離子注入?yún)^(qū)(5)的深度d0在0.1～2μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電子倍增電荷耦合器件的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的增透膜(6)的厚度d1在0.01～1μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電子倍增電荷耦合器件的的背面結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的金屬屏蔽層(7)的厚度d2在0.5～5μm。

10.一種電子倍增電荷耦合器件背面結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：將EMCCD芯片正面工藝進(jìn)行完畢后，按以下步驟進(jìn)行背面結(jié)構(gòu)的制作：

1）將EMCCD芯片(1)背面經(jīng)過(guò)機(jī)械研磨、濕法腐蝕和化學(xué)機(jī)械拋光工藝相結(jié)合使背面減薄至10～50μm；

2）在已經(jīng)減薄的EMCCD芯片(1)背面經(jīng)過(guò)低能離子注入，注入P型離子， 在EMCCD芯片背面硅體內(nèi)部形成離子注入?yún)^(qū)(5)；

3）對(duì)離子注入?yún)^(qū)(5)進(jìn)行激光退火處理；

4）在EMCCD芯片(1)背部通過(guò)淀積蒸鍍一層增透膜(6)；

5）在增透膜(6)上面采用濺射淀積一層金屬屏蔽層(7)；

6）光刻腐蝕金屬屏蔽層(7)，實(shí)現(xiàn)掩膜圖形的轉(zhuǎn)移，刻蝕截止層為增透膜(6)層，形成存儲(chǔ)增益6）區(qū)(4)表面的金屬屏蔽層(7)；

7）采用光刻腐蝕增透膜(6)，在光敏區(qū)(3)的表面建立圖形，刻蝕截止層為離子注入?yún)^(qū)(5)，形成光敏區(qū)(3)表面的增透膜(6)層；

8）采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕并且結(jié)合濕法刻蝕和/或干法刻蝕，在EMCCD芯片(1)背部制作出電極引出區(qū)(2)。