[發明專利]一種雪崩光敏器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201710523020.0
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107195723B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 康曉旭
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/105;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明提供了一種雪崩光敏器件及其制備方法，該雪崩光敏器件包括：位于半導體襯底中的P型深溝槽和N型深溝槽；P型深溝槽側壁和底部周圍具有P型擴散過渡層；N型深溝槽側壁和底部周圍具有N型擴散過渡層，使P型深溝槽和N型深溝槽之間的以及P型深溝槽底部的、N型深溝槽底部的半導體襯底中形成過渡區，從而形成P?I?N結構，并且，還可以利用離子注入形成P型深溝槽和N型深溝槽。當入射光入射時，入射光在PIN結構之間的距離增大，從而增加對入射光的吸收。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種雪崩光敏器件及其制備方法。

背景技術

雪崩光敏器件是指在激光通信中使用的光敏元件。在以硅或折為材料制成的光電二極管的PN結上加上反向偏壓后，入射光被PN結吸收后會形成光電流，加大反向偏壓會產生雪崩現象，也即是光電流成倍地激增的現象，這種器件被稱為雪崩光敏器件。

然而，PN結構成的雪崩光敏器件存在隧道電路倍增的過程，將產生較大的散粒噪音，因此，倍增區采用較寬禁帶寬度的材料，光吸收區采用較窄禁帶寬度的材料，形成突變異質結，將使光生空穴有所積累而影響到器件的相應速度，此時，采用在突變異質結的中間插入一層緩變層形成PIN結構來減小上述溫度。

因此，PIN結構的雪崩光敏器件在微光和單光子探測方面具有獨特優勢。

發明內容

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種雪崩光敏器件及其制備方法，在硅襯底中形成交替排布的P型深溝槽和N型深溝槽，以及在P型深溝槽和N型深溝槽的底部和側壁周圍的襯底中形成過渡區，從而形成PIN結構。

為了達到上述目的，本發明提供了一種雪崩光敏器件，位于一半導體襯底上，其包括：

位于半導體襯底中的P型深溝槽和N型深溝槽；

P型深溝槽側壁和底部周圍具有P型擴散過渡層；

N型深溝槽側壁和底部周圍具有N型擴散過渡層，使P型深溝槽和N型深溝槽之間的以及P型深溝槽底部的、N型深溝槽底部的半導體襯底中形成過渡區，形成P-I-N結構。

優選地，所述P型深溝槽中填充有P型多晶硅材料，所述N型深溝槽中填充有N型多晶硅材料。

優選地，所述P型深溝槽為多個，所述N型深溝槽為多個，所述P型深溝槽和所述N型深溝槽交替排布，且所述P型深溝槽之間相電連，所述N型深溝槽之間相電連。

優選地，采用第一金屬層將所述P型深溝槽電連，采用第二金屬層將所述N型深溝槽電連。

優選地，多個所述P型深溝槽和所述第一金屬層構成第一梳齒結構，多個所述N型深溝槽和所述第二金屬層構成第二梳齒結構，所述第一梳齒結構的齒和所述第二梳齒結構的齒之間相互交替排布。

為了達到上述目的，本發明還提供了一種雪崩光敏器件的制備方法，其包括：

步驟01：在一半導體襯底中刻蝕出第一深溝槽和第二深溝槽；

步驟02：在第一深溝槽內形成P型重摻雜材料，在第二深溝槽內形成N型重摻雜材料，從而使第一深溝槽形成P型重摻雜深溝槽，第二深溝槽形成N型重摻雜深溝槽；

步驟03：采用加熱處理，使P型重摻雜材料的P型雜質向第一深溝槽的側壁和底部周圍擴散，N型重摻雜材料的N型雜質向第二深溝槽的側壁和底部周圍擴散，從而在第一深溝槽底部和周圍形成P型擴散過渡層，在第二深溝槽底部和周圍形成N型擴散過渡層，并且使P型重摻雜深溝槽轉變為P型深溝槽，N型重摻雜深溝槽轉變為N型深溝槽，P型深溝槽和N型深溝槽之間及二者底部的半導體襯底形成過渡區，從而形成PIN結構。