[發明專利]一種硅基背照PIN器件結構的制備方法有效

申請號：	202011024274.6	申請日：	2020-09-25
公開（公告）號：	CN112271233B	公開（公告）日：	2023-04-07
發明（設計）人：	丁繼洪;孫小進;劉中夢雪;趙建強;丁艷麗	申請（專利權）人：	華東光電集成器件研究所
主分類號：	H01L31/18	分類號：	H01L31/18;H01L31/105;H01L31/0224;H01L31/02
代理公司：	安徽省蚌埠博源專利商標事務所(普通合伙) 34113	代理人：	陳俊
地址：	233030 安徽省***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種硅基背照 pin 器件結構制備方法
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【說明書】：

本發明公開一種硅基背照PIN器件結構的制備方法，包括以下步驟：取基片、清洗基片、P+光刻、注入、P+主擴、外延層生長、初始氧化、P阱光刻、注入與推阱、N環光刻與注入、P隔離光刻、注入與推阱、N?光敏區光刻、注入與氧化、孔光刻、正面金屬化、背面減薄、沉積抗反射膜、背面金屬化，得到硅基背照PIN器件結構；該方法通過背照PIN結構植球壓焊方式將PIN光電探測器組件體積至少減小三分之二，實現PIN光電探測器P+與N+處于橫向互連，基于背照PIN結構，完成了PIN結構光電探測器系統集成一體化，同時滿足光電性能要求。

技術領域

本發明涉及半導體光電技術領域，具體是一種硅基背照PIN器件結構的制備方法。

背景技術

耗盡型光電探測器PIN光電二極管經常被使用在激光方位探測中，之所以這種器件叫做PIN?光電二極管，主要就是因為有一層本征層（I?層）在P--N結之間。

PIN結構光電探測器具有高靈敏度和高分辨率、低功耗、響應速度快等特點，廣泛應用于光通信、其他快速光電自動控制裝備系統領域；PIN光敏二極管由于其結構的優越性和良好的光電響應特性,在光通信、光測距、光度測量及光電控制等方面有著重要的應用。

為了更好地改善波長范圍和頻響，往往對控制本征層的厚度進行有效地控制，這樣減少其和反偏壓下耗盡層寬度的差距。器件的靈敏度和頻響在很大程度上取決于PIN光電二極管中的本征層。這主要是因為本征層和P區N區比較是高阻區，本征層是反向偏壓比較集中的區域，也正是因為如此，高電場區就在這個區間形成，而高電場區的電阻大，故而減小了暗電流。本征層引入之后能夠加大耗盡層區，因此光電轉換的有效區域得以增加，從而明顯提高了其靈敏性。

?P區非常薄，加之本征層的作用，所以在本征層內入射光子就能都被吸收，這樣也就形成了電子--空穴對。在強電場作用下，光生載流子加速運動，這就縮短了截流子的渡越時間。由于加寬了耗盡層，導致結電容C_d?減小，從而電容時間常數也相應地減小，這樣就使光電二極管的頻響得到了很好地改善。若是光電二極管的性能良好，則其一般會有10^-10s量級的擴散與漂移時間，故而電路時間常數是影響光電二極管頻響的主因，一般來講，光電二極管的結電容通常為幾個皮法。如果將反向偏壓適當增大的話，還會使減小。為了得到高響應頻率性能，在實際的應用中，需要注意的就是合理選擇負載電阻?。

目前，諸多PIN光電探測器件得到了廣泛應用，現有的PIN光電探測器都是前照式，通過各組件組裝而成，體積大，已經不能適應復雜環境下的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅基背照PIN器件結構的制備方法，該方法通過背照PIN結構植球壓焊方式將PIN光電探測器組件體積至少減小三分之二，實現PIN光電探測器P+與N+處于橫向互連，基于背照PIN結構，完成了PIN結構光電探測器系統集成一體化，同時滿足光電性能要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種硅基背照PIN器件結構的制備方法，包括以下步驟：

S1、取P型硅晶圓片作為基片；

S2、清洗基片，去除基片表面污垢；

S3、通過光刻工藝在基片正面進行P+光刻；

S4、在P+光刻區域進行P+離子注入；

S5、通過氧化擴散進行P+離子主擴；

S6、在基片表面生長外延層；

S7、在外延層表面進行初始氧化，得到氧化層；