[發明專利]基于硅基PIN探測器的n-p-i-n光電三極管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110278241.2
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113066889B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王寧;趙柏秦;王震
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/11
• 分類號: H01L31/11;H01L31/0352;H01L31/18;F42C13/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種基于硅基PIN探測器的n-p-i-n光電三極管，包括：

襯底，作為n-p-i-n光電三極管的集電極；

本征I層，形成于襯底上，作為n-p-i-n光電三極管集電結的耗盡區；

P+層，形成于本征I層上，作為n-p-i-n光電三極管的基極；

N+層，形成于P+層上，作為n-p-i-n光電三極管的發射極；

鈍化減反膜，形成于N+層上，用于保護n-p-i-n光電三極管的正面和對接收的紅外脈沖激光信號起到增透的效果；

正面電極，形成于N+層上，通過環形刻蝕鈍化減反膜得到；以及

背面電極，形成于襯底的背面。

2.根據權利要求1所述的n-p-i-n光電三極管，其特征在于，

所述襯底包括N+型硅襯底；

其中，所述N+型硅襯底為砷離子As⁺摻雜，晶向為(111)；

所述襯底的電阻率為0.004至0.008Ω·cm；

所述N+型硅襯底的厚度為300至450um。

3.根據權利要求1所述的n-p-i-n光電三極管，其特征在于，

所述本征I層的厚度為35至42um；

本征I層為磷離子摻雜的外延層；

本征I層的電阻率為1100至1200Ω·cm。

4.根據權利要求1所述的n-p-i-n光電三極管，其特征在于，

所述P+層與本征I層形成的基極的結深為190至210nm，基極厚度為80至100nm；

所述N+層與P+層形成的結深為100至120nm。

5.根據權利要求1所述的n-p-i-n光電三極管，其特征在于，

所述鈍化減反膜的厚度為450至530nm；

所述鈍化減反膜的折射率為1.45至1.48；

所述正面電極采用的材料包括鋁、銀、金中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的n-p-i-n光電三極管，其特征在于，

所述背面電極包括：

背面電極Ti層，設置在襯底的背面上；

背面電極Pd層，設置在背面電極Ti層上；以及

背面電極Ag層，設置在背面電極Pd層上；

其中，所述背面電極Ti層的厚度為45至60nm；

其中，所述背面電極Pd層的厚度為45至60nm；

其中，所述背面電極Ag層的厚度為300至400nm。

7.一種基于硅基PIN探測器的光電三極管的制備方法，包括：

在襯底上制備本征I層；

在本征I層上制備P+層；

在P+層上制備N+層；

在N+層上制備鈍化減反膜；

在鈍化減反膜上制備正面電極；

在襯底背面制備背面電極，完成所述基于硅基PIN探測器的光電三極管的制備。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，

所述制備P+層的方法包括在本征I層上，通過離子注入形成P+層，之后退火，完成P+層制備；

其中，注入的離子包括硼離子；

其中，退火溫度為800至900℃，時間為20至30min。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，

所述制備N+層的方法包括在P+層上，通過離子注入形成N+層，之后退火，完成N+層制備；

其中，注入的離子包括磷離子；

其中，退火溫度為800至850℃，時間為15至25min。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，

所述制備正面電極的方法包括在鈍化減反膜上刻出電極窗口，腐蝕電極窗口內的SiO₂，套刻形成環形正面電極。