[發明專利]一種硅基光探測器以及制備方法、電子設備

有效

• 申請號: 202110502234.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113380905B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王景洋;楊妍;孫富君;歐祥鵬;唐波;張鵬;劉若男;李彬;李志華
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/107;H01L31/18;H01L27/146
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本發明公開一種硅基光探測器以及制備方法、電子設備，涉及硅基器件技術領域，用于提供一種結構簡單、光響應度和量子效率較高的硅基光探測器。包括：具有脊型頂層硅的SOI基底；其中，脊型頂層硅包括基部以及形成在所述基部上的脊部；形成在脊部中的N型摻雜區，以及至少形成在基部中的P型摻雜區；其中，N型摻雜區包括N型重摻雜區以及形成在N型重摻雜區兩側的N阱，P型摻雜區包括P阱以及形成在P阱兩側的P型重摻雜區，且N型重摻雜區域與P阱之間形成有超淺結；形成在P型重摻雜區上的陽極，以及形成在N型重摻雜區上的陰極。

技術領域

本發明涉及硅基器件技術領域，尤其涉及一種硅基光探測器以及制備方法、電子設備。

背景技術

目前，紫外雪崩光探測主要應用在低光探測的熒光壽命成像顯微鏡、掃描診斷和醫療監測和生物識別系統中。目前市場主流的硅紫外雪崩光探測器主要分為兩種：第一種是基于離子注入形成豎向PN結結構，第二種是基于SOI(Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅)形成橫向吸收倍增分離結構。

但上述第一種光探測器中的電子空穴對具有很高的復合率，容易造成探測器量子效率與響應度較低。第二種光探測器的結構工藝比較復雜而且需要外延硅薄膜，容易引入缺陷造成探測器暗電流較大，器件的量子效率以及光響應度較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅基光探測器以及制備方法、電子設備，用于解決現有技術中探測器量子效率與響應度較低以及探測器暗電流較大，器件的量子效率以及光響應度較低的技術問題。

第一方面，本發明提供一種硅基光探測器，包括：具有脊型頂層硅的SOI基底；其中，脊型頂層硅包括基部以及形成在所述基部上的脊部；形成在脊部中的N型摻雜區，以及至少形成在基部中的P型摻雜區；其中，N型摻雜區包括N型重摻雜區以及形成在N型重摻雜區兩側的N阱，P型摻雜區包括P阱以及形成在P阱兩側的P型重摻雜區，且N型重摻雜區域P阱之間形成有超淺結；形成在P型重摻雜區上的陽極，以及形成在N型重摻雜區上的陰極。

與現有技術相比，首先，本發明提供的硅基光探測器具有的脊型頂層可以實現硅基光探測器吸收區和倍增區的分離，降低了硅基光探測器表面的電場強度，所以減小了表面載流子復合率，提高了硅基光探測器的光響應度。

再者，本發明提供的硅基光探測器中的N型摻雜區包括N型重摻雜區以及形成在N型重摻雜區兩側的N阱，其中N阱相對N型重摻雜區具有較低的摻雜濃度，N型重摻雜區域P阱之間形成有超淺結?；谝陨辖Y構，由于N阱具有較低的摻雜濃度，且N阱位于超淺結的兩側，故N阱可以降低了超淺結邊緣處的電場強度，而超淺結的擊穿發生在電場強度很高的區域，故本發明提供的硅基光探測器的結構可以有效的阻止邊緣擊穿，從而抑制邊緣擊穿帶來的缺陷噪聲，減小了硅基光探測器的暗電流。

最后，本發明提供的硅基光探測器中的陽極形成在P型重摻雜區上，陰極形成在N型重摻雜區上。而傳統的探測器中在器件的兩側形成陰極和陽極，載流子需要經歷倍增區內的漂移運動和倍增區外的擴散運動才能達到電極處被收集形成電流，而本發明采用將陽極分離放在硅基光探測器兩側，陰極設置在硅基光探測器中心區域，大大減小了陰極與陽極的距離，進而減少了載流子渡越時間，提高了硅基光探測器的量子效率和光響應速度。

第二方面，本發明還提供了一種電子設備，包括第一方面所述的硅基光探測器。

與現有技術相比，本發明提供的電子設備的有益效果與上述第一方面所述的硅基光探測器的有益效果相同，此處不做贅述。

第三方面，本發明還提供了一種硅基光探測器的制備方法，包括：

提供SOI基底；

對SOI基底的頂層硅進行第一圖案化處理，得到脊型硅層；脊型硅層包括基部以及形成在基部上的脊部；

對脊型硅層進行第一摻雜處理，以形成P型摻雜區；P型摻雜區包括P阱以及形成在P阱兩側的P型重摻雜區；