[發明專利]包括鐵電外圍部分的鈍化光電二極管

在審

• 申請號: 202111110714.4
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN114256360A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 阿卜杜卡迪爾·阿利亞內;哈奇萊·卡亞
• 申請（專利權）人: 原子能和替代能源委員會
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/105;H01L31/18;H01L27/144
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 李慧然;程強

本發明涉及一種光電二極管，包括：具有摻雜的第一區域(11)、摻雜的第二區域(12)和中間區域(13)的檢測部分(10)；介電層(30)；以及半導體外圍部分(25)。光電二極管還包括鐵電外圍部分(26.1)，其位于中間層(13)與介電層(30)之間并與中間層和介電層接觸，并且位于第一區域(11)與半導體外圍部分(25)之間并在主平面中圍繞第一區域(11)。

技術領域

本發明的領域是被介電鈍化層鈍化的光電二極管領域。本發明尤其應用于對屬于例如近紅外的光輻射進行檢測的領域，一個或多個光電二極管則能夠基于鍺。

背景技術

光電檢測器件可以包括鈍化光電二極管陣列。光電二極管則是在彼此平行的第一和第二相對表面之間的同一個主平面中延伸。然后，它們每個都具有摻雜(例如n摻雜)的第一區域，并且第一區域與第一表面齊平，以及摻雜的第二區域(例如p摻雜)，并且第二區域與第二表面齊平。兩個摻雜區域則通過本征中間區域或極輕微摻雜(例如p摻雜)的區域彼此分隔。由介電材料制成的鈍化層覆蓋第一表面，以限制暗電流對每個光電二極管測量的電流的影響。

然而，看起來介電鈍化層的存在仍然可能有助于生成不可忽略的暗電流。由此，Sood等人在名為“Characterization of SiGe-Detector Arrays for Visible-NIRImaging Sensor Applications”(國際光學工程學會會議記錄VOL.8012,801240,2011)的文章描述了一種用于制造鈍化光電二極管以限制暗電流的方法。暗電流與位于光電二極管半導體材料中與介電鈍化層的界面處的耗盡區的存在有關。該制造方法則包括了在N₂H₂下對光電二極管進行退火的步驟，使得可以將該耗盡區轉換成空穴累積區。該步驟可以降低暗電流的強度。

然而，該退火步驟用于將耗盡區改變為累積區，這看起來可能會使光電二極管的性能劣化，尤其是由于對n摻雜的第一區域的尺寸進行了不希望的更改，特別是當n型摻雜元素的橫向擴散很重要時。此外，耗盡區的存在和特性可能與用于沉積介電鈍化層的技術以及操作條件有關。因此，所討論的退火則可能會無法可重復地獲得期望的累積區，并且因此無法獲得期望的暗電流的減小。

另外，文獻EP3657556A1描述了基于鍺的鈍化光電二極管的一個示例，其包括p摻雜的外圍區域，該外圍區域圍繞n+摻雜阱并且與由介電鈍化層覆蓋的鍺面齊平。該外圍區域尤其可以通過限制暗電流的表面分量來減小暗電流。

還已知文獻EP3660930A1，其描述了基于鍺的鈍化光電二極管的另一個示例。該鈍化層不是由介電材料制成的，而是基于硅的。進行退火以引起來自鈍化層的硅和檢測層的鍺的相互擴散。由此，n+摻雜阱被基于SiGe的外圍區域圍繞，該外圍區域形成允許限制暗電流的表面分量的“帶隙開口”。

然而，存在提供可以減小鈍化光電二極管中的暗電流、尤其是其表面分量的其它解決方案的需求。

發明內容

本發明的目的在于至少部分地彌補現有技術的缺陷，更具體地，在于提供一種鈍化光電二極管，使其可以實現低暗電流、尤其是其表面分量。

為了該目的，本發明的主題是一種光電二極管，其具有彼此相對且平行于主平面的第一表面(10a)和第二表面，其包括：

-由半導體材料制成的檢測部分，其包括：

o摻雜有第一導電類型并與第一表面齊平的第一區域，并且該第一區域用于進行電偏置；

o摻雜有與第一類型相反的第二導電類型并與第二表面齊平的第二區域；

o位于第一區域與第二區域之間的中間區域；

-覆蓋第一表面上的檢測部分并與第一區域接觸的介電層；