[發明專利]光電二極管器件、光敏探測器及檢測裝置

有效

• 申請號: 202210867717.0
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115132872B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 馮宏慶;陳恒
• 申請（專利權）人: 杭州海康微影傳感科技有限公司
• 主分類號: H01L31/102
• 分類號: H01L31/102;H01L31/0352
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本申請實施例提供光電二極管器件、光敏探測器及檢測裝置。該器件包括半導體襯底、第一摻雜區、第二摻雜區、第三摻雜區以及第一電極。半導體襯底包括相對的第一表面和第二表面。第一摻雜區位于半導體襯底內，第一摻雜區與半導體襯底形成第一PN結。第二摻雜區位于第一摻雜區內。第二摻雜區與第一摻雜區的導電型不同。第三摻雜區位于第二摻雜區內。第三摻雜區與第二摻雜區形成第二PN結。第一電極設置于第三摻雜區遠離第二表面的一側，且與第三摻雜區電連接，第一電極用于和半導體襯底之間形成第一電場。第一電場分布于第一電極和半導體襯底之間，因而電子和空穴受到的電場力較大，漂移速度相對較快，提高了載流子的收集效率。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體涉及光電二極管器件、光敏探測器及檢測裝置。

背景技術

光電二極管器件是一種基于光生載流子這一基本物理現象，將光信號轉化成電信號的光電器件。光電二極管器件將光信號轉變為電信號的能力與載流子的收集效率密切相關。其中，載流子的收集效率，是指器件內部產生的電子空穴對被正負電極收集的效率。然而目前的光電二極管器件的載流子的收集效率相對較低。

發明內容

本申請實施例提供光電二極管器件、光敏探測器及檢測裝置，用于提高光電二極管器件的載流子的收集效率。

為達到上述目的，本申請采用如下技術方案：

本申請實施例的第一方面，提供一種光電二極管器件，包括半導體襯底、第一摻雜區、第二摻雜區、第三摻雜區以及第一電極。半導體襯底包括相對的第一表面和第二表面。第一摻雜區位于半導體襯底內，且一部分裸露于第一表面，第一摻雜區與半導體襯底形成第一PN結。第二摻雜區位于第一摻雜區內，且一部分裸露于第一表面。第二摻雜區與第一摻雜區的導電型不同。第三摻雜區位于第二摻雜區內，且一部分裸露于第一表面。第三摻雜區與第二摻雜區形成第二PN結。第一電極設置于第三摻雜區遠離第二表面的一側，且與第三摻雜區電連接，第一電極用于和半導體襯底之間形成第一電場，第一電場與第二PN結的內建電場方向相同。

上述光電二極管器件，第三摻雜區與第二摻雜區形成第二PN結。當光線入射到第三摻雜區時，激發大量電子空穴對。通過第一電極和半導體襯底施加電壓，使得第一電極用于和半導體襯底之間形成第一電場。第一電場與第二PN結的內建電場方向相同。電子空穴對在內建電場及第一電場的作用下分離。由于，第一電場分布于第一電極和半導體襯底之間，距離第二PN結的距離較近，同時第一摻雜區又避免了半導體襯底的電壓對第二PN結的影響，因而電子和空穴受到的電場力較大，漂移速度相對較快，提高了載流子的收集效率。

可選地，光電二極管器件還包括至少一個第四摻雜區。第四摻雜區位于半導體襯底內，且一部分裸露于第二表面，第四摻雜區的導電型與半導體襯底的導電型相同，且第四摻雜區的摻雜濃度大于半導體襯底的摻雜濃度。第一摻雜區、第二摻雜區以及第三摻雜區中的任意一個在第二表面的垂直投影與至少一個第四摻雜區在第二表面的垂直投影交疊。這樣當半導體襯底厚度較大時，載流子也可達到第二表面，因而可提高載流子的收集效率。

可選地，光電二極管器件包括多個第四摻雜區，多個第四摻雜區間隔設置。這樣，光電二極管器件留有載流子產生和收集的通路，可及時將載流子導出進行收集，避免減少載流子因快速復合造成載流子的損失，從而提高載流子的收集效率。

可選地，光電二極管器件還包括第一引線以及第二引線。第一引線的第一端與第一電極電連接，第二端用于接收第一電壓。第二引線的第一端與半導體襯底電連接，第二端用于接受第二電壓。這樣，光電二極管器件接入電壓較為方便。

可選地，半導體襯底為P型襯底，第一摻雜區和第三摻雜區為N型摻雜區，第二摻雜區為P型摻雜區。其中，第一電壓大于第二電壓。這樣便于載流子的收集，提高了載流子的收集效率。

可選地，半導體襯底為N型襯底，第一摻雜區和第三摻雜區為P型摻雜區，第二摻雜區為N型摻雜區。其中，第一電壓小于第二電壓。這樣便于載流子的收集，提高了載流子的收集效率。