[發(fā)明專利]一種硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211030140.4
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115117205B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛超洋;謝儒彬;吳建偉;楊強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/107;H01L31/0352
• 代理公司: 無錫派爾特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發(fā)明公開一種硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法，屬于半導(dǎo)體光電探測器領(lǐng)域。N型收集環(huán)及加固注入?yún)^(qū)為用于抗輻照的結(jié)構(gòu)，N型收集環(huán)用于收集器件外圍區(qū)域的電流，防止對有效的倍增信號產(chǎn)生干擾；通過在器件外圍區(qū)域的場氧下方引入一道P型加固注入?yún)^(qū)，防止該弱P型區(qū)域在輻照條件下反型成N型形成漏電流通道，即阻止該區(qū)域反型造成N型結(jié)截止擴(kuò)展環(huán)、N型收集環(huán)與電通道截止環(huán)之間的漏電。另外，也保證了雪崩擊穿總是發(fā)生在器件中心位置的P型雪崩區(qū)中。該方法降低了硅基雪崩光電二極管輻照后的暗電流，提高了硅基雪崩光電二極管的抗輻照能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電探測器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體光電探測器是基于光生載流子這一基本物理現(xiàn)象，能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)化成電信號的一種光電器件。典型的半導(dǎo)體光電探測器主要有PIN結(jié)構(gòu)、雪崩光電二極管(Avalanche Photo Diode，APD)結(jié)構(gòu)、金屬-半導(dǎo)體-金屬(Metal-Semiconductor-Metal，MSM)結(jié)構(gòu)。

其中，硅基雪崩光電二極管是一種可對微弱光甚至單光子進(jìn)行探測的光電器件，被廣泛應(yīng)用于空間光通訊、空間量子通訊、激光測距、激光時間傳輸、遙感成像、空間輻照探測器等領(lǐng)域，空間技術(shù)及高能粒子實驗領(lǐng)域的應(yīng)用對硅基雪崩光電二極管的抗輻照性能提出新的要求。因此，研究硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法，降低輻照后的暗電流，提升硅基雪崩光電二極管在空間環(huán)境及高能粒子實驗領(lǐng)域下的耐輻射損傷特性是一項重要的課題，將對航空航天、軍事應(yīng)用、高能粒子物理等具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法，以解決現(xiàn)有硅基雪崩光電二極管抗輻照性能不足，受輻照后暗電流增大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種硅基雪崩光電二極管的抗輻照加固方法，包括：

提供包括P+襯底和P型π外延層在內(nèi)的體硅外延材料片；

在所述P型π外延層的兩端形成電通道截止環(huán)；

在所述P型π外延層上進(jìn)行抗輻照加固注入形成加固注入?yún)^(qū)；

在所述P型π外延層上形成P型雪崩區(qū)；

在所述P型π外延層上形成N+區(qū)域、N型結(jié)截止擴(kuò)展環(huán)、N型收集環(huán)；

在所述P型π外延層形成接觸孔及金屬電極；

在P型雪崩區(qū)上方進(jìn)行光窗刻蝕，淀積減反膜；

在所述P+襯底的背面進(jìn)行金屬化形成背面金屬。

在一種實施方式中，通過如下步驟在所述P型π外延層的兩端形成電通道截止環(huán)：

在所述P型π外延層的表面涂覆光刻膠，漏出所述P型π外延層的兩端，進(jìn)行電通道截止環(huán)光刻；

對所述P型π外延層的兩端進(jìn)行P型注入，去除剩余光刻膠，形成電通道截止環(huán)。

在一種實施方式中，通過如下步驟在所述P型π外延層上進(jìn)行抗輻照加固注入形成加固注入?yún)^(qū)：

在所述P型π外延層的表面涂覆光刻膠，暴露出形成加固注入?yún)^(qū)的區(qū)域，進(jìn)行加固注入?yún)^(qū)域光刻；

進(jìn)行P型注入，形成抗輻照加固注入?yún)^(qū)。

在一種實施方式中，通過如下步驟在所述P型π外延層上形成P型雪崩區(qū)：

在所述P型π外延層的表面涂覆光刻膠，暴露出形成P型雪崩區(qū)的區(qū)域，進(jìn)行P型雪崩區(qū)光刻；

通過高能粒子注入機(jī)進(jìn)行P型注入并退火，去除剩余光刻膠，形成P型雪崩區(qū)。