[發明專利]一種SPAD陣列制備方法和SPAD芯片

在審

• 申請號: 202310377030.3
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116469959A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 徐濤;李爽;呂京穎
• 申請（專利權）人: 上海靈昉科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/107;H01L27/144
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 陳松浩

1.一種SPAD陣列制備方法，其特征在于，包括：

在襯底的表面依次沉積層疊的第一介質層和第二介質層；

在所述第二介質層的表面涂覆圖形化光刻膠；

以所述圖形化光刻膠作為掩膜，刻蝕所述第二介質層形成圖形化第二介質層；

利用所述圖形化第二介質層和所述圖形化光刻膠的遮擋，對所述襯底依次進行N型摻雜和P型摻雜，形成PN結，一個SPAD單元包括一個PN結；

燒結所述圖形化光刻膠，形成開口變大的圖形化光刻膠；

以所述開口變大的圖形化光刻膠作為掩膜，刻蝕所述圖形化第二介質層，形成處理后圖形化第二介質層；

去除所述開口變大的圖形化光刻膠，并在所述處理后圖形化第二介質層的開口區域形成第三介質層；所述第三介質層的上表面與所述處理后圖形化第二介質層的上表面齊平；

通過濕法刻蝕去除所述處理后圖形化第二介質層，并利用所述第三介質層的遮擋，對所述襯底進行P型摻雜，形成深P型阱；

去除所述第一介質層和所述第三介質層；

進行后續工藝處理，得到SPAD陣列。

2.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，去除所述開口變大的圖形化光刻膠之后，還包括：

對所述處理后圖形化第二介質層做后退處理，形成開口變大的處理后圖形化第二介質層。

3.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，在處理后圖形化第二介質層的開口區域形成第三介質層包括：

沉積所述第三介質層，并對所述第三介質層進行拋光磨平。

4.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，對所述襯底進行P型摻雜具體為，在所述襯底內相鄰SPAD單元之間形成深P型阱，深P型阱的P型離子濃度小于所述PN結的P型離子濃度。

5.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，進行后續工藝處理，得到SPAD陣列包括：

將遠離所述PN結的襯底表面作為入光面，在所述深P型阱處制作深溝槽隔離區，所述深P型阱覆蓋所述深溝槽隔離區的下半部分；在所述襯底的所述入光面設置光散射結構；

在所述襯底的所述入光面形成透光材料墊高層；

在所述透光材料墊高層表面，通過沉積透光材料層形成微透鏡。

6.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，進行后續工藝處理，得到SPAD陣列包括：

將靠近所述PN結的襯底表面作為入光面，在所述深P型阱內制作深溝槽隔離區，所述深P型阱覆蓋所述深溝槽隔離區的上半部分；

在所述襯底的所述入光面設置光散射結構；

在所述襯底的所述入光面形成透光材料墊高層；

在所述透光材料墊高層表面，通過沉積透光材料層形成微透鏡。

7.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，所述第一介質層為氧化硅層，所述第二介質層為氮化硅層，所述第三介質層為氧化硅層或氮氧化硅層。

8.如權利要求1所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，對所述襯底進行P型摻雜，形成深P型阱包括：

采用離子注入方式對所述襯底進行P型摻雜，形成深P型阱。

9.如權利要求1至8任一項所述的SPAD陣列制備方法，其特征在于，去除所述第一介質層和所述第三介質層之后，還包括：

對所述襯底的PN結區域再次進行P型摻雜，形成釘扎層。

10.一種SPAD芯片，其特征在于，所述SPAD芯片中的SPAD陣列采用如權利要求1至9任一項所述的SPAD陣列制備方法制得。