[发明专利]雪崩光电二极管及其制造方法

说明书

本发明提出了一种雪崩光电二极管及其制造方法，该雪崩光电二极管的感光区与第一导电类型掺杂区以及第二导电类型掺杂区完全隔离，感光面积不受工作电压与雪崩增益的影响，而且感光区被所述第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区围绕，能够有效降低边缘漏电且暗电流低、信噪比高。

技术领域

本发明属于基本电气元件领域，涉及半导体器件，特别涉及一种雪崩光电二极管及其制造方法。

背景技术

图1为现有的雪崩光电二极管，包括：硅衬底7、生长在硅衬底7上方的氧化层6,氧化层6和硅衬底7与硅材料器件层进行键合,硅材料器件层内形成有P型掺杂区域5、N型掺杂区域3和雪崩增益区域1，其中雪崩增益区域1夹杂在P型掺杂区域5与N型掺杂区域3之间，感光区4位于雪崩增益区域1之上，感光区4与雪崩增益区域1接触但不与P型掺杂区域5和N型掺杂区域3接触，P型掺杂区域5表面连接金属2作为阳极，N型掺杂区域3表面连接金属9作为阴极，感光区4表面连接金属8作为辅助电极。雪崩光电二极管工作时，阳极和阴极之间加反向电压，辅助电极电位低于阳极电位，使得感光区4由光产生的电子能够充分注入到雪崩增益区域1，通过放大输出电信号。

上述雪崩光电二极管，属于横向结构，即P型掺杂区域5与N型掺杂区域3形成的二极管结构为横向的，感光区4面积也小于雪崩区域1，而雪崩区域1是根据工作电压来定的，在一定工作电压和雪崩增益条件下，雪崩区域1的宽度基本固定，使得感光区4尺寸不够灵活，感光面积得到限制。另外，P型掺杂区域5与N型掺杂区域3都无法对感光区4形成闭环，存在边缘效应，导致雪崩光电二极管漏电。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种雪崩光电二极管及其制造方法，该雪崩光电二极管的感光区与雪崩二极管完全隔离，感光面积不受工作电压与雪崩增益的影响，而且不存在边缘漏电现象，暗电流低、信噪比高。

为了实现本发明的上述目的，本发明实施例提供了一种雪崩光电二极管，包括：基板；形成在所述基板上方的器件层；形成在所述器件层内的感光区、第一导电类型掺杂区、第二导电类型掺杂区和雪崩增益区，其中，所述第一导电类型掺杂区、雪崩增益区和第二导电类型掺杂区从下到上依次分布；所述第一导电类型掺杂区、第二导电类型掺杂区和雪崩增益区围绕所述感光区且不与所述感光区接触；形成在所述器件层上方的抗反射膜层；穿过所述抗反射膜层且与所述第二导电类型掺杂区连接的阳极金属区，穿过所述抗反射膜层且与所述感光区连接的感光金属区；以及穿过所述基板且与所述第一导电类型掺杂区连接的阴极金属区。

本发明的实施例雪崩光电二极管的感光区与第一导电类型掺杂区以及第二导电类型掺杂区完全隔离，感光面积不受工作电压与雪崩增益的影响，而且感光区被所述第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区围绕，能够有效降低边缘漏电且暗电流低、信噪比高。

优选地，所述感光区为硅缺陷引入感光区。

优选地，所述器件层的掺杂浓度为1e11/cm³-1e14/cm³。

优选地，所述第一导电类型掺杂区为N型掺杂，所述第二导电类型掺杂区为P型掺杂，所述第一导电类型掺杂区的掺杂浓度为1e18/cm³-1e19/cm³，所述第二导电类型掺杂区的掺杂浓度为1e18/cm³-1e19/cm³。

优选地，所述基板包括基板本体、形成在所述基板本体上表面的上表面氧化层和形成在所述基板本体下表面的下表面氧化层。

优选地，所述阴极金属区包括导体区、导体隔离区和阴极金属本体区，其中，所述导体区穿过所述基板本体、上表面氧化层和下表面氧化层且与所述第一导电类型掺杂区连接，所述导体隔离区围绕所述导体区，所述阴极金属本体区位于所述下表面氧化层的下方且与所述导体区连接。