[发明专利]一种硅基背照PIN器件结构

说明书

本发明公开一种硅基背照PIN器件结构，包括基片，基片正面边缘注入有P+离子层，基片正面沉积有外延层，外延层表面设有氧化层；外延层设有与P+离子层相对应的P阱；外延层还设有N+保护环，P+隔离区以及N‑光敏区；氧化层上形成四象限分布的四个N‑光敏区，氧化层还设有实现器件结构自连与互连的Al引线；所述基片背面设有抗反射膜，抗反射膜外表面设有对背面光敏区进行四象限隔离的Al金属层；该PIN器件结构组件体积至少减小三分之二，实现PIN光电探测器P+与N+处于横向互连，基于背照PIN结构，完成了PIN结构光电探测器系统集成一体化，同时满足光电性能要求。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，具体是一种硅基背照PIN器件结构。

背景技术

耗尽型光电探测器PIN光电二极管经常被使用在激光方位探测中，之所以这种器件叫做PIN 光电二极管，主要就是因为有一层本征层（I 层）在P--N结之间。

PIN结构光电探测器具有高灵敏度和高分辨率、低功耗、响应速度快等特点，广泛应用于光通信、其他快速光电自动控制装备系统领域；PIN光敏二极管由于其结构的优越性和良好的光电响应特性,在光通信、光测距、光度测量及光电控制等方面有着重要的应用。

为了更好地改善波长范围和频响，往往对控制本征层的厚度进行有效地控制，这样减少其和反偏压下耗尽层宽度的差距。器件的灵敏度和频响在很大程度上取决于PIN光电二极管中的本征层。这主要是因为本征层和P区N区比较是高阻区，本征层是反向偏压比较集中的区域，也正是因为如此，高电场区就在这个区间形成，而高电场区的电阻大，故而减小了暗电流。本征层引入之后能够加大耗尽层区，因此光电转换的有效区域得以增加，从而明显提高了其灵敏性。

P区非常薄，加之本征层的作用，所以在本征层内入射光子就能都被吸收，这样也就形成了电子--空穴对。在强电场作用下，光生载流子加速运动，这就缩短了截流子的渡越时间。由于加宽了耗尽层，导致结电容C_d 减小，从而电容时间常数也相应地减小，这样就使光电二极管的频响得到了很好地改善。若是光电二极管的性能良好，则其一般会有10^-10s量级的扩散与漂移时间，故而电路时间常数是影响光电二极管频响的主因，一般来讲，光电二极管的结电容通常为几个皮法。如果将反向偏压适当增大的话，还会使减小。为了得到高响应频率性能，在实际的应用中，需要注意的就是合理选择负载电阻 。

目前，诸多PIN光电探测器件得到了广泛应用，现有的PIN光电探测器都是前照式，通过各组件组装而成，体积大，已经不能适应复杂环境下的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅基背照PIN器件结构，该PIN器件结构组件体积至少减小三分之二，实现PIN光电探测器P+与N+处于横向互连，基于背照PIN结构，完成了PIN结构光电探测器系统集成一体化，同时满足光电性能要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种硅基背照PIN器件结构，包括基片，基片正面边缘注入有P+离子层，基片正面沉积有外延层，外延层表面设有氧化层；外延层设有与P+离子层相对应的P阱；外延层还设有N+保护环，P+隔离区以及N-光敏区；氧化层上形成四象限分布的四个N-光敏区，N-光敏区通过P+隔离区实现相互隔离；N+保护环作为N-光敏区的欧姆接触，并将N-光敏区包围；氧化层设有与N+保护环，P+隔离区以及N-光敏区相对应的开窗；氧化层还设有实现器件结构自连与互连的Al引线；所述基片背面设有抗反射膜，抗反射膜外表面设有对背面光敏区进行四象限隔离的Al金属层。

本发明的有益效果是，将传统的PIN光电探测器组件大体积组装进行微系统化集成，通过背照PIN结构植球压焊方式将PIN光电探测器组件体积至少减小三分之二，实现PIN光电探测器P+与N+处于横向互连，基于背照PIN结构，完成了PIN结构光电探测器系统集成一体化，同时其光电性能参数满足设计要求。

附图说明