905nm硅雪崩光電二極管及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種娃雪崩光電二極管制作技術,尤其涉及一種905nm娃雪崩光電二極管及其制作方法。
【背景技術】
[0002]硅雪崩光電二極管是一種具有內部增益的光電探測器，由于其具備倍增功能，因此光電轉換靈敏度比一般的PN結光敏二極管要高很多，在光敏器件中具有重要的地位。
[0003]基于常規思路，現有硅雪崩光電二極管上只設置了一個保護環，存在的問題是:硅雪崩光電二極管在高溫下(大于85°C )，工作電壓會變高，極易發生邊緣擊穿問題。
【發明內容】
[0004]針對【背景技術】中的問題，本發明提出了一種905nm硅雪崩光電二極管，包括P+襯底層、η型層、P型雪崩區、N+光敏區、N+保護環和P+截止環，其創新在于:在所述N+保護環的外周和所述P+截止環的內周之間設置有第二 N+保護環。
[0005]本發明的原理是:本發明通過在N+保護環的外周和P+截止環的內周之間設置第二 N+保護環來形成雙保護環結構，雙保護環結構可以使器件的工作溫度達到125°C時也不會發生邊緣擊穿，從而大幅提高905nm硅雪崩光電二極管的工作溫度上限。
[0006]優選地，所述π型層、P型雪崩區、N+光敏區、N+保護環和P+截止環形成于電阻率大于或等于3000 Ω.cm的P型高阻硅上，所述P+襯底層的電阻率為0.001~0.002 Ω.cm。采用高電阻率的P型高阻硅來加工硅雪崩光電二極管，可以有效增加器件的光吸收率，使器件獲得更高的光響應度。
[0007]為了便于本領域技術人員實施，本發明還提出了一種905nm硅雪崩光電二極管制作方法，其創新在于:按如下步驟制作905nm硅雪崩光電二極管:1)提供P+襯底層和外延層；所述外延層為P型高阻硅；
2)采用磷離子注入工藝，在外延層上形成N+保護環；N+保護環結深為7?8 μ m，磷離子注入濃度為12tVcm3量級；
3)采用磷離子注入工藝，在外延層上N+保護環的外周形成第二N+保護環；第二 N+保護環結深為I?2μπι，磷離子注入濃度為1lfVcm3量級；
4)采用硼離子注入工藝，在第二N+保護環的外周形成P+截止環，P+截止環結深為2?3 μ m，硼離子注入濃度為11Vcm3量級；
5)在外延層表面淀積一定厚度的S1Jf，然后在氮氣氛圍、1300°C?1500°C條件下高溫推結4小時；高溫推結操作結束后，去掉S1Jf ;
6)采用高能離子注入工藝，在外延層上形成P型雪崩區，P型雪崩區位于N+保護環內，P型雪崩區結深為5?6mm，高能離子注入濃度為1017/cm3;
7)采用砷離子注入工藝，在外延層上形成N+光敏區，N+光敏區位于N +保護環內，N +光敏區為0.1-0.5 μ m，砷離子注入濃度為12tVcm3量級； 8)在外延層表面淀積S1Jf，在S12層表面淀積Si 3N4增透膜；
9)制作金屬電極；
10)進行背面減薄處理。
[0008]優選地，所述P型高阻硅的電阻率大于或等于3000 Ω.cm，所述P+襯底層的電阻率為 0.001-0.002 Ω.cm。
[0009]本發明的有益技術效果是:能大幅提高905nm硅雪崩光電二極管的工作溫度上限。
【附圖說明】
[0010]圖1、本發明的結構示意圖；
圖中各個標記所對應的名稱分別為=P+襯底層1、H型層2、p型雪崩區3、N+光敏區4、N+保護環5、P +截止環6、第二 N +保護環7、電極8、Si 3N4增透膜9。
【具體實施方式】
[0011]一種905nm硅雪崩光電二極管，包括P+襯底層1、31型層2、P型雪崩區3、N+光敏區4、N+保護環5和P +截止環6，其創新在于:在所述N +保護環5的外周和所述P +截止環6的內周之間設置有第二 N+保護環7。
[0012]進一步地，所述π型層2、P型雪崩區3、N+光敏區4、N+保護環5、P+截止環6、第二 N+保護環7形成于電阻率大于或等于3000 Ω.cm的P型高阻硅上，所述P+襯底層I的電阻率為 0.001-0.002 Ω.cm。
[0013]一種905nm硅雪崩光電二極管制作方法，其創新在于:按如下步驟制作905nm硅雪崩光電二極管:1)提供P+襯底層I和外延層；所述外延層為P型高阻硅；
2)采用磷離子注入工藝，在外延層上形成N+保護環5;N+保護環5結深為7?8 μ m，磷離子注入濃度為12tVcm3量級；
3)采用磷離子注入工藝，在外延層上N+保護環5的外周形成第二N+保護環7 ;第二 N +保護環7結深為I?2 μ m，磷離子注入濃度為1lfVcm3量級；
4)采用硼離子注入工藝，在第二N+保護環7的外周形成P +截止環6，P +截止環6結深為2?3 μ m，硼離子注入濃度為11Vcm3量級；
5)在外延層表面淀積一定厚度的S1Jf，然后在氮氣氛圍、1300°C?1500°C條件下高溫推結4小時；高溫推結操作結束后，去掉S1Jf ;
6)采用高能離子注入工藝，在外延層上形成P型雪崩區3，P型雪崩區3位于N+保護環5內，P型雪崩區3結深為5?6mm，高能離子注入濃度為11Vcm3;
7)采用砷離子注入工藝，在外延層上形成N+光敏區4，N+光敏區4位于N +保護環5內，N+光敏區4為0.1-0.5 μ m,砷離子注入濃度為10 2°/cm3量級；
8)在外延層表面淀積S1Jf，在S12層表面淀積Si 3N4增透膜；
9)制作金屬電極；
10)進行背面減薄處理。
[0014]進一步地，所述P型高阻硅的電阻率大于或等于3000 Ω.cm，所述P+襯底層I的電阻率為 0.001-0.002 Ω.Cm。
【主權項】
1.一種905nm硅雪崩光電二極管，包括P+襯底層(I)、π型層(2)、P型雪崩區(3)、N +光敏區(4)、N+保護環(5)和P+截止環(6)，其特征在于:在所述N+保護環(5)的外周和所述P+截止環(6 )的內周之間設置有第二 N +保護環(7 )。
2.根據權利要求1所述的905nm硅雪崩光電二極管，其特征在于:所述π型層(2)、P型雪崩區(3)、Ν+光敏區(4)、Ν+保護環(5)、Ρ+截止環(6)、第二 N+保護環(7)形成于電阻率大于或等于3000Ω.αη的P型高阻硅上，所述P+襯底層(I)的電阻率為0.001~0.002Ω.αιι。
3.—種905nm硅雪崩光電二極管制作方法，其特征在于:按如下步驟制作905nm硅雪崩光電二極管:1)提供P+襯底層(I)和外延層；所述外延層為P型高阻硅； 2)采用磷離子注入工藝，在外延層上形成N+保護環(5);N+保護環(5)結深為7?8μπι，磷離子注入濃度為12tVcm3量級； 3)采用磷離子注入工藝，在外延層上N+保護環(5)的外周形成第二N+保護環(7);第二 N+保護環(7)結深為I?2 μ m，磷離子注入濃度為10 16/cm3量級； 4)采用硼離子注入工藝，在第二N+保護環(7)的外周形成P+截止環(6)，P+截止環(6)結深為2?3 μ m，硼離子注入濃度為11Vcm3量級； 5)在外延層表面淀積一定厚度的S1Jf，然后在氮氣氛圍、1300°C?1500°C條件下高溫推結4小時；高溫推結操作結束后，去掉S1Jf ; 6)采用高能離子注入工藝，在外延層上形成P型雪崩區(3)，P型雪崩區(3)位于N+保護環(5)內，P型雪崩區(3)結深為5?6mm，高能離子注入濃度為11Vcm3; 7)采用砷離子注入工藝，在外延層上形成N+光敏區(4)，N+光敏區(4)位于N +保護環(5)內，N+光敏區(4)為0.1~0.5μπι，砷離子注入濃度為102°/cm3量級； 8)在外延層表面淀積S1Jf，在S12層表面淀積Si 3N4增透膜； 9)制作金屬電極； 10)進行背面減薄處理。
4.根據權利要求3所述的905nm硅雪崩光電二極管制作方法，其特征在于:所述P型高阻硅的電阻率大于或等于3000 Ω.ο?，所述P+襯底層(I)的電阻率為0.001~0.002Ω.Cm0
【專利摘要】本發明公開了一種905nm硅雪崩光電二極管，包括P+襯底層、π型層、P型雪崩區、N+光敏區、N+保護環和P+截止環，其創新在于：在所述N+保護環的外周和所述P+截止環的內周之間設置有第二N+保護環。本發明還公開了前述905nm硅雪崩光電二極管的制作方法。本發明的有益技術效果是：能大幅提高905nm硅雪崩光電二極管的工作溫度上限。
【IPC分類】H01L31-107, H01L31-18
【公開號】CN104576809
【申請號】CN201510003267
【發明人】曾武賢, 李睿智
【申請人】中國電子科技集團公司第四十四研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月6日