本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域和光電集成領(lǐng)域，特別是涉及一種可以減小串?dāng)_的硅基ge光探測器陣列及其制作方法。

背景技術(shù)：

光電探測器作為可見光和近紅外波段探測器件的主力軍,具有效率高、功耗低、體積小、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),在通信、航空航天、醫(yī)療、智能控制等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而光電探測器陣列由多個(gè)相同尺寸、間距相同的單元在一個(gè)封裝內(nèi)線性排列組成。該陣列可用于激光束探測和分光光度計(jì)等很多領(lǐng)域。由于光電探測器陣列之間相互元素之間的信號串?dāng)_，導(dǎo)致其響應(yīng)度均勻性受到破壞。

現(xiàn)有的硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)如圖1～圖2所示，所述硅基ge光探測器陣列包括多個(gè)呈陣列分布的硅基ge光探測器1，各所述硅基ge光探測器1之間相隔一定的間距，如圖1所示。所述硅基ge光探測器陣列的截面圖如圖2所示，其包括：硅襯底21；n++型摻雜層22；本征ge層23；p+型摻雜區(qū)24陣列；n+型摻雜區(qū)25；上金屬電極27。由于光電流在所述硅基ge光探測器1之間及下方的本征半導(dǎo)體ge層內(nèi)產(chǎn)生，相鄰所述硅基ge光探測器1之間存在光電流串?dāng)_的問題：即當(dāng)光均勻入射時(shí)，位于所述硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)最邊緣的兩個(gè)所述硅基ge光探測器1的光電流明顯小于位于中心的所述硅基ge光探測器1的光電流，如圖3所示，圖3為圖1所示的硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)的光電流響應(yīng)圖，圖1以所述硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)包括16個(gè)所述硅基ge光探測器1為例，且將16個(gè)硅基ge光探測器1依次進(jìn)行1至16的標(biāo)號，由圖3可知，最外側(cè)4個(gè)像素的光電流響應(yīng)度低于中間像素的光電響應(yīng)度，僅為位于中心的所述硅基ge光探測器1的光電流響應(yīng)值75％。這是由于中間像素除了接收到本身的光信號響應(yīng)之外，還會(huì)接收到相鄰像素串?dāng)_過來的光信號，而最外側(cè)像素由于只能接收到一側(cè)像素串?dāng)_過來的信號，因此其光信號響應(yīng)度低于中間像素，從而影響所述硅基光探測器陣列結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種硅基ge光探測器陣列及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)中相鄰硅基ge探測器之間存在光電流串?dāng)_而導(dǎo)致的最邊緣的硅基ge探測器的光電流明顯小于位于中心的硅基ge探測器的光電流的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種硅基ge光探測器陣列的制作方法，所述制作方法包括步驟：步驟1)，提供一硅襯底，采用離子注入工藝于所述硅襯底中形成n++型摻雜層；步驟2)，于所述n++型摻雜層表面外延形成本征ge層；步驟3)，采用離子注入工藝于本征ge層表面形成p+型摻雜區(qū)陣列；步驟4)，于各p+型摻雜區(qū)之間的本征ge層中形成n+型摻雜區(qū)，且各p+型摻雜區(qū)及各n+型摻雜區(qū)之間被本征ge層隔開；步驟5)，于各p+型摻雜區(qū)及各n+型摻雜區(qū)表面形成上金屬電極；步驟6)，于各p+型摻雜區(qū)之間刻蝕出深槽，形成隔離結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述深槽的深度不小于所述本征ge層的厚度。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述深槽的寬度小于所述n+型摻雜區(qū)的寬度。

優(yōu)選地，所述深槽的寬度小于或等于所述n+型摻雜區(qū)的寬度的一半。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述p+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n++型摻雜層的離子摻雜濃度為1e19～1e20/cm³。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述深槽的截面形狀包括矩形、u型及倒梯形中的一種。

本發(fā)明還提供一種硅基ge光探測器陣列，包括：硅襯底；n++型摻雜層，形成于所述硅襯底表面；本征ge層，形成于所述n++型摻雜層表面；p+型摻雜區(qū)陣列，形成于所述本征ge層表面；n+型摻雜區(qū)，形成于各p+型摻雜區(qū)之間的本征ge層中，且各p+型摻雜區(qū)及各n+型摻雜區(qū)之間被本征ge層隔開；上金屬電極；形成于各p+型摻雜區(qū)及各n+型摻雜區(qū)表面；深槽，形成于各p+型摻雜區(qū)之間。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的一種優(yōu)選方案，所述深槽的深度不小于所述本征ge層的厚度。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的一種優(yōu)選方案，所述深槽的寬度小于所述n+型摻雜區(qū)的寬度。

優(yōu)選地，所述深槽的寬度小于或等于所述n+型摻雜區(qū)的寬度的一半。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的一種優(yōu)選方案，所述p+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n++型摻雜層的離子摻雜濃度為1e19～1e20/cm³。

作為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的一種優(yōu)選方案，所述深槽的截面形狀包括矩形、u型及倒梯形中的一種。

如上所述，本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列及其制作方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明通過在相鄰所述硅基ge光探測器之間形成深槽，可以切斷相鄰所述硅基ge光探測器之間光電流的串?dāng)_路徑，從而減小或消除相鄰所述硅基ge光探測器之間光電流的串?dāng)_，使得位于所述硅基ge光探測器陣列結(jié)構(gòu)邊緣的所述硅基ge光探測器的光電流可以和位于所述硅基光ge探測器陣列結(jié)構(gòu)中心的所述硅基ge光探測器的光電流接近。本發(fā)明方法和結(jié)構(gòu)簡單，在半導(dǎo)體領(lǐng)域和光電集成領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的硅基ge光探測器陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的硅基ge光探測器陣列的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的硅基ge光探測器陣列的光電流響應(yīng)圖。

圖4～圖11顯示為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12顯示為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13顯示為本發(fā)明的硅基ge光探測器陣列的光電流響應(yīng)圖。

元件標(biāo)號說明

2硅基ge光探測器

21硅襯底

22n++型摻雜層

23本征ge層

24p+型摻雜區(qū)

25n+型摻雜區(qū)

26二氧化硅層

27上金屬電極

3深槽

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖4～圖13。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖4～圖12所示，本實(shí)施例提供一種硅基ge光探測器2陣列的制作方法，所述制作方法包括步驟：

如圖4～圖5所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供一硅襯底21，采用離子注入工藝于所述硅襯底21中形成n++型摻雜層22。

作為示例，所述n++型摻雜層22的離子摻雜濃度為1e19～1e20/cm³。

如圖6所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述n++型摻雜層22表面外延形成本征ge層23。

如圖7所示，接著進(jìn)行步驟3)，采用離子注入工藝于本征ge層表面形成p+型摻雜區(qū)24陣列。

具體地，依據(jù)p+型摻雜區(qū)24陣列制備圖形掩膜，然后采用離子注入工藝于所述本征ge層23表層區(qū)域形成p+型摻雜區(qū)24陣列，作為示例，所述p+型摻雜區(qū)24的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，在本實(shí)施例中，所述p+型摻雜區(qū)22的離子摻雜濃度為1e18/cm³。

如圖8所示，接著進(jìn)行步驟4)，于各p+型摻雜區(qū)24之間的本征ge層23中形成n+型摻雜區(qū)25，且各p+型摻雜區(qū)24及各n+型摻雜區(qū)25之間被本征ge層23隔開。

作為示例，先制作掩膜后進(jìn)行離子注入工藝，所述n+型摻雜區(qū)25的深度等于所述本征ge層23的厚度，且各p+型摻雜區(qū)24及各n+型摻雜區(qū)25之間被本征ge層23隔開。

作為示例，所述n+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，在本實(shí)施例中，所述n+型摻雜區(qū)的離子摻雜濃度為1e18/cm³。

如圖9～圖10所示，然后進(jìn)行步驟5)，于各p+型摻雜區(qū)24及各n+型摻雜區(qū)25表面形成上金屬電極27。

具體地，首先沉積一層二氧化硅層26，通過光刻工藝形成圖形掩膜，然后沉積或電鍍金屬形成上金屬電極27。

作為示例，所述上金屬電極27的材料可以為cu、au、w、pt等導(dǎo)電性能良好且能夠與ge形成歐姆接觸的金屬材料。

如圖11所示，接著進(jìn)行步驟6)，于各p+型摻雜區(qū)之間刻蝕出深槽，形成隔離結(jié)構(gòu)。

作為示例，為了切斷相鄰所述硅基光探測器之間的光電流串?dāng)_，所述深槽3需要達(dá)到一定的深度，例如，所述深槽3的深度不小于所述本征ge層23的厚度。

作為示例，所述深槽3的寬度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，所述深槽3的寬度小于所述n+型摻雜區(qū)25的寬度。更為優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述深槽3的寬度小于或等于所述n+型摻雜區(qū)25的寬度的一半。

作為示例，所述深槽3的邊緣至最鄰近的所述p+型摻雜區(qū)24的間距相等，即所述深槽3位于相鄰所述p+型摻雜區(qū)24之間的中部。所述深槽3的邊緣至最鄰近的所述p+型摻雜區(qū)24的間距相等，可以確保所述深槽3兩側(cè)的所述硅基ge光探測器2的結(jié)構(gòu)完全相同，使得所述深槽3的引入并不影響各所述硅基ge光探測器2的性能。

所述深槽3的截面形狀可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，作為示例，所述深槽3的截面形狀包括矩形、u型及倒梯形中的一種。

如圖11～圖12所示，其中，圖12為本實(shí)施例的硅基ge光探測器2陣列的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例還提供一種硅基ge光探測器陣列，包括：硅襯底21；n++型摻雜層22，形成于所述硅襯底21表面；本征ge層23，形成于所述n++型摻雜層22表面；p+型摻雜區(qū)24陣列，形成于所述本征ge層23表面；n+型摻雜區(qū)25，形成于各p+型摻雜區(qū)24之間的本征ge層23中，且各p+型摻雜區(qū)24及各n+型摻雜區(qū)25之間被本征ge層23隔開；上金屬電極27；形成于各p+型摻雜區(qū)24及各n+型摻雜區(qū)25表面；深槽3，形成于各p+型摻雜區(qū)24之間。

作為示例，所述深槽3的深度不小于所述本征ge層23的厚度。

作為示例，所述深槽3的寬度小于相鄰所述n+型摻雜區(qū)25的寬度。優(yōu)選地，所述深槽3的寬度小于或等于所述n+型摻雜區(qū)25的寬度的一半。

作為示例，所述p+型摻雜區(qū)24的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n+型摻雜區(qū)25的離子摻雜濃度為1e17～1e19/cm³，所述n++型摻雜層22的離子摻雜濃度為1e19～1e20/cm³。

作為示例，所述深槽3的截面形狀包括矩形、u型及倒梯形中的一種。

如圖13所示，本發(fā)明通過在相鄰所述硅基ge光探測器2之間形成深槽3，可以切斷相鄰所述硅基ge光探測器2之間光電流的串?dāng)_路徑，從而減小或消除相鄰所述硅基ge光探測器2之間光電流的串?dāng)_，使得位于所述硅基ge光探測器2陣列結(jié)構(gòu)邊緣的所述硅基ge光探測器2的光電流可以和位于所述硅基光ge探測器陣列結(jié)構(gòu)中心的所述硅基ge光探測器2的光電流相接近左右。

如上所述，本發(fā)明的硅基ge光探測器2陣列及其制作方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明通過在相鄰所述硅基ge光探測器2之間形成深槽3，可以切斷相鄰所述硅基ge光探測器2之間光電流的串?dāng)_路徑，從而減小或消除相鄰所述硅基ge光探測器2之間光電流的串?dāng)_，使得位于所述硅基ge光探測器2陣列結(jié)構(gòu)邊緣的所述硅基ge光探測器2的光電流可以達(dá)到位于所述硅基光ge探測器陣列結(jié)構(gòu)中心的所述硅基ge光探測器2的光電流的96％左右。本發(fā)明方法和結(jié)構(gòu)簡單，在半導(dǎo)體領(lǐng)域和光電集成領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。