[实用新型]光敏芯片钝化结构

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种硅基探测器的光敏芯片结构，具体主要涉及硅基光电探测器的光敏芯片制备工艺中的芯片感光核心部位的钝化结构变化的改进技术。 

背景技术

作为常见的半导体硅工艺的钝化膜材料，二氧化硅由于在于硅在界面处Si-O价键匹配，界面态可以降得很低，并且其工艺相对简单，制作容易，且成本较低，受到了广泛的应用。然而随着半导体电子工业的发展，对半导体器件在高低温和各种不利环境下的稳定性和可靠性提出了更高的要求，这样Si-SiO₂的界面结构已经无法满足器件的性能要求，在目前的硅基光电探测器芯片制造过程中,为了提高器件的电学性能和可靠性,在光电探测器芯片表面常采用氮化硅、或磷硅玻璃(PSG)等有机材料来做钝化保护膜。虽然这些材料的钝化效果良好,但制造成本高，制备这些材料需要增加专用的设备。成为了低成本市场化的阻碍，传统的在光电探测器芯片表面通常采用氧化硅、氮化硅或磷硅玻璃(PSG)等有机材料来做钝化保护膜。在图2所示现有技术的光敏芯片钝化结构中，光刻、钝化工艺后钝化保护膜和氧化硅边缘是平齐的，钝化保护膜不能包裹氧化硅。由于正常情况下，芯片通电工作时，N型区4与N型区4通过P隔离区3隔离起来。当水汽、油污和Na+等有害气氛吸附在光敏芯片表面后， Na+、H+等正电荷物质进入芯片表面的氧化硅钝化膜2，使芯片性能退化，当芯片表面的正电荷数量超过一定密度后，会导致表面的P型隔离区3反型，并且P型隔离区3深度会逐渐变浅。 

当芯片通电工作时，如附图3所示的N型区4展宽，会使N型区4与N型区4连接在一起。但当外接电压较低时并且污染粒子较少时，这种连接并不稳定。 

如附图4所示。当离子污染达到一定程度时候，P型隔离区3深度会进一步变浅，甚至低于N型区4的深度。当芯片受到光照后，光产生的电荷会使N型区4充电、使PN结电压下降、N型区4进一步展宽；由于充电过程积累了电荷，导通时会有电流通过，会使得探测器的输出信号产生干扰，这种情况发生在芯片表面离子污染较高、发生表面严重反型并且工作电压较低的情况下。 

当芯片上的电压降低到130V～140V，退化了的芯片就会进入不稳定的工作状态。当温度升高到80℃时，硅材料禁消光系数变大，光电效率增加，会使光电流增加，而当放电后，N型区4又变窄，从而断开，然后又继续充电，如此反复使器件更容易进入不稳定的状态。由此可见离子污染将会给器件带来干扰，极大的影响到探测器的性能。因此，减少离子污染时提高参测器性能和合格率的关键。 

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种易于实现，能够减少离子污染和干扰，且合格率高，主要用于硅基探测器的光敏芯片钝化结构的硅基探测器的光敏芯片钝化结构。 

本实用新型的减少离子污染的目的可以通过以下措施来达到，一种光敏芯片钝化结构，包括光刻保留在工艺芯片表面的氧化硅钝化膜，其特征在于：氧化硅钝化膜同P型隔离区氧化硅断开，用聚酰亚胺胶膜包裹P型隔离区氧化硅钝化膜，各个方向包裹氧化硅钝化膜，形成完整包裹型双层钝化膜。 

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。 

本实用新型采用了一种包含了聚酰亚胺与氧化硅薄膜的钝化结构，在芯片表面保留氧化硅，同隔离区氧化硅断开，让聚酰亚胺胶包裹隔离区氧化硅，形成完整包裹型双层钝化膜。这种新型的钝化层结构从各个方向包裹了氧化硅，在氧化硅表面构造了一层保护层，防止了氧化硅薄膜直接和空气接触，有效地杜绝了有害离子被氧化硅吸附，进而污染芯片。经过测试，用这种结构制作的探测器消除了器件在背景光照下输出干扰信号，减少了不合格品的数量，极大地提高了器件性能。 

本实用新型采用具有耐高温，低介电常数和低介电损耗的优良的性能,在半导体工艺中可承受高达450℃的温度循环聚酰亚胺。聚酰亚胺这溶液良好的流平性,在硅片上可形成致密的、呈一定弹性和韧性，且热膨派系数小，绝缘性、抗辐射性优于一般无机材料的薄膜和高分辨率的刻蚀图形，此外，聚酰亚胺的结构中两个芳香环的稠和，使非定域电子的活动范围扩大,每个五节环上的两个羟基也起着扩大非定域电子区的作用。这些区域主要是由于氧原子和氮原子存在非成对电子所致,这些电子参与了苯环上的共振环,于是出现了较大面积的负电荷区,从而使带有正电荷的Na⁺的活动受到很大阻力，因而具有抗Na⁺玷污能力。同时, 聚酰亚胺膜也可有效地阻挡潮气,增加光电探测器芯片的抗潮湿能力,从而改善了探测器的电学性能。 

附图说明

图1为本实用新型光敏芯片钝化结构的示意图。