[发明专利]具有不同光电二极管结构的光电检测器阵列

说明书

技术领域

本发明公开的实施例涉及光电检测器阵列和包括光电二极管阵列的光电检测器集成电路(IC)，及其制造方法。

背景技术

光电检测器IC(PDIC)包括在公共衬底材料上，通常为硅芯片的离散的光电二极管阵列(光电二极管阵列＝PDA)、放大器、和读出电路。由光电二极管接收的电磁辐照发生电子-空穴对，且电子迁移到最近的结，通常为PIN结或NIP结。PIN或NIP结是在p型半导体和n型半导体区域之间具有宽的轻掺杂近本征半导体区域(I)的二极管，其用于欧姆接触时通常都是重掺杂的。本征区中的轻掺杂导致两种结的低的结电容。在固定积分时间后，在每个光电二极管(PD)元件处累积的电荷依次以读出电路读取从而发生PDIC的电气响应。

某些PDIC作为光学拾取设备的一部分用于处理CD、DVD和蓝光格式，其中CD、DVD和蓝光每种都以不同波长(带)工作。典型的光学拾取设备使得信息能够相对具有单层或多层格式的CD组光盘(如，CD、CD-ROM、CD-R和CD-RW)、DVD组光盘(如，DVD、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW)、以及蓝光格式光盘被记录，复制和擦除。典型光学拾取设备具有用于CD(约780nm)的红外半导体激光器装置、用于DVD(约650nm)的红光半导体激光器装置以及用于蓝光(约405nm)的蓝光激光器装置。在光学拾取设备工作过程中，部分来自各激光器的光和部分来自各组光盘的光由分束器引导到PDA的PD。

通常，用于形成PDA的过程形成单个抗反射涂层(ARC)，其具有设计的特殊ARC膜结构(材料和/或厚度)，以便一个带(CD、DVD或蓝光)是以高灵敏度处理的。用于光电二极管的灵敏度通常被定义为其输出电流对入射光功率的比(如，以安培/瓦特(A/W)表示)。例如，用于光电二极管的ARC叠层可经设计使得蓝光带(405nm辐照)可具有近似其最高可能的灵敏度。

发明内容

本公开的实施例认识到用于光电二极管阵列(PDA)中所有光电二极管(PD)的传统抗反射涂层(ARC)叠层设计选择涉及这样的设计，其使得一个带(如蓝光带(405nm辐照))具有近似其最高可能灵敏度，导致处理其它带(如DVD带和CD带(650nm和780nm辐照)的PD的灵敏度与其最高可能灵敏度相比显著低。所公开的实施例描述处理步骤和产生的PDA结构，该PDA结构具有第一PD和第二PD，第一PD在具有第一抗反射涂层(ARC)叠层的第一二极管区，而第二PD在具有第二ARC膜叠层的第二二极管区，该第二ARC膜叠层与第一ARC膜叠层不同。对于CD、DVD和蓝光应用，所公开的PDA设计使得能够独立设计蓝光PD、以及DVD和CD的PD，从而消除牺牲一个或更多带(如DVD和CD)的灵敏度以获得所选带(如蓝光)中近似最高可能灵敏度的要求。

所公开的PDA提供具有至少两个不同光电二极管结构的PD，并具有包括顶部ARC层和底部ARC层的多层(如双层，或可选地三层)ARC膜结构，其中较低ARC层是热氧化硅，其跨顶部硅包含表面层包括较厚区域和较薄区域。所公开的方法得益于在最终装置中的至少三倍(如，≥一个数量级(10x)差)的表面掺杂浓度的顶部硅包含表面的不同掺杂，这使得第一二极管区(PD此处被称为第一PD)中的PD且因此ARC膜叠层上的热氧化速率与第二二极管区(其它PD此处被称为第二PD)中PD且因此ARC膜叠层上的热氧化速率相比不同(如较低)。应用到用于处理蓝光、DVD和CD的PDIC，与蓝光PD(且因此在其ARC叠层中较厚的热氧化硅)的掺杂浓度相比，DVD PD和CD PD的每一个能够具有较低表面掺杂浓度(且因此在其ARC叠层中较薄的热氧化硅)。

附图说明

图1是制造光电二极管阵列(PDA)的示例方法的步骤流程图。

图2A-2D是如图1所示的制造PDA的示例方法中步骤的横截面图。

图3是示例PDA的横截面图。

图4以图形形式示出对于基于参考图3所述类型的PD的示例PDA，作为热氧化物厚度函数的实验和模拟光电二极管(PD)灵敏度结果。

具体实施方式