[发明专利]光电二极管器件、光电二极管探测器及其制造方法

说明书

公开了光电二极管器件、光电二极管探测器及其制造方法。根据实施例，一种光电二极管器件可以包括：在衬底的第一表面上生长外延层，其中，该外延层被第一类型轻掺杂，且在衬底中形成与该第一类型轻掺杂的外延层相接触的第一类型重掺杂区；从衬底的与第一表面相对的第二表面一侧，减薄衬底，并露出第一类型重掺杂区；从衬底的第二表面一侧，对第一类型重掺杂区进行构图，以在其中形成沟槽，该沟槽穿透第一类型重掺杂区而进入外延层中，其中，构图后的第一类型重掺杂区充当光电二极管器件的第一电极区域；以及在沟槽底部形成第二类型重掺杂的区域，该区域充当光电二极管器件的第二电极区域。

技术领域

本公开涉及光电探测器件，具体地，涉及具有改进性能的光电二极管器件及光电二极管探测器及其制造方法。

背景技术

半导体光电二极管阵列通过入射光(例如，直接入射的光线，或者X射线在闪烁体中产生的可见光线)与半导体中原子发生电离反应，从而产生非平衡载流子来检测入射光的。衡量光电二极管阵列性能的参数包括分辨率、信噪比、读出速度、光响应以及像素间电荷串扰等。

例如，X射线经过闪烁体产生的短波长可见光，在硅光器件一侧较浅的深度内产生电子和空穴载流子。这些光生载流子在器件中漂移或扩散而被另一侧的电极所收集，从而产生电信号。由于晶圆中存在缺陷，为避免大部分的光生载流子被缺陷所收集，在制作背入式光电二极管阵列探测器时，常采用较薄的晶圆片，一般为100～150微米。但是，过薄的晶圆片会降低其整体的机械强度，容易发生翘曲和碎片等现象。晶圆片出厂再打磨(以使其减薄)也容易引入颗粒污染，降低入射光收集的量子效率。

需要提供新的结构来改进光电二极管器件或光电二极管阵列的至少一部分性能。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的至少部分地在于提供一种具有改进性能的光电二极管器件及光电二极管探测器及其制造方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造光电二极管器件的方法，包括：在衬底的第一表面上生长外延层，其中，该外延层被第一类型轻掺杂，且在衬底中形成与该第一类型轻掺杂的外延层相接触的第一类型重掺杂区；从衬底的与第一表面相对的第二表面一侧，减薄衬底，并露出第一类型重掺杂区；从衬底的第二表面一侧，对第一类型重掺杂区进行构图，以在其中形成沟槽，该沟槽穿透第一类型重掺杂区而进入外延层中，其中，构图后的第一类型重掺杂区充当光电二极管器件的第一电极区域；以及在沟槽底部形成第二类型重掺杂的区域，该区域充当光电二极管器件的第二电极区域。

根据本公开的另一方面，提供了一种光电二极管器件，包括：第一类型重掺杂的衬底，包括彼此相对的第一表面和第二表面，该第一类型重掺杂的衬底充当光电二极管器件的第一电极区域；在衬底的第一表面上生长的外延层，其中，该外延层被第一类型轻掺杂，且衬底中包括沟槽以露出外延层；以及在沟槽内形成的第二类型重掺杂的第二电极区域，其中，该第二电极区域与第一电极区域电隔离。

根据本公开的另一方面，提供了一种光电二极管探测器，包括由多个上述光电二极管器件构成的阵列。

根据本公开的实施例，一方面，器件的总体厚度可以相对较厚，以保持一定的机械强度；另一方面，第二电极区域可以相对凹入，从而可以改进电荷收集效率。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1A是示出了根据本公开实施例的光电二极管探测器的俯视图；

图1B是示出了沿图1A所示的AA′线的截面图；

图2A-2J是示出了根据本公开实施例的制造图1A和1B所示的光电二极管探测器的流程中部分阶段的截面图；

图3是示出了根据本公开另一实施例的光电二极管探测器的截面图；