[发明专利]一种硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法

说明书

本发明公开一种硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法，属于半导体光电探测器领域。N型收集环及加固注入区为用于抗辐照的结构，N型收集环用于收集器件外围区域的电流，防止对有效的倍增信号产生干扰；通过在器件外围区域的场氧下方引入一道P型加固注入区，防止该弱P型区域在辐照条件下反型成N型形成漏电流通道，即阻止该区域反型造成N型结截止扩展环、N型收集环与电通道截止环之间的漏电。另外，也保证了雪崩击穿总是发生在器件中心位置的P型雪崩区中。该方法降低了硅基雪崩光电二极管辐照后的暗电流，提高了硅基雪崩光电二极管的抗辐照能力。

技术领域

本发明涉及半导体光电探测器技术领域，特别涉及一种硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法。

背景技术

半导体光电探测器是基于光生载流子这一基本物理现象，能够将光信号转化成电信号的一种光电器件。典型的半导体光电探测器主要有PIN结构、雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)结构、金属-半导体-金属(Metal-Semiconductor-Metal，MSM)结构。

其中，硅基雪崩光电二极管是一种可对微弱光甚至单光子进行探测的光电器件，被广泛应用于空间光通讯、空间量子通讯、激光测距、激光时间传输、遥感成像、空间辐照探测器等领域，空间技术及高能粒子实验领域的应用对硅基雪崩光电二极管的抗辐照性能提出新的要求。因此，研究硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法，降低辐照后的暗电流，提升硅基雪崩光电二极管在空间环境及高能粒子实验领域下的耐辐射损伤特性是一项重要的课题，将对航空航天、军事应用、高能粒子物理等具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法，以解决现有硅基雪崩光电二极管抗辐照性能不足，受辐照后暗电流增大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅基雪崩光电二极管的抗辐照加固方法，包括：

提供包括P+衬底和P型π外延层在内的体硅外延材料片；

在所述P型π外延层的两端形成电通道截止环；

在所述P型π外延层上进行抗辐照加固注入形成加固注入区；

在所述P型π外延层上形成P型雪崩区；

在所述P型π外延层上形成N+区域、N型结截止扩展环、N型收集环；

在所述P型π外延层形成接触孔及金属电极；

在P型雪崩区上方进行光窗刻蚀，淀积减反膜；

在所述P+衬底的背面进行金属化形成背面金属。

在一种实施方式中，通过如下步骤在所述P型π外延层的两端形成电通道截止环：

在所述P型π外延层的表面涂覆光刻胶，漏出所述P型π外延层的两端，进行电通道截止环光刻；

对所述P型π外延层的两端进行P型注入，去除剩余光刻胶，形成电通道截止环。

在一种实施方式中，通过如下步骤在所述P型π外延层上进行抗辐照加固注入形成加固注入区：

在所述P型π外延层的表面涂覆光刻胶，暴露出形成加固注入区的区域，进行加固注入区域光刻；

进行P型注入，形成抗辐照加固注入区。

在一种实施方式中，通过如下步骤在所述P型π外延层上形成P型雪崩区：

在所述P型π外延层的表面涂覆光刻胶，暴露出形成P型雪崩区的区域，进行P型雪崩区光刻；

通过高能粒子注入机进行P型注入并退火，去除剩余光刻胶，形成P型雪崩区。