本實用新型涉及光電探測器件，具體地，涉及具有改進性能的光電二極管器件以及光電二極管探測器。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體光電二極管陣列通過入射光(例如，直接入射的光線，或者 X射線在閃爍體中產(chǎn)生的可見光線)與半導(dǎo)體中原子發(fā)生電離反應(yīng)，從而產(chǎn)生非平衡載流子來檢測入射光的。衡量光電二極管陣列性能的參數(shù)包括分辨率、信噪比、讀出速度、光響應(yīng)以及像素間電荷串?dāng)_等。

例如，X射線經(jīng)過閃爍體產(chǎn)生的短波長可見光，在硅光器件一側(cè)較淺的深度內(nèi)產(chǎn)生電子和空穴載流子。這些光生載流子在器件中漂移或擴散而被另一側(cè)的電極所收集，從而產(chǎn)生電信號。由于晶圓中存在缺陷，為避免大部分的光生載流子被缺陷所收集，在制作背入式光電二極管陣列探測器時，常采用較薄的晶圓片，一般為100～150微米。但是，過薄的晶圓片會降低其整體的機械強度，容易發(fā)生翹曲和碎片等現(xiàn)象。晶圓片出廠再打磨(以使其減薄)也容易引入顆粒污染，降低入射光收集的量子效率。

需要提供新的結(jié)構(gòu)來改進光電二極管器件或光電二極管陣列的至少一部分性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的至少部分地在于提供一種具有改進性能的光電二極管器件及光電二極管探測器及其制造方法。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種光電二極管器件，包括：第一類型重?fù)诫s的襯底，包括彼此相對的第一表面和第二表面，該第一類型重?fù)诫s的襯底充當(dāng)光電二極管器件的第一電極區(qū)域；在襯底的第一表面上生長的外延層，其中，該外延層被第一類型輕摻雜，且襯底中包括溝槽以露出外延層；以及在溝槽內(nèi)形成的第二類型重?fù)诫s的第二電極區(qū)域，其中，該第二電極區(qū)域與第一電極區(qū)域電隔離。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種光電二極管探測器，包括由多個上述光電二極管器件構(gòu)成的陣列。

根據(jù)本實用新型的實施例，一方面，器件的總體厚度可以相對較厚，以保持一定的機械強度；另一方面，第二電極區(qū)域可以相對凹入，從而可以改進電荷收集效率。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1A是示出了根據(jù)本實用新型實施例的光電二極管探測器的俯視圖；

圖1B是示出了沿圖1所示的AA′線的截面圖；

圖2A-2J是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖1A和1B所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖；

圖3是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的光電二極管探測器的截面圖；

圖4A-4I是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖3所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖；

圖4J是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的接觸部的截面圖；

圖5是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的光電二極管探測器的截面圖；

圖6A-6I是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖5所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖；

圖6J是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的接觸部的截面圖。

貫穿附圖，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。

具體實施方式

以下，將參照附圖來描述本實用新型的實施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本實用新型的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。

在附圖中示出了根據(jù)本實用新型實施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際所需可以另外設(shè)計具有不同形狀、大小、相對位置的區(qū)域/層。

在本實用新型的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。

圖1A是示出了根據(jù)本實用新型實施例的光電二極管探測器的俯視圖，且圖1B是示出了沿圖1A所示的AA′線的截面圖。

如圖1A和1B所示，根據(jù)該實施例的光電二極管探測器100可以包括在半導(dǎo)體基板101上形成的多個光電二極管器件Pix，每個光電二極管器件Pix可以構(gòu)成光電二極管探測器100的一個像素。半導(dǎo)體基板101 可以包括各種合適的半導(dǎo)體材料，例如是單晶片(例如，硅(Si)晶片) 或者外延片(在晶片上包括外延層，例如，在Si晶片上包括Si外延層)。半導(dǎo)體基板101包括彼此相對的兩個表面：第一表面101-1S和第二表面 101-2S。

半導(dǎo)體基板101可以摻雜為合適的導(dǎo)電類型，例如第一類型(例如， N型)。在此，根據(jù)摻雜濃度的不同，半導(dǎo)體基板101可以包括不同的區(qū)域101-1和101-2。例如，在單晶片的情況下，101-a可以是該晶片中相對重?fù)诫s的摻雜區(qū)，而101-2可以是該晶片中相對輕摻雜的摻雜區(qū)。在外延片的情況下，101-1可以是相對重?fù)诫s的晶片，而101-2可以是在晶片101-1上生長的相對輕摻雜的外延層。

第一類型重?fù)诫s區(qū)101-1可以充當(dāng)光電二極管器件Pix的第一電極區(qū)域103。另外，在第一表面101-1S一側(cè)，光電二極管器件Pix還可以包括第二電極區(qū)域105。在此，第二電極區(qū)域105可以被摻雜為與半導(dǎo)體基板101不同的導(dǎo)電類型，例如第二類型(例如，P型)，從而與半導(dǎo)體基板101特別是其中的區(qū)域101-2構(gòu)成PN結(jié)。于是，在第一類型為N型且第二類型為P型的情況下，第二電極區(qū)域105可以構(gòu)成光電二極管器件Pix的陽極，而半導(dǎo)體基板101通過第一電極區(qū)域103引出從而可以構(gòu)成光電二極管器件Pix的陰極。根據(jù)本實用新型的實施例，第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105可以重?fù)诫s。但是，由于存在輕摻雜區(qū)101-2，從而避免了兩個重?fù)诫s區(qū)域直接相鄰，并因此可以抑制隧穿效應(yīng)。

例如，在單晶片的情況下，半導(dǎo)體基板101的厚度可以為約 200-400μm，且第一電極區(qū)域103的厚度可以為約10-100μm；另外，在外延片的情況下，外延層101-2的厚度可以為約50-150μm，且第一電極區(qū)域103的厚度可以為約10-150μm。第二電極區(qū)域105的厚度可以為約 0.5-5μm。第一電極區(qū)域103與第二電極區(qū)域105可以彼此電隔離，例如它們之間的間距可以為約10-100μm。

入射光可以從第二表面101-2S處入射到光電二極管器件Pix上。光電二極管器件Pix可以工作于反偏模式。此時，在像素中的光收集有源區(qū)(入射面101-2S附近的區(qū)域)附近可以形成反偏條件下較寬的空間電荷區(qū)。備選地，光電二極管器件Pix也可以工作于零偏模式。此時，在像素中的光收集有源區(qū)附近可以形成零偏條件下較窄的內(nèi)建空間電荷區(qū)?？梢栽诘谝浑姌O區(qū)域103和第二電極區(qū)域105處分別引出電極，以便施加偏壓和/或讀出信號。

入射光可以在光收集有源區(qū)中與半導(dǎo)體基板101(特別是區(qū)域101-2) 中的硅原子發(fā)生碰撞電離，從而產(chǎn)生電子-空穴對。電子可以在內(nèi)建電場或外加偏置電場作用下，向第一電極區(qū)域103漂移或擴散，并最終被第一電極區(qū)域103收集。另外，空穴可以在內(nèi)建電場或外加偏置電場作用下，向第二電極區(qū)域105漂移或擴散，并最終被第二電極區(qū)域105收集?？梢詮牡诙姌O區(qū)域105讀出電信號，并據(jù)此得到有關(guān)入射光的信息(例如，入射光的強度)。

根據(jù)本實用新型的實施例，第二電極區(qū)域105相對于第一電極區(qū)域 103可以更靠近第二表面101-2S一側(cè)。這樣，可以減小空穴載流子與其收集機構(gòu)之間的距離，從而可以加快空穴載流子的吸收，并可以降低半導(dǎo)體基板缺陷對載流子的捕獲，從而提高光響應(yīng)輸出電流。另一方面，光電二極管探測器100整體的厚度仍然可以保持相對較大，從而可以保持一定的機械強度。這例如可以通過在第一表面101-1S一側(cè)使得第二電極區(qū)域105凹入來實現(xiàn)。如下所述，這種凹入可以是溝槽結(jié)構(gòu)。

在此，各區(qū)域中的摻雜可以通過離子注入、在外延生長時原位摻雜等方式來形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道多種手段來在半導(dǎo)體基板的限定區(qū)域中/上形成一定類型的摻雜區(qū)。光電二極管器件Pix的第一電極區(qū)域103 可以圍繞第二電極區(qū)域105。另外，在光電二極管探測器100中，各光電二極管器件Pix的第一電極區(qū)域103可以彼此連接從而形成一體。各光電二極管器件Pix的第二電極區(qū)域105可以彼此分離，并例如按行和列排列成陣列形式。

在此，所謂“重?fù)诫s”和“輕摻雜”是相對而言的。例如，“重?fù)诫s”是指摻雜濃度在約1×10¹⁷cm^-3以上，而“輕摻雜”是指摻雜濃度在約 1×10¹⁷cm^-3以下。另外，第一類型輕摻雜區(qū)101-2可以保持高阻，例如電阻率在約100-8×10³Ω·cm。為進行第一類型(例如，N型)摻雜，可以使用N型摻雜劑如磷(P)或砷(As)；為進行第二類型(例如，P型) 摻雜，可以使用P型摻雜劑如硼(B)。

在第二表面101-2S一側(cè)，可形成較薄的一層第一類型重?fù)诫s區(qū)107。例如，該第一類型重?fù)诫s區(qū)107的厚度為約0.2-1μm。通過該薄層的第一類型重?fù)诫s區(qū)107，可以避免光生載流子被硅氧界面處存在的缺陷所復(fù)合。另外，在第一類型重?fù)诫s區(qū)107上，可以形成絕緣層109。絕緣層109可以包括電介質(zhì)材料，例如二氧化硅、氮化硅或其組合。在光電二極管探測器100中，各光電二極管器件Pix的第二表面101-2S一側(cè)處的第一類型重?fù)诫s區(qū)107和絕緣層109可以連續(xù)延伸。

在第一表面101-1S一側(cè)，可以形成鈍化層111，以覆蓋并保護第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105。鈍化層111可以包括電介質(zhì)材料，例如二氧化硅、氮化硅或其組合。鈍化層111可以形成得較薄，例如以大致共形的方式在第一表面101-1S一側(cè)形成；或者可以形成得較厚，并可以例如填滿第二電極區(qū)域105所對應(yīng)的溝槽。鈍化層111可以在第一表面101-1S一側(cè)連續(xù)延伸。在鈍化層111中，可以形成分別與第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105相對應(yīng)的貫穿鈍化層111的接觸孔?？梢孕纬纱┻^這些接觸孔的電接觸部113、115，從而將第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105引出，以便實現(xiàn)所需的電連接。電接觸部113、115 可以包括導(dǎo)電材料，例如金屬如銅(Cu)、鎢(W)等。在該示例中，由于光電二極管探測器100中各光電二極管器件Pix的第一電極區(qū)域103 彼此連接成一體，故而可以針對該光電二極管探測器100形成到公共第一電極區(qū)域103的公共電接觸部113。當(dāng)然，根據(jù)光電二極管探測器100 的規(guī)模和布局，可以形成一個或多個公共電接觸部113。

這里需要指出的是，在圖1A的俯視圖中，為清楚起見，并未示出鈍化層111和接觸部113、115。

圖2A-2J是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖1A和1B所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖。

如圖2A所示，提供外延片形式的半導(dǎo)體基板101。外延片101可以包括半導(dǎo)體襯底101-1，例如硅晶片。該襯底101-1可以被第一類型(例如，N型)重?fù)诫s，并包括彼此相對的兩個表面(圖中的上下側(cè)表面)。在襯底101-1的上表面上，可以外延生長外延層101-2。在生長外延層 101-2的同時，可以進行原位摻雜，使得外延層101-2被第一類型輕摻雜。

盡管在此以外延片為例進行描述，但是本實用新型不限于此。例如，可以提供單晶片101，并可以對晶片101進行第一類型(例如，N型) 輕摻雜。然后，在晶片101的一側(cè)表面處，例如可以通過接觸式擴散方式，在其中形成第一類型重?fù)诫s區(qū)101-1(其余仍然為第一類型輕摻雜的區(qū)域標(biāo)記為101-2)。晶片101可以是單拋型晶片或雙拋型晶片。在單拋型晶片的情況下，擴散摻雜可以在非拋光面進行；而在雙拋型晶片的情況下，擴散摻雜可以在任一表面進行。通過接觸式擴散形成較厚的N+ 區(qū)域，可以消除背部打磨所帶來的部分表面損傷。

然后，如圖2B所示，可以對襯底101-1進行打磨，以減薄外延片101的厚度，例如減薄至約150-250μm?？梢詫Υ蚰ズ蟮谋砻孢M行拋光，例如化學(xué)腐蝕拋光，以便后繼對該表面進行加工。

根據(jù)本實用新型的實施例，可以根據(jù)外延層的厚度，確定減薄后襯底的厚度。例如，當(dāng)外延層較厚(例如，大于約100μm)時，可以將襯底的厚度減薄為較小(例如，小于約50μm)；而當(dāng)外延層較薄(例如，小于約50μm)時，可以將襯底的厚度減薄為較大(例如，大于約100μm)。另一方面，可以使半導(dǎo)體基底101的總厚度保持為約150-250μm。

另外，由于對第一類型重?fù)诫s的襯底101-1研磨，而并不研磨外延層101-2，所以可以降低顆粒污染對量子效率的影響。

第一類型重?fù)诫s的襯底101-1隨后可以用作光電二極管器件的第一電極區(qū)域?？梢愿鶕?jù)陣列布局，對第一類型重?fù)诫s的襯底101-1構(gòu)圖，以在其中形成供形成第二電極區(qū)域用的溝槽。為了使得第二電極區(qū)域與外延層101-2相接觸而形成PN結(jié)且更好地與第一電極區(qū)域相分離，溝槽可以穿透第一類型重?fù)诫s的襯底101-1，并進入第一類型輕摻雜的外延層101-2中。然后，可以在溝槽內(nèi)，例如在溝槽底部，形成第二電極區(qū)域。

這例如可以如下實現(xiàn)。

具體地，如圖2C所示，可以通過例如熱氧化，在外延片101的相對表面(圖2C中的上下兩側(cè)表面)上均形成氧化層121。然后，可以通過光刻技術(shù)，在襯底101-1一側(cè)的表面(在圖2C中，下表面)處的氧化層121中形成一系列開口，這些開口對應(yīng)于隨后將要形成的第二電極區(qū)域的位置。下表面處形成有開口的氧化層121隨后可以用作刻蝕溝槽時的掩模層，而上表面處的氧化層121隨后可以在刻蝕溝槽過程中保護上表面。

然后，如圖2D所示，可以對外延片101進行刻蝕，如濕法腐蝕。例如，可以將外延片101浸入硅腐蝕溶液如KOH、TMAH或者HF-HNO₃中。由于下表面處的氧化層121中的開口，在下表面一側(cè)會腐蝕出溝槽 T。由于濕法腐蝕，溝槽T的截面可以呈現(xiàn)出從下表面一側(cè)向著上表面一側(cè)漸縮的形狀。根據(jù)本實用新型的實施例，可以控制腐蝕的時間，使得溝槽T的深度超過第一類型重?fù)诫s的襯底101-1的厚度(例如，溝槽 T的深度要大于第一類型重?fù)诫s的襯底101-1的厚度約5-10μm)，從而溝槽T穿透第一類型重?fù)诫s的襯底101-1而進入第一類型輕摻雜的外延層101-2中。構(gòu)圖后的第一類型重?fù)诫s的襯底101-1隨后可以用作第一電極區(qū)域103。

接著，如圖2E所示，可以通過例如熱氧化，在外延片101的上下表面處均形成氧化層123。在此，為方便起見，將氧化層123示出為與氧化層121一體。根據(jù)本實用新型的實施例，可以通過清洗去除氧化層 121，然后再通過熱氧化形成氧化層123；或者，可以不去除氧化層121，而直接通過熱氧化形成氧化層123(此時，氧化層121可能加厚)。通過這種熱氧化工藝，可以去除溝槽T的側(cè)壁由于腐蝕而產(chǎn)生的毛刺或損傷，進一步使溝槽側(cè)壁光滑。

隨后，可以對氧化層進行構(gòu)圖，以至少部分地露出溝槽底部區(qū)域。例如，如圖2F所示，可以通過光刻，在下表面一側(cè)形成的氧化層121/123 中將要形成第二電極區(qū)域的位置處形成一系列開口。為了更好地與第一電極區(qū)域相分離，這些開口例如可以形成于各溝槽底部的大約中部，且開口的端部可以相對于相應(yīng)的溝槽側(cè)壁向內(nèi)縮進。接著，如圖2G所示，可以經(jīng)氧化層121/123中的開口，通過離子注入(例如，注入B或BF₂)，在下表面一側(cè)形成第二類型重?fù)诫s區(qū)105(可以退火以激活注入的離子)，其隨后可以用作第二電極區(qū)域。之后，可以通過清洗去除氧化層121/123。

另外，如圖2H所示，還可以在外延層101-2背對襯底101-1一側(cè)的表面上，通過離子注入(例如，注入P或As，注入深度為約0.2-1μm)，形成第一類型重?fù)诫s區(qū)107。另外，在第一類型重?fù)诫s區(qū)107可以形成絕緣層109。例如，可以通過熱氧化，在第一類型重?fù)诫s區(qū)107上形成一薄層氧化物。在熱氧化過程中，還可以激活所注入的雜質(zhì)離子。

此外，如圖2I所示，還可以在下表面一側(cè)形成鈍化層111以便覆蓋第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105。例如，可以通過淀積如化學(xué)氣相淀積(CVD)，在下表面一側(cè)形成二氧化硅層。在該示例中，所淀積的二氧化硅層111相對較薄，從而以大致共形的方式形成于下表面一側(cè) (具有與下方結(jié)構(gòu)基本上相同或相似的起伏)。

可以制作到第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105的接觸部113、 115，以將它們引出。例如，如圖2J所示，可以通過光刻，在鈍化層111 中與第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105相對應(yīng)的位置處形成貫穿鈍化層111的接觸孔。然后，可以在鈍化層111上形成導(dǎo)電材料如金屬，導(dǎo)電材料填充接觸孔，并因此與第一電極區(qū)域103和第二電極區(qū)域105 連接?？梢酝ㄟ^光刻將導(dǎo)電材料構(gòu)圖為分離的電極。

圖3是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的光電二極管探測器的截面圖。

如圖3所示，根據(jù)該實施例的光電二極管探測器可以包括在半導(dǎo)體基板301上形成的多個光電二極管器件。如上所述，半導(dǎo)體基板301可以是外延片，包括第一類型重?fù)诫s的襯底301-1(厚度例如為約 150-350μm)以及在襯底301-1上生長的第一類型輕摻雜的外延層301-2 (厚度例如為約20-50μm)。襯底301-1可以充當(dāng)光電二極管器件的第一電極區(qū)域303，且每個光電二極管器件還可以包括第二電極區(qū)域305。第二電極區(qū)域305可以是第二類型重?fù)诫s的(厚度例如為約0.5-5μm)。

在外延層301-2背對襯底301-1的表面一側(cè)，可以形成第一類型重?fù)诫s區(qū)307和絕緣層309。另外，在襯底301-1一側(cè)，可以形成鈍化層 311。接觸部313和315可以穿過鈍化層311，分別與第一電極區(qū)域303 和第二電極區(qū)域305電連接。關(guān)于這些部件，可以參見以上描述。在該示例中，鈍化層311形成得較厚，且可以具有實質(zhì)上平坦的表面。

圖4A-4I是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖3所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖。

如圖4A所示，提供外延片301，例如硅外延片。外延片301可以包括第一類型重?fù)诫s的襯底301-1以及在襯底301-1上生長的外延層301-2。對襯底301-1進行打磨至外延片301的總厚度為約150-250μm。如上所述，可以根據(jù)外延層的厚度，確定減薄后襯底的厚度。

如圖4B所示，可以通過例如熱氧化，在外延片301的相對表面(圖 4B中的上下表面)上均形成氧化層321。然后，可以通過光刻技術(shù)，在襯底301-1一側(cè)的表面(在圖4B中，下表面)處的氧化層321中形成一系列開口，這些開口對應(yīng)于隨后將要形成的第二電極區(qū)域的位置。

然后，如圖4C所示，可以對外延片301進行刻蝕，如濕法腐蝕。由于下表面處的氧化層321中的開口，在下表面一側(cè)會腐蝕出溝槽T。如上所述，溝槽T的截面可以呈現(xiàn)出從下表面一側(cè)向著上表面一側(cè)漸縮的形狀。同樣地，溝槽T的深度可以超過第一類型重?fù)诫s的襯底301-1 的厚度(例如，溝槽T的深度要大于第一類型重?fù)诫s的襯底301-1的厚度約5-10μm)，從而溝槽T穿透第一類型重?fù)诫s的襯底301-1而進入第一類型輕摻雜的外延層301-2中。構(gòu)圖后的第一類型重?fù)诫s的襯底301-1 隨后可以用作第一電極區(qū)域303。

接著，如圖4D所示，可以通過例如熱氧化，在外延片301的上下表面處均形成氧化層323。在此，為方便起見，將氧化層323示出為與氧化層321一體。通過這種熱氧化工藝，可以去除溝槽T的側(cè)壁由于腐蝕而產(chǎn)生的毛刺或損傷，進一步使溝槽側(cè)壁光滑。

隨后，如圖4E所示，可以通過光刻，在下表面一側(cè)形成的氧化層 321/323中將要形成第二電極區(qū)域的位置處形成一系列開口。接著，如圖 4F所示，可以經(jīng)氧化層321/323中的開口，通過離子注入，在下表面一側(cè)形成第二類型重?fù)诫s區(qū)305(可以退火以激活注入的離子)，其隨后可以用作第二電極區(qū)域。之后，可以通過清洗去除氧化層321/323。

另外，如圖4G所示，還可以在下表面一側(cè)的表面上形成鈍化層311 以便覆蓋第一電極區(qū)域303和第二電極區(qū)域305。在該示例中，所淀積的二氧化硅層311相對較厚，從而可以完成填滿溝槽，并超出外延片301 的下表面?？梢詫︹g化層311進行平坦化處理例如化學(xué)機械拋光(CMP)。

此外，如圖4H所示，還可以在外延層301-2背對襯底301-1一側(cè)的表面上，通過離子注入，形成第一類型重?fù)诫s區(qū)307。另外，在第一類型重?fù)诫s區(qū)307可以形成絕緣層309。例如，可以通過熱氧化，在第一類型重?fù)诫s區(qū)307上形成一薄層氧化物。在熱氧化過程中，還可以激活所注入的雜質(zhì)離子。

可以制作到第一電極區(qū)域303和第二電極區(qū)域305的接觸部313、 315，以將它們引出。例如，如圖4I所示，可以通過光刻，在鈍化層311 中與第一電極區(qū)域303和第二電極區(qū)域305相對應(yīng)的位置處形成貫穿鈍化層311的接觸孔。然后，可以在鈍化層311上形成導(dǎo)電材料如金屬，導(dǎo)電材料填充接觸孔，并因此與第一電極區(qū)域303和第二電極區(qū)域305 連接?？梢酝ㄟ^光刻將導(dǎo)電材料構(gòu)圖為分離的電極。

根據(jù)本實用新型的另一實施例，如圖4J所示，在鈍化層311中形成接觸孔之后，可以在其中生長第二類型重?fù)诫s的半導(dǎo)體材料如多晶硅。可以通過光刻將半導(dǎo)體材料構(gòu)圖為分離的部分315′。然后，可以在鈍化層311上形成電介質(zhì)層311′。按照以上類似的方式，可以在電介質(zhì)層311′中形成分別與第一電極區(qū)域303和摻雜半導(dǎo)體315′電連接的接觸部313、 315。這可以避免在深接觸孔中填充金屬的困難。

盡管圖4J的示例中，將到第一電極區(qū)域303的接觸部313示出為由金屬材料一體形成，但是本實用新型不限于此。例如，該接觸部313可以按照與接觸部315相同的方式形成，從而也可以包括摻雜半導(dǎo)體和金屬的疊層結(jié)構(gòu)。

圖5是示出了根據(jù)本實用新型另一實施例的光電二極管探測器的截面圖。

如圖5所示，根據(jù)該實施例的光電二極管探測器可以包括在半導(dǎo)體基板501上形成的多個光電二極管器件。如上所述，半導(dǎo)體基板501可以是外延片，包括第一類型重?fù)诫s的襯底501-1(厚度例如為約 150-350μm)以及在襯底501-1上生長的第一類型輕摻雜的外延層501-2 (厚度例如為約20-50μm)。襯底501-1可以充當(dāng)光電二極管器件的第一電極區(qū)域503，且每個光電二極管器件還可以包括第二電極區(qū)域505。第二電極區(qū)域505可以是第二類型重?fù)诫s的(厚度例如為約0.5-5μm)。

在外延層501-2背對襯底501-1的表面一側(cè)，可以形成第一類型重?fù)诫s區(qū)507和絕緣層509。在襯底501-1一側(cè)，可以形成鈍化層511。接觸部513和515可以穿過鈍化層511，分別與第一電極區(qū)域503和第二電極區(qū)域505電連接。關(guān)于這些部件，可以參見以上描述。

該實施例的構(gòu)造與以上圖3中所示的構(gòu)造大致相同，但是用來形成第二電極區(qū)域505的溝槽具有大致豎直的側(cè)壁。

圖6A-6I是示出了根據(jù)本實用新型實施例的制造圖5所示的光電二極管探測器的流程中部分階段的截面圖。

如圖6A所示，提供外延片501，例如硅外延片。外延片501可以包括第一類型重?fù)诫s的襯底501-1以及在襯底501-1上生長的外延層501-2。對襯底501-1進行打磨至外延片501的總厚度為約150-250μm。如上所述，可以根據(jù)外延層的厚度，確定減薄后襯底的厚度。

如圖6B所示，可以通過例如熱氧化，在外延片501的相對表面(圖 6B中的上下表面)上均形成氧化層521。然后，可以通過光刻技術(shù)，在襯底501-1一側(cè)的表面(在圖6B中，下表面)處的氧化層521中形成一系列開口，這些開口對應(yīng)于隨后將要形成的第二電極區(qū)域的位置。

然后，如圖6C所示，可以對外延片501進行刻蝕。由于下表面處的氧化層521中的開口，在下表面一側(cè)會刻蝕出溝槽T。在此，可以利用干法刻蝕如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)。于是，溝槽T可以具有大致豎直的側(cè)壁。同樣地，溝槽T的深度可以超過第一類型重?fù)诫s的襯底501-1的厚度(例如，溝槽T的深度要大于第一類型重?fù)诫s的襯底501-1的厚度約5-10μm)，從而溝槽T穿透第一類型重?fù)诫s的襯底501-1而進入第一類型輕摻雜的外延層501-2中。構(gòu)圖后的第一類型重?fù)诫s區(qū)隨后可以用作第一電極區(qū)域503。

接著，如圖6D所示，可以通過例如熱氧化，在外延片501的上下表面處均形成氧化層523。在此，為方便起見，將氧化層523示出為與氧化層521一體。通過這種熱氧化工藝，可以去除溝槽T的側(cè)壁由于腐蝕而產(chǎn)生的毛刺或損傷，進一步使溝槽側(cè)壁光滑。

隨后，如圖6E所示，可以通過以大致垂直于基板表面501-1S的方向進行RIE，去除氧化層521/523的橫向延伸部分，而留下其豎直延伸部分。于是，溝槽T的側(cè)壁被氧化層523所覆蓋，而其底部可以露出。接著，如圖6F所示，可以通過離子注入，在下表面一側(cè)形成第二類型重?fù)诫s區(qū)505(可以退火以激活注入的離子)，其隨后可以用作第二電極區(qū)域。之后，可以通過清洗去除氧化層521/523。

另外，如圖6G所示，還可以在下表面一側(cè)形成鈍化層511以便覆蓋第一電極區(qū)域503和第二電極區(qū)域505。在該示例中，所淀積的二氧化硅層511相對較厚，從而可以完成填滿溝槽，并超出外延片501的第二表面501-1S?？梢詫︹g化層511進行平坦化處理如CMP。

此外，如圖6H所示，還可以在外延層501-2背對襯底501-1一側(cè)的表面上，通過離子注入，形成第一類型重?fù)诫s區(qū)507。另外，在第一類型重?fù)诫s區(qū)507可以形成絕緣層509。例如，可以通過熱氧化，在第一類型重?fù)诫s區(qū)507上形成一薄層氧化物。在熱氧化過程中，還可以激活所注入的雜質(zhì)離子。

可以制作到第一電極區(qū)域503和第二電極區(qū)域505的接觸部513、 515，以將它們引出，如圖6I所示?；蛘?，如圖6J所示，可以形成摻雜半導(dǎo)體515′和金屬515的疊層結(jié)構(gòu)的接觸部。對此，可以參見以上的描述。

在以上實施例中，僅對于到第二電極區(qū)域的接觸部形成疊層結(jié)構(gòu)。但是，本實用新型不限于此。例如，對于到第一電極區(qū)域的接觸部，也可以類似地形成疊層結(jié)構(gòu)。

在以上的描述中，對于各層的構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒有做出詳細(xì)的說明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過各種技術(shù)手段，來形成所需形狀的層、區(qū)域等。另外，為了形成同一結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)計出與以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，盡管在以上分別描述了各實施例，但是這并不意味著各個實施例中的措施不能有利地結(jié)合使用。

以上對本實用新型的實施例進行了描述。但是，這些實施例僅僅是為了說明的目的，而并非為了限制本實用新型的范圍。本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等價物限定。不脫離本實用新型的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本實用新型的范圍之內(nèi)。