散邊緣處的擊穿。就是說(shuō)，形成的溝槽20具有基本垂直的側(cè)壁，使得P區(qū)18陡峭地而不是彎曲地結(jié)束，以便減輕pn結(jié)處的擊穿。
[0026]任選地，對(duì)溝槽20進(jìn)行氧化，然后通過(guò)沉積或其它工藝使用諸如電介質(zhì)和/或金屬的材料22對(duì)其進(jìn)行填充(例如，以減小由相鄰的光電二極管等產(chǎn)生的光的串?dāng)_或交叉污染)。在使用離子注入來(lái)產(chǎn)生η型和P型區(qū)16、18的實(shí)例中，一般在離子注入過(guò)程之前形成和填充溝槽20。pn結(jié)處的彌散場(chǎng)(fringing field )和由溝槽20內(nèi)的氧化物進(jìn)行的吸收減少了光電二極管10邊緣處的電場(chǎng)。由于這些邊緣處的彌散場(chǎng)，溝槽20還加寬了邊緣處的耗盡層。這個(gè)加寬作用可以消除或糾正發(fā)生在諸如硼等之類的P-型摻雜物被輕微吸出、n_型摻雜物被輕微堆積的溝槽邊緣處的處理效應(yīng)(processing effect)。
[0027]可以通過(guò)關(guān)于溝槽20的處理對(duì)標(biāo)準(zhǔn)CMOS或BiCMOS處理流程做一些小修改來(lái)加強(qiáng)對(duì)耗盡層的加寬。例如，耗盡層的加寬可以通過(guò)使用具有相對(duì)高的介電常數(shù)的電介質(zhì)材料22來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)和變得更強(qiáng)健。合適的電介質(zhì)22的實(shí)例包括但不限于氮化物(例如，其介電常數(shù)約為7-8)、未摻雜的娃(例如,其介電常數(shù)約為12)、A1203(例如,其介電常數(shù)約為8)、Ta2O5 (例如，其介電常數(shù)約為22)、和/或HfO2 (例如，其介電常數(shù)約為25)。溝槽20可附加地或可選擇地填充有傳導(dǎo)材料，該傳導(dǎo)材料可以阻止由相鄰雪崩光電二極管發(fā)射的光，并且，通過(guò)適當(dāng)?shù)钠帽阌诒苊鉁喜圻吘壧幍奶崆皳舸?br>[0028]光電二極管10也包括至少一個(gè)傳導(dǎo)電極(或η+觸點(diǎn))24和任選的抑制電阻(quenching resister)26 (在p+觸點(diǎn)),抑制電阻26限制流過(guò)光電二極管10的電流量,例如，以便或者主動(dòng)地或者被動(dòng)地抑制電流以允許二極管10恢復(fù)并準(zhǔn)備對(duì)另一個(gè)光子的探測(cè)。抑制電阻26可以通過(guò)沉積、表面貼裝(surface mount)、焊接等技術(shù)安裝到光電二極管上。在下面詳細(xì)討論的某些例子中，至少一個(gè)電極24也被用來(lái)作為相鄰光電二極管的電極，所述相鄰的光電二極管例如在光電二極管陣列或矩陣之內(nèi)和/或具有多個(gè)這樣的陣列或矩陣的板之內(nèi)的相鄰光電二極管。
[0029]光電二極管10及其變型可以以任何使用深或淺溝槽隔離技術(shù)的未經(jīng)修改的現(xiàn)代CMOS或BiCMOS工藝進(jìn)行制作。得到的光電二極管10在陽(yáng)極和陰極之間提供了極好的電絕緣，而只要求最小的敏感區(qū)域被犧牲，并且減小了相鄰光電二極管單元之間的光學(xué)串?dāng)_。另外，得到的光電二極管1在尺寸上可以被減小，這使得封裝尺寸更加緊密并且被減小。在此實(shí)例中，半導(dǎo)體層12被描述為矩形體；然而，也可想到諸如圓形、橢圓形、六邊形、三角形、不規(guī)則等之類的其他形狀。光電二極管10可以在諸如醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、使用光子糾纏(photon entanglement)的安全通信、高能物理和天文學(xué)、雷達(dá)等之類的應(yīng)用中使用。在醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用中，光電二極管10可以用來(lái)以蓋革或其他模式以高的時(shí)間分辨率來(lái)探測(cè)(例如在低光子通量的)光。這樣的應(yīng)用包括飛行時(shí)間法正電子發(fā)射斷層成像(T0F-PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像(SPECT)、光學(xué)乳房X線照相術(shù)、光譜CT和時(shí)間分辨的光譜技術(shù)。
[0030]圖4示出了光電二極管裝置28的俯視圖，其中，MXN的光電二極管10，即101;1，...I Q...I QI Q...I Q...I Q...■ I Q...I Q...，±υΙ，1，，丄'jM, I， iwI,2>， iwI, 2>，丄'jM, 2，， iwI,N-l>， iwI, Ν~1>，
1mj^1 ; 101；Ν,…，10Ι；Ν,..., 10Μ，Ν，被安裝到基底上(不可見)，這里M和N是大于等于I的整數(shù)。如上所述，每個(gè)光電二極管10都包括形成在η-阱16 (不可見)和ρ+區(qū)18 (即，181;1，…，…，18Μ1; 1812，…，1812，…，18Μ2;…；18^—” …，18!』—”…，ISm^1;181；ν,…，18ι；ν,…，18Μ，Ν)之間的結(jié)合處的pn結(jié)。另外，每個(gè)光電二極管包括適當(dāng)成型的溝槽20，溝槽20由材料22填充，并包圍著每個(gè)ρ+區(qū)18和ρ+觸點(diǎn)24。STI和/或其它的技術(shù)被用來(lái)形成每個(gè)溝槽20。在該例中，電極24由光電二極管裝置28中的MXN個(gè)光電二極管10的每一個(gè)所共享。然而，在其他例子中，在二極管裝置28內(nèi)可以形成不止一個(gè)電極24，其中，一個(gè)或多個(gè)電極24被單個(gè)或多個(gè)光電二極管10所使用，或者其中每個(gè)光電二極管10與其自身的電極24相關(guān)聯(lián)。
[0031]在光電二極管裝置28中的每個(gè)光電二極管10可以關(guān)于其長(zhǎng)度、寬度和/或深度進(jìn)行不同的封裝。以非限制性實(shí)例的方式，在一個(gè)例子中每個(gè)光電二極管10大約為30或50平方微米或在約30到50平方微米的范圍內(nèi)。假如每個(gè)光電二極管10大約為50平方微米，那么在1X1毫米的基底上可以形成大約400或20 X 20個(gè)光電二極管10。在一個(gè)例子中，N摻雜區(qū)的深度大約為300-400納米，ρ摻雜區(qū)的深度大約為100納米。另外，光電二極管10的形狀可以是矩形，如本文所圖示說(shuō)明的，或者是正方形、圓形、橢圓形等等。
[0032]圖5示出了光電二極管裝置28的側(cè)視圖，其中，閃爍體30橫跨光電二極管10的至少一行(例如，10M1，1m2,…，1mim, 1mn)而安裝(例如層疊)，并任選地覆蓋1X1毫米陣列來(lái)限定一個(gè)探測(cè)器元件。閃爍體30包括一種材料(例如，晶體)，該材料吸收高能(離子化)電磁的或帶電粒子福射并且作為響應(yīng)發(fā)射出(fluoresce)特定波長(zhǎng)的光子,釋放先前吸收的能量。合適的閃爍體的實(shí)例包括但不限于用于核醫(yī)學(xué)放射性同位素成像的伽馬相機(jī)中的鉈摻雜碘化鈉晶體，用于探測(cè)正電子發(fā)射斷層攝影機(jī)中正電子湮滅時(shí)發(fā)射的背對(duì)背伽馬射線的鍺酸鉍(BGO)符合探測(cè)器，一些發(fā)光二極管(LED)中的芯片上涂敷的鈰摻雜釔鋁石榴石(Ce:YAG)，以及LSO、YSO、LYSO, GSO、LGSO等等。每個(gè)閃爍體任選地被反射層所覆蓋，以便在晶體中保持高光子并阻止相鄰晶體間的串?dāng)_?？梢姽庾?light photon)隨后被光電二極管10探測(cè)，其中，每個(gè)光電二極管10探測(cè)單個(gè)光子。當(dāng)具有足夠的光子能量的光撞擊光電二極管10時(shí)，光子被吸收，導(dǎo)致電子和/或電子空穴的生成。如果吸收發(fā)生在結(jié)的耗盡區(qū)，那么將這些載流子從結(jié)掃出，產(chǎn)生與被探測(cè)到的光子的能量成比例的電信號(hào)(例如，光電流)。對(duì)于雪崩光電二極管來(lái)說(shuō)，每個(gè)載流子可以通過(guò)雪崩擊穿而得到倍增，導(dǎo)致光電二極管中的內(nèi)部增益，該增益增加了設(shè)備的有效響應(yīng)度。
[0033]圖6示出了用于制作光電二極管10的方法。在這個(gè)實(shí)例中，形成了單個(gè)光電二極管10 ;然而，可以意識(shí)到這些步驟可以用來(lái)并行地或串行地形成多個(gè)光電二極管10，以便建立圖4和5中示出的光電二極管裝置28，光電二極管裝置28包括上述的光電二極管陣列或矩陣。另外，可以意識(shí)到得到的光電二極管10可以用在多種應(yīng)用中，比如醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用，其中閃爍體30層疊到光電二極管10上，并且在醫(yī)學(xué)成像掃描器(例如SPECT、PET、CT等等)中使用多個(gè)探測(cè)器板(例如，多個(gè)印刷電路板，每個(gè)包括多個(gè)光電二極管裝置28)，以探測(cè)從受檢體內(nèi)發(fā)射的或穿過(guò)受檢體傳輸?shù)墓狻?br>[0034]在附圖標(biāo)記32處，獲取(例如，購(gòu)買、制作等)基底14?；?4是由硅和/或諸如玻璃、藍(lán)寶石等之類的其它半導(dǎo)體材料制作的半導(dǎo)體晶片。在34處，在基底14之上形成半導(dǎo)體層12。各種已知的工藝技術(shù)可以用來(lái)在基底14之上形成半導(dǎo)體層12，所述工藝技術(shù)包括沉積技術(shù)，比如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、電化學(xué)沉積(E⑶)、分子束外延技術(shù)(MBE)、原子層沉積(ALD)等等。在36處，使用去除工藝來(lái)形成溝槽20。這樣的工藝包括深或淺溝槽隔離(STI)