[发明专利]红外雪崩二极管阵列装置及形成方法、激光三维成像装置

权利要求书

1.一种红外雪崩二极管阵列装置的形成方法，其特征在于，包括：

提供硅衬底；

在所述硅衬底正面形成呈阵列排列的重掺杂P型硅区、位于P型硅区上的本征锗区、位于本征锗区上的重掺杂N型锗区；

红外雪崩光电二极管包括所述P型硅区、所述本征锗区和所述N型锗区。

2.如权利要求1所述的红外雪崩二极管阵列装置的形成方法，其特征在于，还包括在所述硅衬底中形成隔离环，相邻的两个红外雪崩光电二极管中，至少其中一个周围形成有环绕该红外雪崩光电二极管的所述隔离环，所述隔离环的深度大于所述重掺杂P型区的深度，所述隔离环起到绝缘相邻两红外雪崩光电二极管的作用。

3.如权利要求2所述的红外雪崩二极管阵列装置的形成方法，其特征在于，形成隔离环和阵列排列的重掺杂P型硅区、本征锗区、重掺杂N型锗区的方法包括：

在所述硅衬底正面形成重掺杂P型硅层；

在所述重掺杂P型硅层上形成本征锗层；

在所述本征锗层上形成重掺杂N型锗层；

在所述硅衬底中形成多个呈阵列排布的隔离环，阵列排列的隔离环将所述P型硅层、本征锗层、重掺杂N型锗层分割成阵列排列的重掺杂P型硅区、本征锗区、重掺杂N型锗区；

或者，

在所述硅衬底中形成呈阵列排列的隔离环；

在所述硅衬底上形成图形化的掩膜层，覆盖所述隔离环，暴露出需要形成红外雪崩光电二极管阵列的区域；

以所述图形化的掩膜层为掩膜，进行离子注入形成呈排列的重掺杂P型区；

在所述重掺杂P型区上形成本征锗区；

在所述本征锗区上形成重掺杂N型锗区；

形成重掺杂N型锗区后，去除所述图形化的掩膜层；

或者，

在所述硅衬底正面形成重掺杂P型硅层；

在所述重掺杂P型硅层上形成本征锗层；

在所述本征锗层上形成重掺杂N型锗层；

对所述重掺杂P型硅层、本征锗层、重掺杂N型锗层进行图形化，形成阵列排列的重掺杂P型硅区、本征锗区、重掺杂N型锗区；

之后，在所述硅衬底中形成呈阵列排列的隔离环。

4.如权利要求2或3所述的红外雪崩二极管阵列装置的形成方法，其特征在于，形成隔离环的方法包括：

对所述硅衬底进行干法刻蚀形成环形沟槽；

在所述沟槽的侧壁和底部形成垫氧化层；

形成垫氧化层后，进行高温退火工艺，以修复所述干法刻蚀对硅衬底造成的晶格损伤；

高温退火后，在所述沟槽中填充绝缘材料形成隔离环。

5.如权利要求2或3所述的红雪崩二极管阵列装置的形成方法，其特征在于，还包括：

利用干法刻蚀在所述硅衬底中形成通孔，所述通孔的深度大于所述红外雪崩光电二极管的深度，所述通孔位于所述隔离环外侧；

在所述通孔的侧壁和底部形成垫氧化层，之后进行高温退火，以修复形成通孔的干法刻蚀对硅衬底造成的晶格损伤；

在所述通孔中填充导电材料形成栓塞；

在所述硅衬底正面形成与所述重掺杂N型锗区、所述栓塞顶部电连接的N电极；

将所述硅衬底的背面减薄至露出所述栓塞、隔离环；

减薄后，在所述硅衬底的背面、重掺杂P型硅区对应区域形成P电极；

在所述硅衬底背面上形成互连电极，所述互连电极与所述P电极、栓塞底部电连接。

6.一种红外雪崩二极管阵列装置，其特征在于，包括：

硅衬底；

位于所述硅衬底的红外雪崩光电二极管阵列，红外雪崩光电二极管包括：重掺杂P型硅区、位于P型硅区上的本征锗区，位于本征锗区上的重掺杂N型锗区。

7.如权利要求6所述的红外雪崩二极管阵列装置，其特征在于，相邻的两个红外雪崩光电二极管中，在至少其中一个红外雪崩光电二极管的周围具有环绕该红外雪崩光电二极管的隔离环；

所述隔离环与所述红外雪崩光电二极管在平行于硅衬底正面方向上接触或具有间隔；

所述隔离环的深度大于所述红外雪崩光电二极管的深度，所述隔离环起到绝缘相邻两红外雪崩光电二极管的作用。

8.如权利要求7所述的红外雪崩二极管阵列装置，其特征在于，所述隔离环包括：环形沟槽、位于所述环形沟槽内的绝缘材料、位于所述绝缘材料和所述沟槽侧壁和底部之间的垫氧化层。