[发明专利]用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器及制备方法

权利要求书

1.用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：光电探测器在纵向方向上自下而上分为三层：底层、第二层和第三层，所述底层为P型硅衬底；所述第二层包括N-EPI外延层，P型深阱，P型埋层，N型深阱，P型基区，以及P+、N+重掺杂区，所述N-EPI外延层形成于所述P型硅衬底之上，所述P型埋层位于P型硅衬底和N-EPI外延层之间的边缘区域，所述N-EPI外延层的外围是P型深阱，所述P型深阱由表面向下经过N-EPI外延层延伸到P型埋层上，且所述P型深阱的横截面面积由上至下逐渐减小，所述N-EPI外延层中间为N型深阱，所述N型深阱由表面向下经过N-EPI外延层延伸到P型硅衬底上，所述N型深阱以其外表面为界限的横截面面积由上至下逐渐减小，所述P型基区位于N型深阱内上部的中央区域，所述P+、N+重掺杂区位于P型基区内的上部，所述P+、N+重掺杂区包括有多个P+重掺杂硅和多个N+重掺杂硅，所述多个P+重掺杂硅与多个N+重掺杂硅呈间隔插指状排列；

所述第三层为场氧层、抗反射层以及Al电极，所述抗反射层位于P+、N+重掺杂区的上方，

所述Al电极分别附着在各个P+重掺杂硅、N+重掺杂硅、以及P型深阱和N型深阱上表面；

所述P+、N+重掺杂区内的多个P+重掺杂硅连接在一起并与其上的Al电极形成欧姆接触，引出作为所述光电探测器的阳极；所述P+、N+重掺杂区内的多个P+重掺杂硅连接在一起并与其上的Al电极形成欧姆接触，并引出作为硅基光电探测器的阴极；所述N型深阱上表面与Al电极作欧姆接触后接正电源电位，所述P型深阱上表面与Al电极做欧姆接触后接地或负电位；所述N型深阱与P型深阱上表面之间、以及所述N型深阱与P型基区上表面之间均通过场氧层隔开。

2.如权利要求1所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：所述光电探测器在横向方向上以N型深阱为中心对称分布。

3.如权利要求2所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：所述P型硅衬底厚度大于40um，掺杂浓度为2×10¹⁷～4×10¹⁷cm^-3；所述N型深阱峰值浓度为2×10¹⁸cm^-3，结深为8～12um；所述P型深阱峰值浓度为2×10¹⁸cm^-3，结深为9～12um；所述P型埋层峰值浓度为1×10¹⁸cm^-3，所述N-EPI外延层厚度为12～15um，浓度为3×10¹⁴cm^-3；由所述N型深阱和P型硅衬底构成的纵向二极管处于反偏状态，使P型硅衬底中的载流子不会进入到N型深阱内；由所述N型深阱、N-EPI外延层和P型深阱构成的横向二极管处于反偏状态，使N-EPI外延层中性区中的载流子不会进入到N型深阱内。

4.如权利要求2所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：所述P型基区峰值浓度为1×10¹⁷cm^-3，结深为4～5um，是光子的主要吸收区，所述P型基区与N型深阱构成的二极管处于反偏状态，使N型深阱深处的载流子无法进入P型基区内。

5.如权利要求1至4任一所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：所述P+、N+重掺杂区中，相邻的P+重掺杂硅与N+重掺杂硅的插指间距大于15um小于30um，指宽为15um；所述P+重掺杂硅峰值浓度为1×10²⁰cm^-3，N+重掺杂硅峰值浓度为1×10²⁰cm^-3，由所述N+、P+重掺杂区与P型基区构成的二极管为反偏状态。

6.如权利要求5所述的用于硅基光电集成电路芯片中的光电探测器,其特征在于：所述P+、N+重掺杂区中，所述P+重掺杂硅上的Al电极覆盖整个P+重掺杂硅插指，所述N+重掺杂硅上的Al电极仅部分覆盖N+重掺杂硅插指。