[发明专利]同面电极光电二极管阵列及其制作方法

说明书

公开了一种同面电极光电二极管阵列及其制作方法。在低电阻率衬底，高电阻率外延类型的外延硅片的顶侧，形成第一导电类型重掺杂区域和第二导电类型掺杂区域，分别为光电二极管的阴极和阳极。该结构包括在阳极和阴极之间形成的沟槽结构，该沟槽结构可由空隙、绝缘材料、传导结构、反射材料和离子注入构成；也可以包括在阳极和阴极下方形成第一导电类型重掺杂区域、绝缘隔离层或带绝缘层的传导结构等。

技术领域

本发明的实施例涉及光电二极管，具体涉及一种同面电极光电二极管阵列结构及其制作方法。

背景技术

半导体光电二极管阵列通过直接入射光线或者X射线在闪烁体中产生可见光线，与半导体中原子发生电离反应，从而产生非平衡载流子来检测入射光的。衡量光电二极管阵列性能的关键参数包括分辨率、信噪比、读出速度以及像素间电荷串扰等。此外，暗电流和单像素内部光线收集有源区的电荷收集均匀性也尤为重要。

发明内容

鉴于现有技术中的一个或多个问题，提出了同面电极光电二极管阵列及其制作方法。

在本发明的一个方面，提出了一种同面电极光电二极管阵列，包括多个同面电极光电二极管，每个同面电极光电二极管包括：第一导电型重掺杂半导体衬底；在第一导电型重掺杂半导体衬底上形成的第一导电型轻掺杂半导体层；在所述第一导电型轻掺杂半导体层的上部形成的第二导电型重掺杂半导体区域，其中所述第二导电型重掺杂半导体区域与所述第一导电型轻掺杂半导体层形成PN结二极管，并且第二电极从所述第二导电型重掺杂半导体层在光线入射侧引出；围绕所述第二导电型重掺杂半导体区域的第一导电型重掺杂半导体区域，并且第一电极从所述第一导电型重掺杂半导体区域在光线入射侧引出；以及设置在所述第二导电型重掺杂半导体区域和所述第一导电型重掺杂半导体区域之间的沟槽结构。

根据一些实施例，所述沟槽结构是由一种绝缘材料或多种复合绝缘材料，或光线反射材料填充沟槽而形成的。

根据一些实施例，所述沟槽结构是由与第一导电类型的重掺杂单晶半导体或多晶半导体材料填充沟槽而形成的。

根据一些实施例，所述沟槽结构包括且在所述沟槽周围形成第一导电型的重掺杂区域。

根据一些实施例，所述沟槽结构包括未填充的沟槽，且在沟槽底部及侧壁覆盖一层绝缘层、多层复合绝缘层或光线反射材料。

根据一些实施例，在沟槽周围形成第一导电型的重掺杂区域，在沟槽底部及侧壁覆盖一层绝缘层、多层复合绝缘层或光线反射材料。

根据一些实施例，所述沟槽结构包括沟槽，且在沟槽底部及侧壁覆盖一种绝缘材料，或多种复合绝缘材料，或光线反射材料，然后由单晶半导体材料或多晶半导体材料填充沟槽。

根据一些实施例，填充沟槽的单晶半导体材料或多晶半导体材料，相对于第二电极连接到高电位。

根据一些实施例，在第二导电型重掺杂半导体区域的上部形成较薄的第一导电型重掺杂区域或第二导电型轻掺杂区域，且四周被所述第二导电型重掺杂区域包围。

根据一些实施例，在所述第二导电型重掺杂区域下部形成连续第一导电类型重掺杂区域，或仅在第二导电类型重掺杂区域下方设置一段第一导电类型重掺杂区域。

根据一些实施例，在所述第二导电型重掺杂区域下面，形成连续的绝缘材料区域，或仅在所述第二导电型重掺杂区域下方设置一段绝缘材料区域。

根据一些实施例，所述第一导电型重掺杂区域形成为沟槽结构，向下延伸至所述第一导电型重掺杂区域或绝缘材料区域，并与之连接。

根据一些实施例，在所述第二导电型重掺杂区域下面，形成连续带绝缘层的传导结构，或仅在所述第二导电型重掺杂区域下方设置一段带绝缘层的传导结构，该传导结构由绝缘材料或半导体材料构成。