[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制备方法，在N阱上形成第一插塞，同时在P阱上形成第二插塞，之后，背面减薄半导体衬底，并在半导体衬底的背面形成P型引出区；再依次刻蚀半导体衬底、N型外延层以及P阱，在N阱周围形成第一沟槽，在第一插塞上形成第二沟槽，第一沟槽中填充第一介质层用于形成隔离结构，部分第二沟槽中填充金属层形成通孔结构。本发明中，对半导体衬底进行背面减薄之后形成再形成隔离结构和通孔结构，从而防止背面减薄的过程中损伤隔离结构和通孔结构，影响器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

雪崩光电探测器(Avalanche Photo Diode，APD)是利用雪崩倍增效应在器件内部实现光电流倍增的一种重要的光电探测器，雪崩倍增效应实现光电流倍增的原理在于，如果碰撞电离过程发生很频繁，不断产生出电子-空穴对，这一系列相继的连锁过程，瞬间即可产生出大量的电子-空穴对，进而实现光电流倍增。并且，雪崩光电探测器具有高的灵敏度和光响应，可用于微弱光信号的检测，特别适合应用在波分复用、时分复用等高损耗大数据的传输技术中。目前，雪崩光电探测器是光通讯和光交换领域的重要研究方向。

图1为现有技术中的雪崩光电探测器的俯视结构示意图。参考图1所示，雪崩光电探测器通常包括多个阵列排布的光电二极管单元1，相邻的光电二极管单元1之间采用隔离结构2进行隔离，防止相邻的光电二极管单元之间的信号串扰，并且，通过通孔结构3实现各个光电二极管单元1之间的电性连接。图2为现有技术中的雪崩光电探测器的剖面结构示意图。参考图2所示，光电二极管单元1包括衬底10、N型外延层11、P阱12、N阱13以及介质层14，贯穿介质层14的插塞15将N阱13引出。每个光电二极管单元1周围形成有隔离结构2和通孔结构3，所述隔离结构2和通孔结构3通过刻蚀衬底11、N型外延层12以及P阱13形成沟槽，并分别在沟槽中填充介质材料以及金属材料形成。形成隔离结构2以及通孔结构3后，再对衬底11进行背面减薄，以从衬底10的背面将N型外延层11引出。然而，发明人发现，背面减薄的研磨过程中会损伤隔离结构2或通孔结构3，导致隔离结构击穿失效。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种半导体器件的制备方法，解决现有技术中对衬底进行背面减薄的过程中损伤隔离结构的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底正面形成有N型外延层、位于所述N型外延层上的P阱以及位于所述P阱部分表面上的N阱，所述N阱上具有第一插塞以及位于所述第一插塞上的第一焊垫，所述P阱上具有第二插塞以及位于所述第二插塞上的第二焊垫；

在所述半导体衬底正面键合一玻璃基板，并对所述半导体衬底的背面进行减薄，以在所述半导体衬底背面形成P型引出区；

依次刻蚀所述半导体衬底、N型外延层以及P阱，形成第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽围绕所述N阱，所述第二沟槽暴露所述第二插塞；

在所述第一沟槽中填充第一介质层形成隔离结构，在所述第二沟槽的侧壁和部分底壁中填充第二介质层；

在剩余的所述第二沟槽中填充金属层形成通孔结构。

可选的，还包括：在所述P型引出区上形成第三焊垫，并在所述第三焊垫上键合一信号读出电路，所述信号读出电路包括：具有CMOS控制电路的衬底；位于所述衬底上的层间介质层，所述层间介质层中具有与CMOS控制电路电性连接的第一互连结构，所述第一互连结构包括位于所述层间介质层表面的第一接触电极，所述第三焊垫通过第一接触电极与所述信号读出电路电性连接。

可选的，还包括：在所述第二沟槽上形成第四焊垫，所述层间介质层中具有第二互连电路，所述第二互连电路包括位于所述层间介质层表面的第二接触电极，所述第四焊垫通过所述第二接触电极与所述信号读出电路之间电性连接。