[发明专利]一种背入式雪崩光电探测器芯片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种背入式APD芯片及其制作方法，本发明技术方案在APD芯片的背面设置通光窗口，APD芯片为背入式芯片，可以通过位于背面的通光窗口检测光信号。相对于传统的正面检测光信号的方式，本发明技术方案中位于背面的第二电极可以仅预留通光窗口，完全覆盖其他背面区域，而第二电极不透光，可以完全防止背面通光窗口之外的其他区域的杂光入射，从而可以避免环境噪声的影响，保证APD芯片可以正确识别单光子信号光。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，更具体的说，涉及一种背入式雪崩光 电探测器芯片及其制作方法。

背景技术

在量子通信和汽车无人驾驶领域需要对非常微弱的单光子信号进行探测 识别，通常的PIN光电探测器芯片由于不具备光放大的功能，已经不能满足使 用要求，故需要具有光探测倍增效应的雪崩光电探测器(APD)芯片进行光 电转换和放大，而通常工作在线性模式下的APD芯片由于其有效倍增仅有10 左右，仍然很难满足单光子探测的需求，故需要使APD芯片工作在盖革模式， 即击穿电压以上的工作区间，此时APD芯片将具有大于100的高倍增效果， 以满足单光子探测的需求。

由于单光子探测是对非常微弱的单光子信号进行探测，所以对探测所用 的APD芯片的环境噪声要求比较高，如果有环境光噪声的影响均可能影响 APD芯片对单光子信号光的探测，使单光子信号光淹没在噪声信号中，而无 法进行正确识别。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种APD芯片及其制作方法， 可以避免环境噪声的影响，保证APD芯片可以正确识别单光子信号光。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种背入式雪崩光电探测器芯片，所述雪崩光电探测器芯片包括：

外延片，所述外延片包括芯片衬底以及设置在所述芯片衬底一侧表面的 外延功能层；所述外延功能层背离所述芯片衬底的一侧表面内具有扩散区；

钝化层，所述钝化层覆盖所述外延功能层背离所述芯片衬底的一侧表面， 且具有露出所述扩散区的开口；

第一电极，所述第一电极通过所述开口与所述扩散区电连接；

第二电极，所述第二电极不透光，位于所述芯片衬底背离所述外延功能 层的一侧表面，且与所述扩散区相对的区域设置有通光窗口。

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述雪崩光电探测器芯片与陶 瓷基板相对固定；

所述陶瓷基板的一侧表面具有焊接金属层；

其中，所述外延功能层朝向所述陶瓷基板设置，且通过所述第一电极与 所述焊接金属层焊接固定。

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述第二电极背离所述芯片衬 底的一侧表面为反射面。

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述第二电极包括：层叠设置 的Ni层以及金层，且Ni层位于所述金层与所述芯片衬底之间。

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述Ni层的厚度范围是 包括端点值；

所述金层的厚度大于

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述通光窗口设置有增透膜。

优选的，在上述雪崩光电探测器芯片中，所述扩散区位于所述外延功能 层背离所述芯片衬底的一侧表面的中心区域，所述通光窗口位于所述芯片衬 底背离所述外延功能层一侧表面的中心区域；

在第一方向上，所述通光窗口的中心轴线与所述扩散区的中心轴线重合， 且所述通光窗口在所述扩散区的正投影位于所述扩散区内；

其中，所述第一方向垂直于所述芯片衬底。