[发明专利]侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法

说明书

侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法，属于光电技术领域。解决了如何提供一种蓝光量子效率高、集成度高、增益高的光侧面入射硅基雪崩光电二极管阵列器件的制作方法的问题。本发明的制作方法，先在清洁处理后的衬底的内部制作埋氧化层，将衬底分为厚薄两部分，然后在薄衬底上表面通过离子注入制作隔离区，然后制备阳极，然后制备衬底层，然后制备吸收层，然后制备场控层，然后制备雪崩层，然后制备非耗尽层，然后制备阴极，然后制备透光层，然后制备电极引线，完成封装，得到侧面接收光的硅增益光探测阵列器件。该制作方法制作的阵列器件蓝光灵敏度和量子效率高，截止频率和增益也较高。

技术领域

本发明属于光电技术领域，具体涉及一种侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法。

背景技术

雪崩光电二极管(APD)是一种光敏元件，常在光通信领域中使用。在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流，加大反向偏压会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象，这种二极管被称为“雪崩光电二极管”。

雪崩光电二极管的工作原理是：利用光生载流子在强电场内的定向运动产生雪崩效应，以获得光电流的增益。在雪崩过程中，光生载流子在强电场的作用下高速定向运动，具有很高动能的光生电子或空穴与晶格原子碰撞，使晶格原子电离产生二次电子-空穴对；二次电子和空穴对在电场的作用下获得足够的动能，又使晶格原子电离产生新的电子-空穴对，此过程像“雪崩”似的延续下去。电离产生的载流子数远大于光激发产生的光生载流子数，这时雪崩光电二极管的输出电流迅速增加。高速运动的电子和晶格原子相碰撞，使晶格原子电离，产生新的电子-空穴对。新产生的二次电子再次和原子碰撞。如此多次碰撞，产生连锁反应，致使载流子雪崩式倍增。

现有技术，对于可见光硅雪崩光电二极管，由于硅材料自身的特性，对于波长小于500nm的蓝光有着强烈的吸收，光经过器件顶部的非耗尽区时会被大量吸收，只有少量蓝光光生载流子进入耗尽区，因此蓝光的量子效率很低。为了提高探测器在短波方向的量子效率，通常将非耗尽区设计的很薄，同时减少长波方向上的光在耗尽层的吸收率。但在实际工艺中非耗尽层最低只能达到0.01μm，量子效率提升有限。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决现有技术中可见光APD对蓝光量子效率低的缺点，进一步提高其截止频率及增益，提供一种侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

本发明提供一种侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法，该阵列器件包括从下至上依次设置的基底、氧化层和雪崩光电二极管阵列；所述雪崩光电二极管阵列包括多个探测单元、多个隔离区和多个电极引线；多个探测单元按规则排布形成阵列，每个探测单元包括阴极、非耗尽层、雪崩层、场控层、吸收层、衬底层、阳极和透光层；阴极、非耗尽层、雪崩层、场控层、吸收层、衬底层和阳极以阳极为中心轴从外至内依次设置，透光层覆盖在非耗尽层、雪崩层、场控层、吸收层、衬底层和部分阴极的上表面上；隔离区设置在相邻的两个探测单元之间，将相邻的两个探测单元隔离；电极引线设置在探测单元及隔离区的上表面上，电极引线连接多个探测单元之间的电极，连接方式为串联、并联、先串联后并联或先并联后串联，制作步骤如下：

步骤一、选取衬底材料，对衬底材料进行清洁处理；

步骤二、在清洁处理后的衬底材料的内部制作埋氧化层，埋氧化层将衬底材料分成厚度不同的两部分，位于上部的薄衬底材料用来制作雪崩光电二极管阵列，位于下部的厚衬底材料作为基底；

步骤三、在步骤二得到的器件的上表面制作隔离区的掩膜图形，通过离子注入或刻蚀沟槽填充等方法制备隔离区，去除掩膜层；

或在步骤二得到的器件的待制备隔离区的位置处刻蚀沟槽，在沟槽内填充隔离区材料，得到隔离区；