[发明专利]台面型二极管及其制作方法、阵列芯片的制作方法

说明书

本申请涉及一种台面型二极管及其制作方法、阵列芯片的制作方法，所述台面型二极管自下而上依次包括倍增层、杂质控制层和高掺杂P型层，所述倍增层包括扩散区和倍增区，且所述扩散区和所述杂质控制层均由所述高掺杂P型层中的杂质在加热过程中向下扩散而成。本申请提供的台面型二极管，可以避免采用扩散炉、有机金属气相沉积等杂志扩散设备，直接通过加热扩散的方式调整倍增区的厚度，调整各外延片之间存在的片间差异和同一外延片内各单元之间的差异，提高阵列芯片各单元之间的一致性，进而提高阵列芯片的性能和良率。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种台面型二极管及其制作方法、阵列芯片的制作方法。

背景技术

雪崩光电二极管(Avalanche Photodiodes，APD)根据结构和相应的技术路线可分为平面型和台面型两类。在平面型APD制造过程中，采用扩散工艺控制P型接触区域和倍增区，扩散窗口决定了光敏面尺寸。平面型APD工艺的优点在于无需侧壁保护措施，芯片可靠性好，但窗口扩散工艺控制难度较大，且扩散深度难以精确测量，而扩散深度直接影响倍增区厚度，进而影响雪崩击穿电压，因此在制造阵列芯片时各像元的一致性控制难度较大。台面型APD的各层材料厚度和掺杂浓度通常完全由外延生长决定，通过后续刻蚀工艺决定光敏面尺寸，刻蚀工艺不影响击穿电压，因此相对于平面型APD工艺而言，在制造阵列芯片时的像元一致性能够控制得更加精确，台面型APD在制造阵列芯片时应用更为广泛。

然而，传统的台面型APD在制作过程中，外延生长完成后，各层结构已经确定，各外延片的片间差异难以通过后段加工工艺进行弥补，因此批次间差异较大，进而影响APD的性能。

发明内容

本申请实施例提供一种台面型二极管及其制作方法、阵列芯片的制作方法，以解决相关技术中各外延片之间存在的片间差异无法通过后段加工工艺来进行弥补的技术问题。

第一方面，提供了一种台面型二极管，其自下而上依次包括倍增层、杂质控制层和高掺杂P型层，所述倍增层包括扩散区和倍增区，且所述扩散区和所述杂质控制层均由所述高掺杂P型层中的杂质在加热过程中向下扩散而成。

一些实施例中，所述倍增层为非故意掺杂InP，所述杂质控制层为非故意掺杂InGaAs或者组分渐变的In_1-xGa_xAs_yP_1-y，所述高掺杂P型层为P型饱和浓度InGaAs。

一些实施例中，所述的台面型二极管自下而上依次还包括衬底、缓冲层、吸收层、过渡层、电荷层，且所述倍增层位于所述电荷层上方。

一些实施例中，所述衬底为N型或半绝缘InP，缓冲层为N型InP，吸收层为非故意掺杂N型InGaAs或In_1-xGa_xAs_yP_1-y，过渡层为成分渐变的In_1-xGa_xAs_yP1-_y，其中，1≤x，y≤1，电荷层为N型InP。

第二方面，本申请还提供了一种台面型二极管的制作方法，包括步骤：

自下而上依次生长倍增层、杂质控制层和高掺杂P型层，形成外延结构；

加热所述外延结构，使所述高掺杂P型层中的杂质向下扩散，直至所述倍增层局部掺杂后形成扩散区，所述倍增层未被掺杂的区域形成倍增区。

一些实施例中，所述形成外延结构的具体步骤包括：

在衬底上依次生长缓冲层、吸收层、过渡层、电荷层、倍增层、杂质控制层和高掺杂P型层。

一些实施例中，在加热所述外延结构之前，还包括步骤：

对所述外延结构进行台面刻蚀，使其形成台面型的外延结构。