[发明专利]一种硅基光探测器以及制备方法、电子设备

说明书

本发明公开一种硅基光探测器以及制备方法、电子设备，涉及硅基器件技术领域，用于提供一种结构简单、光响应度和量子效率较高的硅基光探测器。包括：具有脊型顶层硅的SOI基底；其中，脊型顶层硅包括基部以及形成在所述基部上的脊部；形成在脊部中的N型掺杂区，以及至少形成在基部中的P型掺杂区；其中，N型掺杂区包括N型重掺杂区以及形成在N型重掺杂区两侧的N阱，P型掺杂区包括P阱以及形成在P阱两侧的P型重掺杂区，且N型重掺杂区域与P阱之间形成有超浅结；形成在P型重掺杂区上的阳极，以及形成在N型重掺杂区上的阴极。

技术领域

本发明涉及硅基器件技术领域，尤其涉及一种硅基光探测器以及制备方法、电子设备。

背景技术

目前，紫外雪崩光探测主要应用在低光探测的荧光寿命成像显微镜、扫描诊断和医疗监测和生物识别系统中。目前市场主流的硅紫外雪崩光探测器主要分为两种：第一种是基于离子注入形成竖向PN结结构，第二种是基于SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)形成横向吸收倍增分离结构。

但上述第一种光探测器中的电子空穴对具有很高的复合率，容易造成探测器量子效率与响应度较低。第二种光探测器的结构工艺比较复杂而且需要外延硅薄膜，容易引入缺陷造成探测器暗电流较大，器件的量子效率以及光响应度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅基光探测器以及制备方法、电子设备，用于解决现有技术中探测器量子效率与响应度较低以及探测器暗电流较大，器件的量子效率以及光响应度较低的技术问题。

第一方面，本发明提供一种硅基光探测器，包括：具有脊型顶层硅的SOI基底；其中，脊型顶层硅包括基部以及形成在所述基部上的脊部；形成在脊部中的N型掺杂区，以及至少形成在基部中的P型掺杂区；其中，N型掺杂区包括N型重掺杂区以及形成在N型重掺杂区两侧的N阱，P型掺杂区包括P阱以及形成在P阱两侧的P型重掺杂区，且N型重掺杂区域P阱之间形成有超浅结；形成在P型重掺杂区上的阳极，以及形成在N型重掺杂区上的阴极。

与现有技术相比，首先，本发明提供的硅基光探测器具有的脊型顶层可以实现硅基光探测器吸收区和倍增区的分离，降低了硅基光探测器表面的电场强度，所以减小了表面载流子复合率，提高了硅基光探测器的光响应度。

再者，本发明提供的硅基光探测器中的N型掺杂区包括N型重掺杂区以及形成在N型重掺杂区两侧的N阱，其中N阱相对N型重掺杂区具有较低的掺杂浓度，N型重掺杂区域P阱之间形成有超浅结。基于以上结构，由于N阱具有较低的掺杂浓度，且N阱位于超浅结的两侧，故N阱可以降低了超浅结边缘处的电场强度，而超浅结的击穿发生在电场强度很高的区域，故本发明提供的硅基光探测器的结构可以有效的阻止边缘击穿，从而抑制边缘击穿带来的缺陷噪声，减小了硅基光探测器的暗电流。

最后，本发明提供的硅基光探测器中的阳极形成在P型重掺杂区上，阴极形成在N型重掺杂区上。而传统的探测器中在器件的两侧形成阴极和阳极，载流子需要经历倍增区内的漂移运动和倍增区外的扩散运动才能达到电极处被收集形成电流，而本发明采用将阳极分离放在硅基光探测器两侧，阴极设置在硅基光探测器中心区域，大大减小了阴极与阳极的距离，进而减少了载流子渡越时间，提高了硅基光探测器的量子效率和光响应速度。

第二方面，本发明还提供了一种电子设备，包括第一方面所述的硅基光探测器。

与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与上述第一方面所述的硅基光探测器的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明还提供了一种硅基光探测器的制备方法，包括：

提供SOI基底；

对SOI基底的顶层硅进行第一图案化处理，得到脊型硅层；脊型硅层包括基部以及形成在基部上的脊部；

对脊型硅层进行第一掺杂处理，以形成P型掺杂区；P型掺杂区包括P阱以及形成在P阱两侧的P型重掺杂区；