[发明专利]一种SPAD器件及其制作方法

说明书

本申请涉及半导体制作领域，公开了一种SPAD器件及其制作方法，包括：对衬底进行N型掺杂，进行P型掺杂，得到PN结；在接收入射光的衬底表面沉积钝化层；在钝化层的表面沉积透光材料层；在透光材料层的表面形成纵截面为矩形的光刻胶层；对纵截面为矩形的光刻胶层进行回流，使纵截面为矩形的光刻胶层中的光刻胶块融化形成纵截面为凸起曲面的光刻胶层；以凸起曲面的光刻胶层作为掩膜，刻蚀透光材料层，形成微透镜，得到SPAD器件。本申请在衬底接收入射光表面上的透光材料层上通过回流形成纵截面为凸起曲面的光刻胶层，刻蚀时直接将透光材料层刻蚀成微透镜，工艺步骤简单。SPAD芯片和微透镜可以在同一个厂家做完，缩短时间、降低成本。

技术领域

本申请涉及半导体制作领域，特别是涉及一种SPAD器件及其制作方法。

背景技术

SPAD(Single Photon Avalanche Diode，单光子雪崩二极管)是一种具有单光子探测能力的光电探测二极管，其工作在击穿电压以上，表现出无限的增益。SPAD具有高光子探测效率、宽光谱响应范围、极高灵敏度以及低功耗等特性。目前，在制作SPAD器件时，在将SPAD芯片生产完成后，寄给专门的微透镜厂家来做微透镜(Microlens，ML)。由于运输需要时间，导致器件的生产周期比较长，并且，由于微透镜厂家单独开模制作微透镜，还导致器件的制作成本比较高。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种SPAD器件及其制作方法，以简化器件制作工艺，缩短制作时间，降低制作成本。

为解决上述技术问题，本申请提供一种SPAD器件制作方法，包括：

对衬底进行N型掺杂，进行P型掺杂，得到PN结；

在接收入射光的衬底表面沉积钝化层；

在所述钝化层的表面沉积透光材料层；

在所述透光材料层的表面形成纵截面为矩形的光刻胶层；

对所述纵截面为矩形的光刻胶层进行回流，使所述纵截面为矩形的光刻胶层中的光刻胶块融化形成纵截面为凸起曲面的光刻胶层；

以所述凸起曲面的光刻胶层作为掩膜，刻蚀所述透光材料层，形成微透镜，得到SPAD器件。

可选的，所述透光材料层为单层结构。

可选的，所述透光材料层包括至少两层不同材料的微透镜单元层。

可选的，不同所述微透镜单元层的材料折射率，在入射光的方向上逐渐增大。

可选的，所述透光材料层包括三层不同材料的微透镜单元层。

可选的，在靠近所述钝化层的方向上，所述透光材料层包括层叠的二氧化硅单元层、氮氧化硅单元层和氮化硅单元层。

可选的，所述透光材料层为二氧化硅层、氮化硅层、氮氧化硅层中的任一种。

可选的，所述透光材料层的厚度大于所述微透镜曲面最高处距离所述钝化层的高度。

可选的，刻蚀所述透光材料层，形成微透镜之后，还包括：

通过刻蚀所述微透镜的外表面，以减薄所述微透镜的厚度。

本申请还提供一种SPAD器件，所述SPAD器件采用上述任一种所述的SPAD器件制作方法制得。