大光敏面矽光電探測器的製作方法

2023-04-29 19:47:36

專利名稱：大光敏面矽光電探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電子信息領域的半導體矽光電探測器件的製作方法，用於在N型矽單晶襯底上製作大光敏面光電探測器。
背景技術：
大光敏面半導體矽光電探測器，即光敏面直徑≥10mm的光電探測器，國外報導的常規製作方法是採用P型高阻無微缺陷矽單晶作襯底片，使用N型磷雜質，進行熱擴散或離子注入形成P-N+結，再通過常規半導體器件製造工藝，製成探測器管芯，將管芯燒壓在管座上，即將管芯正極與管座相連，負極通過壓焊與管腳相連，最後將帶光窗的管帽與管座封焊於一體。由於P型高阻矽單晶在高溫下易變性而反型(即成N型)和表面形成溝道，從而使探測器暗電流增大，噪聲增大，導致探測器靈敏度下降，性能不穩定，可靠性降低，對應用非常不利。

發明內容
本發明的目的是針對現有的使用P型高阻矽單晶片作襯底製作大光敏面光電探測器的不足之處，提供一種製作大光敏面矽光電探測器的新方法，用於大光敏面矽光電探測器的製作。其特徵是採用電阻率≥5000Ω.cm晶向為(111)的N型高阻無微缺陷的矽單晶片作襯底，用P型硼雜質進行熱擴散形成P+N結製作探測器管芯，金屬化後的管芯燒壓在兩面都金屬化的陶瓷片的一面上，陶瓷片另一面燒結於管座上，管芯正、負極使用壓焊工藝與同管座電絕緣的管腳相連。採用的具體技術方案如下用N型高阻矽單晶材料作襯底片，在正面用硼摻雜進行熱擴散製作P+N結形成光敏面，同時在光敏區周圍製作一個環形的隔離二極體P+N結，生長Si3N4膜，既作掩蔽膜用又作增透膜之用。減薄襯底背面並拋光，再進行磷擴散製作N+N高低結。通過光刻、蒸發，形成探測器管芯。將管芯燒壓在兩面都金屬化的Al2O3陶瓷片上，再將陶瓷片燒結於管座上。壓焊電極引線，最後將管座與帶光窗的管帽封裝於一體。用本發明製作的大光敏面光電探測器與現有的大光敏面光電探測器相比，製作工藝簡單、成本低、成品率高、器件穩定性好、工作電壓低、暗電流小、噪聲低、探測靈敏度高、可靠性高、使用方便、靈活。
具體實施例方式
1、將電阻率為≥5000Ω.cm晶向為(111)的高阻N型矽單晶片研磨、拋光至厚度為480μm，在其上用摻氯氧化生長SiO2膜層，SiO2層厚度450～500nm，生長溫度1000℃；2、光刻SiO2層形成探測器光敏面和隔離二極體硼擴散窗口，在1120℃下進行高硼擴散，形成P+N結，結深為2～2.5μm，方塊電阻R□為5～10Ω，接著在其表面沉積140nm厚的Si3N4；3、減薄、研磨、拋光襯底背面，使襯底總厚度為400μm，在1000℃下進行高磷擴散，形成N+N高低結，結深約為1～1.5μm，方塊電阻R□約為8～10Ω；4、在兩個P+N結表面刻蝕電極窗口，在正面、背面蒸發Al，形成電極接觸層，正面反刻後，合金、完成管芯製作；5、該管芯燒壓在兩面都金屬化的Al2O3陶瓷片上，將陶瓷片燒結於管座上，將管芯的兩個正電極和一個共用負電極用壓焊方法，與同管座絕緣的三個管腳相連，最後將帶光窗的管帽與管座封焊為一體，即完成器件製作。
該方法也可用於大光敏面象限光電探測器的製作。
權利要求
本發明公開了一種大光敏面矽光電探測器的製作方法，其特徵在於採用電阻率≥5000Ω.cm晶向為(11 1)的N型高阻矽單晶片作襯底，用硼雜質進行熱擴散形成兩個P+N結探測器光敏面的P+N結及光敏面周圍隔離二極體的P+N結以及磷擴散形成N+N高低結製作探測器管芯，金屬化後的管芯燒壓在兩面都金屬化的Al2O3陶瓷片上，再將陶瓷片燒結於管座上，管芯的兩個正電極和一個公用的負電極使用壓焊工藝，與同管座絕緣的管腳相連，隔離二極體的正負電極在偏置後實現電學短路連接。
全文摘要
本發明公開了一種大光敏面矽光電探測器的製作方法，用於在N型高阻矽單晶襯底上製作大光敏面光電探測器。其特徵在於採用的N型高阻矽單晶片作襯底，分別用硼、磷雜質進行熱擴散形成探測器的光敏區和光敏區周圍的隔離二極體的兩個P
文檔編號G01J1/02GK1508886SQ0212802
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月16日 優先權日2002年12月16日
發明者朱華海, 唐詩才 申請人:重慶科業光電有限公司