專利名稱：硅光電二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種硅光電ニ極管，尤其是用作光電探測器，即用在遙控電路或者光纖通信中能夠探測特定波長的硅光電ニ極管。
背景技術(shù)：
光電ニ極管是ー種吸收光信號-光子(Photon)，將其轉(zhuǎn)換成電信號-電流的元件，英文通常稱為Photo-Diode (PD)。在光電ニ極管管殼上有一個能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好照射在管芯上.發(fā)光二極管管芯是ー個具有光敏特性的PN結(jié)，它被封裝在管殼內(nèi).發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過擴(kuò)散エ藝在N型單晶硅上形成的ー層 薄膜.光敏ニ極管的管芯以及管芯上的PN結(jié)面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結(jié)的結(jié)深比普通半導(dǎo)體ニ極管做得淺，這些結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都是為了提高光電轉(zhuǎn)換的能力。另外，與普通半導(dǎo)體ニ極管一祥，在硅片上生長了ー層Si02保護(hù)層，它把PN結(jié)的邊緣保護(hù)起來，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗電流。硅光電ニ極管是ー種特殊的電荷存儲ニ極管，由于功耗小速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。如圖I所示，PIN結(jié)ニ極管是最常用的一種硅光電ニ極管，因為它由三層，即P型Si層(P層)、高阻硅層(I層)和N型Si層(N層)所組成，因此稱為PIN結(jié)的硅光電ニ極管，PIN結(jié)硅ニ極管的上面的防反射膜采用ニ氧化硅和氮化硅。PIN結(jié)ニ極管從紫外到近紅外區(qū)光譜范圍，有響應(yīng)速度快，低暗電流和高靈敏度的特點(diǎn)。可用在光電探測器和光通信等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的PIN結(jié)硅光電ニ極管的制造方法包含下列步驟選擇ー種高電阻率的區(qū)熔單晶片I作為初始材料，該材料表現(xiàn)為N型；晶片I正面開出環(huán)狀區(qū)域作為保護(hù)環(huán)區(qū)2，擴(kuò)散入濃磷；正面采用注入的方法注入P型雜質(zhì)；淀積一定厚度的氮化硅5和氧化層4 ;濺射ALSI作為電極6并背面腐蝕減薄硅片。該技術(shù)方案采用氮化硅和氧化層作為光學(xué)膜替代了傳統(tǒng)的特殊化合物，而氮化硅和氧化層是現(xiàn)有集成電路エ藝中經(jīng)常使用的兩種物質(zhì)，這樣該器件的制造能十分方便的與現(xiàn)有集成電路エ藝相兼容；同時，采用背面濕法的エ藝取代了正面貼膜減薄，不僅達(dá)到了減薄的目的，而且不會破壞器件的正面，保障了器件的可靠性。但是，ニ氧化硅膜的反射率較高，影響了 PIN結(jié)硅ニ極管的受光率，進(jìn)而影響了光電轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種暗電流小，光電轉(zhuǎn)換效率高的硅光電ニ極管。現(xiàn)實本實用新型的技術(shù)方案是硅光電ニ極管，在高電阻率的N型硅片的正面周邊設(shè)有環(huán)狀N型Si層(N+層)，在環(huán)狀N型Si層內(nèi)設(shè)有P型Si層(P+層)，在環(huán)狀N型Si層和P型Si層之間隔著高阻硅層(I層)，在P型Si層上設(shè)有氮化硅膜，P型Si層上有小部分氮化硅膜被光刻、腐蝕掉，形成P型Si層電極區(qū)，在電極區(qū)表面貼附有金屬作為陽扱，在高阻硅層及其與P型Si層和N型Si層接觸區(qū)表面貼附有金屬。[0007]作為本實用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述氮化硅膜的厚度根據(jù)所受光的波長進(jìn)行選擇。作為本實用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述氮化硅膜的表面設(shè)置為凹凸?fàn)睿岳趯μ囟úㄩL的光的吸收。作為本實用新型的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述硅片的背面積淀金屬Cr或Au膜，優(yōu)化硅光電ニ極管芯片的接觸性能。本實用新型中，在有源區(qū)表面設(shè)置氮化硅膜替代現(xiàn)有的氧化硅膜，反射率更低，加大了 P型Si層受光率。在P型Si層裸露區(qū)及環(huán)狀N型Si層和P型Si層之間的接觸區(qū)，即保護(hù)環(huán)表面貼附有金屬，優(yōu)選為金屬鋁，其反射率為190%，減小了暗電流的產(chǎn)生。

圖I是本實用新型背景技術(shù)的硅光電ニ極管結(jié)構(gòu)示意圖3是本實用新型實施例I硅光電ニ極管側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖做進(jìn)ー步說明。實施例I如圖2和圖3所示，硅光電ニ極管，在高電阻率的N型硅片的正面設(shè)有P型Si層(P+層)1，在P型Si層I的外圍間隔一定距離，設(shè)有環(huán)狀N型Si層(N+層)2，P型Si層I的厚度為3400 4400 ，N型Si層2的厚度是3600 4400 。P型Si層I表面設(shè)有氮化娃膜3,環(huán)狀N型Si層2的一部分表面上設(shè)有氮化娃膜3,環(huán)狀N型Si層2的另一部分表面裸露，氮化娃膜3的厚度小于20 。氮化娃膜3的表面設(shè)置為凹凸?fàn)睿岳趯μ囟úㄩL的光的吸收。P型Si層上有小部分氮化硅膜被光刻、腐蝕掉，形成P型Si層電極區(qū)6，在P型Si層電極區(qū)6、高阻硅層(I層)10及其與P型Si層I和N型Si層接觸區(qū)7表面貼附有金屬4，接觸區(qū)7表面的金屬鋁厚度為I. 9^2. I 。硅片的背面積淀金屬Cr或Au膜5，Cr的厚度為450 550 ，Au的厚度為900 1100 。
權(quán)利要求1.硅光電ニ極管，其特征是，在高電阻率的N型硅片的正面周邊設(shè)有環(huán)狀N型Si層，在環(huán)狀N型Si層內(nèi)設(shè)有P型Si層，在環(huán)狀N型Si層和P型Si層之間隔著高阻硅層，在P型Si層上設(shè)有氮化硅膜，P型Si層上有小部分氮化硅膜被光刻、腐蝕掉，形成P型Si層電極區(qū)，在電極區(qū)表面貼附有金屬作為陽扱，在高阻硅層及其與P型Si層和N型Si層接觸區(qū)表面貼附有金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅光電ニ極管，其特征是，所述氮化硅膜的厚度根據(jù)所受光的波長進(jìn)行選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅光電ニ極管，其特征是，所述氮化硅膜的表面設(shè)置為凹凸?fàn)睢?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硅光電ニ極管，其特征是，所述硅片的背面積淀金屬Cr或Au膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅光電ニ極管，其特征是，所述P型Si層的厚度為3400^4400 ，所述N型Si層的厚度是3600 4400 ，所述P型Si層和N型Si層上氮化硅膜的厚度小于20 ，所述接觸區(qū)表面的金屬鋁厚度為I.擴(kuò)2. I ，所述Cr的厚度為450 550 ，Au的厚度為900 1100 。
專利摘要本實用新型涉及硅光電二極管，目的是提供一種暗電流小、光電轉(zhuǎn)換效率高的硅光電二極管。實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是在高電阻率的N型硅片的正面周邊設(shè)有環(huán)狀N型Si層，在環(huán)狀N型Si層內(nèi)設(shè)有P型Si層，在環(huán)狀N型Si層和P型Si層之間隔著高阻硅層，在P型Si層上設(shè)有氮化硅膜，P型Si層上有小部分氮化硅膜被光刻、腐蝕掉，形成P型Si層電極區(qū)，在電極區(qū)表面貼附有金屬作為陽極，在高阻硅層及其與P型Si層和N型Si層接觸區(qū)表面貼附有金屬。
文檔編號H01L31/0224GK202394984SQ201120446880
公開日2012年8月22日 申請日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者崔峰敏 申請人:傲迪特半導(dǎo)體(南京)有限公司