【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體，具體涉及一種光電探測器及其形成方法。
技術介紹
1、硅光電二極管(silicon?photomultiplier，簡稱sipm)是一種新型的光電探測器件，具有增益高、靈敏度高、偏置電壓低、對磁場不敏感、結構緊湊等特點。硅光電二極管通過吸收射入的光子的能量后，發生相應的光電效應,實現對光信號的探測。目前，硅光電二極管被廣泛應用于高能物理及核醫學(pet)、激光探測與測量等領域。
2、硅光電二極管由多個單光子雪崩二極管(spad)排成不同陣列組成，各單光子雪崩二極管所在的像素單元相互獨立工作，最終輸出的信號是多個像素單元輸出信號的疊加。如果照射到各單光子雪崩二極管的光子數越多，信號幅度越大，對于光子的探測效率(photon?detection?efficiency,pde)越高，器件的光學靈敏度性能越好，所獲得的電信號越全面，使得最終能夠得到更為詳細的測距、成像信息。
3、現有技術中，硅光電二極管中的各像素單元通過若干深溝槽隔離結構實現相互隔離，以避免不同的像素單元之間構成光串擾。然而，由于深溝槽隔離結構占用的工作面積增加，導致器件有效感光面積減少，進而降低了器件的光子探測效率。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是，提供一種光電探測器及其形成方法，增加了各像素單元能夠捕捉到的光子數量，從而提升了器件的光子探測效率。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案提供一種光電探測器，包括:襯底，所述襯底包括若干感光區和位于
3、可選的，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部具有對稱平面，所述凸起部關于對稱平面呈軸對稱，所述凸起部的對稱平面與所述深溝槽隔離結構的對稱平面重合，所述凸起部的凸出頂點位于對稱平面上。
4、可選的，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括三角形，所述三角形的一邊平行于所述襯底表面，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
5、可選的，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的所述凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括梯形、半圓形或半橢圓形，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
6、可選的，所述鈍化層的材料包括氮化硅；所述凸起部的材料包括氧化硅。
7、可選的，所述深溝槽隔離結構的頂部表面齊平于所述隔離區表面。
8、可選的，所述深溝槽隔離結構的頂部表面高于所述隔離區表面，所述深溝槽隔離結構包括位于隔離區內的第一隔離部以及位于隔離區表面的第二隔離部。
9、可選的，所述深溝槽隔離結構表面還具有復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面，所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料的折射率，且所述中間介質層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
10、可選的，所述凸起部還位于所述第二隔離部側壁的中間介質層表面。
11、可選的，所述第一介質層的材料包括氧化硅；所述凸起部的材料包括氧化硅；所述中間介質層的材料包括氮化硅。
12、相應的，本專利技術的技術方案還提供一種光電探測器的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底包括若干感光區和位于各感光區之間的隔離區；在相鄰感光區之間形成深溝槽隔離結構；在各感光區內形成二極管結構；在所述深溝槽隔離結構的至少頂部表面形成凸起部，所述凸起部的表面相對于所述襯底表面凸出，且所述凸起部的中心高于所述凸起部的邊緣；在所述凸起部表面形成鈍化層，所述鈍化層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
13、可選的，所述深溝槽隔離結構的頂部表面高于所述隔離區表面，所述深溝槽隔離結構包括位于隔離區內的第一隔離部以及位于隔離區表面的第二隔離部。
14、可選的，在所述深溝槽隔離結構表面形成復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第二隔離部頂部以及側壁的第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面，所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料的折射率，且所述中間介質層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
15、可選的，所述復合介質層以及凸起部的形成方法包括：在所述襯底表面、第二隔離部頂部表面以及第二隔離部的側壁表面形成第一介質層；在所述第一介質層表面形成中間材料層；在所述中間材料層表面形成第二材料層；刻蝕部分所述隔離區上的第二材料層，以形成位于第二隔離部頂部表面的中間介質層上的水平部；去除所述感光區表面的第二材料層以及中間材料層，形成位于所述第二隔離部頂部表面和側壁表面的第一介質層表面的中間介質層以及位于所述第二隔離部側壁的中間介質層表面的垂直部，其中，所述水平部和垂直部共同構成凸起部。
16、可選的，所述深溝槽隔離結構的頂部表面齊平于所述隔離區表面。
17、可選的，所述凸起部的形成方法包括：在所述襯底表面以及深溝槽隔離結構頂部表面形成第二材料層；刻蝕部分所述隔離區上的第二材料層，以形成位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部；去除所述感光區表面的第二材料層。
18、與現有技術相比，本專利技術實施例的技術方案具有以下有益效果：
19、本專利技術的技術方案提供的光電探測器中，所述深溝槽隔離結構頂部表面具有凸起部，所述凸起部的中心高于所述凸起部的邊緣，從而，所述凸起部的凸出頂點至邊緣構成的表面相對于襯底表面傾斜，且由于所述鈍化層的折射率大于凸起部的折射率，從而，當光線入射到深溝槽隔離結構頂部時，至少部分光子在凸起部的傾斜表面上使發生全反射，利用其傾斜角度，光子能夠反射入感光區，被二極管結構捕獲。因此，本專利技術方案利用了原本不具有感光功能的深溝槽隔離結構，通過在其上設置凸起部，使入射到深溝槽隔離結構頂部的光子能夠進入感光區從而參與感光，增加了各像素單元能夠捕捉到的光子數量，從而提升了器件的光子探測效率。
20、進一步，由于所述深溝槽隔離結構表面還具有復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面；所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料、凸起部材料的折射率，因此，所述復合介質層以及凸起部構成波導結構，在光子依次通過鈍化層、凸起部進入中間介質層后，至少部分光子能夠在第二隔離部頂部的中間介質層內來回發生全反射，直到進入第二隔離部側壁的中間介質層，進而使入射角度發生變化，從而能夠使得此時滿足入射角小于臨界值的光子從中間本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光電探測器，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部具有對稱平面，所述凸起部關于對稱平面呈軸對稱，所述凸起部的對稱平面與所述深溝槽隔離結構的對稱平面重合，所述凸起部的凸出頂點位于對稱平面上。
3.如權利要求2所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括三角形，所述三角形的一邊平行于所述襯底表面，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
4.如權利要求2所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的所述凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括梯形、半圓形或半橢圓形，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
5.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述鈍化層的材料包括氮化硅；所述凸起部的材料包括氧化硅。
6.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述深溝槽隔離結構的頂部表面齊平于所述隔離區表面。
7.如權利要求1所述的光電探測器
8.如權利要求7所述的光電探測器，其特征在于，所述深溝槽隔離結構表面還具有復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面，所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料的折射率，且所述中間介質層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
9.如權利要求8所述的光電探測器，其特征在于，所述凸起部還位于所述第二隔離部側壁的中間介質層表面。
10.如權利要求8所述的光電探測器，其特征在于，所述第一介質層的材料包括氧化硅；所述凸起部的材料包括氧化硅；所述中間介質層的材料包括氮化硅。
11.一種光電探測器的形成方法，其特征在于，包括：
12.如權利要求11所述的光電探測器的形成方法，其特征在于，所述深溝槽隔離結構的頂部表面高于所述隔離區表面，所述深溝槽隔離結構包括位于隔離區內的第一隔離部以及位于隔離區表面的第二隔離部。
13.如權利要求12所述的光電探測器的形成方法，其特征在于，在所述深溝槽隔離結構表面形成復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第二隔離部頂部以及側壁的第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面，所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料的折射率，且所述中間介質層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
14.如權利要求13所述的光電探測器的形成方法，其特征在于，所述復合介質層以及凸起部的形成方法包括：在所述襯底表面、第二隔離部頂部表面以及第二隔離部的側壁表面形成第一介質層；在所述第一介質層表面形成中間材料層；在所述中間材料層表面形成第二材料層；刻蝕部分所述隔離區上的第二材料層，以形成位于第二隔離部頂部表面的中間介質層上的水平部；去除所述感光區表面的第二材料層以及中間材料層，形成位于所述第二隔離部頂部表面和側壁表面的第一介質層表面的中間介質層以及位于所述第二隔離部側壁的中間介質層表面的垂直部，其中，所述水平部和垂直部共同構成凸起部。
15.如權利要求11所述的光電探測器的形成方法，其特征在于，所述深溝槽隔離結構的頂部表面齊平于所述隔離區表面。
16.如權利要求15所述的光電探測器的形成方法，其特征在于，所述凸起部的形成方法包括：在所述襯底表面以及深溝槽隔離結構頂部表面形成第二材料層；刻蝕部分所述隔離區上的第二材料層，以形成位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部；去除所述感光區表面的第二材料層。
...【技術特征摘要】
1.一種光電探測器，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部具有對稱平面，所述凸起部關于對稱平面呈軸對稱，所述凸起部的對稱平面與所述深溝槽隔離結構的對稱平面重合，所述凸起部的凸出頂點位于對稱平面上。
3.如權利要求2所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括三角形，所述三角形的一邊平行于所述襯底表面，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
4.如權利要求2所述的光電探測器，其特征在于，位于所述深溝槽隔離結構頂部表面的所述凸起部沿第一平面方向的截面圖形包括梯形、半圓形或半橢圓形，所述第一平面方向垂直于所述襯底表面且平行于各感光區的排布方向。
5.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述鈍化層的材料包括氮化硅；所述凸起部的材料包括氧化硅。
6.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述深溝槽隔離結構的頂部表面齊平于所述隔離區表面。
7.如權利要求1所述的光電探測器，其特征在于，所述深溝槽隔離結構的頂部表面高于所述隔離區表面，所述深溝槽隔離結構包括位于隔離區內的第一隔離部以及位于隔離區表面的第二隔離部。
8.如權利要求7所述的光電探測器，其特征在于，所述深溝槽隔離結構表面還具有復合介質層，所述復合介質層包括：位于所述第二隔離部頂部以及側壁表面的第一介質層、以及位于所述第一介質層表面的中間介質層，所述凸起部位于所述中間介質層表面，所述中間介質層材料的折射率大于所述第一介質層材料的折射率，且所述中間介質層材料的折射率大于所述凸起部材料的折射率。
9.如權利要求8所述的光電探測器，其特征在于，所述凸起部還位于所述第二隔離部側壁的中間介質層表面。
10.如權利要求8所述的光電探測器，其特征在于，所述第一介質層的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張宇清，陳星，王志高，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發明
國別省市：
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