CN1508886A - 大光敏面硅光电探测器的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大光敏面硅光电探测器的制作方法，用于在N型高阻硅单晶衬底上制作大光敏面光电探测器。其特征在于：采用的N型高阻硅单晶片作衬底，分别用硼、磷杂质进行热扩散形成探测器的光敏区和光敏区周围的隔离二极管的两个P+N结和一个N+N结制作探测器管芯，金属化后的管芯烧压在两面都金属化的Al2O3陶瓷片上，再将陶瓷片烧结于管座上，管芯的两个正电极和一个公用负电极使用压焊工艺，与同管座绝缘的三个管脚相连，应用中隔离二极管的两电极经与探测器同样偏置后电学短路连接。与现有的大光敏面硅光电探测器相比，制作工艺简单、成品率高、成本低、高温热稳定性好、暗电流小、噪声低、工作电压低、探测灵敏度高、可靠性好、使用方便、灵活。
Description
技术领域 本发明涉及一种光电子信息领域的半导体硅光电探测器件的制作方法，用于在N型硅单晶衬底上制作大光敏面光电探测器。
背景技术 大光敏面半导体硅光电探测器，即光敏面直径≥10mm的光电探测器，国外报道的常规制作方法是：采用P型高阻无微缺陷硅单晶作衬底片，使用N型磷杂质，进行热扩散或离子注入形成P-N+结，再通过常规半导体器件制造工艺，制成探测器管芯，将管芯烧压在管座上，即将管芯正极与管座相连，负极通过压焊与管脚相连，最后将带光窗的管帽与管座封焊于一体。由于P型高阻硅单晶在高温下易变性而反型(即成N型)和表面形成沟道，从而使探测器暗电流增大，噪声增大，导致探测器灵敏度下降，性能不稳定，可靠性降低，对应用非常不利。
发明内容 本发明的目的是：针对现有的使用P型高阻硅单晶片作衬底制作大光敏面光电探测器的不足之处，提供一种制作大光敏面硅光电探测器的新方法，用于大光敏面硅光电探测器的制作。其特征是：采用电阻率≥5000Ω.cm晶向为(111)的N型高阻无微缺陷的硅单晶片作衬底，用P型硼杂质进行热扩散形成P+N结制作探测器管芯，金属化后的管芯烧压在两面都金属化的陶瓷片的一面上，陶瓷片另一面烧结于管座上，管芯正、负极使用压焊工艺与同管座电绝缘的管脚相连。采用的具体技术方案如下：用N型高阻硅单晶材料作衬底片，在正面用硼掺杂进行热扩散制作P+N结形成光敏面，同时在光敏区周围制作一个环形的隔离二极管P+N结，生长Si3N4膜，既作掩蔽膜用又作增透膜之用。减薄衬底背面并抛光，再进行磷扩散制作N+N高低结。通过光刻、蒸发，形成探测器管芯。将管芯烧压在两面都金属化的Al2O3陶瓷片上，再将陶瓷片烧结于管座上。压焊电极引线，最后将管座与带光窗的管帽封装于一体。用本发明制作的大光敏面光电探测器与现有的大光敏面光电探测器相比，制作工艺简单、成本低、成品率高、器件稳定性好、工作电压低、暗电流小、噪声低、探测灵敏度高、可靠性高、使用方便、灵活。
具体实施方式
1、将电阻率为≥5000Ω.cm晶向为(111)的高阻N型硅单晶片研磨、抛光至厚度为480μm，在其上用掺氯氧化生长SiO2膜层，SiO2层厚度450～500nm，生长温度1000℃；
2、光刻SiO2层形成探测器光敏面和隔离二极管硼扩散窗口，在1120℃下进行高硼扩散，形成P+N结，结深为2～2.5μm，方块电阻R□为5～10Ω，接着在其表面沉积140nm厚的Si3N4；
3、减薄、研磨、抛光衬底背面，使衬底总厚度为400μm，在1000℃下进行高磷扩散，形成N+N高低结，结深约为1～1.5μm，方块电阻R□约为8～10Ω；
4、在两个P+N结表面刻蚀电极窗口，在正面、背面蒸发Al，形成电极接触层，正面反刻后，合金、完成管芯制作；
5、该管芯烧压在两面都金属化的Al2O3陶瓷片上，将陶瓷片烧结于管座上，将管芯的两个正电极和一个共用负电极用压焊方法，与同管座绝缘的三个管脚相连，最后将带光窗的管帽与管座封焊为一体，即完成器件制作。
该方法也可用于大光敏面象限光电探测器的制作。
Claims (1)
- 本发明公开了一种大光敏面硅光电探测器的制作方法，其特征在于：采用电阻率≥5000Ω.cm晶向为(11 1)的N型高阻硅单晶片作衬底，用硼杂质进行热扩散形成两个P+N结：探测器光敏面的P+N结及光敏面周围隔离二极管的P+N结以及磷扩散形成N+N高低结制作探测器管芯，金属化后的管芯烧压在两面都金属化的Al2O3陶瓷片上，再将陶瓷片烧结于管座上，管芯的两个正电极和一个公用的负电极使用压焊工艺，与同管座绝缘的管脚相连，隔离二极管的正负电极在偏置后实现电学短路连接。
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