CN217588938U - 光电二极管器件、光敏探测器和检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电二极管器件、光敏探测器和检测装置，涉及光电二极管器件的技术领域，为解决相邻的两个光电二极管之间容易发生光串扰而发明的实用新型。第一掺杂部位于半导体衬底内，且一侧表面裸露于半导体衬底的第一表面。聚光部嵌入于半导体衬底内，且在半导体衬底上的正投影与第一掺杂部在半导体衬底上正投影的至少部分重叠。第二掺杂部位于第一掺杂部和聚光部之间，与第一掺杂部的掺杂类型不同。第二掺杂部在半导体衬底上的正投影与第一掺杂部和聚光部在半导体衬底上正投影的至少部分重叠。聚光部用于将至少部分照射至第二表面的光线聚拢至第一掺杂部和第二掺杂部之间。本实用新型提供的光电二极管器件用于将光信号转换为电信号。

Description

光电二极管器件、光敏探测器和检测装置

技术领域

本实用新型涉及光电二极管器件的技术领域，尤其涉及一种光电二极管器件、光敏探测器和检测装置。

背景技术

相关技术中，光电二极管阵列检测器广泛应用于安检、工业无损检测和医疗等领域，具有广阔的应用前景。光电二极管阵列检测器包括多个阵列排布的光电二极管器件，光电二极管器件用于将光信号转换为电信号。

然而，相邻的两个光电二极管器件之间容易发生光串扰，降低了光电二极管阵列检测器的使用可靠性，并且光电二极管器件的加工难度较大，增加了生产成本。

实用新型内容

为了解决相邻的两个光电二极管器件之间容易发生光串扰，并且光电二极管器件加工难度较大这一技术问题，本实用新型的实施例提供了一种光电二极管器件、光敏探测器和检测装置。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种光电二极管器件。光电二极管器件包括半导体衬底、第一掺杂部、聚光部和第二掺杂部。半导体衬底具有相对设置的第一表面和第二表面。第一掺杂部位于半导体衬底内，且第一掺杂部的一侧表面裸露于第一表面。聚光部嵌入于半导体衬底内。聚光部在半导体衬底上的正投影，与第一掺杂部在半导体衬底上正投影的至少部分重叠。第二掺杂部位于第一掺杂部和聚光部之间。第二掺杂部与第一掺杂部的掺杂类型不同。第二掺杂部在半导体衬底上的正投影，与第一掺杂部在半导体衬底上正投影的至少部分重叠，且第二掺杂部在半导体衬底上的正投影，与聚光部在半导体衬底上正投影的至少部分重叠。其中，聚光部用于将至少部分照射至第二表面的光线聚拢至第一掺杂部和第二掺杂部之间。

本实用新型的实施例提供的光电二极管器件中，聚光部能够起到聚拢光线的作用。故而，将第二掺杂部设置在聚光部和第一掺杂部之间，并且第二掺杂部、第一掺杂部和聚光部三者的设置位置相对应，这样一来，当光线照射至聚光部时，能够在聚光部的作用(例如折射作用)下，聚拢至第一掺杂部和第二掺杂部之间。

也即是，通过设置聚光部，使得聚光部能够将至少部分照射至第二表面的光线聚拢至第一掺杂部和第二掺杂部之间，从而能够减小照射至相邻的光电二极管器件内的光线强度，减小相邻的两个光电二极管器件之间的光串扰，提高了光电二极管器件的使用可靠性。此外，设置聚光部嵌入在半导体衬底内，还能够提高半导体衬底的机械强度，从而降低光电二极管器件的加工难度，提高光电二极管器件的加工效率，降低光电二极管器件的加工成本。

可选的，聚光部靠近第一表面的一端具有第一弧面，第一弧面向靠近第一表面的方向弯曲。如此设置，能够进一步提高聚光部对于光线的聚拢效果，确保光线能够在聚光部的聚拢作用下，照射至第一掺杂部和第二掺杂部之间，进一步降低相邻的两个光电二极管器件之间产生的光串扰，提高光电二极管器件的使用可靠性。

可选的，第二表面开设有第一凹槽，聚光部嵌入于第一凹槽内。第二掺杂部远离第一掺杂部一端的表面为第一凹槽的内壁。如此设置，使得第二掺杂部能够与聚光部的外表面相贴合，增大了第二掺杂部与聚光部的接触面积，减小了第二掺杂部与聚光部之间的距离，从而减小了外界光线与光敏区之间的距离，使得穿过聚光部的光线能够直接照射至光敏区，增大了照射至第一掺杂部和第二掺杂部之间的光线强度，使得光电二极管器件获取到较弱的光线信号，提高了光电二极管器件的使用性能。

可选的，聚光部远离第一表面的一侧表面裸露于所述第二表面。如此设置，使得外界光线能够直接照射至聚光部，并在聚光部的聚拢作用下，照射至第一掺杂部和第二掺杂部之间，进一步减小了外界光线与光敏区之间的距离，提高光电二极管器件的使用性能。并且，设置聚光部远离第一表面的一侧表面裸露于第二表面，使得聚光部能够与衬底能紧密结合，保证衬底的机械强度，除此之外还能够提高光电二极管器件的结构规整性，便于光电二极管器件的加工，进一步降低光电二极管器件的生产成本。

可选的，第一凹槽的内壁包括侧壁和底壁。侧壁的一端与第二表面相连接，侧壁的另一端向远离第二表面的方向延伸。底壁与侧壁远离第二表面的一端相连接，底壁为第二弧面，第二弧面与第一弧面相贴合。如此设置，使得第一凹槽的形状能够与聚光部的形状相适配，提高聚光部与半导体衬底之间连接的严密性，避免聚光部从第一凹槽内脱落，从而提高光电二极管器件的使用可靠性。

可选的，第一掺杂部在半导体衬底上的正投影，位于底壁在半导体衬底上的正投影之内。如此设置，能够使得第二掺杂部在半导体衬底上的正投影完全覆盖第一掺杂部在半导体衬底上的正投影，从而增大了光敏区的面积，提高了光电二极管器件的光电转换效率。

可选的，光电二极管器件还包括抗反射膜，覆盖第二表面和第一凹槽的内壁。如此设置，能够进一步增加照射至第一掺杂部和第二掺杂部之间的光线强度，确保光线能够照射至光敏区，从而提高光电二极管器件的使用性能。

可选的，聚光部的光折射率大于抗反射膜的光折射率。如此设置，使得光线能够在聚光部的折射作用下，被聚拢至第一掺杂部和第二掺杂部之间，从而减小照射至相邻的光电二极管器件内的光线强度，减小相邻的两个光电二极管器件之间的光串扰。

可选的，聚光部的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一。如此设置，能够减小聚光部对于光线的阻挡，提高照射至第一掺杂部和第二掺杂部之间的光线强度，从而提高光电二极管器件的使用性能，同时设置聚光部的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一，还能够降低光电二极管器件的成本。

可选的，当聚光部的材料包括透明树脂时，透明树脂包括丙烯酸树脂。如此设置，进一步提高了聚光部的硬度，从而确保了晶圆的机械强度，降低光电二极管器件后续工艺的加工难度，并且减轻了光电二极管器件的重量，提高光电二极管器件的适用性。

可选的，第一掺杂部和第二掺杂部之间为光敏区，光敏区在水平截面的形状为第一矩形，水平截面与第一表面相平行。光电二极管还包括第三掺杂部和至少两个金属隔离件。第三掺杂部位于半导体衬底内，且与第二掺杂部电连接。第三掺杂部的掺杂类型与第二掺杂部的掺杂类型相同，第三掺杂部的一侧表面裸露于第二表面。至少两个金属隔离件嵌入于半导体衬底内，至少两个金属隔离件相对设置，任一个金属隔离件的一端与第三掺杂部电连接，任一个金属隔离件的另一端裸露于第一表面。光敏区设置在至少两个金属隔离件之间。其中，任一个金属隔离件在水平截面的形状为第二矩形，第二矩形的长边与第一矩形的长边相平行，第二矩形长边的长度大于或等于第一矩形长边的长度。如此设置，不仅能够通过金属隔离件将第三掺杂部内的电子向外界传输，还能够通过金属隔离件实现对于光敏区的隔离，使得光敏区能够呈封闭结构，进一步避免光线照射至相邻的光电二极管器件，减小相邻的两个光电二极管器件之间的光串扰，提高了光电二极管器件的使用可靠性。

可选的，光电二极管还包括第一电极和至少两个第二电极。第一电极设置在第一表面远离聚光部的一侧，且与第一掺杂部电连接。任一个第二电极设置在第一表面远离聚光部的一侧，且任一个第二电极与任一个金属隔离件电连。如此设置，使得光电二极管器件在光照下产生的电信号能够通过第一电极和第二电极向外界传输，并且将第一电极和任一个第二电极设置于第一表面远离聚光部的一侧，避免了第一电极和第二电极对光线造成阻挡，确保了照射至光敏区的光线强度，提高了光电二极管器件的使用可靠性。

可选的，任一个第二电极的材质与任一个金属隔离件的材质相同。如此设置，提高了光电二极管器件的加工便捷性，进一步降低光电二极管器件的生产成本。

可选的，第一掺杂部在半导体衬底上的正投影，位于第一电极在半导体衬底上的正投影之内。如此设置，使得第一电极能够起到保护第一掺杂部的作用。并且，第一电极还能够起到遮挡光线的作用，减小经由第一表面照射至光敏区的光线强度，提高光电二极管的可靠性。

可选的，光电二极管还包括钝化层，覆盖第一表面、第一电极和任一个第二电极。如此设置，从而能够对第一表面、第一电极和任一个第二电极起到保护的作用，延长光电二极管器件的使用寿命。

可选的，第一表面开设有至少两个第二凹槽，任一个金属隔离件嵌入于任一个第二凹槽内，任一个第二凹槽的宽度在200μm-400μm之间。如此设置，避免了第二凹槽的宽度过大，增加光电二极管器件在晶圆上的占用面积，或者第二凹槽的宽度过小，影响金属隔离件对于光线的阻挡效果。

可选的，光电二极管还包括层间介质层，层间介质层覆盖第一表面和任一个第二凹槽的内壁。层间介质层开设有第一接触孔和至少两个第二接触孔，第一电极通过第一接触孔与第一掺杂部电连接，任一个金属隔离件通过任一个第二接触孔与第三掺杂部电连接。如此设置，使得层间介质层能够起到电隔离的作用，也即是，第一电极通过第一接触孔与第一掺杂部电连接，任一个金属隔离件通过任一个第二接触孔与第三掺杂部电连接，从而使得第一掺杂部和第三掺杂部的电信号能够向外界传输，提高了光电二极管器件的使用可靠性。

第二方面，本实用新型的实施例提供了一种光敏探测器，包括光电二极管阵列，光电二极管阵列包括至少两个如上述第一方面的光电二极管器件，至少两个如上述第一方面的光电二极管器件阵列排布。

本实用新型的实施例提供的光敏探测器包括上述第一方面的光电二极管器件，因此具有上述第一方面的全部有益效果，在此不再赘述。

第三方面，本实用新型的实施例提供了一种检测装置，包括发射器，用于发射光线。如上述第二方面的光敏探测器，用于接收穿过待检测物体的光线和待检测物体反射的光线中至少之一。

本实用新型的实施例提供的检测装置包括上述第二方面的光敏探测器，因此具有上述第二方面的全部有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的检测装置结构示意框图；

图2为本实用新型一种实施例的光敏探测器结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例的光电二极管器件结构示意图；

图4为图3中光电二极管器件沿A-A方向的一种剖面示意图；

图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图6为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图7为本实用新型一种实施例的正投影示意图；

图8为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图9为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图10为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图11为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图12为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图13为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图14为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图15为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图16为本实用新型另一种实施例的光电二极管器件结构示意图；

图17为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图18为本实用新型另一种实施例的正投影示意图；

图19为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图20为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图21为本实用新型一种实施例的光电二极管器件制作方法步骤流程图；

图22为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图23为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图24为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图25为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图26为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图27为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图28为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图；

图29为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实施例提供了一种检测装置300，检测装置300可以包括安检装置、医疗检测装置或者工业无损检测装置等。检测装置300能够发射光线，并将穿过待检测物体的光线以及待检测物体反射的光线转换为电信号，根据得到的电信号确定待检测物体内部和外部的图像信息，从而实现检测功能。本申请实施例对上述检测装置300的具体形式不做特殊限制，以下为了方便说明。

如图1所示，检测装置300可以包括发射器310和光敏探测器200。发射器310用于发射光线，在一些实施方式中，发射器310可以用于发射不可见光线，例如X射线或者伽马射线等，确保了光线对于待检测物体的穿透能力，从而提高检测装置300的检测准确性。

光敏探测器200用于接收穿过待检测物体的光线以及待检测物体反射的光线，并将接收到的光线转换为电信号。在一些实施方式中，光敏探测器200可以包括光敏元件，例如光电二极管或者光电三极管，从而实现光电转换功能。

在一些实施方式中，检测装置300还可以包括信号处理电路，例如模数转换电路或者放大电路等，对光敏探测器200转换后的电信号进行处理。检测装置300还可以包括成像装置以及显示装置，成像装置根据处理后的电信号，生成待检测物体的图像信息，显示装置用于显示成像装置生成的图像信息。这样一来，使得用户能够通过显示装置，直观地获取到待检测物体的内部图像信息以及外部图像信息，实现检测装置300的检测功能。

如图2所示，光敏探测器200可以包括光电二极管阵列210，光电二极管阵列210包括至少两个光电二极管器件100，至少两个光电二极管器件100阵列排布。可以理解地，光电二极管器件100能够将可见光的光信号转换为电信号，也能够将不可见光的光信号转换为电信号。通过获取每个光电二极管器件100输出的电信号，再对电信号进行处理和转换，就可以得到待检测物体内部以及外部对应的图像信息，实现检测功能。

由上述可知，检测装置300利用光电二极管器件100将光信号转换为电信号，从而实现检测功能。

如图3所示，光电二极管器件100包括半导体衬底110。在一些实施方式中，半导体衬底110可以为硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅衬底、碳化硅衬底或者其他适合的半导体材料等。如图4所示(图4为图3中光电二极管器件沿A-A方向的一种剖面示意图)，半导体衬底110包括相对设置的第一表面112和第二表面114，可以理解地，第一表面112和第二表面114为光滑平面。第一表面112和第二表面114的面积可以相同，也可以不同。

具体地，第一掺杂部120和第二掺杂部140位于半导体衬底110内，并且第一掺杂部120和第二掺杂部140的掺杂类型不同。也即是，第一掺杂部120和第二掺杂部140中，掺杂元素的最外层电子数不同。

在一些实施方式中，第一掺杂部120为N型半导体，第二掺杂部140为P型半导体。在另一些示例中，第一掺杂部120为P型半导体，第二掺杂部140为N型半导体。本实用新型的实施例以第一掺杂部120为P型半导体，第二掺杂部140为N型半导体为例，进行举例说明。

在一些实施方式中，可以在半导体衬底110中掺杂少量的正五价磷元素，使半导体衬底110成为N型半导体衬底。在N型半导体衬底的一部分区域掺杂正三价硼元素，以形成第一掺杂部120(P型半导体)。可以理解地，根据掺杂浓度的不同，第一掺杂部120可以为P型半导体或者P+型半导体。

在一些实施方式中，可以在N型半导体衬底的另一部分区域掺杂正五价磷元素，以形成第二掺杂部140(N型半导体)。可以理解地，第二掺杂部140的离子掺杂浓度，大于半导体衬底110的离子掺杂浓度。可以理解地，根据掺杂浓度的不同，第二掺杂部140可以为N型半导体或者N+型半导体。

第一掺杂部120和第二掺杂部140之间能够形成光敏区160，也即是PN结。当光线照射至光敏区160时，带负电荷的电子和带正电荷的空穴能够分别向第一掺杂部120和第二掺杂部140移动，使得光电二极管器件100能够将光信号转换为电信号。

下面对光电二极管器件100的光电转换原理进行举例说明。当光线照射至光敏区160(PN结)时，携带能量的光子将能量传递给共价键上的电子。当光子携带的能量hv大于或等于电子的间隙能量Eg时，电子挣脱共价键，从而产生自由移动的电子和空穴，称为光生载流子。电子向N型半导体移动，空穴向P型半导体移动，从而形成电流，使得光电二极管器件100能够将光信号转换为电信号。

在一些实施方式中，还可以在N型半导体和P型半导体之间，设置I型半导体，也即是本征半导体层，从而形成PIN结构，提高光电二极管器件100的响应速度。

如图5所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第一掺杂部120位于半导体衬底110内，且第一掺杂部120的一侧表面裸露于第一表面112。

示例的，如图5所示，第一掺杂部120远离第二表面114一侧的表面，裸露于第一表面112。在一些实施方式中，第一掺杂部120远离第二表面114一侧的表面，与第一表面112相平齐或者近似相平齐。

可以理解地，设置第一掺杂部120的一侧表面裸露于第一表面112，能够便于第一掺杂部120与外界导体电连接，实现电信号的输出。

由上述可知，光电二极管器件100能够将照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间的光信号转换为电信号。在一些实施方式中，当发射器310用于发射不可见光时(例如X射线)，检测装置300还可以包括闪烁晶体，闪烁晶体覆盖光电二极管器件100的第二表面114。光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100，不可见光被闪烁晶体转换为波长约为550nm的可见光线后，再被光电二极管器件100吸收并转换为电信号。在一些实施方式中，可以将光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射的光电二极管器件100成称为背照式光电二极管器件。

但是，如图4中箭头方向所示(图4为图3中光电二极管器件沿A-A方向的一种剖面示意图)，由于至少两个光电二极管器件100阵列排布，导致一部分应该射入光电二极管器件100a的光线(例如闪烁晶体边缘发射的光线)，射入了光电二极管器件100b，从而在相邻的两个光电二极管器件100之间造成了光串扰，影响了光电二极管器件100的使用可靠性。

可以理解地，光电二极管器件100a和光电二极管器件100b结构可以相同，也可以不同。本实用新型实施例中的光电二极管器件100a和光电二极管器件100b仅为了便于描述两个不同的光电二极管器件100，不做进一步限定。

下面对光电二极管器件100的加工方法进行举例说明。在一些实施方式中，可以通过化学机械抛光工艺(CMP工艺，Chemical Mechanical Polishing)对晶圆进行减薄，以形成半导体衬底110。再对半导体衬底110进行掺杂，从而形成PN结或者PIN结。通过对晶圆进行减薄，能够增大照射至光敏区160的光线强度，从而提高光电二极管器件100的使用性能。但是，减薄后的晶圆机械强度较差，在后续加工过程中容易出现碎裂，增大了光电二极管器件100的加工难度。

为了解决相邻的两个光电二极管器件100之间容易发生光串扰，并且光电二极管器件100的加工难度较大这一技术问题，如图5所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，本实用新型实施例提供的光电二极管器件100还包括聚光部130，第二掺杂部140设置在聚光部130和第一掺杂部120之间。

具体地，聚光部130嵌入于半导体衬底110内，在一些实施方式中，如图5所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，聚光部130可以嵌入在第二表面114开设的凹槽内。在另一些实施方式中，如图6所示(图6为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，聚光部130也可以嵌入在半导体衬底110内开设的容纳腔内。

并且，如图7所示，聚光部130在半导体衬底110上的正投影(图7中C区域)，与第一掺杂部120在半导体衬底110上正投影(图7中B区域)的至少部分重叠(图7中D区域)，也即是聚光部130的设置位置与第一掺杂部120的设置位置相对应。

在一些实施方式中，如图8所示，聚光部130在半导体衬底110上的正投影(图8中C区域)可以与第一掺杂部120在半导体衬底110上正投影(图8中B区域)完全重叠，示例的，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影，可以完全落入到聚光部130在半导体衬底110上的正投影之内。

第二掺杂部140设置在聚光部130和第一掺杂部120之间，如图9所示，第二掺杂部140在半导体衬底110上的正投影(图9中E区域)与第一掺杂部120在半导体衬底110上正投影(图9中B区域)的至少部分重叠(图9中F区域)，也即是第二掺杂部140的设置位置与第一掺杂部120的设置位置相对应。

如图10所示，且第二掺杂部140在半导体衬底110上的正投影(图10中E区域)与聚光部130在半导体衬底110上正投影(图10中C区域)的至少部分重叠(图10中G区域)，也即是第二掺杂部140的设置位置与聚光部130的设置位置相对应。这样一来，使得第一掺杂部120、第二掺杂部140和聚光部130三者的设置位置相对应。

可以理解地，聚光部130能够起到聚拢光线的作用。这样一来，将第二掺杂部140设置在聚光部130和第一掺杂部120之间，并且第二掺杂部140、第一掺杂部120和聚光部130三者的设置位置相对应，从而，当光线照射至聚光部130时，能够在聚光部130的作用(例如折射作用)下，聚拢至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间。

也即是，当光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100时，由于聚光部130能够起到聚拢光线的作用，使得至少部分照射至第二表面114的光线能够被聚拢至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，减小了照射至相邻的光电二极管器件100内的光线强度，从而减小了相邻的两个光电二极管器件100之间的光串扰，提高了光电二极管器件100的使用性能。

可以理解地，聚光部130为透明材质，例如透明树脂或者透明玻璃等，减小聚光部130对于光线的阻挡，提高光电二极管器件100的使用性能。在一些实施方式中，聚光部130可以为圆柱体、长方体或者其他形状等。

在一些实施方式中，如图11所示，第二掺杂部140在半导体衬底110上的正投影(图11中E区域)和第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影(图11中B区域)完全落入到聚光部130在半导体衬底110上的正投影(图11中C区域)之内，进一步确保了光线能够在聚光部130的聚拢作用下，照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，减小相邻的两个光电二极管器件100之间的光串扰，提高光电二极管器件100的使用可靠性。

由上述可知，如图5所示中箭头方向所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，将第二掺杂部140设置在聚光部130和第一掺杂部120之间，并且第二掺杂部140、第一掺杂部120和聚光部130三者的设置位置相对应，使得聚光部130能够将至少部分照射至第二表面114的光线聚拢至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，减小了照射至相邻的光电二极管器件100内的光线强度，从而减小了相邻的两个光电二极管器件100之间的光串扰，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

此外，设置聚光部130嵌入在半导体衬底110内，还能够提高半导体衬底110的机械强度，从而降低光电二极管器件100的加工难度，提高光电二极管器件100的加工效率，降低光电二极管器件100的加工成本。

可选的，如图5所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，聚光部130靠近第一表面112的一端具有第一弧面132，第一弧面132向靠近第一表面112的方向弯曲。

设置聚光部130靠近第一表面112的一端具有第一弧面132，并且第一弧面132向靠近第一表面112的方向弯曲，使得聚光部130靠近第一表面112的一端能够呈凸透镜状或者近似凸透镜状，从而使得光线能够在聚光部130的第一弧面132的折射作用下，聚拢至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，提高聚光部130对于光线的聚拢效果，进一步降低相邻的两个光电二极管器件100之间产生的光串扰，提高光电二极管器件100的使用可靠性。

可选的，如图12所示(图12为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第二表面114开设有第一凹槽116。聚光部130嵌入于第一凹槽116内。第二掺杂部140远离第一掺杂部120一端的表面为第一凹槽116的内壁。

可以理解地，第一凹槽116的形状与聚光部130的形状相适配，使得聚光部130能够嵌入于第一凹槽116内，提高聚光部130与半导体衬底110之间连接的紧密性。

具体地，第二掺杂部140远离第一掺杂部120一端的表面为第一凹槽116的内壁，使得第二掺杂部140能够与聚光部130的外表面相贴合，增大了第二掺杂部140与聚光部130的接触面积，减小了第二掺杂部140与聚光部130之间的距离，从而减小了外界光线与光敏区160之间的距离，使得穿过聚光部130的光线能够直接照射至光敏区160，增大了照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间的光线强度，使得光电二极管器件100获取到较弱的光线信号，提高了光电二极管器件100的使用性能。

在一些实施方式中，聚光部130可以通过退火工艺，嵌入于第一凹槽116内，提高了聚光部130与半导体衬底110之间的连接强度，从而提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

可选的，如图5所示(图5为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，聚光部130远离第一表面112的一侧表面裸露于第二表面114。

在一些实施方式中，聚光部130远离第一表面112的一侧表面与第二表面114相平齐。

可以理解地，设置聚光部130远离第一表面112的一侧表面裸露于第二表面114，使得外界光线能够直接照射至聚光部130，并在聚光部130的聚拢作用下，照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，进一步减小了外界光线与光敏区160之间的距离，提高光电二极管器件100的使用性能。

并且，还能够使得聚光部能够与衬底能紧密结合，保证衬底的机械强度，除此之外还能够提高光电二极管器件100的结构规整性，便于光电二极管器件100的加工，进一步降低光电二极管器件100的生产成本。

在一些实施方式中，可以通过CMP工艺对聚光部130远离第一表面112的一端进行加工，使得聚光部130远离第一表面112的一侧表面能够与第二表面114相平齐。

由上述可知，第一凹槽116的内壁为第二掺杂部140远离第一表面112一侧的表面。可选的，如图12所示(图12为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第一凹槽116的内壁包括侧壁142和底壁144。侧壁142的一端与第二表面114相连接，侧壁142的另一端向远离第二表面114的方向延伸。底壁144与侧壁142远离第二表面114的一端相连接，底壁144为第二弧面，第二弧面与第一弧面132相贴合。

具体地，侧壁142一端与第二表面114相连接，另一端向远离第二表面114的方向延伸，底壁144与侧壁142远离第二表面114的一端相连接，从而能够围设形成第一凹槽116。底壁144为第二弧面，并且第二弧面与第一弧面132相贴合，使得第一凹槽116的形状能够与聚光部130的形状相适配，提高聚光部130与半导体衬底110之间连接的严密性，避免聚光部130从第一凹槽116内脱落，从而提高光电二极管器件100的使用可靠性。可以理解地，第二弧面可以与第一弧面132直接贴合，也可以间接贴合。

在一些实施方式中，聚光部130的形状为底面向外凸起的圆柱状，第一凹槽116的形状与聚光部130的形状相适配。

可选的，如图13所示，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影(图13中C区域)，位于底壁144在半导体衬底110上的正投影(图13中I区域)之内。

可以理解地，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影(图13中C区域)完全落入到底壁144在半导体衬底110上的正投影(图13中I区域)之内，能够使得第二掺杂部140在半导体衬底110上的正投影完全覆盖第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影，从而增大了光敏区160的面积，提高了光电二极管器件100的光电转换效率。

在一些实施方式中，如图14所示(图14为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第一掺杂部120的截面(沿垂直于衬底110方向的截面)为矩形，底壁144的截面(沿垂直于衬底110方向的截面)为弧形，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影，位于底壁144在半导体衬底110上的正投影之内，也即是弧形的弦长L2能够大于或等于矩形长边的长度L1。

由上述可知，光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100。可选的，如图15所示(图15为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，光电二极管器件100还包括抗反射膜152(ARC，Anti-Reflection Coating)。抗反射膜152覆盖第二表面114和第一凹槽116的内壁。

可以理解地，抗反射膜152能够减小光线的反射作用。在一些实施方式中，抗反射膜152可以为氮化硅或者二氧化硅材质等。

抗反射膜152覆盖第二表面114和第一凹槽116的内壁，从而当光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100时，抗反射膜152能够减少光线的反射，从而进一步增加照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间的光线强度，确保光线能够照射至光敏区160，从而提高光电二极管器件100的使用性能。

由上述可知，聚光部130用于聚拢光线。可选的，聚光部130的光折射率大于抗反射膜152的光折射率。

可以理解地，设置聚光部130的光折射率大于抗反射膜152的光折射率，使得光线在照射至聚光部130时，能够在聚光部130的折射的作用下，被聚拢至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间，从而起到减小相邻的两个光电二极管器件100之间光串扰的作用，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

可选的，聚光部130的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一。

设置聚光部130的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一，能够减小聚光部130对于光线的阻挡，提高照射至第一掺杂部120和第二掺杂部140之间的光线强度，从而提高光电二极管器件100的使用性能，同时设置聚光部130的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一，还能够降低光电二极管器件100的成本。

在一些实施方式中，聚光部130的材质为透明玻璃时，可以包括硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃或者磷酸盐玻璃等。当聚光部130的材质为透明树脂时，可以包括丙烯酸树脂、酚醛树脂或者聚氯乙烯树脂等。

可选的，当聚光部130的材料包括透明树脂时，透明树脂包括丙烯酸树脂。

设置聚光部130的材质包括丙烯酸树脂，进一步提高了聚光部130的硬度，从而确保了晶圆的机械强度，降低光电二极管器件100后续工艺的加工难度，并且减轻了光电二极管器件100的重量，提高光电二极管器件100的适用性。

由上述可知，本实用新型通过在半导体衬底110内嵌入聚光部130，来减小相邻的两个光电二极管器件100之间产生的光串扰。

可选的，如图15所示(图15为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第一掺杂部120和第二掺杂部140之间为光敏区160。如图16所示，光敏区160在水平截面的形状为第一矩形162。水平截面与第一表面112相平行，可以理解地，水平截面与第一表面112可以完全平行，也可以近似平行。

如图17所示(图17为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，光电二极管器件100还包括第三掺杂部170和至少两个金属隔离件154。第三掺杂部170位于半导体衬底110内，且与第二掺杂部140电连接。第三掺杂部170的掺杂类型与第二掺杂部140的掺杂类型相同。第三掺杂部170的一侧表面裸露于第二表面114。

在一些实施方式中，第三掺杂部170远离第一表面112的一侧表面裸露于第二表面114。在一些实施方式中，第三掺杂部170的一侧表面与第二表面114相平齐或者近似相平齐。

如图17所示，至少两个金属隔离件154嵌入于半导体衬底110内，至少两个金属隔离件154相对设置。任一个金属隔离件154的一端与第三掺杂部170电连接，任一个金属隔离件154的另一端裸露于第一表面112。光敏区160设置在至少两个金属隔离件154之间。其中，任一个金属隔离件154在水平截面的形状为第二矩形156，第二矩形156的长边与第一矩形162的长边相平行，第二矩形156长边的长度L3大于或等于第一矩形162长边的长度L4。

可以理解地，第三掺杂部170与第二掺杂部140的掺杂类型相同，也即是第二掺杂部140和第三掺杂部170中，掺杂元素的最外层电子数相同。

第三掺杂部170与第二掺杂部140电连接，使得光敏区160在光照下产生的电子能够通过第二掺杂部140移动至第三掺杂部170。在一些实施方式中，第三掺杂部170为N型半导体或者N+型半导体。

金属隔离件154的一端与第三掺杂部170电连接，使得电子能够通过金属隔离件154向光电二极管器件100之外传输。在一些实施方式中，金属隔离件154的材质可以为金属铜或者金属铝，提高了金属隔离件154的导电性能。

如图17所示(图17为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第三掺杂部170的一侧表面裸露于第二表面114，任一个金属隔离件154的一端与第三掺杂部170电连接，另一端裸露于第一表面112，也即是任一个金属隔离件154能够穿透半导体衬底110与第三掺杂部170电连接。光敏区160设置于至少两个金属隔离件154之间，从而至少两个金属隔离件154能够在半导体衬底110的深度方向对光敏区160进行隔离。

在一些实施方式中，如图16所示，金属隔离件154的数量可以为两个，分别设置在光敏区160的两侧。具体地，金属隔离件154在水平截面的形状为第二矩形156，第二矩形156的长边与第一矩形162的长边相平行，可以理解地，第二矩形156的长边与第一矩形162的长边可以为完全平行，也可以为近似平行。

如图16所示，第二矩形156长边的长度L3大于或等于第一矩形162长边的长度L4如此设置，使得金属隔离件154能够沿光敏区160的长度方向对光敏区160进行隔离。这样一来，通过金属隔离件154实现了对于光敏区160的封闭结构。

可以理解地，金属隔离件154能够起到阻挡光线的作用。设置金属隔离件154与第三掺杂部170电连接，不仅能够通过金属隔离件154，将第三掺杂部170内的电子向外界传输，还能够通过金属隔离件154实现对于光敏区160的隔离，使得光敏区160能够呈封闭结构，进一步避免光线照射至相邻的光电二极管器件100，减小相邻的两个光电二极管器件100之间的光串扰，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，至少两个金属隔离件154在水平截面上的长度L3可以相同，也可以不同。

可选的，如图17所示(图17为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，光电二极管器件100还包括第一电极172和至少两个第二电极174。第一电极172设置在第一表面112远离聚光部130的一侧，且与第一掺杂部120电连接。任一个第二电极174设置在第一表面112远离聚光部130的一侧，且任一个第二电极174与任一个金属隔离件154电连。

可以理解地，第一电极172与第一掺杂部120电连接，使得第一掺杂部120内的空穴能够通过第一电极172向外界传输。任一个第二电极174与任一个金属隔离件154电连接，使得第三掺杂部170内的电子传输至金属隔离件154之后，能够通过第二电极174向外界传输。

并且，由于光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100，故而将第一电极172和任一个第二电极174设置于第一表面112远离聚光部130的一侧，避免了第一电极172和第二电极174对光线造成阻挡，确保了照射至光敏区160的光线强度，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，第一电极172和第二电极174为金属材质，确保了第一电极172和第二电极174的导电性能。在一些实施方式中，第一电极172和第二电极174的材质可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，第一电极172和第二电极174的材质为金属铝。

在一些实施方式中，第一电极172的数量可以为一个或多个。第一电极172和第二电极174的数量可以相同，也可以不同。在一些实施方式中，第二电极174的数量大于或等于金属隔离件154的数量。

在一些实施方式中，可以通过CMP工艺、光刻工艺或者刻蚀工艺形成第一电极172和第二电极174。

可选的，任一个第二电极174的材质与任一个金属隔离件154的材质相同。

设置任一个第二电极174的材质与任一个金属隔离件154的材质相同，提高了光电二极管器件100的加工便捷性，进一步降低光电二极管器件100的生产成本。

在一些实施方式中，第二电极174和金属隔离件154的材质均为金属铝。

在一些实施方式中，任一个第二电极174与任一个金属隔离件154为一体成型结构，提高了第二电极174与金属隔离件154之间电连接的可靠性。

可选的，如图18所示，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影(图18中B区域)，位于第一电极172在半导体衬底110上的正投影(图18中J区域)之内。

可以理解地，第一掺杂部120在半导体衬底110上的正投影(图18中B区域)，位于第一电极172在半导体衬底110上的正投影(图18中J区域)之内，也即是第一电极172能够完全覆盖第一掺杂部120。

如此设置，一方面，使得第一电极172能够起到保护第一掺杂部120的作用，提高光电二极管器件100的可靠性。另一方面，第一电极172还能够起到遮挡光线的作用，减小经由第一表面112照射至光敏区的光线强度，进一步提高光电二极管器件100的可靠性。

可选的，如图17所示(图17为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，光电二极管器件100还包括钝化层176。钝化层176覆盖第一表面112、第一电极172和任一个第二电极174。

在一些实施方式中，钝化层176的材质为二氧化硅。设置钝化层176覆盖第一表面112、第一电极172和任一个第二电极174，从而能够对第一表面112、第一电极172和任一个第二电极174起到保护的作用，延长光电二极管器件100的使用寿命。

由上述可知，至少两个金属隔离件154嵌入于半导体衬底110内。可选的，如图19所示(图19为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第一表面112开设有至少两个第二凹槽118，任一个金属隔离件154嵌入于任一个第二凹槽118内，任一个第二凹槽118的宽度L5在200μm-400μm之间。

可以理解地，第二凹槽118的数量与金属隔离件154的数量相同。任一个第二凹槽118沿第一表面112至第二表面114的方向穿透半导体衬底110至第三掺杂部170，使得嵌入在第二凹槽118内的金属隔离件154能够与第三掺杂部170电连接。

设置任一个第二凹槽118的宽度L5在200μm-400μm之间，避免了第二凹槽118的宽度L5过大，增加光电二极管器件100在晶圆上的占用面积，或者第二凹槽118的宽度L5过小，影响金属隔离件154对于光线的阻挡效果。具体地，第二凹槽118的宽度L5可以为250μm、300μm或者350μm。

在一些实施方式中，至少两个第二凹槽118的宽度L5可以相同，也可以不同。

在一些实施方式中，可以通过硅穿孔工艺(TSV Through Silicon Via)形成至少两个第二凹槽118。

可选的，如图20所示(图20为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，光电二极管器件100还包括层间介质层158，层间介质层158覆盖第一表面112和任一个第二凹槽118的内壁。层间介质层158开设有第一接触孔192和至少两个第二接触孔194，第一电极172通过第一接触孔192与第一掺杂部120电连接，任一个金属隔离件154通过任一个第二接触孔194与第三掺杂部170电连接。

在一些实施方式中，层间介质层158的材质可以为二氧化硅或者氮化硅。

可以理解地，层间介质层158能够起到电隔离的作用。层间介质层158开设有第一接触孔192和至少两个第二接触孔194，使得第一电极172能够通过第一接触孔192与第一掺杂部120电连接，任一个金属隔离件154能够通过任一个第二接触孔194与第三掺杂部170电连接，从而使得第一掺杂部120和第三掺杂部170的电信号能够向外界传输，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，第一接触孔192和第二接触孔194可以为方形、圆形或者多边形等。第一接触孔192和第二接触孔194的形状和数量可以相同，也可以不同。

第二方面，如图2所示，本实用新型实施例提供了一种光敏探测器200。光敏探测器200包括光电二极管阵列210。光电二极管阵列210包括至少两个如上述的光电二极管器件100，至少两个如上述的光电二极管器件100阵列排布。

本实用新型实施例提供的光敏探测器200包括上述的光电二极管器件100，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

第三方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种检测装置300。检测装置300包括发射器310和如上述的光敏探测器200。发射器310用于发射光线。光敏探测器200用于接收待检测物体反射的光线。

本实用新型实施例提供的检测装置300包括上述的光敏探测器200，因此具有上述的全部有益效果，在此不再赘述。

可以理解地，检测装置300可以包括安检装置、医疗检测装置或者工业无损检测装置等。发射器310用于发射不可见光，例如X射线或者伽马射线等，确保了光线对于待检测物体的穿透能力，从而提高检测装置300的检测准确性。

具体地，检测装置300还可以包括闪烁晶体，闪烁晶体覆盖第二表面114，从而当光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100时，闪烁晶体能够将不可见光线转换为波长约为550nm的可见光线，再被光敏探测器200吸收并转换为电信号，提高了光敏探测器200的量子效率。

在一些实施方式中，检测装置300还可以包括传送带，传送带用于承载待检测物体，并带动待检测物体移动，提高了检测装置300的使用便捷性。

在一个具体实施例中，如图17所示(图20为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，提供了一种光电二极管器件100，光电二极管器件100用于将光信号转换为电信号。

具体地，光电二极管器件100包括半导体衬底110，半导体衬底110为N型半导体衬底。对N型半导体衬底进行掺杂，形成第一掺杂部120和第二掺杂部140。第一掺杂部120为P+型半导体，第二掺杂部140为N+型半导体。

半导体衬底110包括相对设置的第一表面112和第二表面114，P+型半导体的一侧表面裸露于第一表面112，并且与第一表面112相平齐。第二表面114开设有第一凹槽116，N+型半导体远离第一表面112一侧的表面形成第一凹槽116的内壁。P+型半导体与N+型半导体的设置位置相对应。P+型半导体和N+型半导体之间还包括I型半导体，从而形成PIN结。

具体地，第一凹槽116为底部向外凸起的圆柱状。抗反射膜152覆盖第二表面114和第一凹槽116的内壁。聚光部130嵌入于第一凹槽116内，使得聚光部130的位置能够与PIN结的位置相对应。聚光部130与第一凹槽116的形状相适配，并且聚光部130远离第一表面112的一端与第二表面114相平齐。

聚光部130为透明树脂材质，起到聚拢光线的作用。当光线沿第二表面114至第一表面112的方向照射光电二极管器件100时，聚光部130能够对光线进行折射聚拢，减小照射至其他光电二极管器件100内光线的强度，从而减小了相邻的两个光电二极管器件100之间的产生的光串扰，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。

设置聚光部130远离第二表面114的一端为圆弧状，进一步提高了聚光部130对于光线的聚拢效果，确保了光电二极管器件100的使用可靠性。并且，聚光部130远离第一表面112的一端与第二表面114相平齐，使得外界光线能够直接照射至聚光部130，并在聚光部130的折射作用下照射至PIN结，进一步确保了聚光部130对于光线的聚拢效果。

设置N+型半导体远离第一表面112一侧的表面形成第一凹槽116的内壁，减小了外界光线与PIN结之间的距离，提高光电二极管器件100的光电转换效率。

同时，设置聚光部130嵌入于第一凹槽116内，还能够增加半导体衬底110的机械强度，避免半导体衬底110在后续加工中出现碎裂，降低光电二极管器件100的加工难度，提高光电二极管器件100的加工效率，降低光电二极管器件100的加工成本。

在一些实施方式中，聚光部130可以通过退火工艺，嵌入于第一凹槽116内，确保了聚光部130与半导体衬底110之间连接的可靠性，从而确保了光电二极管器件100的使用可靠性。

在一些实施方式中，聚光部130的材质包括丙烯酸树脂，提高了聚光部130的硬度，从而增加了半导体衬底110的机械强度，并且还能够减小光电二极管器件100的重量，提高光电二极管器件100的适用性。

此外，设置抗反射膜152覆盖第二表面114和第一凹槽116的内壁，还能够进一步减小光线的反射作用，提高光电二极管器件100的使用可靠性。具体地，抗反射膜152的材质为氮化硅或者二氧化硅。

具体地，第一凹槽116的底壁144的截面(沿垂直衬底110方向的截面)为圆弧，P+型半导体的截面(沿垂直衬底110方向的截面)为矩形。如图14所示(图14为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，圆弧的弦长L2大于矩形的长边长度L1，使得底壁144能够完全覆盖P+型半导体，从而增大了光敏区160的面积，提高光电二极管器件100的光电响应效率。

光电二极管器件100还包括第三掺杂部170，第三掺杂部170为N+型半导体，第三掺杂部170的一侧外表面与第二表面114相平齐，第三掺杂部170与第二掺杂部140电连接。半导体衬底110的第一表面112开设有两个第二凹槽118，第二凹槽118沿第一表面112至第二表面114的方向，贯穿半导体衬底110至第三掺杂部170。PIN结设置在两个第二凹槽118之间。

两个金属隔离件154分别嵌入于第二凹槽118内，任一个金属隔离件154的一端与第三掺杂部170电连接，另一端裸露于第一表面112，也即是两个金属隔离件154能够在半导体衬底110深度方向上，对PIN结进行隔离。

如图16所示，PN结在水平截面上为第一矩形162，任一个金属隔离件154在水平截面上为第二矩形156，第二矩形156的长边与第一矩形162的长边相平行，并且第二矩形156长边的长度L3大于或等于第一矩形162长边的长度L4，使得金属隔离件154能够沿PIN结的长度方向对光敏区160进行隔离。

通过上述设置，使得金属隔离件154能够对于PIN结进行隔离，使得PIN结呈封闭结构。可以理解地，金属隔离件154能够对光线起到阻挡的作用，从而进一步减小照射至其他光电二极管器件100内光线的强度，减小相邻的两个光电二极管器件100之间的产生的光串扰，提高了光电二极管器件100的使用可靠性。具体地，金属隔离件154的材质为金属铝。

层间介质层158起到电隔离的作用。层间介质层158开设有两个第一接触孔192和两个第二接触孔194，第一电极172通过两个第一接触孔192与P+型半导体电连接，两个金属隔离件154分别通过两个第二接触孔194与第三掺杂部170电连接，两个第二电极174分别与两个金属隔离件154电连接，使得PIN结产生的电流能够通过第一电极172和第二电极174向外界传输。

具体地，第一电极172为阳极金属，第二电极174为阴极金属。第一电极172、第二电极174和金属隔离件154均为金属铝。第二电极174与金属隔离件154之间为固定连接，提高了第二电极174与金属隔离件154之间连接的可靠性。

如图18所示，P+型半导体在半导体衬底110上的正投影，完全落入至阳极金属在半导体衬底110上正投影之内，也即是阳极金属能够完全覆盖P+型半导体，不仅能够起到保护P+型半导体的作用，还能够遮挡光线。钝化层176覆盖第一表面112、阳极金属和阴极金属，延长了光电二极管器件100的使用寿命。具体地，钝化层176的材质为二氧化硅。

下面对光电二极管器件100的制作方法步骤进行举例说明。如图21所示，在一些实施方式中，光电二极管器件100的制作方法包括步骤S1至步骤S10：

步骤S1，对N型半导体衬底进行减薄；

具体地，可以选取电阻率约1000ohm/cm、并且厚度约为670μm的N型半导体衬底，通过CMP工艺对N型半导体衬底背面进行减薄。

步骤S2，在N型半导体衬底的背面刻蚀第一凹槽，第一凹槽的底壁为圆弧；

如图22所示(图22为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，形成N型半导体衬底之后，可以通过刻蚀的方式，在N型半导体衬底的背面形成第一凹槽116。

步骤S3，通过离子注入工艺，在第一凹槽的内壁和N型半导体衬底的背面和第一凹槽的内壁形成N+半导体；

如图23所示(图23为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，在形成第一凹槽116之后，通过离子注入，在N型半导体衬底的背面形成N+半导体。

步骤S4，在N型半导体的背面和第一凹槽的内壁积淀形成抗反射膜；

如图24所示(图24为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，抗反射膜152覆盖N型半导体的背面和第一凹槽116的内壁。

步骤S5，在第一凹槽内嵌入聚光部，通过CMP工艺，使聚光部的外表面与N型半导体衬底的背面相平齐；

如图25所示(图25为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，聚光部130嵌入于第一凹槽116内。

步骤S6，通过离子注入工艺，在N型半导体衬底的正面形成P+半导体；

如图26所示(图26为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，P+半导体位于N型半导体衬底的正面，如图14所示(图14为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，P+半导体在截面上的长度小于圆弧的弦长。

步骤S7，通过TSV工艺，在N型半导体衬底的正面形成两个第二凹槽；

如图27所示(图27为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，第二凹槽118的深度至N+型半导体。

步骤S8，在N型半导体的正面和第二凹槽的内壁积淀层间介质层，并在层间介质层上开设第一接触孔和两个第二接触孔；

如图20所示(图20为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，层间介质层158覆盖N型半导体衬底的正面和第二凹槽118的内壁。

步骤S9，在N型半导体衬底的正面积淀阳极金属，在第二隔离槽内嵌入金属隔离件，在N型半导体衬底正面积淀阴极金属，阴极金属与金属隔离件电连接；

如图28所示(图28为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，阳极金属通过第一接触孔192与P+型半导体电连接。金属隔离件154通过第二接触孔194与第三掺杂部170电连接，阴极金属与金属隔离件154电连接。具体地，可以通过CMP工艺、光刻工艺或者刻蚀工艺形成阳极金属和阴极金属。

步骤S10，在N型半导体正面积淀钝化层，对钝化层进行刻蚀形成连接孔。

如图29所示(图29为图3中光电二极管器件沿A-A方向的另一种剖面示意图)，钝化层176覆盖N型半导体正面、阳极金属和阴极金属，外界导线通过连接孔178与阳极金属和阴极金属电连接。可以理解地，连接孔178的数量可以为多个。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种光电二极管器件，其特征在于，包括：

半导体衬底，具有相对设置的第一表面和第二表面；

第一掺杂部，位于所述半导体衬底内，且所述第一掺杂部的一侧表面裸露于所述第一表面；

聚光部，嵌入于所述半导体衬底内，所述聚光部在所述半导体衬底上的正投影，与所述第一掺杂部在所述半导体衬底上正投影的至少部分重叠；

第二掺杂部，位于所述第一掺杂部和所述聚光部之间，所述第二掺杂部与所述第一掺杂部的掺杂类型不同；所述第二掺杂部在所述半导体衬底上的正投影，与所述第一掺杂部在所述半导体衬底上正投影的至少部分重叠，且所述第二掺杂部在所述半导体衬底上的正投影，与所述聚光部在所述半导体衬底上正投影的至少部分重叠；

其中，所述聚光部用于将至少部分照射至所述第二表面的光线聚拢至所述第一掺杂部和所述第二掺杂部之间。

2.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，所述聚光部靠近所述第一表面的一端具有第一弧面，所述第一弧面向靠近所述第一表面的方向弯曲。

3.根据权利要求2所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第二表面开设有第一凹槽，所述聚光部嵌入于所述第一凹槽内，所述第二掺杂部远离所述第一掺杂部一端的表面为所述第一凹槽的内壁。

4.根据权利要求3所述的光电二极管器件，其特征在于，所述聚光部远离所述第一表面的一侧表面裸露于所述第二表面。

5.根据权利要求3所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第一凹槽的内壁包括：

侧壁，所述侧壁的一端与所述第二表面相连接，所述侧壁的另一端向远离所述第二表面的方向延伸；

底壁，与所述侧壁远离所述第二表面的一端相连接，所述底壁为第二弧面，所述第二弧面与所述第一弧面相贴合。

6.根据权利要求5所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第一掺杂部在所述半导体衬底上的正投影，位于所述底壁在所述半导体衬底上的正投影之内。

7.根据权利要求3所述的光电二极管器件，其特征在于，所述光电二极管器件还包括：

抗反射膜，覆盖所述第二表面和所述第一凹槽的内壁。

8.根据权利要求7所述的光电二极管器件，其特征在于，所述聚光部的光折射率大于所述抗反射膜光折射率。

9.根据权利要求4所述的光电二极管器件，其特征在于，所述聚光部的材质包括透明树脂和透明玻璃中至少之一。

10.根据权利要求9所述的光电二极管器件，其特征在于，当所述聚光部的材料包括透明树脂时，所述透明树脂包括丙烯酸树脂。

11.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第一掺杂部和所述第二掺杂部之间为光敏区，所述光敏区在水平截面的形状为第一矩形，所述水平截面与所述第一表面相平行；

所述光电二极管还包括：

第三掺杂部，位于所述半导体衬底内，且与所述第二掺杂部电连接，所述第三掺杂部的掺杂类型与所述第二掺杂部的掺杂类型相同，所述第三掺杂部的一侧表面裸露于所述第二表面；

至少两个金属隔离件，嵌入于所述半导体衬底内，至少两个所述金属隔离件相对设置，任一个所述金属隔离件的一端与第三掺杂部电连接，任一个所述金属隔离件的另一端裸露于所述第一表面，所述光敏区设置在至少两个所述金属隔离件之间；

其中，任一个所述金属隔离件在所述水平截面的形状为第二矩形，所述第二矩形的长边与所述第一矩形的长边相平行，所述第二矩形长边的长度大于或等于所述第一矩形长边的长度。

12.根据权利要求11所述的光电二极管器件，其特征在于，所述光电二极管还包括：

第一电极，设置在所述第一表面远离所述聚光部的一侧，且与所述第一掺杂部电连接；

至少两个第二电极，任一个所述第二电极设置在所述第一表面远离所述聚光部的一侧，且任一个所述第二电极与任一个所述金属隔离件电连。

13.根据权利要求12所述的光电二极管器件，其特征在于，任一个所述第二电极的材质与任一个所述金属隔离件的材质相同。

14.根据权利要求12所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第一掺杂部在所述半导体衬底上的正投影，位于所述第一电极在所述半导体衬底上的正投影之内。

15.根据权利要求12所述的光电二极管器件，其特征在于，所述光电二极管还包括：

钝化层，覆盖所述第一表面、所述第一电极和任一个所述第二电极。

16.根据权利要求12所述的光电二极管器件，其特征在于，所述第一表面开设有至少两个第二凹槽，任一个所述金属隔离件嵌入于任一个所述第二凹槽内，任一个所述第二凹槽的宽度在200μm-400μm之间。

17.根据权利要求16所述的光电二极管器件，其特征在于，所述光电二极管还包括：

层间介质层，覆盖所述第一表面和任一个所述第二凹槽的内壁，所述层间介质层开设有第一接触孔和至少两个第二接触孔，所述第一电极通过所述第一接触孔与所述第一掺杂部电连接，任一个所述金属隔离件通过任一个所述第二接触孔与所述第三掺杂部电连接。

18.一种光敏探测器，其特征在于，包括：

光电二极管阵列，所述光电二极管阵列包括至少两个如权利要求1至17中任一项所述的光电二极管器件，至少两个如权利要求1至17中任一项所述的光电二极管器件阵列排布。

19.一种检测装置，其特征在于，包括：

发射器，用于发射光线；

如权利要求18所述的光敏探测器，用于接收穿过待检测物体的光线和待检测物体反射的光线中至少之一。

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