CN111628033A - 光电探测装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光电探测装置的制造方法，包括：在所制备的第一衬底上生长出外延层，在外延层中的远离第一衬底的一侧形成第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区，其中，第二掺杂区位于第一掺杂区与第三掺杂区之间；在外延层的一侧上方形成反射结构；对第一衬底进行处理以露出外延层中的另一侧；对另一侧进行掺杂处理以形成第四掺杂区；在第四掺杂区下方制备与第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区分别连接的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘以获得对应的电极。通过利用本申请提供的技术方案，可以提供适合于对波长较长的光子进行探测的装置。
Description
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，特别涉及一种光电探测装置的制造方法。
背景技术
本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
低通量光子探测技术是一种可探测较低光通量密度(例如，10-19～10-6W/mm2)的光信号的光子探测技术，其可应用于许多领域，例如，医学成像(特别是，正电子发射断层成像(PET))、国土安全、高能物理实验和其它成像等关键领域。
在低通量光子探测技术领域中，硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,简称SiPM)由于具有较高的探测效率、卓越的单光子响应和分辨能力、体积小、易于集成、工作电压低、不受磁场干扰、可靠性好、成本低廉等诸多优点而在近年来受到很大关注。目前主要通过以下方式来制造硅光电倍增器：(1)在作为衬底的晶圆上形成P型外延层；(2)在P型外延层上形成深N阱(DNW)并且在DNW中间和边缘处形成多个N阱(NWELL)；(3)在最***的N阱外侧形成P阱(PWELL)；(4)在中间的NWELL上方形成P+型掺杂区并且在边缘处的NWELL上方形成N+型掺杂区；(5)在各个P+型掺杂区、N+型掺杂区之间形成浅沟槽隔离区(STI)，其中，所形成的P阱(PWELL)以及P+型掺杂区构成该硅光电倍增器的电极。利用上述方法制造的硅光电倍增器如图1所示。
在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
利用现有方法制造的硅光电倍增器中的PN结一般由靠近硅材料表面的高浓度P(或N)型掺杂区和位于其下方的较低掺杂的N(或P)阱构成，其结深较浅，耗尽区宽度较窄，因此对波长较短的蓝紫光探测效率较高，但是对波长较长的光子(例如，红光及近红外光)的探测效率较低。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种光电探测装置的制造方法，以提供适合于对波长较长的光子进行探测的装置。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种光电探测装置的制造方法，该方法可以包括：
在所制备的第一衬底上生长出外延层，其中，所述外延层和所述第一衬底均呈第一导电类型；
在所述外延层中的远离所述第一衬底的一侧形成呈与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区以及呈所述第一导电类型的第三掺杂区，其中，所述第二掺杂区位于所述第一掺杂区与所述第三掺杂区之间，并且所述第一掺杂区与所述第一衬底和所述外延层中的与所述第一掺杂区对应的第一区域构成第一感光元件，以及所述第二掺杂区与所述第一衬底和所述外延层中的与所述第二掺杂区对应的第二区域构成第二感光元件；
在所述外延层的所述一侧上方形成与所述第一感光元件对应的反射结构；
对所述第一衬底进行处理以露出所述外延层中的与所述一侧相对的另一侧；
对所述外延层的所述另一侧进行掺杂处理以形成呈所述第一导电类型的第四掺杂区；
在所述第四掺杂区的下方制备与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区以及所述第三掺杂区分别连接的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘，其中，所述第一焊盘构成所述光电探测装置的用作输出端的第一电极，所述第二焊盘构成所述光电探测装置的第二电极，以及所述第三焊盘构成所述光电探测装置的第三电极。
可选地，形成所述第一掺杂区、所述第二掺杂区以及所述第三掺杂区的步骤包括：
确定出所述外延层中的远离所述第一衬底的外表面上的第一有源区、第二有源区以及第三有源区，其中，所述第二有源区位于所述第一有源区和所述第三有源区之间；
利用预设工艺从所述第一有源区和所述第二有源区往所述外延层中掺入第二掺杂剂以形成所述第一掺杂区和所述第二掺杂区，并且利用所述预设工艺从所述第三有源区往所述外延层中掺入第一掺杂剂以形成所述第三掺杂区。
可选地，所述预设工艺包括离子注入工艺或扩散掺杂工艺。
可选地，形成所述反射结构的步骤包括：
在所述外延层的所述一侧上沉积第一钝化层；
在所述第一钝化层上的与所述第一掺杂区对应的位置处形成反射区；
在形成所述反射区之后，在所述第一钝化层上沉积第二钝化层，其中，形成有所述反射区的所述第一钝化层和所述第二钝化层构成所述反射结构。
可选地，在形成所述反射区之前，所述方法还包括：
在所述第一钝化层中形成与所述第一掺杂区和所述第二掺杂区分别连接的多个第一金属互连线，并且在多个所述第一金属互连线下方形成贯穿所述第一钝化层和所述外延层的填充有第一金属的第一通孔。
可选地，制备所述第一焊盘、所述第二焊盘以及所述第三焊盘的步骤包括：
在所述第四掺杂区的下方沉积第三钝化层，并且在所述第三钝化层中的分别与所述第一掺杂区以及所述第一通孔对应的位置处形成填充有所述第一金属的第二通孔，其中，在所述第一通孔对应的位置处形成的第二通孔与所述第一通孔连通；
在所形成的所述第二通孔的下方形成第二金属互连线；
在形成有所述第二金属互连线的所述第三钝化层的下方沉积第四钝化层，并且对所述第四钝化层进行刻蚀以露出所述第一金属互连线的一部分，其中，在与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第三掺杂区对应的位置处露出的所述第二金属互连线分别形成了所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述第三焊盘。
可选地，所述方法还包括：
在所述外延层的所述一侧上方制备分别与所述第一感光元件和所述第二感光元件连接的淬灭元件。
可选地，制备所述淬灭元件的步骤包括：
在所述外延层的所述一侧上的特定区域上沉积多晶硅，并且对所述多晶硅进行刻蚀和掺杂处理以获得所述淬灭元件；
在所述淬灭元件上方形成填充有所述第一金属的第三通孔，以与所述第一金属互连线连接。
可选地，所述方法还包括：
在外延层中的远离衬底的一侧形成将所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第三掺杂区间隔开的隔离区。
可选地，形成所述隔离区的步骤包括：
对所述外延层中的远离所述第一衬底的外表面上的无源区进行刻蚀以形成沟槽，所述无源区位于用于形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区的多个有源区之间；
往所述沟槽中填充特定材料以形成所述隔离区。
可选地，在形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区之前，所述方法还包括：
在所述第一区域和/或所述第二区域内形成呈所述第一导电类型的掩埋层。
可选地，在形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区之前，所述方法还包括：
在所述外延层内形成与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和/或所述第三掺杂区分别对应的第一阱区、第二阱区和/或第三阱区。
可选地，在对所述第一衬底进行处理之前，所述方法还包括：
将所述反射结构与所制备的第二衬底相键合。
可选地，所述方法还包括：
在所述第四掺杂区下方的与所述第一感光元件和/或所述第二感光元件对应的位置处制备凸透镜。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例通过在外延层中的远离第一衬底的一侧形成呈第二导电类型的第一掺杂区、第二掺杂区以及呈第一导电类型的第三掺杂区，其中，第二掺杂区位于第一掺杂区和第三掺杂区之间，这使得第一掺杂区与第三掺杂区被第二掺杂区间隔开，并且仅将与第一掺杂区连接的第一焊盘作为该光电探测装置的输出端，所以与第一掺杂区与第三掺杂区相邻的情况相比，这使得在所制成的光电探测装置处于工作状态时，可以增大在第一感光元件内部形成的PN结中的耗尽区的宽度，并且可以减小器件内部噪声对该PN结的影响，从而可以提高对波长较长的光子的探测效率，并且通过在在外延层的所述一侧上方的与第一掺杂区对应的位置处形成反射结构，使得可以对穿过第一掺杂区的光子进行反射，从而可以进一步提高光子的探测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的一种硅光电倍增器的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种光电探测装置的制造方法的流程图；
图3是利用图2中的制造方法得到的一种光电探测装置中的部分结构的示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种光电探测装置的制造方法的流程图；
图5是利用图4中的制造方法得到的一种光电探测装置中的部分结构的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是用于解释说明本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，并不希望限制本申请的范围或权利要求书。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置在”另一个元件上，它可以直接设置在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“连接/耦接”至另一个元件，它可以是直接连接/耦接至另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接/耦接”可以包括电气和/或机械物理连接/耦接。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或元件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或元件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的术语“上”和“下”、“上方”和“下方”只是相对概念，根据不同的观察方位或放置位置，上或上方也可以分别是指下或下方，反之亦然。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，第一导电类型可以是指P型掺杂，其主要依靠空穴导电，第二导电类型可以是指N型掺杂，其主要靠电子导电，替换地，第一导电类型可以是指N型掺杂，第二导电类型可以是指P型掺杂。另外，“P+”和“P-”可以分别是指与P型掺杂区的掺杂浓度相比相对更高和更低的掺杂浓度，而“N+”和“N-”可以分别是指与N型掺杂区的掺杂浓度相比相对更高和更低的掺杂浓度，例如，P+型和N+型掺杂层/区的掺杂浓度可以为1x1019～1x1021cm-3,P型和N型掺杂层/区的掺杂浓度可以为1x1016～1x1018cm-3。除另有说明之外，否则具有同一导电类型的掺杂区或掺杂层可以具有相同或不同的掺杂浓度，具有不同导电类型的掺杂区或掺杂层也可以具有相同或不同的掺杂浓度。
下面结合附图对本申请实施例提供的用于光子探测的光电探测装置的制造方法进行详细的描述。
如图2和图3所示，本申请的一实施例提供了一种光电探测装置的制造方法，其可以包括如下步骤：
S1：在所制备的第一衬底上生长出外延层。
在利用第一掺杂剂制备出具有第一导电类型(例如，P型)的第一衬底之后，可以利用第一掺杂剂在该第一衬底的外表面生长出与第一衬底具有相同导电类型的外延层，也就是说，外延层和第一衬底均呈第一导电类型，但所形成的外延层内的掺杂浓度可以低于第一衬底内的掺杂浓度。关于如何制备衬底以及在衬底的外表面生长外延层的方法，可以参照现有技术，在此不再赘叙。
S2：在外延层中的远离第一衬底的一侧形成呈与第一导电类型相反的第二导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区以及呈第一导电类型的第三掺杂区。
在第一衬底上生长出外延层之后，可以在外延层中的远离第一衬底的一侧形成呈与第一导电类型相反的第二导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区以及呈第一导电类型的第三掺杂区。如图3所示，所形成的第一掺杂区与第一衬底和外延层中的与第一掺杂区对应的第一区域(即，第一掺杂区下方的区域)可以构成用于探测光子的第一感光元件，以及所形成的第二掺杂区与第一衬底和外延层中的与第二掺杂区对应的第二区域(即，第二掺杂区下方的区域)构成用于探测光子的第二感光元件。
可以按照以下过程来执行该步骤：
首先，可以确定出外延层中的远离第一衬底的外表面上的用于形成掺杂区的区域，即，多个有源区。多个有源区可以包括第一有源区、第二有源区和第三有源区。其中，第二有源区位于第一有源区与第三有源区之间。例如，可以将外延层的外表面上的中间部分区域确定为第一有源区，将外延层的外表面上的两侧边缘区域确定为第三有源区，并且将第一有源区和第三有源区之间的部分区域确定为第二有源区，但不限于这些位置。另外，第一有源区、第二有源区和第三有源区的数量、尺寸和具***置可以根据外延层的尺寸并结合实际需求来确定，或者也可以根据在外延层内形成的阱区和/或掩埋层来确定。
然后，可以利用预设工艺从所确定的第一有源区和第二有源区往外延层中掺入第二掺杂剂以形成呈与第一导电类型相反的第二导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区，并且可以利用预设工艺从所确定的第三有源区往外延层中掺入第一掺杂剂以形成呈第一导电类型的第三掺杂区。所形成的第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区的掺杂浓度和深度可以根据实际需求来确定，但三者的掺杂浓度均可以高于外延层的掺杂浓度。该预设工艺可以是离子注入工艺或扩散掺杂工艺，但也不限于这两种工艺。关于这两种工艺的详细描述可以参照现有技术中的相关描述，在此不再赘叙。
另外，可以将多个有源区之间的区域确定为无源区。也就是说，外延层的外表面由无源区和有源区构成。
S3：在外延层的所述一侧上方形成与第一感光元件对应的反射结构。
在形成第一掺杂区之后，可以在外延层的所述一侧上方形成反射结构。具体地，可以在外延层的一侧沉积第一钝化层，然后可以在第一钝化层上的与第一掺杂区对应的位置处形成反射区，例如，可以通过在该位置处沉积具有较高反射率的金属材料或多层结构的介电材料来形成反射区，最后可以在第一钝化层上沉积第二钝化层，其中，形成有反射区的第一钝化层和第二钝化层构成反射结构。
通过利用该反射结构，可以对该光电探测装置的下侧射入的并且穿过第一掺杂区的光子进行反射，从而可以提高光子探测效率。
另外，在形成反射区之前，该方法还可以包括：
在所述第一钝化层中形成与第一掺杂区和第二掺杂区分别连接的多个第一金属互连线，并且在多个第一金属互连线下方形成贯穿第一钝化层和所述外延层的填充有第一金属的多个第一通孔。具体地，可以在第一钝化层上的位于第一掺杂区和第二掺杂区的两侧边缘的上方和/或相邻掺杂区之间的空隙上方并且位于反射区下方的位置处进行刻蚀以形成第一通孔，并且往第一通孔中填充第一金属(例如，钨，但不限于此)；然后在多个第一通孔上方分别形成第一金属互连线；接着，可以在各个第一金属互连线下方形成贯穿第一钝化层和外延层的第一通孔，并且往所形成的第一通孔中填充第一金属。所形成的填充有第一金属的第一通孔形成第一掺杂区和第二掺杂区与后续形成的对应焊盘之间的连接通道。
S4：对第一衬底进行处理以露出外延层的另一侧。
在外延层上形成第一掺杂区至第三掺杂区之后，可以对第一衬底上的背对外延层的一侧进行处理以露出外延层中的与形成有第一掺杂区至第三掺杂区的一侧相对的另一侧。
关于如何对第一衬底进行处理以露出外延层的另一侧的具体方法可以参照现有技术中的相关工艺，在此不再赘叙。
S5：对外延层的另一侧进行掺杂处理以形成呈第一导电类型的第四掺杂区。
在露出外延层的另一侧之后，可以采用离子注入工艺等预设工艺从另一侧往外延层内注入第一掺杂剂以形成呈第一导电类型的第四掺杂区，该第四掺杂区的掺杂浓度高于外延层的掺杂浓度。
所形成的第四掺杂区可以用于替代第一衬底，其中的对应区域可以成为第一感光元件和第二感光元件的一部分。
S6：在第四掺杂区的下方形成与第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区分别连接的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘。
在形成第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区之后，可以在第四掺杂区的下方形成与第一掺杂区、第二掺杂区以及第三掺杂区分别连接的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘，并且形成第一焊盘与第一掺杂区、第二焊盘与第二掺杂区以及第三焊盘与第三掺杂区之间的金属互连线。该步骤可以具体执行如下：可以在第四掺杂区下方沉积第三钝化层，在第三钝化层中的位于第三掺杂区下方的位置以及与第一通孔对应的位置处分别形成第二通孔，其中，贯穿第一钝化层和外延层的第一通孔与在第三钝化层上形成的对应第二通孔连通，也就是说，这个第二通孔从其形成位置处贯穿第三钝化层和第四掺杂区以与第一通孔连通，然后往所形成的第二通孔中填充第一金属，接着在这些第二通孔下方形成多个第二金属互连线，然后可以在第三钝化层下方沉积第四钝化层，并且对第四钝化层进行刻蚀以露出每个第二金属互连线的一部分，在与第一掺杂区至第三掺杂区分别对应的区域露出的第二金属互连线分别构成了第一焊盘至第三焊盘，这些填充有第一金属的第一通孔和第二通孔以及第一金属互连线和第二互连线实现了各个掺杂区与对应焊盘之间的连接。
另外，可以根据所形成的第一掺杂区和第二掺杂区的数量，在第四掺杂区下方沉积多个由第三钝化层、第二金属互连线和第四钝化层构成的叠层。
此外，第一焊盘可以构成该光电探测装置的用作输出端的第一电极，第二焊盘可以构成该光电探测装置的第二电极，其极性与第一电极相同，例如，二者均为阴极，第三焊盘可以构成该光电探测装置的第三电极，其极性与第一电极和第二电极相反，例如，其为阳极。在实际应用中，通过向第一电极、第二电极和第三电极施加电压，可以使得该光电探测装置测量从目标对象发出的光子，并且根据第一电极输出的测量结果，可以确定该光电探测装置测得的光子数。
在本申请的另一实施例中，如图4和图5所示，在步骤S2之前，该方法还可以包括以下步骤：
S11：在外延层内形成与第一掺杂区和/或第二掺杂区对应的呈第一导电类型的掩埋层。
在外延层内形成第一掺杂区和/或第二掺杂区之前，可以在外延层内形成呈第一导电类型的掩埋层(例如，P型掩埋层或N型掩埋层)，该掩埋层可以位于第一掺杂区和/或第二掺杂区的下方。也就是说，首先在外延层内形成至少一个掩埋层，然后可以在掩埋层的上方形成第一掺杂区和/或第二掺杂区。关于在外延层内形成掩埋层的具体方式，可以参照现有技术中的相关描述，在此不再赘叙。
通过在第一掺杂区和/或第二掺杂区下方形成掩埋层，可以提高在第一感光元件和第二感光元件内的PN结中的耗尽区的宽度，从而可以提高光子吸收深度范围和光子探测效率。
在本申请的另一实施例中，如图4和图5所示，在步骤S2之前，该方法还可以包括以下步骤：
S12：在外延层内形成与第一掺杂区、第二掺杂区和/或第三掺杂区分别对应的第一阱区、第二阱区和/或第三阱区。
在外延层的一侧上形成第一掺杂区、第二掺杂区和第三掺杂区之前，可以先在外延层内的预设位置处形成第一阱区、第二阱区和/或第三阱区。其中，这些阱区可以位于第一掺杂区、第二掺杂区和/或第三掺杂区的外侧，并且可以分别包围第一掺杂区、第二掺杂区和/或第三掺杂区的至少一部分。具体地：
在确定出外延层上的将要形成第一掺杂区、第二掺杂区和第三掺杂区的位置之后，可以根据所确定的位置确定出外延层内部的与将要形成的第一掺杂区、第二掺杂区和/或第三掺杂区的位置对应的第一预设位置、第二预设位置和/或第三预设位置。
然后，可以在这些预设位置处分别形成与第一掺杂区、第二掺杂区和/或第三掺杂区对应的第一阱区、第二阱区和/或第三阱区。具体地，可以从第一有源区和/或第二有源区往外延层内的第一预设位置和/或第二预设位置进行第一离子注入，以形成第一阱区和/或第二阱区，例如，N阱，也可以从第三有源区往外延层内的第三预定位置处进行第二离子注入，以形成第三阱区，例如，P阱。其中，第一阱区和第二阱区的掺杂浓度可以相同，但均低于第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂浓度；第三阱区的掺杂浓度也可以低于第三掺杂区的掺杂浓度。
另外，也可以预先确定出第一预设位置至第三预设位置，然后在这些预设位置处分别形成对应的阱区，再根据所形成的阱区来确定第一掺杂区、第二掺杂区和第三掺杂区的位置。
通过形成第一阱区和第二阱区，可以分别形成对第一掺杂区和第二掺杂区的保护，通过形成第三阱区，可以增强第三掺杂区至衬底之间的导电性。
需要说明的是，该步骤S12可以在步骤S11之前或之后执行。虽然图5中示出了，掩埋层在阱区下方，但实际上掩埋层也可以在相邻的阱区之间，在此并没有限制。
在本申请的另一实施例中，如图4和图5所示，在步骤S2之前，该方法还可以包括以下步骤：
S13：在外延层中的远离衬底的一侧上形成用于将第一掺杂区、第二掺杂区和第三掺杂区间隔开的隔离区。
在外延层中的所述一侧形成第一掺杂区、第二掺杂区和第三掺杂区之前，可以首先确定出该外表面上的无源区，然后在这些无源区上形成隔离区。具体地，可以对至少一个无源区进行刻蚀以形成沟槽，并且往沟槽中填充特定材料(例如，氧化物或氮化物)，从而可以形成隔离区(例如，STI)。所形成的隔离区可以直接与对应的掺杂区耦接或分离，从而可以提升电学性能或降低噪声。相应地，在步骤S2中，可以根据无源区的位置来确定有源区的位置，例如，可以将多个无源区之间的区域确定为有源区，然后可以在有源区上形成对应的掺杂区。
在本申请的另一实施例中，如图4和图5所示，在步骤S3之前，该方法还可以包括以下步骤：
S21：在外延层的所述一侧上方制备分别与第一感光元件和第二感光元件连接的淬灭元件。
淬灭元件可以是指以下元件：在第一感光元件和第二感光元件由于探测到大量光子而产生某种物理现象(例如，雪崩击穿现象)时，对第一感光元件和第二感光元件进行淬灭而使第一感光元件和第二感光元件恢复正常探测能力。该淬灭元件可以是电阻或场效应晶体管，并且当淬灭元件为电阻时，可以位于无源区(或隔离区)的上方，而当淬灭元件为场效应晶体管时，其可以位于第一有源区和第二有源区的两侧边缘的上方。此时，第一感光元件和第二感光元件可以是单光子雪崩二极管，该光电探测装置可以是背照式硅光电倍增器。
通过在外延层的一侧形成第一掺杂区至第三掺杂区来获得第一感光元件和第二感光元件之后，可以在所述一侧的上方制备与第一感光元件和第二感光元件对应的淬灭元件。具体地，可以在外延层的一侧上的特定区域沉积多晶硅，并且对所沉积的多晶硅进行刻蚀和掺杂处理等，从而获得淬灭元件。该特定区域可以位于第一有源区和第二有源区的两侧边缘的上方(未示出)，或者可以位于外延层的外表面上的无源区(或隔离区)的上方。
关于对多晶硅进行刻蚀和掺杂处理的具体过程，可以参照现有技术中的相关描述。
然后，可以在淬灭元件上方形成填充有第一金属的第三通孔，通过该第三通孔可以与第一金属互连线欧姆接触，从而实现与对应的第一掺杂区或第二掺杂区的连接。
需要说明的是，虽然图中没有示出，但多个由淬灭元件、对应的第一掺杂区以及实现二者之间连接的第一金属互连线所构成的支路之间通过其中的第一金属互连线并联并经由第二金属互连线连接至第一焊盘。
在本申请的另一实施例中，如图4和图5所示，在步骤S4之前，该方法还可以包括以下步骤：
S31：将反射结构与所制备的第二衬底键合。
在形成反射结构后，可以将反射结构键合在所制备的另一衬底(即，第二衬底)上。具体地，将反射结构中的第二钝化层键合在第二衬底上，使得第二衬底可以对包括反射结构、第一感光元件、第二感光元件等所有组件进行支撑。
在本申请的另一实施例中，在步骤S6之后，该方法还可以包括以下步骤(图中未示出)：
S61：在第四掺杂区下方的与第一感光元件和/或第二感光元件对应的位置处制备凸透镜。
在形成第四掺杂区之后，可以在第四掺杂区下方的与第一感光元件和/或第二感光元件对应的位置处制备凸透镜以聚光，从而可以提高第一感光元件和/或第二感光元件的光子探测效率。
所制备的凸透镜的中心可以对准第一感光元件或第二感光元件的中心，其光路可以避开第一金属互连线，并且当该光电探测装置还设置有淬灭元件的时候，其光路也可以避开淬灭元件。
关于如何制备凸透镜，可以参照现有技术中的描述。
通过上述描述可以看出，本申请实施例通过在外延层中远离第一衬底的一侧形成有呈第二导电类型的第一掺杂区、第二掺杂区以及位于第二掺杂区外侧的呈第一导电类型的第三掺杂区，这使得第一掺杂区与第三掺杂区被第二掺杂区间隔开，并且仅将与第一掺杂区连接的第一焊盘作为该光电探测装置的输出端，所以与第一掺杂区与第三掺杂区相邻的情况相比，这使得在所得到的光电探测装置处于工作状态时，可以增大在第一感光元件内部形成的PN结中的耗尽区的宽度，并且可以减小器件内部噪声对该PN结的影响，从而可以提高对波长较长的光子的探测效率。而且，通过在在外延层的一侧上方的与第一掺杂区对应的位置处形成反射结构，使得可以对穿过第一掺杂区的光子进行反射，从而可以进一步提高光子的探测效率。
需要说明的是，图3和图5中仅示出了该光电探测装置的一部分，其另一部分可以与所示出的部分对称，并且图中示出的组件(例如，第一感光元件和第二感光元件)的数量仅是示意，该光电探测装置可以包括更多第一感光元件和第二感光元件。
上述实施例阐明的***、装置、模块、单元等，具体可以由芯片和/或实体(例如，分立元件)实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种层分别描述。当然，在实施本申请实施例时可以把各层的功能集成在同一个或多个芯片中实现。
虽然本申请提供了如上述实施例或附图所述的组件，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述装置中可以包括更多或者更少的组件。
虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
上述实施例是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和使用本申请而描述的。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于上述实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种光电探测装置的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在所制备的第一衬底上生长出外延层，其中，所述外延层和所述第一衬底均呈第一导电类型；
在所述外延层中的远离所述第一衬底的一侧形成呈与所述第一导电类型相反的第二导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区以及呈所述第一导电类型的第三掺杂区，其中，所述第二掺杂区位于所述第一掺杂区与所述第三掺杂区之间，并且所述第一掺杂区与所述第一衬底和所述外延层中的与所述第一掺杂区对应的第一区域构成第一感光元件，以及所述第二掺杂区与所述第一衬底和所述外延层中的与所述第二掺杂区对应的第二区域构成第二感光元件；
在所述外延层的所述一侧上方形成与所述第一感光元件对应的反射结构；
对所述第一衬底进行处理以露出所述外延层中的与所述一侧相对的另一侧；
对所述外延层的所述另一侧进行掺杂处理以形成呈所述第一导电类型的第四掺杂区；
在所述第四掺杂区的下方制备与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区以及所述第三掺杂区分别连接的第一焊盘、第二焊盘以及第三焊盘，其中，所述第一焊盘构成所述光电探测装置的用作输出端的第一电极，所述第二焊盘构成所述光电探测装置的第二电极，以及所述第三焊盘构成所述光电探测装置的第三电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述第一掺杂区、所述第二掺杂区以及所述第三掺杂区的步骤包括：
确定出所述外延层中的远离所述第一衬底的外表面上的第一有源区、第二有源区以及第三有源区，其中，所述第二有源区位于所述第一有源区和所述第三有源区之间；
利用预设工艺从所述第一有源区和所述第二有源区往所述外延层中掺入第二掺杂剂以形成所述第一掺杂区和所述第二掺杂区，并且利用所述预设工艺从所述第三有源区往所述外延层中掺入第一掺杂剂以形成所述第三掺杂区。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设工艺包括离子注入工艺或扩散掺杂工艺。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述反射结构的步骤包括：
在所述外延层的所述一侧上沉积第一钝化层；
在所述第一钝化层上的与所述第一掺杂区对应的位置处形成反射区；
在形成所述反射区之后，在所述第一钝化层上沉积第二钝化层，其中，形成有所述反射区的所述第一钝化层和所述第二钝化层构成所述反射结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在形成所述反射区之前，所述方法还包括：
在所述第一钝化层中形成与所述第一掺杂区和所述第二掺杂区分别连接的多个第一金属互连线，并且在多个所述第一金属互连线下方形成贯穿所述第一钝化层和所述外延层的填充有第一金属的多个第一通孔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制备所述第一焊盘、所述第二焊盘以及所述第三焊盘的步骤包括：
在所述第四掺杂区的下方沉积第三钝化层，并且在所述第三钝化层中的分别与所述第一掺杂区以及所述第一通孔对应的位置处形成填充有所述第一金属的第二通孔，其中，在所述第一通孔对应的位置处形成的第二通孔与所述第一通孔连通；
在所形成的所述第二通孔的下方形成第二金属互连线；
在形成有所述第二金属互连线的所述第三钝化层的下方沉积第四钝化层，并且对所述第四钝化层进行刻蚀以露出所述第一金属互连线的一部分，其中，在与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第三掺杂区对应的位置处露出的所述第二金属互连线分别形成了所述第一焊盘、所述第二焊盘和所述第三焊盘。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述外延层的所述一侧上方制备分别与所述第一感光元件和所述第二感光元件连接的淬灭元件。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，制备所述淬灭元件的步骤包括：
在所述外延层的所述一侧上的特定区域上沉积多晶硅，并且对所述多晶硅进行刻蚀和掺杂处理以获得所述淬灭元件；
在所述淬灭元件上方形成填充有所述第一金属的第三通孔，以与所述第一金属互连线连接。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在外延层中的远离衬底的一侧形成将所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第三掺杂区间隔开的隔离区。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述隔离区的步骤包括：
对所述外延层中的远离所述第一衬底的外表面上的无源区进行刻蚀以形成沟槽，所述无源区位于用于形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区的多个有源区之间；
往所述沟槽中填充特定材料以形成所述隔离区。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区之前，所述方法还包括：
在所述第一区域和/或所述第二区域内形成呈所述第一导电类型的掩埋层。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述第一掺杂区至所述第三掺杂区之前，所述方法还包括：
在所述外延层内形成与所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和/或所述第三掺杂区分别对应的第一阱区、第二阱区和/或第三阱区。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述第一衬底进行处理之前，所述方法还包括：
将所述反射结构与所制备的第二衬底相键合。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第四掺杂区下方的与所述第一感光元件和/或所述第二感光元件对应的位置处制备凸透镜。
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