一种防止信号串扰的焦平面阵列器件及其制作方法与流程

本申请涉及焦平面阵列器件，特别涉及一种防止信号串扰的焦平面阵列器件及其制作方法。

背景技术：

1、对焦平面阵列光电器件而言，串扰就是当光辐射信号作用在某一像元产生响应信号的同时，在其相邻的像元上也出现了响应信号。串扰是一个限制焦平面阵列光电器件性能的重要因素，直接对焦平面器件的调制传递函数产生影响，尤其对于高像元密度及宽波段相应的焦平面阵列器件而言更是如此。串扰一般分为光学串扰和电学串扰两种，光学串扰指的是进入目标像元的部分光辐射信号经传输后进入了相邻的像元从而引入串扰，它与光的衍射效应以及不平整衬底、背面生长介质膜及金属膜的对光信号的反射等因素相关；电学串扰指的是入射的光辐射信号经目标像元吸收后转化成非平衡载流子后，非平衡载流子通过横向扩散进入相邻的像元区域，并被相邻的像元pn结吸收后形成光电流串扰输出信号；另外对于盖革模式雪崩光电二极管，其倍增层在发生雪崩过程中存在微弱自发光，被附近其他像元接收并产生错误信号，是一种特殊的光电结合的串扰。

2、目前焦平面阵列器件抑制串扰的方法是做衬底移除技术及深台面隔离技术，衬底移除能够降低衬底表面对光辐射信号的散射或特定角度范围全反射效应引发相邻像元的光学串扰，深台面隔离能够抑制非平衡载流子横向扩散效应，依靠上述两种方案已经抑制了大部分串扰，但仍并不能完全消除串扰。目标像元受激后辐射向外溢出次生光子，即使像元之间存在物理隔离，但部分次生光子仍通过空间通道传输到相邻像元形成串扰。另外移除衬底后，背面介质膜及金属膜还能将通过狭小的接触层通道的次生光子反射至邻近像元形成串扰。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种防止信号串扰的焦平面阵列器件及其制作方法，以解决相关技术中焦平面阵列器件存在相邻apd信号串扰，影响器件性能的问题。

2、本申请提供的技术方案具体如下：

3、第一方面，本申请提供了一种防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，包括如下步骤：

4、在衬底的表面制作外延层，外延层由上至下依次包括第一接触层、吸收层、第二接触层、腐蚀停刻层；

5、刻蚀外延层的表面，以形成焦平面阵列台面；

6、在焦平面阵列台面的表面制备钝化膜；

7、刻蚀，以去除焦平面阵列台面底部的钝化膜；

8、在焦平面阵列台面的底部和侧壁沉积金属电极层；

9、在焦平面阵列台面的顶部制备in柱，在in柱的表面连接读出电路；

10、在读出电路与外延层之间填充胶体；

11、去除衬底和腐蚀停刻层；

12、刻蚀焦平面阵列台面底部的第二接触层，以裸露出金属电极层；

13、在第二接触层的表面制作增透膜，所述增透膜设有金属电极层露出孔；

14、在裸露的金属电极层表面制作背电极。

15、一些实施例中，所述第一接触层为p接触层，所述第二接触层为n接触层；

16、或者，所述第一接触层为n接触层，所述第二接触层为p接触层。

17、一些实施例中，所述焦平面阵列台面包括若干凸台，相邻两个凸台之间具有隔离槽，所述隔离槽的深度到达第二接触层内。

18、一些实施例中，“刻蚀，以去除焦平面阵列台面底部的钝化膜”包括如下步骤：

19、刻蚀，去除隔离槽底壁以及隔离槽侧壁中位于第二接触层表面的钝化膜。

20、一些实施例中，所述金属电极层覆盖所述隔离槽的底壁和侧壁并延伸至凸台的顶面。

21、一些实施例中，所述凸台的倾斜角度＜70°。

22、一些实施例中，“刻蚀焦平面阵列台面底部的第二接触层，以裸露出金属电极层”包括如下步骤：

23、刻蚀，将隔离槽底部的第二接触层去除以裸露出金属电极层。

24、一些实施例中，“在裸露的金属电极层表面制作背电极”包括如下步骤：

25、在位于隔离槽底部的金属电极层上背离读出电路的表面沉积金属，以形成背电极。

26、一些实施例中，和/或，采用icp刻蚀去除腐蚀停刻层(204)；

27、和/或，通过icp-cvd技术生长增透膜(9)。

28、第二方面，本申请提供了一种防止信号串扰的焦平面阵列器件，其采用如上所述的方法制备得到。

29、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

30、本申请在焦平面阵列台面的侧壁覆盖金属电极层后，光子经台面侧壁传递至相邻apd的路径通道被台面侧壁覆盖的金属电极层完全屏蔽；

31、本申请通过刻蚀背面接触层将各个像元完全独立，阻断了光子经接触层通道借助背面介质膜及金属膜的反射传输至临近像元的通路，因此本申请能进一步抑制焦平面阵列中相邻apd信号的串扰问题，达到几乎完全消除串扰的目的。

技术特征：

1.一种防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，所述第一接触层(201)为p接触层，所述第二接触层(203)为n接触层；

3.如权利要求1所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，所述焦平面阵列台面(3)包括若干凸台(301)，相邻两个凸台(301)之间具有隔离槽(302)，所述隔离槽(302)的深度到达第二接触层(203)内。

4.如权利要求3所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，“刻蚀，以去除焦平面阵列台面(3)底部的钝化膜(4)”包括如下步骤：

5.如权利要求3所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，所述金属电极层(5)覆盖所述隔离槽(302)的底壁和侧壁并延伸至凸台(301)的顶面。

6.如权利要求3所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，所述凸台(301)的倾斜角度＜70°。

7.如权利要求3所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，“刻蚀焦平面阵列台面(3)底部的第二接触层(203)，以裸露出金属电极层(5)”包括如下步骤：

8.如权利要求3所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，“在裸露的金属电极层(5)表面制作背电极(10)”包括如下步骤：

9.如权利要求1所述的防止信号串扰的焦平面阵列器件的制作方法，其特征在于，采用湿法腐蚀去除衬底(1)；

10.一种防止信号串扰的焦平面阵列器件，其特征在于，其采用如权利要求1-9任一所述的方法制备得到。

技术总结
本申请涉及一种防止信号串扰的焦平面阵列器件及其制作方法，包括如下步骤：在衬底表面制作依次包括第一接触层、吸收层、第二接触层、腐蚀停刻层的外延层；刻蚀外延层以形成焦平面阵列台面；焦平面阵列台面表面制备钝化膜；刻蚀去除焦平面阵列台面底部的钝化膜；然后在底部和侧壁沉积金属电极层；依次进行In柱制作、读出电路安装和胶体填充；去除衬底和腐蚀停刻层；刻蚀底部的第二接触层，裸露出金属电极层；在第二接触层表面制作增透膜；在裸露的金属电极层表面制作背电极。本申请通过台面侧壁生长金属电极层及利用刻蚀背面接触层的方式，将屏蔽现有深台面阵列器件存在的两种串扰路径，从而达到进一步抑制焦平面阵列像元之间信号串扰的目的。

技术研发人员：曾磊,杨简遥,张舟,熊祎灵,彭旭
受保护的技术使用者：武汉光谷量子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12