專利名稱：具有淺n+層的薄有源層魚(yú)骨形光敏二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改善的裝置特性的光敏二極管陣列。具體地講，本發(fā)明涉及可制作在薄有源層(例如，外延的或薄的直接結(jié)合的層)上的具有魚(yú)骨形結(jié)構(gòu)的光敏二極管裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及具有減小的結(jié)電容、減小的暗電流和改善的信號(hào)噪聲比的光敏二極管陣列。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的計(jì)算X射線斷層攝影(computed tomography, CT)掃描器和數(shù)字式X射線照相系統(tǒng)采用大量(幾百至幾千的數(shù)量級(jí))的X射線檢測(cè)器，其中每個(gè)X射線檢測(cè)器都包括將X射線轉(zhuǎn)換成光的閃爍器和將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電管(photocell)或者光敏二極管陣列。某些光敏二極管具有形成在半導(dǎo)體材料中的二電極輻射敏感結(jié)。照射該結(jié)的光產(chǎn)生電荷載流子(通過(guò)可移動(dòng)的或者“自由的”電子和空穴)。用少量雜質(zhì)摻雜半導(dǎo)體會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)大大增加電荷載流子數(shù)。當(dāng)摻雜的半導(dǎo)體具有過(guò)剩(多數(shù))的空穴時(shí)，被稱為P型， 而當(dāng)它包含過(guò)剩(多數(shù))的自由電子時(shí)，被看作η型。P摻雜半導(dǎo)體中的空穴是多數(shù)載流子(majority carriers)，而電子是少數(shù)載流子(minority carriers)。在η型摻雜的情況下，電子是多數(shù)載流子，而空穴是少數(shù)載流子。η型和ρ半導(dǎo)體連接在一起所形成的結(jié)稱為 P-N結(jié)。在P-N結(jié)位置，形成所謂耗盡區(qū)的區(qū)域，其阻擋從η型區(qū)域到ρ型區(qū)域的電流傳導(dǎo)， 但是允許P型區(qū)域到η型區(qū)域的電流傳導(dǎo)。耗盡區(qū)域沒(méi)有任何多數(shù)載流子，且為非導(dǎo)電層。 換言之，空穴和電子在P-N結(jié)的復(fù)合導(dǎo)致該區(qū)域的移動(dòng)電荷的耗盡。在結(jié)處于熱平衡(即穩(wěn)定狀態(tài))時(shí)，耗盡區(qū)域形成為跨越P-N結(jié)。電子和空穴將擴(kuò)散在電子和空穴濃度較低的區(qū)域中。N型半導(dǎo)體具有過(guò)剩的自由電子，而P型半導(dǎo)體具有過(guò)剩的空穴。因此，在形成P-N結(jié)時(shí)，電子將擴(kuò)散進(jìn)入P側(cè)，而空穴將擴(kuò)散進(jìn)入N側(cè)。然而， 當(dāng)空穴和電子接觸時(shí)，它們通過(guò)復(fù)合而彼此抵消。這將鄰近耗盡區(qū)域的施主原子露出，此時(shí)這些施主原子為帶電離子。這些離子在N側(cè)為正的而在P側(cè)為負(fù)的，產(chǎn)生電場(chǎng)以抵消電荷載流子的連續(xù)擴(kuò)散。當(dāng)電場(chǎng)足以抵制引入空穴和電子時(shí)，耗盡區(qū)域達(dá)到其平衡寬度。在反向偏壓下(P相對(duì)于N為負(fù))，該電勢(shì)增力卩，進(jìn)一步加寬了耗盡區(qū)。正向偏壓 (P相對(duì)于N為正)使該區(qū)變窄，并且最終使其減小到?jīng)]有，使結(jié)導(dǎo)電且允許自由流過(guò)電荷載流子。因此，能夠控制該非導(dǎo)電層，以允許在一個(gè)方向上流過(guò)電流，而在另一個(gè)(相反)方向上沒(méi)有電流流過(guò)。當(dāng)P-N結(jié)正向偏置時(shí)，因?yàn)榻档土?P-N結(jié)的電阻，所以電荷自由流動(dòng)。 然而，當(dāng)P-N結(jié)反向偏置時(shí)，結(jié)的勢(shì)壘(且因此電阻)變得較大，電荷流動(dòng)為最小。本質(zhì)上有效的固態(tài)半導(dǎo)體裝置，特別是硅光敏二極管，是在較大波長(zhǎng)范圍上具有足夠高的性能且易于使用的最普通的光電探測(cè)器。硅光敏二極管在寬的光譜范圍內(nèi)對(duì)光敏感，從深紫外線經(jīng)過(guò)可見(jiàn)光擴(kuò)展到近紅外線，約為200nm至llOOnm。硅光敏二極管，通過(guò)利用它們檢測(cè)微小光強(qiáng)度的存在或不存在的能力，易于在適當(dāng)校準(zhǔn)時(shí)極精確地測(cè)量這些微小光的強(qiáng)度。例如，適當(dāng)校準(zhǔn)的硅光敏二極管檢測(cè)和測(cè)量在很寬范圍上變化的光強(qiáng)度，從ιο_13瓦/cm2以下的非常小的光強(qiáng)度到10_3瓦/cm2以上的高強(qiáng)度。硅光敏二極管可以用在包括但不限于下面的應(yīng)用分類光譜、距離和速度測(cè)量、激光測(cè)距、激光引導(dǎo)發(fā)射、激光對(duì)準(zhǔn)和控制系統(tǒng)、光學(xué)自由空氣通訊、光學(xué)雷達(dá)、輻射檢測(cè)、光學(xué)位置編碼、膜處理、火焰監(jiān)視、閃爍器讀出、諸如監(jiān)測(cè)地球臭氧層和污染監(jiān)測(cè)的環(huán)境應(yīng)用、 諸如夜間攝影、核醫(yī)療成像、光子醫(yī)療成像和多片計(jì)算機(jī)X線斷層攝影(CT)成像、安全拍攝和恐嚇檢測(cè)的低光水平成像、薄照片芯片應(yīng)用以及計(jì)算應(yīng)用的廣泛范圍。典型地，光敏二極管陣列采用閃爍體材料(scintillator material)，用于吸收高能量(離子化)的電磁或帶電粒子輻射，其響應(yīng)于特征波長(zhǎng)上的熒光光子。閃爍體由它們的光輸出(每單位吸收能量的發(fā)射光子數(shù))的短熒光衰減時(shí)間和它們自身特定發(fā)射能量的波長(zhǎng)上的光學(xué)透明度限定。閃爍體的衰變時(shí)間越小，即其熒光閃爍的持續(xù)時(shí)間越短，檢測(cè)器將具有的所謂的“死時(shí)間(dead time)”越少，并且它能夠檢測(cè)的每單位時(shí)間的離子化事件越多。閃爍體用于檢測(cè)很多安全和檢測(cè)系統(tǒng)中的電磁波或粒子，包括CT、X-射線和伽馬射線。在那里，閃爍體將能量轉(zhuǎn)換成光電倍增管(PMT)或P-N結(jié)光敏二極管可檢測(cè)的波長(zhǎng)的光。光敏二極管的典型特征是具有特定的參數(shù)，例如，電特性、光學(xué)特性、電流特性、電壓特性和噪聲等。電特性主要包括并聯(lián)電阻、串聯(lián)電阻、結(jié)電容、上升或下降時(shí)間和/或頻率響應(yīng)。光學(xué)特性包括響應(yīng)性、量子效率、非均勻性和/或非線性。光敏二極管噪聲可以包括熱噪聲、量子、光子或散粒噪聲和/或閃爍噪聲。在增加信號(hào)噪聲比和提高信號(hào)對(duì)比度的努力中，所希望的是增加光敏二極管的光誘導(dǎo)電流。這樣，提高光敏二極管的靈敏度并改善光敏二極管的總體質(zhì)量。光敏二極管靈敏度在低水平光應(yīng)用中至關(guān)重要，并且典型地由稱為噪聲等效功率(noise equivalent power,NEP)的參數(shù)量化，其定義為光敏二極管在檢測(cè)器輸出處產(chǎn)生的信號(hào)噪聲比為一的光學(xué)功率。NEP通常在頻率帶寬上指定為給定的波長(zhǎng)。光敏二極管吸收光子或者帶電粒子，適合于檢測(cè)入射光或者光學(xué)功率，并且產(chǎn)生與入射光成比例的電流，因此將入射光轉(zhuǎn)換為電功率。光敏二極管的光誘導(dǎo)電流對(duì)應(yīng)于信號(hào)，而“暗”或“泄漏”電流表示噪聲?！鞍怠彪娏魇沁@樣的電流，它不是由光誘導(dǎo)的電流，或者沒(méi)有光時(shí)存在的電流。光敏二極管利用信號(hào)噪聲比的大小處理信號(hào)。泄漏電流是當(dāng)前光敏二極管陣列應(yīng)用中的信號(hào)偏離和噪聲的主要根源。泄漏電流在“暗”狀態(tài)時(shí)或者在結(jié)上施加的給定反向偏置電壓下沒(méi)有光時(shí)流過(guò)光敏二極管。泄漏電流在反向施加電壓的特定值處被規(guī)定。泄漏電流是依賴溫度的；因此，溫度的升高或者反向偏置導(dǎo)致泄漏或者暗電流的增加。一般規(guī)則是周圍環(huán)境溫度每增加10°c暗電流近似翻番。 然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，具體的二極管類型可能與該關(guān)系有很大的變化。例如，可能的是溫度每增加6°c泄漏或者暗電流近似翻番。為了減小、消除或者控制泄漏電流，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)采用了各種方法。例如，轉(zhuǎn)讓給Agilent Technologies, Inc.的美國(guó)專利第4904861號(hào)公開(kāi)了“ [一種]光學(xué)譯碼器，包括多個(gè)有源光敏二極管，以陣列形式設(shè)在半導(dǎo)體芯片上；譯碼構(gòu)件，具有交替區(qū)域，用于響應(yīng)該譯碼構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)交替地照射和不照射該有源光敏二極管；連接到該有源光敏二極管用于測(cè)量來(lái)自該有源光敏二極管的電流的裝置；以及足夠的無(wú)源光敏二極管區(qū)域，在該半導(dǎo)體芯片上該有源光敏二極管陣列的每個(gè)端部，以使有源光敏二極管陣列的每個(gè)端部的泄漏電流基本上等于遠(yuǎn)離該陣列的端部的有源光敏二極管的泄漏電流”。類似地，同樣轉(zhuǎn)讓給 Agilent Technologies, Inc.的美國(guó)專利第4998013號(hào)公開(kāi)了 “屏蔽光敏二極管泄漏電流的裝置，包括在半導(dǎo)體芯片上的至少一個(gè)有源光敏二極管；測(cè)量來(lái)自該有源光敏二極管的電流的裝置；基本上圍繞該有源光敏二極管、具有光敏二極管結(jié)的屏蔽區(qū)域；以及用零偏置或者反向偏置來(lái)偏置屏蔽區(qū)域光敏二極管結(jié)的裝置”。轉(zhuǎn)讓給Digirad Corporation的美國(guó)專利第6670258號(hào)公開(kāi)了 “ [ 一種]制造低泄漏電流光敏二極管陣列的方法，包括在基板的前側(cè)限定光敏二極管的前側(cè)結(jié)構(gòu)；在該基板的后表面上形成重?fù)诫s吸除層(gettering layer)；在該基板上執(zhí)行吸除工藝，以將不希望的成分從該基板傳輸?shù)剿鑫龑?，并且在該基板?nèi)形成除了所述吸除層之外的另一層，該另一層是重?fù)诫s的、導(dǎo)電的晶體層；在所述吸除工藝后，去除整個(gè)吸除層；以及在所述去除后，薄化該基板內(nèi)的重?fù)诫s的、導(dǎo)電的晶體層，以產(chǎn)生本體光學(xué)透明、導(dǎo)電偏置電極層”。類似地，同樣轉(zhuǎn)讓給Digirad Corporation的美國(guó)專利號(hào)第67；34416號(hào)公開(kāi)了“[一種]低泄漏電流光敏二極管陣列，包括基板，具有前側(cè)和后側(cè)；多個(gè)柵極區(qū)域，形成為靠近該基板的該前側(cè)；后側(cè)層，形成在該基板內(nèi)并靠近該基板的該后側(cè)，該后側(cè)層的厚度約為 0. 25至1. 0微米，并且具有約每平方50至IOOOOhm的片電阻”。轉(zhuǎn)讓給臺(tái)灣的United Microelectronics Corporation 的美國(guó)專利第 6569700 號(hào)公開(kāi)了“ [一種]降低半導(dǎo)體晶片上的光敏二極管的泄漏電流的方法，該半導(dǎo)體晶片的表面包括P型基板、形成光敏二極管的光敏元件的光敏區(qū)域以及位于該基板中圍繞該光敏區(qū)域的淺溝槽，該方法包括在該淺溝槽中形成包含P型摻雜劑的摻雜多晶硅層；利用熱工藝使該摻雜多晶硅層中的P性摻雜劑擴(kuò)散進(jìn)入P型基板圍繞該淺溝槽的底部的部分以及該淺溝槽的壁；去除該摻雜的多晶硅層；將絕緣體填充在該淺溝槽中，以形成淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)；執(zhí)行第一離子注入工藝，以在該光敏區(qū)域中形成第一 η型摻雜區(qū)域；以及在該光敏區(qū)域中執(zhí)行第二離子注入工藝，以形成第二 η型摻雜區(qū)域”。另外，轉(zhuǎn)讓給General Electric Company的美國(guó)專利第6504158號(hào)公開(kāi)了 “一種在成像設(shè)備中減小泄漏電流的方法，包括提供其中具有至少一個(gè)輻射敏感成像區(qū)域的基板；在該基板中形成保護(hù)區(qū)域，位于或者緊鄰該基板的切割邊緣，以在該成像設(shè)備使用時(shí)減少?gòu)脑撉懈钸吘壍竭_(dá)該至少一個(gè)輻射敏感成像區(qū)域的泄漏電流；以及相對(duì)于該基板反向電偏置該至少一個(gè)輻射敏感成像區(qū)域和該保護(hù)區(qū)域”。在某些應(yīng)用中，所希望的是制造具有小橫向尺寸且在一起靠近地隔開(kāi)的光學(xué)檢測(cè)器。例如，在某些醫(yī)療應(yīng)用中，所希望的是增加檢測(cè)器陣列的光學(xué)分辨率，以允許改善圖像掃描，例如，計(jì)算X射線斷層攝影(CT)掃描。然而，以該類型的二極管陣列所用的傳統(tǒng)摻雜水平，由半導(dǎo)體中光子交互作用產(chǎn)生的少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度在至少幾十微米的范圍，并且這樣的少數(shù)載流子具有影響二極管上遠(yuǎn)離產(chǎn)生少數(shù)載流子區(qū)域的信號(hào)的可能性。因此，傳統(tǒng)光敏二極管陣列的另一個(gè)缺點(diǎn)是相鄰檢測(cè)器結(jié)構(gòu)之間發(fā)生的串?dāng)_的量和程度，主要原因是二極管之間少數(shù)載流子引起的泄漏電流。隨著檢測(cè)器陣列的尺寸、個(gè)別檢測(cè)器的尺寸、空間分辨率和二極管間隔的減小，二極管之間的串?dāng)_問(wèn)題甚至變得更加嚴(yán)重。為了減小這樣的串?dāng)_已經(jīng)采用了各種方法，包括但不限于，提供無(wú)源光敏二極管以平衡泄漏電流，如Epstein等的美國(guó)專利第4904861號(hào)和第4998013號(hào)所述；為了減少
6檢測(cè)器的決定時(shí)間到可接受水平，利用抽吸二極管去除慢擴(kuò)散電流，如美國(guó)專利第5408122 號(hào)所述；以及在外延層中提供摻雜密度的梯度，如Effelsberg的美國(guó)專利第5，430，321號(hào)所述。除了泄漏電流和串?dāng)_的作用，噪聲常常是任何裝置或者系統(tǒng)的性能的限制因素。 在度量的幾乎每個(gè)領(lǐng)域中，對(duì)信號(hào)檢測(cè)能力的限制由噪聲或者使所希望信號(hào)模糊的無(wú)用信號(hào)決定。如上所述，NEP用于量化檢測(cè)器噪聲。噪聲問(wèn)題在裝置或系統(tǒng)成本上通常具有重要作用。傳統(tǒng)的光敏二極管對(duì)于噪聲問(wèn)題特別敏感。與其它類型的光傳感器類似，對(duì)光敏二極管的光檢測(cè)的較低限制由裝置的噪聲特性決定。如上所述，光敏二極管中典型的噪聲成分包括熱噪聲、量子或散粒噪聲、以及閃爍噪聲。這些噪聲成分集體貢獻(xiàn)于光敏二極管中的總噪聲。熱噪聲或者約翰遜噪聲(Johnson noise)與光敏二極管的分流電阻值負(fù)相關(guān)(inverselyrelate to)，并且在二極管運(yùn)行在零施加反向偏置條件下傾向于成為主要的噪聲成分。散粒噪聲依賴于光敏二極管的泄漏或暗電流，并且由流過(guò)裝置的電流(暗電流或者光電流)的隨機(jī)波動(dòng)產(chǎn)生。以裝置上施加外部反向偏壓的光傳導(dǎo)模式使用光敏二極管時(shí)，散粒噪聲傾向于占主導(dǎo)地位。作為示例，平面擴(kuò)散光敏二極管在反向偏置模式下運(yùn)行產(chǎn)生的檢測(cè)器噪聲是散粒噪聲和熱噪聲二者的結(jié)合。 閃爍噪聲，與熱噪聲或散粒噪聲不同，具有與光譜密度成反比的關(guān)系。閃爍噪聲可以在關(guān)注帶寬包含小于IkHz的頻率時(shí)占主導(dǎo)地位。第二個(gè)問(wèn)題也貢獻(xiàn)于影響光敏二極管靈敏度的暗噪聲和其它噪聲源。這些主要包括靈敏有源區(qū)域規(guī)范(幾何和尺寸)、響應(yīng)速度、在關(guān)注波長(zhǎng)處的量子效率、響應(yīng)線性和響應(yīng)空間均勻性等的決定和/或選擇。在CT應(yīng)用中，例如行李檢查所用的那些，所希望的是具有高密度的光敏二極管陣列，其具有低的暗電流、低電容、高信號(hào)噪聲比、高速度和低串?dāng)_。然而，如上所述，傳統(tǒng)光敏二極管試圖實(shí)現(xiàn)這些有競(jìng)爭(zhēng)性的通常為相互矛盾的特性存在大量的問(wèn)題。例如，為了實(shí)現(xiàn)低電容，光敏二極管可以制造在高電阻(量級(jí)在 4000-6000 Ω cm)的硅材料上。然而，采用高電阻材料導(dǎo)致裝置具有高的暗電流。圖1是傳統(tǒng)的、現(xiàn)有技術(shù)的魚(yú)骨形光敏二極管裝置100的截面圖。光敏二極管陣列100包括基板晶片105，基板晶片105是厚的塊體晶片，其有源區(qū)域厚度的量級(jí)在 275-400 μ m0如圖1所示，在傳統(tǒng)的魚(yú)骨形光敏二極管裝置上，某些光生空穴110在塊體起始晶片的厚的有源體積106中沿各方向隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，例如路徑115。因?yàn)樯贁?shù)載流子的壽命有限，這些光生空穴中的很多空穴因空穴和電子在塊體材料中的復(fù)合而損失掉，這導(dǎo)致光敏二極管的電荷收集效率或者響應(yīng)率的降低。為了在現(xiàn)有技術(shù)的魚(yú)骨形光敏二極管裝置中改善電荷收集效率，P+擴(kuò)散骨 (bone)需要設(shè)置為彼此相對(duì)靠近。然而，這因?yàn)樵趯+擴(kuò)散骨彼此靠近設(shè)置在一起時(shí)需要相對(duì)大量的P+魚(yú)骨并導(dǎo)致高的結(jié)電容而成為缺點(diǎn)。典型地，從P-N結(jié)進(jìn)一步光生的電荷載流子可以朝著P+擴(kuò)散“骨”擴(kuò)散且被耗盡區(qū)域收集。另外，如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中的魚(yú)骨形光敏二極管裝置是不利的，因?yàn)橹圃旃饷舳O管所用的高體積、厚的有源層105導(dǎo)致高的暗電流，這是因?yàn)榘惦娏髋c裝置的有源層的總體積成比例。另外，上面參考圖1描述的傳統(tǒng)光敏二極管陣列的不利因素在于光敏二極管傾向于分流電阻的降低，因?yàn)镻-N結(jié)由相對(duì)薄的抗反射層鈍化，例如量級(jí)為150人的氧化硅和量級(jí)為425人的氮化硅。結(jié)果是魚(yú)骨形光敏二極管具有高噪聲特性，且因此信號(hào)噪聲比差。需要做的是光敏二極管陣列可以制造在薄的有源層上。特別是，所需要做的是光敏二極管陣列可以制造在薄有源層上，例如，薄外延層或者薄的直結(jié)合層上，用于較快的上升時(shí)間和較好的電荷收集效率。還需要一種光敏二極管陣列，該光敏二極管陣列具有減小的結(jié)電容和減小的暗電流，因此改善光敏二極管陣列的信號(hào)噪聲比。還需要做的是光敏二極管陣列具有減小的結(jié)電容和減小的暗電流，因此改善光敏二極管陣列的信號(hào)噪聲比而不犧牲性能特性，例如量子效率。另外，需要做的是在薄的有源層上制造具有減小的結(jié)電容和減小的暗電流效果的光敏二極管陣列的經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上和操作上可行的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。另外，需要做的是制造在于光敏二極管陣列和單獨(dú)二極管元件的整體性能特性上得到改善的計(jì)算X射線斷層攝影(CT)掃描器應(yīng)用上可用的光敏二極管陣列的經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上和操作上可行的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供具有魚(yú)骨形結(jié)構(gòu)的光敏二極管裝置，其可在諸如外延層或薄直接結(jié)合層的薄有源層上制作，具有改善的裝置特性，包括降低的結(jié)電容、降低的暗電流及改善的信號(hào)噪聲比。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供光敏二極管陣列，包括薄有源層基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；多個(gè)光敏二極管，一體地形成在該薄有源層基板中以形成所述陣列；多個(gè)金屬接觸，設(shè)置在所述前側(cè)和所述后側(cè)，其中所述陣列的制造包括通過(guò)掩模氧化用氧化物涂覆所述基板的所述前側(cè)；用η+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用該η+光刻掩模選擇性蝕刻涂覆在所述薄有源層基板的所述前側(cè)的氧化物，并且完全蝕刻該基板的該后側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)擴(kuò)散η+層以形成η+區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)執(zhí)行推進(jìn)氧化；用P+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模； 采用P+光刻掩模選擇性蝕刻所述基板晶片的所述前側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散P+層；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)施加推進(jìn)氧化層；對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模以形成至少一個(gè)有源區(qū)域蝕刻圖案；采用所述有源區(qū)域蝕刻圖案選擇性蝕刻所述基板的所述前側(cè)涂覆的氧化物，并且完全蝕刻所述基板的所述后側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)施加至少一個(gè)抗反射層；用接觸窗口掩模對(duì)所述基板晶片的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用所述接觸窗口掩模選擇性蝕刻該基板的前側(cè)以形成至少一個(gè)接觸窗口，并且從該基板的后側(cè)完全蝕刻該至少一個(gè)抗反射層；對(duì)所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)進(jìn)行金屬涂敷；并且對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模和選擇性蝕刻以形成金屬接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，該薄有源層的厚度為15μπι。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層保留在該薄有源層的前側(cè)的至少一部分上以提高裝置的結(jié)構(gòu)剛性。可選地，本發(fā)明的光敏二極管還包括機(jī)械支撐，該機(jī)械支撐結(jié)合到所述薄有源區(qū)域?qū)踊宓乃龊髠?cè)。在一個(gè)實(shí)施例中， 該機(jī)械支撐包括η+硅基板。
8
在一個(gè)實(shí)施例中，P+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，魚(yú)骨形圖案的P+ 掩模包括由P+外圍框架骨進(jìn)一步限定的多個(gè)P+骨。在一個(gè)實(shí)施例中，所述魚(yú)骨形圖案中的相鄰P+骨之間的距離為700 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層為薄膜材料，其中該薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金屬之一。在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層是厚度為150人的二氧化硅抗反射層。在另一個(gè)實(shí)施例中，抗反射涂層是厚度為人的氮化硅抗反射層。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是光敏二極管陣列，包括薄有源層基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；機(jī)械支撐，結(jié)合到所述薄有源區(qū)域基板的所述后側(cè)；多個(gè)光敏二極管，一體地形成在該薄有源層基板中以形成所述陣列；多個(gè)金屬接觸，設(shè)置在所述前側(cè)和所述后側(cè)，其中所述陣列的制造包括通過(guò)掩模氧化用氧化物涂覆所述基板的所述前側(cè)；用η+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用該η+光刻掩模選擇性蝕刻涂覆在所述薄有源層基板的所述前側(cè)的氧化物，并且完全蝕刻該基板的該后側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)擴(kuò)散η+層以形成η+區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)執(zhí)行推進(jìn)氧化； 用P+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用P+光刻掩模選擇性蝕刻所述基板晶片的所述前側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散P+層；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)施加推進(jìn)氧化層；對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模以形成至少一個(gè)有源區(qū)域蝕刻圖案；采用所述有源區(qū)域蝕刻圖案選擇性蝕刻所述基板的所述前側(cè)涂覆的氧化物，并且完全蝕刻所述基板的所述后側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)施加至少一個(gè)抗反射層；用接觸窗口掩模對(duì)所述基板晶片的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用所述接觸窗口掩模選擇性蝕刻該基板的該前側(cè)以形成至少一個(gè)接觸窗口，并且從該基板的該后側(cè)完全蝕刻該至少一個(gè)抗反射層；對(duì)所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)進(jìn)行金屬涂敷；以及對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模和選擇性蝕刻以形成金屬接觸。在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是光敏二極管陣列，包括薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；多個(gè)二極管元件，一體地形成在該基板中以形成所述陣列，其中每個(gè)二極管元件具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案，還包括至少一個(gè)P+骨和P+骨框架外圍(bone frame periphery)，其中每個(gè)ρ+骨由厚氧化物層保護(hù)，以及多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述被保護(hù)的P+魚(yú)骨形圖案充分提高了結(jié)構(gòu)剛性，并且減少了相鄰光敏二極管之間的結(jié)和泄漏電流。在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是光敏二極管陣列，包括薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；機(jī)械支撐，結(jié)合到所述薄有源區(qū)域基板的所述后側(cè)；多個(gè)二極管元件，一體地形成在該基板中以形成所述陣列，其中每個(gè)二極管元件具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案， 還包括至少一個(gè)P+骨和P+骨框架外圍，其中每個(gè)P+骨由厚氧化物層保護(hù)，以及多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述被保護(hù)的P+魚(yú)骨形圖案充分提高結(jié)構(gòu)剛性且減少相鄰光敏二極管之間的結(jié)和泄漏電流。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是相鄰ρ+骨之間包括淺η+層的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在再一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括三個(gè)ρ+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括四個(gè)P+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在再一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括五個(gè)ρ+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在再一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括六個(gè)ρ+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在再一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括七個(gè)ρ+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在再一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為每個(gè)光敏二極管元件包括八個(gè)ρ+骨配置設(shè)計(jì)的光敏二極管元件和光敏二極管陣列。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為包括多個(gè)ρ+骨的光敏二極管元件和光敏二極管陣列，其中每個(gè)光敏二極管元件的僅最后垂直魚(yú)骨具有金屬接觸棒，并且金屬接觸棒連接到配線結(jié)合焊盤(pán)。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為包括多個(gè)P+骨的光敏二極管元件和光敏二極管陣列，其中每個(gè)光敏二極管元件的所有魚(yú)骨形具有金屬接觸棒，并且金屬接觸棒連接到配線結(jié)合焊盤(pán)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明針對(duì)于光敏二極管陣列，其包括a)薄有源層基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；b)多個(gè)光敏二極管，一體地形成在該薄有源層基板中以形成所述陣列； c)多個(gè)金屬接觸，設(shè)置在所述前側(cè)，其中所述陣列的制造包括通過(guò)掩模氧化用氧化物層涂覆所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用P+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；選擇性蝕刻在所述基板晶片的所述前側(cè)的氧化物層，其中P+光刻掩模用于在所述前側(cè)暴露出P+擴(kuò)散區(qū)域，并且完全蝕刻所述基板的所述后側(cè)涂覆的氧化物；在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散P+層以形成P+擴(kuò)散區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)施加推進(jìn)氧化層；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用η+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模，以形成至少一個(gè)有源區(qū)域蝕刻圖案；采用所述有源區(qū)域蝕刻圖案選擇性蝕刻所述基板的所述前側(cè)的該光致抗蝕劑層，以暴露所述前側(cè)的η+擴(kuò)散區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散n+layer，以在相鄰ρ+區(qū)域之間形成淺η+區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)氧化；用氧化物層涂覆所述基板的所述前側(cè)的至少一個(gè)暴露表面；用氮化硅層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用接觸窗口掩模對(duì)所述基板晶片的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用所述接觸窗口掩模選擇性蝕刻該基板的該前側(cè)以形成至少一個(gè)接觸窗口 ；對(duì)所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)進(jìn)行金屬涂敷；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；以及對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模和選擇性蝕刻以形成金屬接觸?？蛇x地，薄有源層的厚度為15 μ m。ρ+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。魚(yú)骨形圖案P+掩模包括由P+外圍框架骨進(jìn)一步限定的多個(gè)P+骨。所述魚(yú)骨形圖案中相鄰P+骨之間的距離為700 μ m。淺η+層的深度為0. 3 μ m。抗反射涂層是薄膜材料。薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金屬之一?？狗瓷渫繉邮呛穸葹?50人的二氧化硅抗反射層。 抗反射涂層是厚度為人的氮化硅抗反射層。氧化物層保留在薄有源層的前側(cè)的至少一部分上，以提高裝置的結(jié)構(gòu)剛性。該陣列還包括機(jī)械支撐，該機(jī)械支撐結(jié)合到所述薄有源區(qū)域?qū)踊宓乃龊髠?cè)。機(jī)械支撐包括η+硅基板。
在另一個(gè)實(shí)施例中，光敏二極管陣列包括a)薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；b)多個(gè)二極管元件，一體地形成在基板中以形成所述陣列，其中每個(gè)二極管元件具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案，還包括至少兩個(gè)P+骨、P+骨框架外圍和相鄰P+區(qū)域之間的至少一個(gè)淺η+區(qū)域，并且其中每個(gè)ρ+骨由厚氧化物層保護(hù)，以及c)多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述至少一個(gè)淺η+區(qū)域提高該二極管元件相對(duì)于沒(méi)有所述淺η+區(qū)域的二極管元件的穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于P+魚(yú)骨形圖案，在傳統(tǒng)的光敏二極管中，P+骨由在約2700人的范圍內(nèi)的相對(duì)薄的氧化物層鈍化。在本發(fā)明中，P+骨由約Ium的厚氧化物層加上450人厚氮化硅層鈍化，從而提供Ρ+Π結(jié)的較好鈍化。這使裝置具有低暗電流，例如對(duì)于25mm2有源區(qū)域4pA至6pA@-10mV，并且裝配后保持比傳統(tǒng)光敏二極管更加穩(wěn)定，由這里的數(shù)據(jù)可注意到。另夕卜，應(yīng)當(dāng)理解的是，在兩個(gè)相鄰P+骨之間的表面區(qū)域中，具有由300人氧化物層加上450人氮化物層制造的抗反射層。氧化物層中的正電荷將在Si-SiO2界面處增加少數(shù)載流子(空穴)的復(fù)合速率，由此導(dǎo)致電荷收集效率的減小。兩個(gè)P+骨之間具有淺η+層的益處是高-低Ν+-Ν結(jié)將反射少數(shù)載流子，從而防止它們到達(dá)Si-SiO2界面。因此，SiO2中的電荷不會(huì)對(duì)光生少數(shù)載流子產(chǎn)生影響，并且淺N+層的存在將使該裝置相對(duì)于沒(méi)有淺η+ 層的裝置更加強(qiáng)化和穩(wěn)定。可選地，薄有源層的厚度為15 μ m。ρ+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。該陣列還包括機(jī)械支撐，該機(jī)械支撐結(jié)合到所述薄有源區(qū)域?qū)踊宓乃龊髠?cè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，光敏二極管陣列包括薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；機(jī)械支撐，結(jié)合到所述薄有源區(qū)域基板的所述后側(cè)；多個(gè)二極管元件，一體地形成在該基板中以形成所述陣列，其中每個(gè)二極管元件具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案，還包括至少兩個(gè)P+骨、P+骨框架外圍和相鄰P+區(qū)域之間的至少一個(gè)淺η+區(qū)域，并且其中每個(gè)ρ+ 骨由厚氧化物層保護(hù)，以及多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述至少一個(gè)淺η+區(qū)域提高了該二極管元件相對(duì)于沒(méi)有所述淺η+區(qū)域的二極管元件的穩(wěn)定性。該薄有源層的厚度為 15 μ m。ρ+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。


通過(guò)結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述，將能更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是傳統(tǒng)魚(yú)骨形光敏二極管裝置的截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的光敏二極管的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖3A表示根據(jù)本發(fā)明制造的魚(yú)骨形光敏二極管的實(shí)施例的截面圖；圖;3B表示根據(jù)本發(fā)明制造的魚(yú)骨形光敏二極管的實(shí)施例的截面圖；圖3C表示根據(jù)本發(fā)明制造的魚(yú)骨形光敏二極管的實(shí)施例的截面圖；圖4A示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖4B示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖4C示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖4D示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖4E示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖4F示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖； 圖4G示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖4H示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖41示出了制造如圖3A所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的制造步驟的截面圖、 平面圖；圖5A示出了在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管期間所用η+掩模的示范性實(shí)施例；圖5Β示出了在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管期間所用P+掩模的示范性實(shí)施例；圖5C示出了在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管期間所用有源區(qū)域掩模的示范性實(shí)施例；圖5D示出了在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管期間所用接觸掩模的示范性實(shí)施例；圖5Ε示出了在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管期間所用金屬掩模的示范性實(shí)施例；圖6Α表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括三個(gè)ρ+骨配置；圖6Β表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括四個(gè)ρ+骨配置；圖6C表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括五個(gè)ρ+骨配置；圖6D表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括六個(gè)ρ+骨配置；圖6Ε表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括八個(gè)ρ+骨配置；圖7是表示在特定的偏置電壓下圖6Α至6Ε的三、四、五、六和八個(gè)骨配置設(shè)計(jì)陣列的每一個(gè)的示例性能特性的表格；圖8是表示在三個(gè)不同的偏置電壓下圖6Α至6Ε的三、四、五、六和八個(gè)骨配置設(shè)計(jì)陣列的每一個(gè)的示例性能特性的表格；圖9Α是根據(jù)本發(fā)明制造且在相鄰ρ+骨之間另外采用淺η+層的魚(yú)骨形光敏二極管的實(shí)施例的截面圖；圖9B表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中淺η+層形成在相鄰P+骨之間；圖IOA是本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列制造中采用的起始材料的圖示，其中淺 η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOB是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在掩模氧化步驟后對(duì)圖IOA的描述，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOC是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在P+光刻步驟后對(duì)圖IOB的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOD是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在P+掩模步驟后對(duì)圖IOC的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰P+骨之間；圖IOE是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在P+擴(kuò)散和推進(jìn)氧化步驟后對(duì)圖IOD的描述，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOF是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中施加光致抗蝕劑層后對(duì)圖IOE的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOG是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在η+掩模步驟后對(duì)圖IOF的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOH是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在摻雜和推進(jìn)氧化步驟后對(duì)圖IOG的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖101是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在涂有氮化硅和光致抗蝕劑后對(duì)圖IOH的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOJ是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在接觸光刻步驟后對(duì)圖101的描述，其中淺η+層形成在相鄰ρ+骨之間；圖IOK是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在金屬沉積步驟后對(duì)圖IOJ的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰P+骨之間；圖IOL是在制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中在金屬掩模光刻和選擇性蝕刻后對(duì)圖IOK的說(shuō)明，其中淺η+層形成在相鄰P+骨之間；圖11表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中金屬接觸棒僅設(shè)置在每個(gè)光敏二極管元件的最后垂直魚(yú)骨中；以及圖12表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中金屬接觸棒設(shè)置在每個(gè)光敏二極管元件的每個(gè)魚(yú)骨處。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明針對(duì)于具有魚(yú)骨形設(shè)計(jì)的光敏二極管陣列，其可制作在具有中間電阻率的材料上，例如但不限于1000 Ω Cm。這樣的裝置通常用在CT和X射線的應(yīng)用中。特別是，本發(fā)明針對(duì)于魚(yú)骨形結(jié)構(gòu)光敏二極管，該光敏二極管包括小而窄的P+擴(kuò)散區(qū)域，類似于手指或魚(yú)骨。因?yàn)闇p小了 P+擴(kuò)散區(qū)域，所以所形成的光敏二極管的電容小于全部有源區(qū)域擴(kuò)散的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散光敏二極管的電容。因此，本發(fā)明的光敏二極管陣列通過(guò)將ρ+魚(yú)骨(fisWxme)彼此以較大距離設(shè)置
13克服了上述傳統(tǒng)的光敏二極管的缺點(diǎn)，從而使得使用較少的P+魚(yú)骨成為必要，降低了總的結(jié)電容。另外，采用薄有源層，降低了泄漏或者“暗”電流，因?yàn)榘惦娏髋c有源層的總體積成比例。另外，本發(fā)明采用用于在生長(zhǎng)/沉積相對(duì)薄的AR層前在P-N結(jié)的頂上提供厚氧化物區(qū)域或者層的光掩模。因?yàn)榻Y(jié)用厚氧化物層鈍化，所以裝置具有更大的結(jié)構(gòu)剛性和完整性， 并且較不易于結(jié)退化。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層設(shè)置在用于增加強(qiáng)度和耐久性的機(jī)械支撐上。因此，本發(fā)明針對(duì)于檢測(cè)器結(jié)構(gòu)、檢測(cè)器陣列和檢測(cè)入射輻射的方法。特別是，本發(fā)明針對(duì)于能夠在薄晶片有源區(qū)域上制作的魚(yú)骨形光敏二極管裝置，因此降低了泄漏或者 “暗”電流。本發(fā)明還針對(duì)于因相鄰P+魚(yú)骨之間的距離和制造該裝置所用P+魚(yú)骨的相對(duì)數(shù)量而減小結(jié)電容的魚(yú)骨形光敏二極管裝置。由于減小了暗電流且減小了結(jié)電容，所以改善了光敏二極管陣列的總體信號(hào)噪聲比。另外，本發(fā)明的光敏二極管具有較快的上升時(shí)間 (risetimes)和較好的電荷收集效率。本發(fā)明還針對(duì)于降低結(jié)電容且降低暗電流的光敏二極管陣列，因此改善了光敏二極管陣列的信號(hào)噪聲比，而不犧牲性能特性，例如量子效率。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明針對(duì)于可在薄有源層上制作且在生長(zhǎng)/沉積相對(duì)薄AR層前在P-N結(jié)的頂上附加具有厚氧化物區(qū)域的魚(yú)骨形光敏二極管裝置，進(jìn)一步給予光敏二極管裝置以結(jié)構(gòu)整體性。本發(fā)明還針對(duì)于可用在改善光敏二極管陣列和單獨(dú)二極管元件的總體性能特性的計(jì)算X射線斷層攝影(CT)掃描儀應(yīng)用中的光敏二極管陣列。盡管可能參考了特定的實(shí)施例，例如光敏二極管陣列在CT掃描應(yīng)用上的使用，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這里所述的光敏二極管陣列可以應(yīng)用于任何類型的成像應(yīng)用，包括但不限于移動(dòng)和/或貨物安檢系統(tǒng)和人員安檢系統(tǒng)等。現(xiàn)在，將參考本發(fā)明的具體實(shí)施例。這里所描述的實(shí)施例不是任何一個(gè)具體實(shí)施例的全面否定或者用于限制這里使用的術(shù)語(yǔ)的含義之外的權(quán)利要求。另外，對(duì)所述實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，并且這里所闡述的內(nèi)容可以應(yīng)用于其它實(shí)施例和應(yīng)用而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的光敏二極管200的一個(gè)實(shí)施例的頂面圖。如圖2所示， P+掩模用于產(chǎn)生和形成P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨(peripheryflame bone) 210進(jìn)一步限定的P+骨(bone) 205。與傳統(tǒng)的魚(yú)骨形裝置不同，本發(fā)明在相鄰P+擴(kuò)散骨之間采用較寬的間隙。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰P+骨205之間的間隙或距離為700 μ m。從一個(gè)ρ+擴(kuò)散骨的中心到相鄰ρ+ 擴(kuò)散骨的中心的距離稱為“節(jié)距”。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)距為714μπι。魚(yú)骨形光敏二極管200還包括有源區(qū)域215、接觸窗口 218和金屬涂敷區(qū)域220， 這將關(guān)于制造步驟在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)施例中，全部起始材料有源區(qū)域215 為 5mmx5mm0這里應(yīng)當(dāng)注意的是，典型地，檢測(cè)器中的有源區(qū)域是圓形或者正方形形狀的任何一個(gè)。然而，對(duì)這些有源區(qū)域的形狀沒(méi)有限定。很多應(yīng)用可能需要三角形、放射狀或者梯形形狀。傳統(tǒng)的光敏二極管通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)晶片制造技術(shù)制造，包括掩模和光刻的方法；因此，它相對(duì)簡(jiǎn)單地產(chǎn)生獨(dú)特的幾何形狀。有源區(qū)域的幾何尺寸和形狀可以保持到2微米的公差。如這里所述，術(shù)語(yǔ)“區(qū)域”與術(shù)語(yǔ)“區(qū)”可互換使用，并且是指光敏二極管芯片內(nèi)的不連續(xù)部分。關(guān)于圖2描述的光敏二極管的制造將結(jié)合圖4A-4I所示的制造步驟和圖5A-5E所示的各掩模元件更加詳細(xì)地描述。圖3AJB和3C表示根據(jù)本發(fā)明制造的魚(yú)骨形光敏二極管的各種實(shí)施例的截面圖。 現(xiàn)在參考圖3A，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的光敏二極管陣列300在薄有源層305上制作。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層305的厚度為15μπι。薄有源層導(dǎo)致裝置的泄漏或暗電流的減少， 因?yàn)榘惦娏髋c裝置的有源層的體積成比例。如圖3Α所示，光生空穴320在由耗盡區(qū)域330 收集得到前僅需運(yùn)動(dòng)短的距離或者路徑325，從而保持量子效率。在一個(gè)實(shí)施例中，耗盡區(qū)域330具有5μπι的表面寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的光敏二極管陣列包括ρ+魚(yú)骨形圖案，其中相鄰ρ+魚(yú)骨 310彼此以寬的距離設(shè)置，使得比上述的傳統(tǒng)魚(yú)骨形光敏二極管陣列使用較少的魚(yú)骨。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰魚(yú)骨310之間的距離為700 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)相鄰魚(yú)骨形310 的中心之間的距離或者節(jié)距為714 μ m。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管在生長(zhǎng)/沉積相對(duì)薄抗反射(AR) 層341、342前用厚氧化物區(qū)域315制作在P-N結(jié)的每一個(gè)的頂上。在一個(gè)實(shí)施例中，厚氧化物區(qū)域315包括約8000人的氧化硅和約425人的氮化硅。在一個(gè)實(shí)施例中，厚氧化物區(qū)域或?qū)?15包括三部分315a、3Mb和315c。部分31 和31 包括厚氧化物區(qū)域或?qū)?15 的端部，且寬度為20 μ m。部分315c是厚氧化物區(qū)域315的中間部分，在ρ+魚(yú)骨的正上方， 并且，在一個(gè)實(shí)施例中，部分315c薄于端部31 和31恥。因?yàn)镻-N結(jié)用厚氧化物區(qū)域315 鈍化，所以裝置具有更大的結(jié)構(gòu)剛性和完整性，并且較不易于結(jié)退化。在本發(fā)明的光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中，AR層341包括氧化硅，并且厚度為 150人。在一個(gè)實(shí)施例中，AR層342包括氮化硅，且厚度為425人。現(xiàn)在參考圖3B，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為可在薄有源層305上制作的魚(yú)骨形光敏二極管裝置，其中薄有源層305設(shè)置在用于增加強(qiáng)度和耐久性的機(jī)械支撐335上。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械支撐335包括不影響裝置的性能特性的CZ硅、FZ硅、石英或者任何其它類似的機(jī)械支撐材料。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械支撐335的厚度為250μπι。在一個(gè)實(shí)施例中， 并且現(xiàn)在參考圖3C，機(jī)械支撐335為η+硅基板。圖4Α至41示出了制造如圖3C所示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管400的制造步驟的側(cè)視平面圖，其中采用η+硅基板機(jī)械支撐。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管制造本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管的方法就采用機(jī)械支撐進(jìn)行了描述，但是機(jī)械支撐是可選的，并且可以采用沒(méi)有支撐的制造步驟。對(duì)制造步驟、對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)和任何呈現(xiàn)的順序的修改或替換對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明預(yù)期制造本發(fā)明的光敏二極管陣列的很多可能性，而不限于這里提供的示例。現(xiàn)在參考圖4Α，在一個(gè)實(shí)施例中，制造光敏二極管400的起始材料為η+硅基板晶片410上的薄有源層405。薄有源層405優(yōu)選為硅、η型的且電阻率約為1，000 Ω Cm。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層是薄外延層或者薄直接結(jié)合有源層。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層405 的厚度為15 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，η+硅基板晶片410的厚度為250 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中， 起始材料的總厚度為265 μ m。盡管優(yōu)選的是基板晶片由硅組成，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以采用任何合適的機(jī)械支撐，其在根據(jù)本發(fā)明的處理步驟可以被加工。另外，薄有源層405和基板晶片410 二者可以任選地在兩側(cè)拋光，以允許參數(shù)、表面平坦度和規(guī)定厚度的更大一致性。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的是，上面的規(guī)定不是約束的，而是材料的類型和電阻率可以易于改變?yōu)檫m合于本發(fā)明的設(shè)計(jì)、制造和功
能需要?；仡^來(lái)參考圖4A，在步驟450中，對(duì)薄有源層405和η+硅基板410 二者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的掩模氧化工藝，以在薄有源層405的前側(cè)和η+硅基板410的后側(cè)生長(zhǎng)氧化物層415。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層415包括厚度約為8000人的氧化硅(SiO2)。厚氧化物層415將用于保護(hù)P-N結(jié)，如參考圖2和3Α所述。在一個(gè)實(shí)施例中，采用熱氧化來(lái)實(shí)現(xiàn)掩模氧化。標(biāo)準(zhǔn)的掩模氧化對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的，這里不再詳細(xì)描述?，F(xiàn)在參考圖4Β，在標(biāo)準(zhǔn)掩模氧化完成后，在步驟455中，在薄有源層405的前側(cè)對(duì)裝置進(jìn)行η+光刻。在一個(gè)實(shí)施例中，光刻包括采用光致抗蝕劑層，以在薄有源層405的表面上產(chǎn)生規(guī)定的圖案。通常，光致抗蝕劑層是用于可在表面上形成圖案化涂層的照相平版印刷術(shù)和光刻的光敏聚合材料。在選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾彤a(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑圖案后，薄光致抗蝕劑層施加到薄有源層405的前側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑層通過(guò)旋涂技術(shù)施加。旋涂對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的，這里不再詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)施例中，η+掩模用于形成適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑層圖案。圖5Α示出了示范性的η+掩模。如圖5Α所示，η+掩模在薄有源層405上導(dǎo)致規(guī)定的圖案。通常，照相掩模是包含優(yōu)選圖案或者電子電路的精微圖像的高精度的板。它們典型地由在一側(cè)具有鉻層的石英或者玻璃的平片制造。在鉻層中蝕刻掩模的幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，圖5Α所示的 η+掩模包括具有適當(dāng)?shù)膸缀魏统叽绲囊?guī)格的多個(gè)擴(kuò)散窗口?；仡^參考圖4Β，涂覆有光致抗蝕劑的薄有源層405與η+掩模對(duì)齊，并且適當(dāng)?shù)靥幚硪员┞冻靓?擴(kuò)散區(qū)域。諸如UV光的強(qiáng)光通過(guò)掩模投射，使η+掩模的圖案中的光致抗蝕劑層曝光。η+掩模允許選擇性輻射薄有源層上的光致抗蝕劑。暴露到輻射的區(qū)域變硬，而為擴(kuò)散保留的部分保持被η+掩模遮蔽，并且易于通過(guò)蝕刻去除。然后對(duì)曝光的和保留的光致抗蝕劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或等離子體蝕刻工藝，以實(shí)現(xiàn)從掩模到光致抗蝕劑層的圖案轉(zhuǎn)移。采用蝕刻工藝以從薄有源層的前側(cè)和η+基板的后側(cè)去除氧化硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑層和/或η+掩模的圖案在薄有源層的前側(cè)限定多個(gè)區(qū)域420，沒(méi)有步驟450中沉積的氧化物層且準(zhǔn)備用于η+擴(kuò)散?，F(xiàn)在參考圖4C，在步驟460中，對(duì)薄有源層405的前側(cè)和η+硅基板410的后側(cè)進(jìn)行η+擴(kuò)散及隨后的推進(jìn)氧化(drive-in oxidation)。通常，擴(kuò)散便于擴(kuò)散材料傳播通過(guò)主材料。在步驟460中，適量的摻雜劑原子，例如磷，沉積在薄有源層405的前側(cè)的至少一部分和η+硅基板410的整個(gè)后側(cè)上。然后，對(duì)基板進(jìn)行推進(jìn)氧化工藝，以用于重新分配摻雜劑原子，并且將它們沉積為深入薄有源層405的前側(cè)和硅基板410的后側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝通過(guò)用η+摻雜劑深擴(kuò)散填充了沒(méi)有氧化物層的多個(gè)區(qū)域420。另外，暴露的表面，例如薄有源層405的前側(cè)和硅基板410的后側(cè)，覆蓋有氧化物層425。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層425的厚度約為3000人?，F(xiàn)在參考圖4D，在步驟465中，對(duì)薄有源層405的前側(cè)進(jìn)行ρ+光刻工藝，產(chǎn)生多個(gè)
16區(qū)域430，該多個(gè)區(qū)域430為沒(méi)有任何層的暴露硅表面。與任何的傳統(tǒng)光刻工藝一樣，P+光刻包括至少下面的任務(wù)，但是不限于這樣的任務(wù)準(zhǔn)備基板，光致抗蝕劑施加，軟烘焙(soft baking)，掩模對(duì)準(zhǔn)，曝光，顯影，硬烘焙(hard backing)以及蝕刻。另外，可以執(zhí)行各種其它化學(xué)處理。在一個(gè)實(shí)施例中，采用圖恥所示的P+掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，P+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案，其包括P+骨505，由外圍框架骨510進(jìn)一步限定。在一個(gè)實(shí)施例中，骨505的寬度為0.014mm。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰ρ+骨之間的距離為700 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)距為714 μ m。P+掩模工藝類似于前面描述的關(guān)于η+掩模工藝，這里不再詳細(xì)重復(fù)。P+掩模工藝還包括沉積和推進(jìn)氧化，如圖4Ε所示，允許根據(jù)本發(fā)明的原理預(yù)先決定和/或預(yù)先確定熱預(yù)算?，F(xiàn)在參考圖4Ε，在步驟470中，適量的摻雜劑原子，例如硼，沉積在薄有源層405的前側(cè)的至少一部分上。然后，對(duì)薄有源層405進(jìn)行推進(jìn)氧化工藝，其用于重新分配摻雜劑原子，并且將它們較深地沉積到薄有源層405的前側(cè)中。在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝用P+摻雜劑通過(guò)深擴(kuò)散填充沒(méi)有氧化物層的多個(gè)區(qū)域430。在一個(gè)實(shí)施例中，ρ+ 區(qū)域的寬度為0.014mm。在一個(gè)實(shí)施例中，相鄰ρ+骨之間的距離為700 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)距或任何兩個(gè)相鄰P+骨的中心之間的距離為714μ m。另外，暴露的表面，例如薄有源層405的前側(cè)和硅基板410的后側(cè)，覆蓋有氧化物層431。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層431的厚度約為2700人。在步驟475中，如圖4F所示，對(duì)裝置晶片進(jìn)行有源區(qū)域光刻，并且隨后進(jìn)行選擇性氧化物蝕刻，以暴露薄有源層405的前側(cè)的多個(gè)有源區(qū)域435。在一個(gè)實(shí)施例中，采用有源區(qū)域掩模，例如如圖5C所示。有源區(qū)域的規(guī)格等形成本發(fā)明的光敏二極管的重要性能特性?；仡^參考圖4F，多個(gè)厚氧化物覆蓋區(qū)域440保留在P-N結(jié)的頂上。在一個(gè)實(shí)施例中，厚氧化物區(qū)域44O包括約8000人的氧化硅和約425人的氮化硅。在一個(gè)實(shí)施例中，厚氧化物區(qū)域或?qū)?40包括三個(gè)部分440a、440b和440c。部分440a和440b包括厚氧化物區(qū)域或?qū)?40的端部，并且其寬度為20mm。部分440c是厚氧化物區(qū)域440的中間部分，在ρ+ 魚(yú)骨的正上方，并且，在一個(gè)實(shí)施例中，薄于端部440a和440b。因?yàn)镻-N結(jié)用厚氧化物區(qū)域 440鈍化，所以裝置具有更大的結(jié)構(gòu)剛性和完整性，并且較不易于結(jié)退化。在一個(gè)實(shí)施例中，全面蝕刻η+硅基板410的后側(cè)，使其沒(méi)有任何氧化物層。在步驟480中，如圖4G所示，雙抗反射(AR)層441和442生長(zhǎng)在薄有源層405的前側(cè)和硅基板410上。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以采用各種抗反射涂層設(shè)計(jì)，例如1層、2層、3層和4+層。通過(guò)示例而不意味著限制，這里所采用的雙層抗反射涂層設(shè)計(jì)利用諸如氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物和金屬等的薄膜材料的組合。在本發(fā)明的光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中，AR層441包括氧化硅，并且其厚度為150人。在一個(gè)實(shí)施例中，AR層442包括氮化硅，并且其厚度為425人。盡管本發(fā)明的AR層的厚度優(yōu)化為利用LS0/LYS0閃爍體晶體，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明中采用的AR層的厚度可以調(diào)整以在對(duì)于不同應(yīng)用的不同波長(zhǎng)處獲得最小的反射損耗，因此可以利用任何閃爍體材料。例如，但不限于這樣的示例，特定光敏二極管陣列采用諸如鎘的鎢酸鹽的閃爍體材料。鎘的鎢酸鹽(CdW04或CW0)是致密的、化學(xué)惰性固體，其用作閃爍晶體來(lái)檢測(cè)伽馬射線。該晶體是透明的，并且在被伽馬射線和X射線撞擊時(shí)發(fā)光，使其可用作離子化輻射的檢測(cè)器。其峰值閃爍波長(zhǎng)為520nm(發(fā)射范圍在330巧40歷之間)，效率為13000光子/MeV?，F(xiàn)在參考圖4H，在步驟485中，接觸蝕刻掩模用于在薄有源層405的前側(cè)中蝕刻多個(gè)接觸窗口 445。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已熟知，接觸光刻涉及通過(guò)照射與涂有成像光致抗蝕劑層的基板直接接觸的光掩模而印刷圖像或圖案。典型地，接觸窗口是限定在表面鈍化層中的孔，通過(guò)該孔裝置的金屬涂敷產(chǎn)生與電路元件的接觸。接觸窗口 445通過(guò)利用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝光刻技術(shù)形成在薄有源層405的前側(cè)。接觸窗口氧化物然后可以通過(guò)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)的濕蝕刻技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)的干蝕刻技術(shù)去除。更具體地講，而不限于這樣的示例，在本發(fā)明的光敏二極管陣列的一個(gè)實(shí)施例中， 首先施加如圖5D所示的接觸窗口掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸窗口掩模是暗場(chǎng)掩模(dark field mask)，用于在需要接觸的區(qū)域中去除氧化硅層。采用接觸掩模，通過(guò)從由掩模保持暴露的區(qū)域445蝕刻氧化物，在薄有源層的表面上沉積的保護(hù)和鈍化層中打開(kāi)至少一個(gè)接觸窗口 445。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸窗口蝕刻通過(guò)化學(xué)蝕刻工藝實(shí)現(xiàn)，其中晶片浸在緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)、HF酸基溶液中足夠的時(shí)間以去除由接觸窗口掩模暴露的層。現(xiàn)在參考圖41，在步驟490中，對(duì)薄有源層405和η+硅基板410進(jìn)行金屬沉積工藝，以在薄有源層405的前側(cè)提供金屬接觸446并在η+硅基板晶片的后側(cè)提供金屬層447， 用于產(chǎn)生電連接。在金屬沉積工藝中，也稱為金屬涂敷(metallization)，金屬層沉積在晶片上以產(chǎn)生導(dǎo)電通道。最常用的金屬包括鋁、鎳、鉻、金、鍺、銅、銀、鈦、鎢、鉬和鉭。選擇金屬合金也是可用的。金屬涂敷通常用真空沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)。最常用的沉積工藝包括熱絲蒸發(fā) (filament evaporation)、電子束蒸發(fā)、閃急蒸發(fā)(flash evaporation)、感應(yīng)蒸發(fā)和濺射， 隨后進(jìn)行金屬掩模和選擇性蝕刻。在一個(gè)實(shí)施例中，采用圖5E所示的金屬掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬接觸446采用圖5E所示的金屬掩模在光敏二極管400的前側(cè)被選擇性蝕刻?？梢砸愿鞣N方法執(zhí)行金屬蝕刻，包括但不限于，研磨蝕刻、干蝕刻、電蝕刻、激光蝕刻、光蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、 濺射蝕刻和氣相蝕刻。圖6A、6B、6C、6D和6E示出了魚(yú)骨光敏二極管陣列的各種可替換實(shí)施例，其中每個(gè)光敏二極管元件包括至少一個(gè)ρ+魚(yú)骨，并且優(yōu)選至少三個(gè)ρ+魚(yú)骨。應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管這里所述的實(shí)施例對(duì)包括在前側(cè)的四個(gè)陽(yáng)極焊盤(pán)615和后側(cè)的公用陰極金屬涂敷(未示出) 的示范性光敏二極管陣列600描述為各種P+骨配置設(shè)計(jì)，但是任何數(shù)量的光敏二極管元件可以用于形成光敏二極管陣列。在下面描述的示例中，在一個(gè)實(shí)施例中，圖6A至6E所示的光敏二極管陣列 600在硅芯片上制作，硅芯片的厚度為0. 250mm，其總尺寸為22. 254mmx6. 594mm,公差為 +-0. 025mmo圖6A表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列600的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括三個(gè)P+骨配置。采用P+掩模以產(chǎn)生和形成三個(gè)P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨610進(jìn)一步限定的P+骨605。因此，四個(gè)光敏二極管元件630的每一個(gè)都包括三個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，從一個(gè)P+擴(kuò)散骨605的中心到相鄰?fù)鈬蚣芄?10的中心的距離635，限定了骨節(jié)距，為2.493mm。任何兩個(gè)相鄰元件或陽(yáng)極焊盤(pán)615的中心之間的距離640為5. 600mm。光敏二極管陣列600還包括有源區(qū)域620，在該示例中其每一個(gè)有源區(qū)域都為5mmX5mm。另外，對(duì)應(yīng)光敏二極管的陽(yáng)極焊盤(pán)615和邊緣(例如邊緣62 之間的距離 645 為 2. 727mm。圖6B表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列600的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括四個(gè)P+骨配置。采用P+掩模以產(chǎn)生和形成四個(gè)P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨610進(jìn)一步限定的P+骨605。因此，四個(gè)光敏二極管元件630的每一個(gè)都包括四個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，從一個(gè)P+擴(kuò)散骨605的中心到相鄰骨605或610的中心的距離635，限定了骨節(jié)距，為1. 662mm。任何兩個(gè)相鄰元件630或者陽(yáng)極焊盤(pán)615之間的距離640為5. 600mm。光敏二極管陣列600還包括有源區(qū)域620，在該示例中，每一個(gè)有源區(qū)域620都為5mmX5mm。另外，對(duì)應(yīng)光敏二極管的陽(yáng)極焊盤(pán)615和諸如邊緣625的邊緣之間的距離 645 為 2. 727mm。圖6C表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列600的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括五個(gè)P+骨配置。采用P+掩模以產(chǎn)生和形成五個(gè)P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨610進(jìn)一步限定的P+骨605。因此，四個(gè)光敏二極管元件630的每一個(gè)都包括五個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，從一個(gè)P+擴(kuò)散骨605的中心到相鄰骨605或610的中心的距離635，限定了骨節(jié)距，為1. M7mm。任何兩個(gè)相鄰元件630或陽(yáng)極焊盤(pán)615的中心之間的距離640為5. 600mm。光敏二極管陣列600還包括有源區(qū)域620，在該示例中，每一個(gè)有源區(qū)域620都為5mmX5mm。另外，對(duì)應(yīng)光敏二極管的陽(yáng)極焊盤(pán)615和諸如邊緣625的邊緣之間的距離645為2. 727mm。圖6D表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列600的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括六個(gè)P+骨配置。采用P+掩模以產(chǎn)生和形成六個(gè)P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨610進(jìn)一步限定的P+骨605。因此，四個(gè)光敏二極管元件630的每一個(gè)都包括六個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，從一個(gè)P+擴(kuò)散骨605的中心到相鄰骨605或610的中心的距離635，限定了骨節(jié)距，為0. 997mm。任何兩個(gè)相鄰元件630或陽(yáng)極焊盤(pán)615的中心之間的距離640為5. 600mm。光敏二極管陣列600還包括有源區(qū)域620，在該示例中，每一個(gè)有源區(qū)域620都為5mmX5mm。另外，對(duì)應(yīng)光敏二極管的陽(yáng)極焊盤(pán)615和諸如邊緣625的邊緣之間的距離645為2. 727mm。圖6E表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列600的一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖，其中每個(gè)光敏二極管元件包括八個(gè)P+骨配置。采用P+掩模以產(chǎn)生和形成八個(gè)P+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨610進(jìn)一步限定的P+骨605。因此，四個(gè)光敏二極管元件630的每一個(gè)都包括八個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，從一個(gè)P+擴(kuò)散骨605的中心到相鄰骨605或610的中心的距離635，限定了骨節(jié)距，為0. 712mm。任何兩個(gè)相鄰元件630或陽(yáng)極焊盤(pán)615的中心之間的距離640為5. 600mm。光敏二極管陣列600還包括有源區(qū)域620，在該示例中，每一個(gè)有源區(qū)域620都為5mmX5mm。另外，對(duì)應(yīng)光敏二極管的陽(yáng)極焊盤(pán)615和諸如邊緣625的邊緣之間的距離645為2. 727mm。圖7是表示在特定的偏置電壓下圖6A至6E的三、四、五、六和八個(gè)骨配置設(shè)計(jì)陣列每一個(gè)的示例性能特性的表格。該表格提供在IOmV偏置電壓和在MOnm的泛光 (flooded)下在各種配置的性能特性。例如，圖6B的四骨設(shè)計(jì)陣列可以實(shí)現(xiàn)Rsh典型為 (typ)2Gohm、電容典型為 34. 8pFiO 伏、響應(yīng)性(responsivity)典型為 0. 385A/W(^40nm、響應(yīng)時(shí)間典型為179uS的特性。圖8是表示在三個(gè)不同偏置電壓下圖6A至6E的三、四、五、六和八個(gè)骨配置設(shè)計(jì)陣列每一個(gè)的示例性能特性的表格。因此，該表格提供分別在0. 01V、1. 5V和3V偏壓、在 632nm的泛光下骨設(shè)計(jì)配置(圖6A至6E)每一個(gè)的性能特性。圖11表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列1100的另一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖。 在該示例中，但不限于這樣的示例，光敏二極管陣列1100包括至少一個(gè)光敏二極管元件 1130，光敏二極管元件1130包括八個(gè)ρ+骨配置。在一個(gè)實(shí)施例中，光敏二極管陣列1100 包括兩個(gè)元件1130。如前所述，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于采用八個(gè)ρ+骨，而是可以根據(jù)光敏二極管陣列的性能要求可以采用更多或更少數(shù)量的ρ+骨。采用ρ+掩模產(chǎn)生或形成八個(gè)ρ+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨1110進(jìn)一步限定的ρ+骨1105。因此，兩個(gè)光敏二極管元件1130的每一個(gè)都包括八個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，陽(yáng)極金屬棒僅設(shè)置在每個(gè)光敏二極管元件1130的最后垂直魚(yú)骨 1111中。最后垂直魚(yú)骨1111是外圍框架骨1110的一部分。部分1140示出了最后垂直魚(yú)骨的放大圖，顯示出P+骨1111、金屬接觸棒1112和接觸窗口 1113。金屬接觸棒1112連接到配線連接焊盤(pán)1125。部分1150示出了在元件1130的最后垂直魚(yú)骨形1111處的金屬棒 1112如何連接以形成在第二光敏二極管元件端部的連接焊盤(pán)1125的放大視圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，用前側(cè)的陽(yáng)極焊盤(pán)1125和后側(cè)的公用陰極金屬涂敷(未示出)，任何數(shù)量的這樣的光敏二極管元件1130可以用于形成光敏二極管陣列1100。圖12表示本發(fā)明的魚(yú)骨形光敏二極管陣列1200的又一個(gè)實(shí)施例的前側(cè)視圖。 在該示例中，但不限于這樣的示例，光敏二極管陣列1200包括至少一個(gè)光敏二極管元件 1230，而光敏二極管元件1230包括五個(gè)ρ+骨配置。在一個(gè)實(shí)施例中，光敏二極管陣列1200 包括兩個(gè)元件1230。如前所述，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于采用五個(gè)ρ+骨，而是可以根據(jù)光敏二極管陣列的性能要求采用更多或更少數(shù)量的P+骨。采用P+掩模產(chǎn)生和形成五個(gè) ρ+魚(yú)骨形圖案，包括由外圍框架骨1210進(jìn)一步限定的ρ+骨1205。因此，兩個(gè)光敏二極管元件1230的每一個(gè)都包括五個(gè)魚(yú)骨。在該實(shí)施例中，陽(yáng)極金屬棒設(shè)置在魚(yú)骨(該示例中數(shù)量為五個(gè))的每一個(gè)上，該魚(yú)骨為P+骨1205以及外圍框架骨1210。部分1240示出了魚(yú)骨的放大圖，包括ρ+擴(kuò)散1211、 金屬接觸棒1212和接觸窗口 1213。每個(gè)魚(yú)骨形處的金屬接觸棒1212連接到配線連接焊盤(pán) 1225。部分1250示出了在元件1230的每個(gè)魚(yú)骨1205、1210處的金屬棒1212如何連接以形成在第二光敏二極管元件的端部的連接焊盤(pán)1225的放大圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，用前側(cè)的陽(yáng)極焊盤(pán)1225和后側(cè)的公用陰極金屬涂敷(未示出)，任何數(shù)量的這樣的光敏二極管元件1230可以用于形成光敏二極管陣列1200。在每個(gè)光敏二極管的每個(gè)魚(yú)骨處具有金屬棒的光敏二極管陣列1200提供高線性電流以及低串聯(lián)電阻。圖9A是在η型薄有源層905上制造的魚(yú)骨形光敏二極管900的再一個(gè)實(shí)施例的截面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層905的厚度為15μπι。薄有源層905設(shè)置在由η+硅基板組成的機(jī)械支撐935上。光敏二極管陣列900包括ρ+魚(yú)骨形圖案，其中相鄰ρ+魚(yú)骨910彼此以寬的距離設(shè)置，迫使使用較少的魚(yú)骨。然而，本實(shí)施例還包括在P+骨910之間的淺η+層950。在一個(gè)實(shí)施例中，淺η+層950的深度為0.3 μ m。因?yàn)樵讦?骨910之間的寬間隙中沒(méi)有電場(chǎng)，所以光生少數(shù)載流子920或者η型硅中的空穴傾向于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，因此是在所有的方向上。向上運(yùn)動(dòng)的空穴920被η+η高-低結(jié)反射，并且最終被PN結(jié)930的電場(chǎng)收集得到，如路徑925 所示。向下運(yùn)動(dòng)的空穴920被η型薄層/n+基板界面處的低_高n-n+結(jié)反射，并且最終也被PN結(jié)930收集得到，如路徑擬6所示。沒(méi)有淺η+層950的存在，光生少數(shù)載流子920的一部分將另外在硅/ 二氧化硅界面處復(fù)合，并且降低裝置900的電荷收集效率。因此，ρ+骨之間的淺η+層的優(yōu)點(diǎn)在于它提高了光敏二極管裝置的效率。圖9Α的魚(yú)骨形光敏二極管900在生長(zhǎng)/沉積相對(duì)薄抗反射(AR)層941、942前用厚氧化物區(qū)域915制造在每個(gè)PN結(jié)930的頂上。在一個(gè)實(shí)施例中，厚氧化物區(qū)域915包括約8000人的氧化硅和約425人的氮化硅。因?yàn)镻-N結(jié)用厚氧化物區(qū)域9I5鈍化，所以裝置具有更大的結(jié)構(gòu)剛性和完整性，并且較不易于結(jié)退化。在一個(gè)實(shí)施例中，AR層941包括氧化硅，并且其厚度為150人。在一個(gè)實(shí)施例中，AR層942包括氮化硅，并且其厚度為425人。圖9Β示出了如圖9Α的截面圖所示的魚(yú)骨形光敏二極管陣列900的前側(cè)視圖。在該示例中，但不限于這樣的示例，光敏二極管陣列900包括至少一個(gè)光敏二極管元件901， 光敏二極管元件901包括八個(gè)ρ+骨配置。如前所述，應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明不限于采用八個(gè)P+骨，而是可以根據(jù)光敏二極管陣列的性能要求采用較大或較小數(shù)量的P+骨。采用ρ+掩模產(chǎn)生和形成八個(gè)ρ+魚(yú)骨形圖案，包括ρ+骨905。另外，采用η+掩模在相鄰P+骨905之間產(chǎn)生和形成淺η+層910。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，用前側(cè)的陽(yáng)極焊盤(pán)915和后側(cè)的公用陰極金屬涂敷(未示出)，任何數(shù)量的這樣的光敏二極管元件 901可以用于形成光敏二極管陣列900。圖10A-10L表示圖9Α和9Β所示本發(fā)明的光敏二極管的示范性制造步驟?，F(xiàn)在參考圖10Α，在一個(gè)實(shí)施例中，制造圖9Α和9Β的光敏二極管900的起始材料是η+硅基板晶片1010上的薄有源層1005。薄有源層1005優(yōu)選為硅、η型的并且其電阻率約為1000Qcm。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層1005是薄外延或薄直接結(jié)合有源層。在一個(gè)實(shí)施例中，薄有源層1005的厚度為15 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，η+硅基板晶片1010的厚度為 250 μ m0在一個(gè)實(shí)施例中，起始材料的總厚度為265μπι。盡管優(yōu)選基板晶片由硅組成，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以采用根據(jù)本發(fā)明的處理步驟能夠處理的任何合適的機(jī)械支撐。另外，薄有源層1005和基板晶片1010 二者可以任選地在兩側(cè)拋光，以允許參數(shù)、 表面平面度和規(guī)定厚度上的較大一致性。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可理解的是，上面的規(guī)定不是約束的，而是材料的類型和電阻率可以易于改變而適應(yīng)本發(fā)明的設(shè)計(jì)、制造和功能要求。參考圖10Β，在步驟1050中，對(duì)薄有源層1005和η+硅基板1010 二者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)掩模氧化工藝，以在薄有源層1005的前側(cè)和η+硅基板1010的后側(cè)生長(zhǎng)氧化物層1015。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層1015包括氧化硅(Si02)。氧化物層1015用于保護(hù)PN結(jié)(其稍后形成，并且在下面描述)。在一個(gè)實(shí)施例中，采用熱氧化以實(shí)現(xiàn)掩模氧化。標(biāo)準(zhǔn)掩模氧化對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是熟知的，這里將不再詳細(xì)描述?，F(xiàn)在參考圖10C，在標(biāo)準(zhǔn)掩模氧化完成后，在步驟1055中，通過(guò)采用薄有源層1005 上的光致抗蝕劑層1011，在薄有源層1005的前側(cè)進(jìn)行P+光刻以用于光敏二極管裝置的制備。通常，光致抗蝕劑層是用于可以在表面上形成圖案化涂層的照相平版印刷術(shù)和光刻的光敏聚合材料。在選擇適當(dāng)?shù)牟牧锨耶a(chǎn)生適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑圖案后，薄光致抗蝕劑層施加到薄有源層1005的前側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑層1011通過(guò)旋涂技術(shù)施加。旋涂是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的，這里不再詳細(xì)描述。參考圖10D，在步驟1060中，涂有光致抗蝕劑的薄有源層1005與適當(dāng)?shù)摩?掩模對(duì)齊，并且被適當(dāng)?shù)靥幚頌楸┞冻鯬+擴(kuò)散區(qū)域。通過(guò)掩模投射強(qiáng)光(例如UV光)以ρ+掩模的圖案中曝光光致抗蝕劑層1011。P+掩模允許選擇性輻射薄有源層上的光致抗蝕劑。暴露到輻射的區(qū)域被硬化，而為擴(kuò)散保留的部分保持被P+掩模遮蔽，并且易于通過(guò)蝕刻去除。然后對(duì)曝光的和保留的光致抗蝕劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或等離子體蝕刻工藝，以實(shí)現(xiàn)從掩模將圖案轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑層1011。采用蝕刻工藝從薄有源層1005的前側(cè)和η+基板 1010的后側(cè)去除氧化硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑層1011和/或P+掩模的圖案在薄有源層1005的前側(cè)限定多個(gè)區(qū)域1020，準(zhǔn)備用于P+擴(kuò)散?，F(xiàn)在參考圖10Ε，在步驟1065中，對(duì)薄有源層1005的前側(cè)進(jìn)行ρ+擴(kuò)散及隨后的推進(jìn)氧化。通常，擴(kuò)散便于擴(kuò)散材料傳播通過(guò)主材料。在步驟1065中，適量的摻雜劑原子， 例如硼，沉積在薄有源層1005的前側(cè)的至少一部分上。然后對(duì)基板進(jìn)行推進(jìn)氧化工藝，用于重新分配摻雜劑原子，并且將它們較深地沉積在薄有源層1005的前側(cè)中。在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝通過(guò)用P+摻雜劑深擴(kuò)散填充沒(méi)有氧化物層的多個(gè)區(qū)域1020。在一個(gè)實(shí)施例中，P+擴(kuò)散的深度在Iym的量級(jí)。另外，薄有源層1005的前側(cè)的暴露表面覆蓋有氧化物層 1025。在圖IOF的步驟1070中，薄有源層1005的前側(cè)重新涂以光致抗蝕劑層1012，并且準(zhǔn)備用于η+光刻?，F(xiàn)在參考圖10G，在步驟1075中，薄有源層1005的前側(cè)與適當(dāng)?shù)摩?掩模對(duì)齊，并且被適當(dāng)?shù)靥幚頌楸┞鼎?擴(kuò)散區(qū)域1030。通過(guò)掩模投射強(qiáng)光(例如UV光)，使 η+掩模的圖案中的光致抗蝕劑層1012曝光。η+掩模允許選擇性輻射薄有源層1005上的光致抗蝕劑。暴露到輻射的區(qū)域被硬化，而為擴(kuò)散保留的部分保持由η+掩模遮蔽，并且易于通過(guò)蝕刻去除。然后，對(duì)曝光的和保留的光致抗蝕劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或等離子體蝕刻工藝，以實(shí)現(xiàn)從掩模將圖案轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑層1012。采用蝕刻工藝從薄有源層1005的前側(cè)和η+基板1010的后側(cè)去除氧化硅層。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑層1012和/或η+掩模的圖案在薄有源層1005的前側(cè)限定多個(gè)區(qū)域1030，并且準(zhǔn)備用于η+擴(kuò)散。η+掩模工藝還包括沉積和推進(jìn)氧化，允許根據(jù)本發(fā)明的原理預(yù)先確定和/或預(yù)先決定熱預(yù)算?，F(xiàn)在參考圖10Η，在步驟1080中，適量的摻雜劑原子，例如磷，沉積在薄有源層1005的前側(cè)的至少一部分上。然后對(duì)薄有源層1005進(jìn)行推進(jìn)氧化工藝，用于重新分配摻雜劑原子，并且將它們沉積到薄有源層1005的前側(cè)中。在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝通過(guò)用 η+摻雜劑的淺擴(kuò)散而填充了多個(gè)區(qū)域1030。在一個(gè)實(shí)施例中，淺η+區(qū)域1032的深度為 0.3 μ m0另外，暴露的表面覆蓋有氧化物層1031。在一個(gè)實(shí)施例中，氧化物層1031的厚度約為150人。在圖101的步驟1085，薄有源層1005的前側(cè)以氮化硅的厚層1033涂覆，其后涂覆一層光致抗蝕劑材料1013。在一個(gè)實(shí)施例中，氮化硅層1033的厚度為425人?，F(xiàn)在參考圖10J，在步驟1090中，接觸蝕刻掩模用于蝕刻多個(gè)接觸窗口 1045到薄
22有源層1005的前側(cè)中。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已熟知，接觸光刻涉及通過(guò)照射與涂有成像光致抗蝕劑層的基板直接接觸的光掩模而印刷圖像或者圖案。典型地，接觸窗口是限定在表面鈍化層中的孔，通過(guò)該孔裝置的金屬涂敷產(chǎn)生與電路元件的接觸。接觸窗口 1045通過(guò)采用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝的光刻技術(shù)而形成在薄有源層1005的前側(cè)。然后可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)濕蝕刻或標(biāo)準(zhǔn)干蝕刻技術(shù)去除接觸窗口氧化物，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸窗口 /蝕刻掩模是暗場(chǎng)掩模，用于在需要接觸的區(qū)域中去除鈍化層。采用接觸掩模，通過(guò)從掩模保持暴露的區(qū)域1045蝕刻鈍化層，在沉積在薄有源層1005的表面上的保護(hù)和鈍化層中打開(kāi)至少一個(gè)接觸窗口 1045。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸窗口蝕刻通過(guò)化學(xué)蝕刻工藝實(shí)現(xiàn)，其中晶片浸在緩沖氧化物蝕刻劑(BOE)、HF酸基溶液中足夠的時(shí)間以去除由接觸窗口掩模暴露的層?，F(xiàn)在參考圖10K，在步驟1095中，對(duì)薄有源層1005和η+硅基板1010進(jìn)行金屬沉積工藝，以在其后在薄有源層1005的前側(cè)提供金屬接觸和在η+硅基板晶片1010的后側(cè)提供金屬層1047，用于產(chǎn)生電連接。在也稱為金屬涂敷的金屬沉積工藝中，金屬層1047沉積在晶片上以產(chǎn)生導(dǎo)電通道。最常用的金屬包括鋁、鎳、鉻、金、鍺、銅、銀、鈦、鎢、鉬和鉭。也可以采用選擇的金屬合金。金屬涂敷常常用真空沉積技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最常用的沉積工藝包括熱絲蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、閃急蒸發(fā)、誘導(dǎo)蒸發(fā)和濺射。在金屬涂敷后，光致抗蝕劑層1014也沉積在該有源層1005的前側(cè)。這之后是圖IOL的步驟1097中的金屬掩模光刻和選擇性蝕刻，以形成薄有源層 1005的前側(cè)和η+硅基板1010的后側(cè)的η+金屬接觸1048。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬接觸1048 采用金屬掩模選擇性蝕刻，并且也剝?nèi)?圖IOK的)光致抗蝕劑層1014。金屬蝕刻可以以各種方法執(zhí)行，包括但不限于研磨蝕刻、干蝕刻、電子蝕刻、激光蝕刻、光蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、濺射蝕刻和氣相蝕刻。上面的示例僅例示本發(fā)明的光敏二極管陣列的結(jié)構(gòu)和制造步驟。盡管這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可以以很多其他具體形式實(shí)施，而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本示例和實(shí)施例被看作說(shuō)明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)修改。
2權(quán)利要求
1.一種光敏二極管陣列，包括薄有源層基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；多個(gè)光敏二極管，一體地形成在該薄有源層基板中以形成所述陣列； 多個(gè)金屬接觸，設(shè)置在所述前側(cè)，其中所述陣列的制造包括 通過(guò)掩模氧化物用氧化物層涂覆所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)； 用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)； 用P+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；選擇性蝕刻所述基板晶片的所述前側(cè)的氧化物層，其中該P(yáng)+光刻掩模用于暴露所述前側(cè)的P+擴(kuò)散區(qū)域，并且完全蝕刻涂覆在所述基板的所述后側(cè)的氧化物； 在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散P+層以形成P+擴(kuò)散區(qū)域； 在所述基板的所述前側(cè)施加推進(jìn)氧化層； 用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用η+光刻掩模對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模以形成至少一個(gè)有源區(qū)域蝕刻圖案； 采用所述有源區(qū)域蝕刻圖案選擇性蝕刻所述基板的所述前側(cè)的該光致抗蝕劑層以暴露所述前側(cè)的η+擴(kuò)散區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)擴(kuò)散η+層以在相鄰P+區(qū)域之間形成淺η+區(qū)域；在所述基板的所述前側(cè)執(zhí)行推進(jìn)氧化；用氧化物層涂覆所述基板的所述前側(cè)的至少一個(gè)暴露表面；用氮化硅層涂覆所述基板的所述前側(cè)；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；采用接觸窗口掩模對(duì)所述基板晶片的所述前側(cè)進(jìn)行掩模；采用所述接觸窗口掩模選擇性蝕刻該基板的該前側(cè)以形成至少一個(gè)接觸窗口 ；對(duì)所述基板的所述前側(cè)和所述后側(cè)進(jìn)行金屬涂敷；用光致抗蝕劑層涂覆所述基板的所述前側(cè)；以及對(duì)所述基板的所述前側(cè)進(jìn)行掩模以及選擇性蝕刻以形成金屬接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中所述薄有源層的厚度為15μπι。
3.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中所述P+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。
4.如權(quán)利要求3所述的陣列，其中該魚(yú)骨形圖案的ρ+掩模包括由ρ+外圍框架骨進(jìn)一步限定的多個(gè)P+骨。
5.如權(quán)利要求4所述的陣列，其中所述魚(yú)骨形圖案中相鄰ρ+骨之間的距離為700μ m。
6.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中所述淺η+層的深度為0.3 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中所述抗反射涂層是薄膜材料。
8.如權(quán)利要求7所述的陣列，其中所述薄膜材料是氧化物、硫化物、氟化物、氮化物、硒化物或金屬之一。
9.如權(quán)利要求7所述的陣列，其中所述抗反射涂層是厚度為150人的抗反射的二氧化娃。
10.如權(quán)利要求7所述的陣列，其中所述抗反射涂層是厚度為人的抗反射的氮化
11.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中氧化物層保留在該薄有源層的該前側(cè)的至少一部分上，以增加裝置的結(jié)構(gòu)剛性。
12.如權(quán)利要求1所述的陣列，還包括結(jié)合到所述薄有源區(qū)域?qū)踊宓乃龊髠?cè)的機(jī)械支撐。
13.如權(quán)利要求12所述的陣列，其中該機(jī)械支撐包括η+硅基板。
14.一種光敏二極管陣列，包括薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；多個(gè)二極管元件，一體地形成在該基板中以形成所述陣列，其中，每個(gè)二極管元件都具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案，還包括至少兩個(gè)P+骨、P+骨框架外圍和相鄰P+區(qū)域之間的至少一個(gè)淺η+區(qū)域，并且其中每個(gè)ρ+骨由厚氧化物層保護(hù)，以及多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述至少一個(gè)淺η+區(qū)域增加該二極管元件相對(duì)于沒(méi)有所述淺η+區(qū)域的二極管元件的穩(wěn)定性。
15.如權(quán)利要求14所述的陣列，其中所述薄有源層的厚度為15μπι。
16.如權(quán)利要求14所述的陣列，其中所述ρ+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。
17.如權(quán)利要求14所述的陣列，還包括連接到所述薄有源區(qū)域?qū)踊宓乃龊髠?cè)的機(jī)械支撐。
18.一種光敏二極管陣列，包括薄有源區(qū)域基板，至少具有前側(cè)和后側(cè)；機(jī)械支撐，結(jié)合到所述薄有源區(qū)域基板的所述后側(cè)；多個(gè)二極管元件，一體地形成在該基板中以形成所述陣列，其中每個(gè)二極管元件都具有在所述前側(cè)的P+魚(yú)骨形圖案，還包括至少兩個(gè)P+骨、P+骨框架外圍和在相鄰P+區(qū)域之間的至少一個(gè)淺η+區(qū)域，并且其中每個(gè)P+骨由厚氧化物層保護(hù)，以及多個(gè)前表面陰極和陽(yáng)極接觸，其中所述至少一個(gè)淺η+區(qū)域增強(qiáng)該二極管元件相對(duì)于沒(méi)有所述淺η+區(qū)域的二極管元件的穩(wěn)定性。
19.如權(quán)利要求18所述的陣列，其中所述薄有源層的厚度為15μπι。
20.如權(quán)利要求18所述的陣列，其中所述ρ+掩模圖案是魚(yú)骨形圖案。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)于檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)、檢測(cè)器陣列和檢測(cè)入射輻射的方法。本發(fā)明包括光敏二極管陣列和光敏二極管陣列的制造方法，該光敏二極管提供減少的輻射損耗率、降低的串?dāng)_影響、減小的暗電流(電流泄漏)以及提高的應(yīng)用上的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102217082SQ200980145385
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月15日
發(fā)明者彼得.S.布伊, 納拉延.D.塔尼杰 申請(qǐng)人:Osi光電子股份有限公司