【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测器，涉及一种抗激光损伤的硅apd光电探测器及其制备方法。
技术介绍
1、硅apd光电探测器具有灵敏度高、增益大、暗电流小、成本低等优点，在激光测距、三维成像、微光探测等领域有着广泛应用。硅apd光电探测器一般采用拉通型(reachthrough)n+-p–π-p+器件结构(如图1所示)，相较于普通的pn或pin型apd，硅apd具有击穿电压相对较小的优点，是目前硅apd采用最多的器件构型。该构型主要由高掺杂电荷层(n+)、雪崩倍增区(p)、本征吸收层(π)、阳极接触层(p+)、保护环、截止环、增透膜和电极组成。硅apd探测器主要应用于主动式激光回波探测，当目标距离较近，或反射率过高时，亦或是环境中其他激光直射时，反射回探测器表面的局部(会聚光斑)脉冲激光能量极大，常会造成apd探测器烧毁或性能退化。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种抗激光损伤的硅apd光电探测器及其制备方法，借助表面散光结构及内部电流承载结构，将激光能量均匀化，同时提高apd自身抗大电流能力，从而大幅提高器件的抗激光损伤能力。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、方案一、一种抗激光损伤的硅apd光电探测器，该光电探测器包括：吸收层、雪崩区、高掺电荷层、电流承载结构、保护环、截止环、正面钝化层、增透膜、散光过渡层、散光基层、散光结构、侧壁反射镜、侧面钝化层、阴极电极、阳极接触层、背面钝化层、背面反射镜、阳极电极。其中，散光结构为通
4、通过微纳级的散光结构，结合散光过渡层、背面反射镜、侧壁反射镜等结构，将从光学镜头引入的入射激光从会聚状态转换为散射状态，将局部高能光均均匀化，减小照射到硅apd有源区局部的光能量密度，从而可提高器件抗激光损伤能力；同时，增加高掺电流承载结构，提高大电流负载能力，可进一步提高apd的抗激光毁伤能力。
5、方案二、一种抗激光损伤的硅apd光电探测器的制备方法，该方法包括以下步骤：
6、s1、采用高阻单晶硅材料作为吸收层；
7、s2、采用硼离子注入工艺在吸收层上侧的两端形成截止环；
8、s3、采用磷离子注入工艺和高温推结工艺在吸收层上形成保护环；
9、s4、采用高能硼离子注入工艺在吸收层上形成雪崩区，所述雪崩区位于保护环范围内；
10、s5、采用磷离子注入工艺和高温推结工艺在吸收层上形成电流承载结构，所述电流承载结构位于雪崩区两侧，且在保护环的范围内；
11、s6、采用磷或砷离子注入工艺在雪崩区上形成高掺电荷层，所述高掺电荷层的两端均与电流承载结构接触；
12、s7、执行热退火工艺以激活掺杂离子，退火温度为900℃～1200℃，退火时间为30～300min；
13、s8、采用sio2化学气相沉积工艺在步骤s7形成的器件的表面沉积正面钝化层；
14、s9、采用光刻与刻蚀工艺去除光敏区表面的钝化层，然后采用化学气象沉积工艺在高掺电荷层表面形成增透膜；
15、s10、采用等离子体增强化学气相沉积工艺，在增透膜和正面钝化层表面制作散光过渡层，并采用化学机械抛光工艺将表面平坦化；
16、s11、采用等离子体增强化学气相沉积工艺在散光过渡层表面生长散光基层；
17、s12、采用深硅刻蚀工艺贯穿吸收层、正面钝化层、散光过渡层和散光基层以制作反射镜沟槽；
18、s13、采用原子层沉积在反射镜沟槽表面制作侧面钝化层；
19、s14、采用钨塞工艺将反射镜沟槽填充完整，并采用回刻或化学机械抛光工艺将表面平坦化；
20、s15、采用光刻及各向同性刻蚀工艺，在光敏区投影面上的散光基层上制作散光结构，其射频功率为300～1000w，气压为50～2000mtorr，工艺气体为cf4/o2，刻蚀时间为20s～600s；
21、s16、采用刻蚀工艺贯穿增透膜、散光过渡层和散光基层以刻蚀出正面电极孔，然后采用al薄膜淀积和刻蚀工艺制作出阴极电极；
22、s17、对吸收层下端面进行机械减薄与抛光处理；；
23、s18、采用硼离子注入工艺在吸收层下表面形成阳极接触层；
24、s19、执行退火工艺将阳极接触层杂质激活；
25、s20、采用等离子体增强化学气相沉积工艺在阳极接触层表面形成背面钝化层；
26、s21、采用磁控溅射工艺和刻蚀工艺，在背面钝化层表面形成背面反射镜；
27、s22、采用双面对准光刻和刻蚀工艺在背面钝化层上形成阳极电极孔；然后采用磁控溅射金属薄膜淀积、双面对准光刻和刻蚀工艺形成阳极电极。
28、其中，散光结构和散光过渡层选用高透过率、高热导材料，包括但不限于al2o3、si3n4、aln等。背面反射镜、侧壁反射镜选用高反射金属材料或复合介质膜堆制作，包括但不限于ag、au、al、sio2/al、sio2/w、sio2/si3n4、sio2/空气等。
29、其中，散光过渡层、散光基层的厚度可根据像元大小及应用波段进行调整。散射结构的凹透镜直径可根据器件的响应波段进行调整。侧壁反射镜的深度可根据器件结构和响应波段进行调整。
30、本专利技术的有益效果在于：本专利技术借助微纳级的散光结构、散光过渡层、背面反射镜和侧壁反射镜的作用，可均匀化入射光，将局部高能光均匀化，较传统结构硅apd，可大幅减小局部光能量密度，进而提高硅apd的抗激光损伤能力；此外，本专利技术新增高掺电流承载结构，用于提高大电流负载能力，可进一步提高apd的抗激光损伤能力。
31、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种抗激光损伤的硅APD光电探测器，其特征在于：该光电探测器包括：
2.根据权利要求1所述的硅APD光电探测器，其特征在于：散光结构(13)为通过刻蚀所述散光基层(10)得到的若干个凹透镜构成的整体结构。
3.根据权利要求2所述的硅APD光电探测器，其特征在于：所述凹透镜的直径为0.2μm～20μm。
4.一种抗激光损伤的硅APD光电探测器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤S7中，热退火工艺的退火温度为900℃～1200℃，退火时间为30～300min。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤S15中，刻蚀工艺的射频功率为300～1000W，气压为50～2000mtorr，工艺气体为CF4/O2，刻蚀时间为20s～600s。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤S15中，所述散光结构(13)为刻蚀所述散光基层(10)得到的若干凹透镜构成的一整体结构。
【技术特征摘要】
1.一种抗激光损伤的硅apd光电探测器，其特征在于：该光电探测器包括：
2.根据权利要求1所述的硅apd光电探测器，其特征在于：散光结构(13)为通过刻蚀所述散光基层(10)得到的若干个凹透镜构成的整体结构。
3.根据权利要求2所述的硅apd光电探测器，其特征在于：所述凹透镜的直径为0.2μm～20μm。
4.一种抗激光损伤的硅apd光电探测器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，李睿智，钟玉杰，雷仁方，黄烈云，冉健，曾武贤，袁号，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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