雪崩光電二極管陣列裝置及形成方法、激光三維成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及雪崩光電二極管陣列裝置及其形成方法、激光三維成像裝置及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光三維成像技術(shù)，是由激光雷達(dá)向探測目標(biāo)發(fā)射出一系列掃描光束，從探測目標(biāo)返回的回波信號的二維平面信息和激光雷達(dá)測距得到的距離信息來合成圖像的技術(shù)。
[0003]激光三維成像裝置通常包括:發(fā)射激光的激光雷達(dá)，接收從探測目標(biāo)返回的回波信號的雪崩光電二極管陣列，處理由雪崩光電二極管陣列輸出的電信號的數(shù)據(jù)處理裝置。其中，雪崩光電二極管陣列為激光三維成像裝置中的核心部件。PN結(jié)反向電壓增大到一數(shù)值時，載流子倍增就像雪崩一樣，增加得多而快，利用這個特性制作的二極管就是雪崩二極管。
[0004]由于雪崩光電二極管非常敏感，雪崩光電二極管陣列中相鄰的兩個雪崩光電二極管之間很容易發(fā)生串?dāng)_。因此，現(xiàn)有技術(shù)中，在具有CMOS控制電路的基底上形成雪崩光電二極管陣列的方法為:所有的雪崩光電二極管為分離的個體，將各個雪崩光電二極管一個個黏貼在具有CMOS控制電路的基底上，這樣各個雪崩光電二極管之間彼此分離，不會出現(xiàn)串?dāng)_的現(xiàn)象。
[0005]另外，現(xiàn)有技術(shù)中，雪崩光電二極管的結(jié)構(gòu)為:位于襯底正面的N型區(qū)、位于N型區(qū)下的P型區(qū)。雪崩光電二極管與基底上的CMOS控制電路的連接方式為:P型區(qū)在襯底的背面與CMOS控制電路電連接，襯底正面的N型區(qū)通過引出的引線與CMOS控制電路連接。從N型區(qū)引出引線的方式將N型區(qū)與CMOS控制電路連接，造成激光三維成像裝置的布線非常繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的其中一個問題是具有CMOS控制電路的基底上形成雪崩光電二極管陣列形成方法比較繁瑣；
[0007]本發(fā)明解決的另一個問題是雪崩光電二極管陣列與CMOS控制電路的連接方式比較繁瑣。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法，包括:
[0009]提供襯底；
[0010]在所述襯底正面形成雪崩光電二極管陣列；
[0011]在相鄰兩雪崩光電二極管中，在至少其中一個在雪崩光電二極管的周圍形成環(huán)繞該雪崩光電二極管的隔離環(huán)，所述隔離環(huán)的深度大于所述雪崩光電二極管的深度，所述隔離環(huán)起到絕緣相鄰兩雪崩光電二極管的作用；先形成所述雪崩光電二極管陣列，再形成所述隔離環(huán)；或者，先形成隔離環(huán)，再形成所述雪崩光電二極管陣列。
[0012]可選的，形成隔離環(huán)的方法包括:
[0013]對所述襯底進(jìn)行干法刻蝕形成環(huán)形溝槽；
[0014]在所述溝槽的側(cè)壁和底部形成墊氧化層；
[0015]形成墊氧化層后，進(jìn)行高溫退火工藝，以修復(fù)所述干法刻蝕對硅襯底造成的晶格損傷；
[0016]高溫退火后，在所述溝槽中填充絕緣材料形成隔離環(huán)。
[0017]可選的，所述雪崩光電二極管包括:P型區(qū)、位于所述P型區(qū)上的N型區(qū)；
[0018]所述方法還包括:
[0019]利用干法刻蝕在所述襯底中形成通孔，所述通孔的深度大于所述雪崩光電二極管的深度，所述通孔位于所述隔離環(huán)外側(cè)；
[0020]在所述通孔的側(cè)壁和底部形成墊氧化層，之后進(jìn)行高溫退火，以修復(fù)形成通孔的干法刻蝕對硅襯底造成的晶格損傷；在所述通孔中填充導(dǎo)電材料形成栓塞；
[0021]在所述襯底正面形成與所述N型區(qū)、所述栓塞電連接的N電極。
[0022]可選的，還包括:
[0023]將所述襯底的背面減薄至露出所述栓塞和隔離環(huán)；
[0024]減薄后，在所述襯底的背面、P型區(qū)對應(yīng)的區(qū)域形成P電極；
[0025]在所述襯底背面上形成互連電極，所述互連電極與所述P電極、栓塞電連接。
[0026]本發(fā)明還提供一種雪崩光電二極管陣列裝置，包括:
[0027]襯底；
[0028]位于所述襯底的雪崩光電二極管陣列；
[0029]在相鄰兩雪崩光電二極管中，在至少其中一個雪崩光電二極管的周圍具有環(huán)繞該雪崩光電二極管的隔離環(huán)，所述隔離環(huán)的深度大于所述雪崩光電二極管的深度，所述隔離環(huán)起到絕緣相鄰兩雪崩光電二極管的作用。
[0030]可選的，所述隔離環(huán)包括:環(huán)形溝槽、位于所述環(huán)形溝槽內(nèi)的絕緣材料、位于所述絕緣材料和所述溝槽側(cè)壁和底部之間的墊氧化層。
[0031]可選的，所述雪崩光電二極管包括:P型區(qū)、位于所述P型區(qū)上的N型區(qū)；
[0032]位于所述襯底中的栓塞，所述栓塞的深度大于所述雪崩光電二極管的深度，所述栓塞位于所述隔離環(huán)外側(cè)；
[0033]位于所述襯底正面與所述N型區(qū)、所述栓塞電連接的N電極。
[0034]可選的，所述栓塞包括:通孔、位于所述通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料、位于所述導(dǎo)電材料和通孔側(cè)壁、底部之間的墊氧化層。
[0035]可選的，所述襯底的背面露出所述栓塞的底部和隔離環(huán)；
[0036]雪崩光電二極管陣列還包括:位于所述襯底背面、P型區(qū)對應(yīng)的區(qū)域的P電極；
[0037]位于所述襯底背面、與所述P電極和栓塞電連接的互連電極。
[0038]本發(fā)明還提供一種激光三維成像裝置，包括:
[0039]所述的雪崩光電二極管陣列裝置；
[0040]具有CMOS控制電路的基底，所述具有CMOS控制電路的基底與所述雪崩光電二極管陣列裝置的背面貼合在一起，所述互連電極與所述CMOS控制電路電連接。
[0041]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0042]本技術(shù)方案利用CMOS工藝形成雪崩光電二極管陣列后，在相鄰的兩個雪崩光電二極管之間形成深度大于雪崩光電二極管深度的隔離環(huán)，防止相鄰兩個雪崩光電二極管之間發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象。因此，由于有該隔離環(huán)的存在，就可以在襯底上形成雪崩光電二極管陣列，之后可以將雪崩光電二極管陣列貼合在具有CMOS控制電路的基底上，解決現(xiàn)有技術(shù)中在具有CMOS控制電路的基底上形成雪崩光電二極管陣列方法繁瑣的問題。
[0043]進(jìn)一步，在襯底的背面形成連接P型區(qū)的P電極，并在襯底中形成連接N型區(qū)的栓塞，襯底的背面暴露出栓塞，這樣將N型區(qū)、P型區(qū)與CMOS控制電路的連接位置均布置在光電二極管陣列所在襯底的背面，因此可以將襯底的背面與具有CMOS控制電路的基底結(jié)合，來實現(xiàn)雪崩光電二極管陣列和CMOS控制電路的連接。無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣，通過引線的方式實現(xiàn)兩者的電連接，克服現(xiàn)有技術(shù)中激光三維成像裝置布線繁瑣的問題。
【附圖說明】
[0044]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法的流程圖；
[0045]圖2-圖15是本發(fā)明實施例提供的一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法在各個制備階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0047]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法，參考圖1，本發(fā)明實施例的一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法包括:步驟Si，提供襯底；步驟S2，在所述襯底正面形成雪崩光電二極管陣列；步驟S3，在相鄰兩雪崩光電二極管中，在至少其中一個雪崩光電二極管的周圍形成環(huán)繞該雪崩光電二極管的隔離環(huán)。所述隔離環(huán)的深度大于所述雪崩光電二極管的深度，所述隔離環(huán)起到絕緣相鄰兩雪崩光電二極管的作用。由于隔離環(huán)對相鄰兩個雪崩二極管的絕緣隔離作用，因此，可以將雪崩光電二極管陣列整體貼合在具有CMOS控制電路的基底上，不會出現(xiàn)相鄰兩雪崩光電二極管串?dāng)_的現(xiàn)象。
[0048]圖2-圖15是本發(fā)明實施例提供的一種雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法在各個制備階段的示意圖，下面參考圖2-圖15詳細(xì)說明雪崩光電二極管陣列裝置的形成方法。
[0049]參考圖2，提供襯底10。該襯底10為P型摻雜的單晶硅襯底，且襯底10呈高阻。P型摻雜可以為B (硼)，襯底10的摻雜濃度保證襯底的電阻值為小于12ohm-cm (歐姆-厘米)。
[0050]參考圖3、圖4和圖5，在襯底10正面形成雪崩光電二極管陣列20。圖5顯示雪崩光電二極管陣列布局的平面不意圖，圖3、圖4為圖5中a_a方向的剖面結(jié)構(gòu)不意圖，圖5中顯示的雪崩光電二極管數(shù)量僅起示意作用，在圖3、圖4中僅示意出一個雪崩光電二極管。
[0051]具體的形成雪崩光電二極管陣列20的方法包括:
[0052]參考圖3和圖5，在襯底10正面形成第一圖