一种单光子雪崩二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开的一种单光子雪崩二极管，包括P型衬底，位于P型衬底上的高压N阱以及高压N阱之间的P型隔离区；位于高压N阱中的N型注入扩散层和P型注入扩散层；位于N型注入扩散层和P型注入扩散层周围的P型保护环和N型接触端；位于P型隔离区上方的浅沟槽隔离；位于浅沟槽隔离和P型保护环之间的环状P型浮置区，当N型接触端施加工作电压时，P型浮置区的耗尽区和浅沟槽隔离的耗尽区部分重合；且P型浮置区的耗尽区和P型保护环的耗尽区不重合；以及覆盖在高压N阱和浅沟槽隔离上方的介质层。本发明专利技术提供的一种单电子单光子雪崩二极管及其制备方法，可以增加二极管中感光面积，进而有效提高单电子单光子雪崩二极管的探测效率。

A single photon avalanche diode and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种单光子雪崩二极管及其制备方法
本专利技术涉及二极管领域，具体涉及一种单光子雪崩二极管及其制备方法。
技术介绍
单光子探测是一种极微弱光的探测方法，它所探测到的光的光电流强度比光电检测器本身在室温下的热噪声水平(10-14W)还要低，用通常的直流检测方法不能把这种湮没在噪声中的信号提取出来。单光子探测在高分辨率的光谱测量、非破坏型物质分析、高速现象检测、精密分析、大气测污、生物发光、放射探测、高能物理、天文测光、光时域反射、量子密钥分发系统等领域有着广泛的应用。典型的单光子雪崩二极管(SinglePhotonAvalancheDiode，SPAD)由源区P+/N结，高压区，及高压区与高压区之间的隔离三部分组成，这三个组成部分由内到外依次排列；如源区的直径为8微米，高压区大致为6～8微米，高压区与高压区之间的隔离需要8～10微米，感光面积占器件面积的比例大约只有11％左右，大部分都面积由于器件间的隔离。现有技术中SPAD结构如附图1所述，包括P型衬底12，位于P型衬底12上的高压N阱13以及高压N阱之间的P型隔离区14；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括/nP型衬底，/n位于所述P型衬底上的高压N阱以及高压N阱之间的P型隔离区；/n位于所述高压N阱中的N型注入扩散层和P型注入扩散层；/n位于所述N型注入扩散层和P型注入扩散层周围的P型保护环和N型接触端；/n位于所述P型隔离区上方的浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离延伸至高压N阱内部；/n位于所述浅沟槽隔离和P型保护环之间的环状P型浮置区，当所述N型接触端施加工作电压时，所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和浅沟槽隔离在高压N阱中形成的耗尽区部分重合；且所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型保护环与高压N阱形成的耗尽区不重合；/n以及覆盖在所述高压N阱和浅...

【技术特征摘要】
1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括
P型衬底，
位于所述P型衬底上的高压N阱以及高压N阱之间的P型隔离区；
位于所述高压N阱中的N型注入扩散层和P型注入扩散层；
位于所述N型注入扩散层和P型注入扩散层周围的P型保护环和N型接触端；
位于所述P型隔离区上方的浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离延伸至高压N阱内部；
位于所述浅沟槽隔离和P型保护环之间的环状P型浮置区，当所述N型接触端施加工作电压时，所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和浅沟槽隔离在高压N阱中形成的耗尽区部分重合；且所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型保护环与高压N阱形成的耗尽区不重合；
以及覆盖在所述高压N阱和浅沟槽隔离上方的介质层。


2.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型浮置区为垂直分布的M个P型浮置环，当所述N型接触端施加工作电压时，相邻的两个P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区部分重合，且最下方的P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区和P型衬底与高压N阱形成的耗尽区部分重合；M为大于0的正整数。


3.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型隔离区中包含P型掺杂区，且所述P型掺杂区位于所述P型隔离区的中心位置。


4.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述环状P型浮置区延伸至所述浅沟槽隔离的下方。


5.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型衬底与高压N阱形成的耗尽区部分重合。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德明，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31