单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子雪崩二极管阵列技术

本发明专利技术涉及一种单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子雪崩二极管阵列。所述单光子雪崩二极管在有源区的边缘区域设有沿衬底厚度方向纵向延伸的p型掺杂区，并且，在p型掺杂区的远离隔离沟槽的一侧，还设有沿衬底厚度方向纵向延伸的n型掺杂区，p型掺杂区和n型掺杂区对隔离沟槽处产生的缺陷起到了隔离作用，可以有效降低由于该缺陷引起的暗计数，并且，所述n型掺杂区与有源区内pn结中的与所述n型掺杂区具有相同掺杂类型的掺杂区电连接，能够将因p型掺杂区而收缩的耗尽区拓宽，使得在降低单光子雪崩二极管的暗计数率的同时，不影响器件的光子探测效率。所述单光子雪崩二极管阵列包括阵列排布的上述单光子雪崩二极管。阵列排布的上述单光子雪崩二极管。阵列排布的上述单光子雪崩二极管。

【技术实现步骤摘要】
单光子雪崩二极管及其制作方法、单光子雪崩二极管阵列


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及单光子雪崩二极管、单光子雪崩二极管的制作方法以及单光子雪崩二极管阵列。

技术介绍

[0002]单光子雪崩二极管，简称SPAD(Single Photon Avalanche Diode)，是一种基于偏置电压超过pn结的击穿区实现光电探测的固态光电探测器。在单光子雪崩二极管中，pn结在高于击穿电压的电压下被反向偏置，在内部光电效应(当一种材料被光子撞击时，电子或另一种载流子的发射)的作用下，产生雪崩电流。利用单光子雪崩二极管可以检测到非常低的信号强度，例如低至单光子水平。基于单光子雪崩二极管的单光子探测器可用于高度敏感的光子捕获环境，例如在荧光寿命成像、3D成像等领域均有着广泛的应用。
[0003]在单光子雪崩二极管工作时，一些杂散光(非信号光)和电噪声也可能会被检测作为有效光信号，这种误判被称作暗计数，暗计数的数量即暗计数率是评判单光子雪崩二极管器件性能的重要参数。为了降低器件的暗计数率，现有技术在用于隔离相邻二极管的隔离沟槽旁边按一定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括有源区以及用于限定所述有源区的隔离区，所述有源区设置有用于产生光子触发雪崩电流的pn结，所述隔离区设置有沿所述衬底厚度方向贯穿所述衬底且填充有绝缘介质的隔离沟槽；其中，所述有源区在靠近所述隔离区的边缘区域设有沿所述衬底的厚度方向纵向延伸的p型掺杂区，并且，在所述p型掺杂区的远离所述隔离沟槽的一侧，所述有源区在靠近所述隔离沟槽的边缘区域还设有沿所述衬底的厚度方向纵向延伸的n型掺杂区，并且，所述n型掺杂区与所述pn结中的与所述n型掺杂区具有相同掺杂类型的掺杂区电连接。2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述衬底为p型掺杂的衬底，且在所述有源区中设置有n型阱，所述n型阱与周围p型掺杂的衬底构成所述pn结。3.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，以设置所述n型阱的一侧表面为所述衬底的正面，所述p型掺杂区和所述n型掺杂区均从所述衬底的正面沿所述衬底厚度方向向下延伸并均超过所述pn结的深度。4.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，还包括设置于所述衬底上方的电性互连结构，所述电性互连结构电连接所述n型掺杂区与所述n型阱。5.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述n型掺杂区与所述n型阱在所述有源区内相互连接。6.一种单光子雪崩二极管的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底包括有源区以及用于限定所述有源区的隔离区；对所述衬底分别执行p型离子注入和n型离子注入，在所述有源区的靠近所述隔离区的边缘区域，分别形成沿远离所述隔离区的方向依次相邻设置且均沿所述衬底的厚度方向纵向延伸的p型掺杂区和n型掺杂区；在所述有源区形成用于产生光子触发雪崩电流的pn结，并使所述n型掺杂区与所述pn结中的与所述n型掺杂区具有相同掺杂类型的掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏丹清，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：