本发明专利技术提供了一种光敏传感器，包括顶电极、底电极、支撑结构、隔离层、若干导电结构和若干倍增结构；所述若干倍增结构相对所述顶电极倾斜设置于所述隔离层并与所述若干导电结构一一对应电性连接，在所述顶电极和所述隔离层之间的空间内形成顶部朝向所述顶电极开口的若干加速腔结构，以接收入射的光电子并对所述入射的光电子进行加速和倍增形成二次光电子，从而使光电子在相邻的所述倍增结构之间的加速腔结构中加速，并撞击形成更多的光电子，从而形成放大信号，有利于提升对单光子探测的灵敏度，整个器件尺寸较小，集成度高，功耗可控。本发明专利技术还提供了所述光敏传感器的制备工艺。艺。艺。
【技术实现步骤摘要】
光敏传感器及其制备工艺
[0001]本专利技术涉及集成电路设计
，尤其涉及光敏传感器及其制备工艺。
技术介绍
[0002]常规单光子探测器使用雪崩二极管及相关技术制作，其工作电压较高，可集成性差，且由于雪崩二极管击穿电压对工艺的灵敏性，导致其功耗较高，均匀性一致性较差。同时，由于高压工作模式，其器件面积较大；在加上该器件在衬底内制作，无法与读取电路共享衬底面积，因此感光区域的填充因子无法大幅度提高。
[0003]公开号为CN101385115的中国专利申请了一种光电倍增管，该光电倍增管具有能够实现高增益并满足较高需求性质的结构。在该光电倍增管中，容纳在密封容器内的电子倍增单元包括聚焦电极、加速电极、倍增电极单元和阳极。具体地说，至少加速电极和倍增电极单元在包括在倍增电极单元内的第一级倍增电极和第二级倍增电极不经由导电材料而与加速电极直接相对的状态下，被共同保持。在加速电极和倍增电极之间没有放置直接支持倍增电极的电位设定成与第一级倍增电极相同的现有的金属盘；因此，当电子从阴极经由第一级倍增电极到达第二级倍增电极时，可以极大地减少电子的渡越时间的变化。但该专利需要在倍增管内保持真空状态，制备工艺比较复杂，而且其体积大，限制了其应用领域，同时倍增管体积大，而电子传输的自由程比较短，会导致电子在传输中容易造成损耗。
[0004]因此，有必要提供一种新型的光敏传感器及其制备工艺以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型的光敏传感器及其制备工艺，以提高集成度并有利于提升对单光子探测的灵敏度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的所述光敏传感器，包括：
[0007]顶电极，用于响应预定波长的光发射光电子；
[0008]隔离层，与所述顶电极相对设置；
[0009]底电极，与所述顶电极相对设置且电性相反；
[0010]若干导电结构，设置于所述隔离层；
[0011]支撑结构，与所述顶电极和所述底电极围成空腔结构，并与所述顶电极以及所述若干导电结构电性连接；
[0012]若干倍增结构，相对所述顶电极倾斜设置于所述隔离层并与所述若干导电结构一一对应电性连接，在所述顶电极和所述隔离层之间的空间内形成顶部朝向所述顶电极开口的若干加速腔结构，以接收入射的光电子并对所述入射的光电子进行加速和倍增形成二次光电子；
[0013]每个所述加速腔结构的底部开设通孔，并与所述底电极相对，使所述底电极能够接收所述光电子以及所述二次光电子。
[0014]本专利技术的所述光敏传感器的有益效果在于：通过顶电极用于响应预定波长的光发射光电子，隔离层与所述顶电极相对设置，底电极设置于所述隔离层，且与所述顶电极相对设置且电性相反，若干导电结构设置于所述隔离层，支撑结构与所述顶电极和所述底电极围成空腔结构，并与所述顶电极电性连接，若干倍增结构相对所述顶电极倾斜设置于所述隔离层并与所述若干导电结构一一对应电性连接，使得能利用所述顶电极和所述底电极之间形成的电场而将光电子引到所述倍增结构上；通过若干倍增结构，相对所述顶电极倾斜设置于所述隔离层并与所述若干导电结构一一对应电性连接，在所述顶电极和所述隔离层之间的空间内形成顶部朝向所述顶电极开口的若干加速腔结构，以接收入射的光电子并对所述入射的光电子进行加速和倍增形成二次光电子，每个所述加速腔结构的底部开设通孔，并与所述底电极相对，使得相邻设置的所述倍增结构之间的加速腔结构中形成加速电场，从而使光电子在相邻的所述倍增结构之间的加速腔结构中加速，并撞击形成更多的光电子，从而形成放大信号，有利于提升对单光子探测的灵敏度，且提高了集成度，整个器件尺寸较小，因此不需要传统雪崩二极管所需要施加的高电压，其功耗可控。
[0015]优选的，所述倍增结构朝向所述顶电极延伸后形成的结构与所述顶电极之间所夹的锐角为20
‑
65度。其有益效果在于：有利于所述顶电极发射的光电子传输到所述倍增结构上，从而使光电子在相邻的所述倍增结构之间的加速腔结构中加速，并撞击形成更多的光电子，从而形成放大信号，有利于提升对单光子探测的灵敏度。
[0016]优选的，相邻所述倍增结构的间距小于电子传输的自由程。其有益效果在于：最大限度避免光电子在传输过程中的能量损耗。
[0017]优选的，所述若干倍增结构朝同一方向倾斜设置。其有益效果在于：不仅有利于使光电子在相邻的所述倍增结构之间的加速腔结构中加速，并撞击形成更多的光电子，而且提高了集成度。
[0018]优选的，所述若干倍增结构包括若干正V型倍增电极和若干倒V型倍增电极，所述正V型倍增电极和所述倒V型倍增电极交替设置且电性相反，每个所述正V型倍增电极和每个所述倒V型倍增电极均由两个倾斜倍增电极相接形成，每个所述倾斜倍增电极相对所述顶电极倾斜设置。其有益效果在于：使得所述正V型倍增电极和所述倒V型倍增电极的两侧都可使用，有利于提高电子的倍增效果，而且倾斜倍增电极两两相接构成正V型倍增电极或倒V型倍增电极，使得倍增结构的设置更为紧凑，集成度更高，减小了整个器件的尺寸。
[0019]优选的，所述若干倍增结构还包括若干倾斜牺牲层，所述倾斜牺牲层倾斜于所述顶电极并设置于相邻两个所述倍增结构之间。其有益效果在于：以支撑所述倍增结构，保证倍增结构的稳定性。
[0020]优选的，所述光敏传感器还包括开设于所述空腔结构顶面边缘的释放通孔，以与所述空腔结构内相通。其有益效果在于：以通过所述释放通孔排除制备所述光敏传感器的过程中产生的副产物，同时使光敏传感器能够在非真空条件下使用，拓展应用范围。
[0021]进一步优选的，所述光敏传感器还包括封闭所述释放通孔的密封介质层。其有益效果在于：以使所述空腔结构形成真空状态，以使光敏传感器能够在真空条件下使用，拓展应用范围。
[0022]优选的，所述光敏传感器还包括开设于所述空腔结构顶面边缘的释放通孔以及封闭所述释放通孔的密封介质层。
[0023]优选的，所述若干倍增结构倾斜于所述底电极。
[0024]优选的，所述若干倍增结构垂直于所述底电极设置，所述顶电极倾斜于所述底电极设置。
[0025]进一步优选的，所述顶电极呈锥形结构。
[0026]优选的，所述光敏传感器还包括金属互连结构，所述金属互连结构与所述底电极电接触，以电连接处理电路。
[0027]优选的，所述若干倍增结构包括若干倾斜倍增电极，相邻所述倾斜倍增电极电性相反，每个所述倾斜倍增电极相对所述顶电极倾斜设置。其有益效果在于：通过正负电压实现电子的倍增，使得整个器件的加压不需要太高，解决了现有技术中为了实现电子倍增，倍增电极所需的电压需要加到很高，导致实现难度大，电子倍增效果差的问题。
[0028]优选的，本专利技术还提供一种光敏传感器的制备工艺，包括以下步骤：
[0029]S1：提供衬底，在所述衬底顶面形成底电极，使所述底电极的顶面露出，然后在所述底电极上形成具有若干初始通孔的隔离层；
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光敏传感器，其特征在于，包括：顶电极，用于响应预定波长的光发射光电子；隔离层，与所述顶电极相对设置；底电极，与所述顶电极相对设置且电性相反；若干导电结构，设置于所述隔离层；支撑结构，与所述顶电极和所述底电极围成空腔结构，并与所述顶电极以及所述若干导电结构电性连接；若干倍增结构，相对所述顶电极倾斜设置于所述隔离层并与所述若干导电结构一一对应电性连接，在所述顶电极和所述隔离层之间的空间内形成顶部朝向所述顶电极开口的若干加速腔结构，以接收入射的光电子并对所述入射的光电子进行加速和倍增形成二次光电子；每个所述加速腔结构的底部开设通孔，并与所述底电极相对，使所述底电极能够接收所述光电子以及所述二次光电子。2.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，所述倍增结构朝向所述顶电极延伸后形成的结构与所述顶电极之间所夹的锐角为20
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65度。3.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，相邻所述倍增结构的间距小于电子传输的自由程。4.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，所述若干倍增结构朝同一方向倾斜设置。5.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，所述若干倍增结构包括若干倾斜倍增电极，相邻所述倾斜倍增电极电性相反，每个所述倾斜倍增电极相对所述顶电极倾斜设置。6.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，所述若干倍增结构包括若干正V型倍增电极和若干倒V型倍增电极，所述正V型倍增电极和所述倒V型倍增电极交替设置且电性相反，每个所述正V型倍增电极和每个所述倒V型倍增电极均由两个倾斜倍增电极相接形成，每个所述倾斜倍增电极相对所述顶电极倾斜设置。7.根据权利要求1所述的光敏传感器，其特征在于，还包括开设...
【专利技术属性】
技术研发人员：康晓旭，蒋宾，陈寿面，
申请(专利权)人：上海集成电路装备材料产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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