一种抗辐照加固单光子探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种抗辐照加固单光子探测器及其制备方法，抗辐照加固单光子探测器包括衬底、钝化层、雪崩层、补偿层、第一欧姆接触复合层和第二欧姆接触复合层；第二欧姆接触复合层、衬底和钝化层依次层叠设置，第一欧姆接触复合层包括第一接触电极和第一欧姆接触层，雪崩层和第一欧姆接触层均位于衬底内，雪崩层与第一欧姆接触层朝向第二欧姆接触复合层的一面连接；第一接触电极与钝化层同层设置，且第一接触电极与第一欧姆接触层连接；补偿层位于衬底内，补偿层背离第二欧姆接触复合层的一面与钝化层接触，补偿层用于预补偿辐照损伤在衬底中感应的电荷。本发明专利技术的抗辐照加固单光子探测器结构简单、抗辐照损伤效果明显。抗辐照损伤效果明显。抗辐照损伤效果明显。

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐照加固单光子探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电探测
，尤其涉及一种抗辐照加固单光子探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]单光子探测器已广泛应用于航空航天、深空探测、卫星遥感、侦查导航等多个高科技领域。由于空间环境中充斥着大量电子、质子、γ射线、中子和重离子等多种辐射源，复杂的辐射环境与单光子探测器相互作用，极易引起单光子探测器产生辐射损伤，造成性能退化甚至失效。因此，对单光子探测器进行抗辐照加固至关重要。
[0003]目前，单光子探测器的抗辐照加固可以通过器件表面采用高介电常数（High
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K）的介质材料，通过降低介质中电场强度来降低辐照产生的空穴数量，或者通过减少氧化层的厚度，以辐照产生的空穴在氧化层中的电荷积累量，或者通过在氧化层中预先掺杂或注入杂质，如氮、磷、氟、铝、砷等，主动引入电子陷阱，用来补偿空穴陷阱，以减少空穴的数量，从而降低辐照对单光子探测器的影响。
[0004]然而，上述几种抗辐照加固方式或者与常规的器件制备工艺不兼容，对单光子探测器的制造工艺要求高，或者以降低器件性能为代价无法兼顾器件光电探测性能和抗辐照性能。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种抗辐照加固单光子探测器及其制备方法，以解决现有技术的不足。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种抗辐照加固单光子探测器，抗辐照加固单光子探测器包括衬底、钝化层、雪崩层、补偿层、第一欧姆接触复合层和第二欧姆接触复合层；第二欧姆接触复合层、衬底和钝化层依次层叠设置，第一欧姆接触复合层包括第一接触电极和第一欧姆接触层，雪崩层和第一欧姆接触层均位于衬底内，雪崩层与第一欧姆接触层朝向第二欧姆接触复合层的一面连接；第一接触电极与钝化层同层设置，且第一接触电极与第一欧姆接触层连接；补偿层位于衬底内，补偿层围绕在第一欧姆接触层的周侧，补偿层背离第二欧姆接触复合层的一面与钝化层接触，补偿层用于预补偿辐照在衬底中感应的电荷。
[0007]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器，衬底为P型衬底，补偿层为P型补偿层；或者，衬底为N型衬底，补偿层为N型补偿层。
[0008]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器，第一欧姆接触复合层为P型第一欧姆接触复合层，第二欧姆接触复合层为N型第二欧姆接触复合层；或者，第一欧姆接触复合层为N型第一欧姆接触复合层，第二欧姆接触复合层为P型第二欧姆接触复合层。
[0009]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器，第二欧姆接
触复合层包括第二欧姆接触层和第二接触电极，第二欧姆接触层位于衬底和第二接触电极之间。
[0010]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器，还包括增透层，增透层与钝化层同层设置，钝化层上具有凹槽，第一欧姆接触层和增透层均位于凹槽内，且部分第一欧姆接触层经增透层与第一接触电极连接。
[0011]还包括保护层，保护层位于衬底内，保护层背离第二欧姆接触层的一面与钝化层接触，保护层围绕在第一欧姆接触层的周侧。
[0012]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器，还包括加固层，加固层覆盖在第一接触电极背离衬底的一面。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种抗辐照加固单光子探测器的制备方法，方法包括：在衬底上形成钝化层；在衬底内形成雪崩层；在衬底内形成补偿层，其中，补偿层围绕在雪崩层的周侧；在雪崩层上形成第一欧姆接触层，其中，第一欧姆接触层位于衬底内；在第一欧姆接触层上形成第一接触电极，其中，第一接触电极与钝化层同层设置；在衬底背离钝化层的一面形成第二欧姆接触复合层。
[0014]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法，第二欧姆接触复合层包括第二欧姆接触层和第二接触电极，在衬底背离钝化层的一面形成第二欧姆接触复合层包括：在衬底背离钝化层的一面上形成第二欧姆接触层；在第二欧姆接触层上形成第二接触电极。
[0015]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法，在衬底内形成补偿层之后，以及在雪崩层上形成第一欧姆接触层之前还包括：在衬底内形成保护层，其中，保护层围绕在第一欧姆接触层的周侧，且保护层背离第二欧姆接触层的一面与钝化层接触；在雪崩层上形成第一欧姆接触层之后，以及在第一欧姆接触层上形成第一接触电极之前包括：在第一欧姆接触层上形成增透层，其中，增透层与钝化层同层设置。
[0016]在一种可能的实现方式中，本专利技术提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法，在第二欧姆接触层上形成第二接触电极之后，或者在第一欧姆接触层上形成第一接触电极之后，包括：在第一接触电极上形成加固层。
[0017]本专利技术实施例的抗辐照加固单光子探测器及其制备方法，抗辐照加固单光子探测通过设置衬底用于给雪崩层等提供支撑，通过设置第一欧姆接触复合层和第二欧姆接触复合层用于与抗辐照加固单光子探测器的偏置电路连接，以给抗辐照加固单光子探测器施加偏压，通过设置雪崩层用于将微弱的光子信号转换成较强的电信号输出，通过设置钝化层用于提高抗辐照加固单光子探测器的可靠性。抗辐照加固单光子探测器受到辐照时，钝化层中的正电荷感应衬底中的负电荷，通过在衬底内设置补偿层，以使补偿层中的正电荷可以与在衬底中感应的负电荷相互补偿，以降低辐照引起的衬底反型的难度，从而减小反型
电场导致的漏电和抑制抗辐照加固单光子探测器的暗电流，且补偿层不会降低抗辐照加固单光子探测器的响应速度。由此，抗辐照加固单光子探测器的抗辐照加固效果明显和光电探测性能较好，且结构简单。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的结构示意图；图2为图1中和现有技术中单光子探测器受到辐照后的暗电流
‑
反向电压测试结果图；图3为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法的流程图一；图4为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法的流程图二；图5为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法的流程图三；图6为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法的流程图四；图7为本专利技术实施例提供的抗辐照加固单光子探测器的制备方法的流程图五。
[0020]附图标记说明：100
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衬底；200
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钝化层；300
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雪崩层；400
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补偿层；500
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第一欧姆接触复合层；510
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第一接触电极；520
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第一欧姆接触层；600
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗辐照加固单光子探测器，其特征在于，包括衬底、钝化层、雪崩层、补偿层、第一欧姆接触复合层和第二欧姆接触复合层；所述第二欧姆接触复合层、所述衬底和所述钝化层依次层叠设置，所述第一欧姆接触复合层包括第一接触电极和第一欧姆接触层，所述雪崩层和所述第一欧姆接触层均位于所述衬底内，所述雪崩层与所述第一欧姆接触层朝向所述第二欧姆接触复合层的一面连接；所述第一接触电极与所述钝化层同层设置，且所述第一接触电极与所述第一欧姆接触层连接；所述补偿层位于所述衬底内，所述补偿层围绕在所述第一欧姆接触层的周侧，所述补偿层背离所述第二欧姆接触复合层的一面与所述钝化层接触，所述补偿层用于预补偿辐照损伤在所述衬底中感应的电荷。2.根据权利要求1所述的抗辐照加固单光子探测器，其特征在于，所述衬底为P型衬底，所述补偿层为P型补偿层；或者，所述衬底为N型衬底，所述补偿层为N型补偿层。3.根据权利要求2所述的抗辐照加固单光子探测器，其特征在于，所述第一欧姆接触复合层为P型第一欧姆接触复合层，所述第二欧姆接触复合层为N型第二欧姆接触复合层；或者，所述第一欧姆接触复合层为N型第一欧姆接触复合层，所述第二欧姆接触复合层为P型第二欧姆接触复合层。4.根据权利要求3所述的抗辐照加固单光子探测器，其特征在于，所述第二欧姆接触复合层包括第二接触电极和第二欧姆接触层，所述第二欧姆接触层位于所述衬底和所述第二接触电极之间。5.根据权利要求4所述的抗辐照加固单光子探测器，其特征在于，还包括增透层，所述增透层与所述钝化层同层设置，所述钝化层上具有凹槽，所述第一欧姆接触层和所述增透层均位于所述凹槽内，且部分所述第一欧姆接触层经所述增透层与所述第一接触电极连接；还包括保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞，刘巧莉，胡安琪，张世凤，许莉，任艳玲，蔡子昱，王涛，张明，陈力，廖建新，
申请(专利权)人：无锡中微晶园电子有限公司北京中盾安民分析技术有限公司，
类型：发明
国别省市：