[發明專利]硅光電倍增探測器結構、制作及使用

無效

• 申請號: 201110087811.6
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102735350A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 韓德俊;胡小波;胡春周;殷登平
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;H01L27/14;H01L31/107
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種硅光電倍增探測器(SiPM)，由10至10萬個雪崩光電二極管(APD)單元集成在同一個硅外延片上組成，每個APD單元都串聯一個雪崩淬滅電阻，雪崩淬滅電阻由所述硅外延片外延層制備，所有APD單元并聯輸出，共用一個負載，其特征是：所述硅外延片外延層的電阻率與其厚度的乘積為0.04Ω·cm²至25Ω·cm²。

2.如權利要求1所述的SiPM，其特征在于：所述硅外延片外延層的電阻率為2Ω·cm至22Ω·cm或29Ω·cm至1000Ω·cm，厚度為250μm至31μm或24μm至1μm。

3.如權利要求1所述的SiPM，其特征在于：所述APD單元面積為20μm²至35μm²或37μm²至2500μm²。

4.一種SiPM，由10至10萬個APD單元集成在同一個硅片上組成，每個APD單元都串聯一個雪崩淬滅電阻，雪崩淬滅電阻位于器件表面，并且具有條形形狀，所有APD單元并聯輸出，共用一個負載，其特征是：采用金屬鋁誘導非晶硅晶化方法制備雪崩淬滅電阻。

5.如權利要求4所述的金屬鋁誘導非晶硅晶化制作雪崩淬滅電阻的方法，其特征在于：在覆蓋有絕緣介質膜的器件表面采用電子束蒸發或磁控濺射方法依次制備厚度分別為5nm至500nm非晶硅膜和5nm至50nm鋁膜，在300℃至700℃以及氮氣或氬氣保護下退火10分鐘至150分鐘，在腐蝕鋁的化學溶液中浸泡去除殘留的鋁。

6.如權利要求4所述的SiPM，其特征在于：條形電阻結構采用光刻剝離技術或光刻刻蝕技術制備。

7.一種SiPM，由10至10萬個APD單元集成在同一個硅片上組成，每個APD單元都串聯一個雪崩淬滅電阻，雪崩淬滅電阻位于器件表面，并且具有條形形狀，所有APD單元并聯輸出，共用一個負載，其特征是：SiPM由2個面積較小、完全獨立的子SiPM構成。

8.如權利要求7所述的SiPM，其特征在于：所述2個子SiPM成“叉指”狀排列。

9.如權利要求7所述的SiPM，其特征在于：所述SiPM的雪崩淬滅電阻由硅外延片外延層制備，或由金屬鋁誘導非晶硅晶化方法制備，或由摻雜多晶硅條制備。

10.一種使用權利要求7所述的SiPM探測光信號的方法，其特征在于：

所述2個子SiPM在50皮秒至500納秒時間間隔內同時有脈沖信號輸出時則予以測量和記錄；若在50皮秒至500納秒時間間隔內只有1個子SiPM有脈沖信號輸出，或2個子SiPM都沒有脈沖信號輸出，則所述2個子SiPM的測量予以忽略。