[發明專利]一種電子轟擊型雪崩二極管

有效

• 申請號: 201510843138.2
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105374896B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 徐鵬霄;王霄;周劍明;唐家業;王旺平;戴麗英;唐光華;趙文錦;鐘偉俊;汪述猛
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0203;H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種能夠探測電子并具有雪崩放大效應的電子轟擊型雪崩

二極管，屬于光電探測與粒子探測技術領域。

背景技術

光電探測領域憑借其廣泛的應用前景和巨大的戰略價值，目前已經成為各國大力發展的關鍵技術領域。在種類眾多的光電探測器中，混合型光電探測器是20世紀90年代才發展起來的一種新型光電探測器，它融合了真空光電器件與半導體光電器件的優點，同時彌補了后兩類缺點與不足，廣泛應用于高能物理、醫療儀器、生物檢測、量子通信、天文觀察以及激光測距等領域。

混合型光電探測器的整管結構采用類似真空光電器件的金屬-陶瓷結構，陰極采用真空器件的光電陰極，陽極采用半導體探測器，工作時光電陰極上產生的光電子經加速后轟擊在半導體材料的表面，產生數千倍的增益，轟擊產生的電子-空穴對被半導體探測器結區收集后實現信號輸出。因此，混合型光電探測器兼具了真空器件光敏面面積大、靈敏度高、響應速度快、噪聲低、增益高和半導體器件動態范圍大、功耗低等優點。

然而目前國內外用于光電探測的雪崩二極管均為雪崩光電二極管（APD），在器件結構與制作工藝上與能用于混合型光電探測器中的半導體器件有著本質的不同，傳統APD表面生長有起鈍化與增透作用的鈍化層，因而半導體器件結區無法對陰極產生的光電子實現收集，更無法實現信號輸出。

發明內容

本發明提出的是一種電子轟擊型雪崩二極管，其目的在于克服現有技術所存在的上述缺陷，針對器件工作特點，采用能對電子響應的電子轟擊型雪崩二極管，對陰極光電子實現收集并放大輸出。

本發明的技術解決方案：一種電子轟擊型雪崩二極管，其特征在于：在n型Si襯底（6）上依次為p型Si外延層（4）、p型Si重摻雜層（1）、正面電極（2），SiO₂氧化層（5）位于p型Si外延層（4）和p型Si重摻雜層（1）的表面和側面，玻璃鈍化層（3）位于SiO₂氧化層（5）之上，背面電極（7）位于n型Si襯底（6）的下方。

本發明的優點在于：本結構的器件可實現半導體結區對入射電子的收集，同時器件工作在雪崩電壓下，可實現對結區收集電子的雪崩放大，制備工藝簡便，暗電流低，可靠性高，克服了傳統雪崩光電二極管無法實現電子探測的缺點，可用于混合型光電探測器的制備及入射信號為電子的直接探測。

附圖說明

圖1是一種電子轟擊型雪崩二極管的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種電子轟擊型雪崩二極管，其特征在于：在n型Si襯底（6）上依次為p型Si外延層（4）、p型Si重摻雜層（1）、正面電極（2），SiO₂氧化層（5）位于p型Si外延層（4）和p型Si重摻雜層（1）的表面和側面，玻璃鈍化層（3）位于SiO₂氧化層（5）之上，背面電極（7）位于n型Si襯底（6）的下方。

所述 n型Si襯底（6），電子濃度為1×10¹⁸cm^-3至1×10¹⁹cm^-3，厚度為200μm；

所述p型Si外延層（4），摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3至1×10¹⁵cm^-3，厚度為10~30μm；

所述 p型Si重摻雜層（1），采用熱擴散或離子注入，摻雜濃度為5×10¹⁸cm^-3至5×10¹⁹cm^-3，厚度為0.5~1.0μm，用于電子轟擊的表面無鈍化層覆蓋；

所述正面電極（2），為Ti/Pt/Au電極，形狀為環形電極，采用濺射方法制作在p型Si重摻雜層（1）上；

所述SiO₂氧化層（5），采用熱氧化方法生長，厚度為200~500nm，該氧化層用于鈍化n型Si襯底（6）、p型Si外延層（4）及p型Si重摻雜層（1）的表面與側面、降低暗電流；

所述玻璃鈍化層（3），厚度為10~30μm，該鈍化層用于加厚SiO₂氧化層并填充器件臺面臺階。

實施例1：電子轟擊型雪崩二極管的制作方法，包括