[發明專利]可降低電學串擾的單光子探測器陣列及制備方法

有效

• 申請號: 201910197797.1
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109935639B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 劉凱寶;楊曉紅;王暉;何婷婷;李志鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

1.一種單光子探測器陣列，其特征在于，包括外延片和形成在外延片正面上的鈍化層（2）；其中，

所述鈍化層（2）上設有若干像元P電極窗口（201）和若干隔離區電極窗口（203），所述隔離區電極窗口（203）位于相鄰的兩個所述像元P電極窗口（201）之間；每個像元P電極窗口（201）內均設有像元P電極（202），每個隔離區電極窗口（203）內均設有隔離區電極（204）；

所述外延片上與所述鈍化層（2）相鄰一側形成有有源擴散區（302）和擴散隔離區（304），其中所述有源擴散區（302）與所述像元P電極（202）相鄰，所述擴散隔離區（304）與所述隔離區電極（204）相鄰；

所述外延片背面設有N電極（4）和透光裝置；

其中，所述單光子探測器陣列采用如下步驟制備：

1）生長外延片；

2）在外延片正面根據仿真軟件預先對像元的電學性能進行的模擬結果來生長擴散掩膜（3），并開出像元擴散窗口（301）和擴散隔離區窗口（303），形成有源擴散區（302）和擴散隔離區（304）；

3）去掉步驟2）中的擴散掩膜（3），生長鈍化層（2）并在鈍化層（2）上開像元P電極窗口（201）和隔離區電極窗口（203），在像元P電極窗口（201）內設置像元P電極（202），在隔離區電極窗口（203）內設置隔離區電極（204）；

4）在外延片背面設置透光裝置和N電極（4）。

2.根據權利要求1所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述透光裝置包括入射光窗口（5）和設置在入射光窗口（5）內的增透膜（501），入射光窗口（5）設置在外延片背面。

3.根據權利要求2所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述增透膜（501）為氮化硅。

4.根據權利要求1所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述有源擴散區（302）為臺階型結構，有源擴散區（302）自上而下依次包括第一次有源擴散區和第二次有源擴散區，第一次有源擴散區的寬度大于第二次有源擴散區的寬度。

5.根據權利要求1所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述鈍化層（2）為氮化硅。

6.根據權利要求1所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述外延片自下而上依次包括襯底（101）、緩沖層（102）、本征吸收層（103）、漸變層（104）、電荷層（105）和帽層（106）。

7.根據權利要求6所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述的襯底（101）和緩沖層（102）均為為n+-InP層；本征吸收層（103）為i-InGaAs層，厚度不小于2微米；漸變層（104）為i-InGaAsP層；電荷層（105）為n-InP層，厚度為0.2微米；帽層（106）為i-InP層，厚度為3.5微米。

8.根據權利要求6所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述漸變層（104）自下而上依次包括第一漸變層、第二漸變層和第三漸變層，第一漸變層為In0.59Ga0.41As0.89P0.11層；第二漸變層為In0.71Ga0.29As0.62P0.38層；第三漸變層為In0.85Ga0.15As0.33P0.67層。

9.根據權利要求1所述的單光子探測器陣列，其特征在于：

所述外延片通過金屬有機物化學氣相沉積方法生長；

所述像元P電極窗口（201）和隔離區電極窗口（203）均采用光刻技術開出；

所述有源擴散區（302）和擴散隔離區（304）均采用鋅擴散的方法形成。