[發(fā)明專利]一種背面照射的單光子雪崩二極管及其制作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110400215.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113284971A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙天琦;儲(chǔ)童;馮桂蘭;潘勁旅;林春蘭;郭鍇悅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/107
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/107;H01L31/0352;H01L31/18;H01L27/146
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：包括P型外延層(1)，在所述的P型外延層(1)的內(nèi)部設(shè)置P+重?fù)诫s區(qū)(2)，在所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)的外圍同軸設(shè)置P-低摻雜區(qū)(3)，在所述的P-低摻雜區(qū)(3)的下方同軸設(shè)置P型雪崩摻雜區(qū)(4)，在所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)的兩側(cè)設(shè)置N+重?fù)诫s區(qū)(5)，在所述的N+重?fù)诫s區(qū)(5)的下方同軸設(shè)置N阱區(qū)(6)，在所述的P型雪崩摻雜區(qū)(4)下方間隔設(shè)置N型雪崩摻雜區(qū)(7)，在所述的N型雪崩摻雜區(qū)(7)的下方設(shè)置N-低摻雜區(qū)(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)被包含在P-低摻雜區(qū)(3)的內(nèi)部。

3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：所述的P型雪崩摻雜區(qū)(4)與P-低摻雜區(qū)(3)、N型雪崩摻雜區(qū)(7)與N-低摻雜區(qū)(8)均有部分重疊。

4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：所述的P型外延層中心區(qū)(101)為P型外延層(1)的一部分。

5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：所述的P型雪崩摻雜區(qū)(4)與N型雪崩摻雜區(qū)(7)中間被外延層中心區(qū)(101)間隔開(kāi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管，其特征在于：在所述的N+重?fù)诫s區(qū)(5)上端引出陰極(9)；在所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)上端引出陽(yáng)極(10)。

如權(quán)利要求1-6所述的一種背面照射的單光子雪崩二極管的制作方法，包括以下步驟：

1)用外延工藝生長(zhǎng)出P型外延層(1)；

2)在P型外延層(1)上端面熱生長(zhǎng)二氧化硅層；

3)在二氧化硅層上旋涂光刻膠，通過(guò)掩模版選擇性曝光和顯影，暴露出P+重?fù)诫s區(qū)(2)所在區(qū)域的二氧化硅層；

4)通過(guò)刻蝕工藝，將所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)所在區(qū)域的二氧化硅清除，暴露出所述的P型外延硅；

5)離子注入P型雜質(zhì)后，去除所述的光刻膠；形成所述的P+重?fù)诫s區(qū)(2)；

6)在所述步驟5)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的P-低摻雜區(qū)(3)所在區(qū)域，通過(guò)離子注入P型雜質(zhì)，形成所述的P-低摻雜區(qū)(3)；去除所述光刻膠；

7)在步驟6)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的P型雪崩摻雜區(qū)(4)所在區(qū)域；通過(guò)離子注入P型雜質(zhì)，形成所述的P型雪崩摻雜區(qū)(4)；去除所述光刻膠；

8)在所述步驟7)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的N+重?fù)诫s區(qū)(5)所在區(qū)域；通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)，形成所述的N+重?fù)诫s區(qū)(5)；去除所述光刻膠；

9)在所述步驟8)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的N阱區(qū)(6)所在區(qū)域；通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)，形成所述的N阱區(qū)(6)，去除所述光刻膠；

10)在所述步驟9)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的N型雪崩摻雜區(qū)(7)所在區(qū)域；通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)，形成所述的N型雪崩摻雜區(qū)(7)；去除所述光刻膠；

11)在所述步驟10)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的N-低摻雜區(qū)(8)所在區(qū)域；通過(guò)離子注入N型雜質(zhì)，形成所述的N-低摻雜區(qū)(8)；去除所述光刻膠；

12)進(jìn)行退火工藝；

13)在所述步驟12)形成的結(jié)構(gòu)上端面淀積一定厚度的二氧化硅保護(hù)層；

14)在所述步驟13)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露出所述的陰極(9)和陽(yáng)極(10)所在區(qū)域；通過(guò)刻蝕工藝，清除所述的陰極(9)和陽(yáng)極(10)所在區(qū)域淀積的二氧化硅；去除所述光刻膠；

15)在所述步驟14)形成的結(jié)構(gòu)上端面，利用磁控濺射的工藝，淀積金屬鋁；

16)在所述步驟15)形成的結(jié)構(gòu)上端面旋涂光刻膠，通過(guò)曝光顯影工藝，暴露所述的陰極(9)和陽(yáng)極(10)所在區(qū)域之外的區(qū)域；通過(guò)刻蝕工藝，清除所述的陰極(9)和陽(yáng)極(10)所在區(qū)域之外的區(qū)域的金屬鋁；去除所述光刻膠；

17)通過(guò)熱處理工藝，完成所述步驟16)形成的結(jié)構(gòu)中陰極(9)和陽(yáng)極(10)的合金化。