[發(fā)明專利]一種雪崩探測器及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110481115.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113224197B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曼文;李志華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0352;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 房德權(quán)

本發(fā)明公開了一種雪崩探測器，包括：襯底層、倍增區(qū)、第一電極區(qū)、第二電極區(qū)及隔離結(jié)構(gòu)；所述倍增區(qū)、所述第一電極區(qū)及所述第二電極區(qū)均形成在所述襯底層中；所述倍增區(qū)和所述第一電極區(qū)位于所述襯底層的中部，且所述倍增區(qū)位于所述第一電極區(qū)的下方，且厚度為2?3微米；所述第二電極區(qū)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且環(huán)繞所述倍增區(qū)和所述第一電極區(qū)；所述隔離結(jié)構(gòu)位于所述第一電極區(qū)和所述第二電極區(qū)之間；所述第一電極區(qū)的摻雜類型與所述第二電極區(qū)的摻雜類型不同，且所述第一電極區(qū)的摻雜濃度大于所述第二電極區(qū)的摻雜濃度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體探測器領(lǐng)域，尤其涉及一種雪崩探測器及制備方法。

背景技術(shù)

近年來，硅探測器，包括PIN光電二極管(PD)、雪崩光電二極管(APD)、硅光電倍增管(SiPM)等，已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和幾乎所有的高科技儀器，從通信到醫(yī)學(xué)。硅雪崩光電二極管(APD)具有較大的內(nèi)部增益，在400～1100nm 甚至紫外光波段是最快、最靈敏的光學(xué)探測器。它廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究，如探測高能粒子，測量非常微弱的發(fā)光和熒光信號。除了在這些科學(xué)儀器中扮演關(guān)鍵角色外，它們還是飛行時間(TOF)正電子發(fā)射光譜(PET)、計算機(jī)斷層掃描(CT) 和磁共振成像(MRI)掃描分析和臨床診斷的重要檢測設(shè)備。APD是激光雷達(dá)的關(guān)鍵光學(xué)接收器，用于機(jī)器人、自動駕駛汽車、高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)。雪崩光電二極管(APD)和單光子雪崩二極管(SPADs)是極具吸引力的候選器件，可以克服光電倍增管(PMT)像素數(shù)有限、總體尺寸和高工作電壓的缺點(diǎn)。但是現(xiàn)有的雪崩探測器電場分布很不均勻及響應(yīng)速度太慢，嚴(yán)重影響了探測器的探測效率。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例通過提供一種雪崩探測器及制備方法，解決了現(xiàn)有雪崩探測器電場分布不均勻及響應(yīng)速度不夠快的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了提高了探測器探測效率的技術(shù)效果。

一方面，本申請通過本申請的一實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

一種雪崩探測器，包括：

襯底層、倍增區(qū)、第一電極區(qū)、第二電極區(qū)及隔離結(jié)構(gòu)；

所述倍增區(qū)、所述第一電極區(qū)及所述第二電極區(qū)均形成在所述襯底層中；所述倍增區(qū)和所述第一電極區(qū)位于所述襯底層的中部；所述倍增區(qū)位于所述第一電極區(qū)的下方，且厚度為2-3毫米；所述第二電極區(qū)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且環(huán)繞所述倍增區(qū)和所述第一電極區(qū)；所述隔離結(jié)構(gòu)位于所述第一電極區(qū)和所述第二電極區(qū)之間；所述第一電極區(qū)的摻雜類型與所述第二電極區(qū)的摻雜類型不同，且所述第一電極區(qū)的摻雜濃度大于所述第二電極區(qū)的摻雜濃度。

可選的，所述隔離結(jié)構(gòu)的材料為絕緣介質(zhì)材料，包括多晶硅和二氧化硅中的一種或多種的組合。

可選的，所述第二電極區(qū)包括：

第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)；

其中，所述第一摻雜區(qū)的摻雜濃度與所述第二摻雜區(qū)的摻雜濃度的比值大于等于10²且小于10⁴。

可選的，所述雪崩探測器，還包括：

N個保護(hù)環(huán)，其中，N為0到7的整數(shù)；

所述N個保護(hù)環(huán)均環(huán)繞所述倍增區(qū)，且每個保護(hù)環(huán)的寬度和每個保護(hù)環(huán)之間的間距均相等。

可選的，包括：

所述保護(hù)環(huán)的摻雜類型與所述倍增區(qū)的摻雜類型相反；

所述保護(hù)環(huán)的深度為3-7微米；

所述保護(hù)環(huán)的寬度為3-7微米。

可選的，所述倍增區(qū)的摻雜類型與所述襯底的摻雜類型相同。

可選的，所述襯底層的下方有金屬層，通過調(diào)節(jié)金屬層厚度不同，以達(dá)到不同的效果。

另一方面，本申請通過本申請的一實(shí)施例，提供如下技術(shù)方案：