[发明专利]硅光电倍增探测器结构、制作及使用

权利要求书

1.一种硅光电倍增探测器(SiPM)，由10至10万个雪崩光电二极管(APD)单元集成在同一个硅外延片上组成，每个APD单元都串联一个雪崩淬灭电阻，雪崩淬灭电阻由所述硅外延片外延层制备，所有APD单元并联输出，共用一个负载，其特征是：所述硅外延片外延层的电阻率与其厚度的乘积为0.04Ω·cm²至25Ω·cm²。

2.如权利要求1所述的SiPM，其特征在于：所述硅外延片外延层的电阻率为2Ω·cm至22Ω·cm或29Ω·cm至1000Ω·cm，厚度为250μm至31μm或24μm至1μm。

3.如权利要求1所述的SiPM，其特征在于：所述APD单元面积为20μm²至35μm²或37μm²至2500μm²。

4.一种SiPM，由10至10万个APD单元集成在同一个硅片上组成，每个APD单元都串联一个雪崩淬灭电阻，雪崩淬灭电阻位于器件表面，并且具有条形形状，所有APD单元并联输出，共用一个负载，其特征是：采用金属铝诱导非晶硅晶化方法制备雪崩淬灭电阻。

5.如权利要求4所述的金属铝诱导非晶硅晶化制作雪崩淬灭电阻的方法，其特征在于：在覆盖有绝缘介质膜的器件表面采用电子束蒸发或磁控溅射方法依次制备厚度分别为5nm至500nm非晶硅膜和5nm至50nm铝膜，在300℃至700℃以及氮气或氩气保护下退火10分钟至150分钟，在腐蚀铝的化学溶液中浸泡去除残留的铝。

6.如权利要求4所述的SiPM，其特征在于：条形电阻结构采用光刻剥离技术或光刻刻蚀技术制备。

7.一种SiPM，由10至10万个APD单元集成在同一个硅片上组成，每个APD单元都串联一个雪崩淬灭电阻，雪崩淬灭电阻位于器件表面，并且具有条形形状，所有APD单元并联输出，共用一个负载，其特征是：SiPM由2个面积较小、完全独立的子SiPM构成。

8.如权利要求7所述的SiPM，其特征在于：所述2个子SiPM成“叉指”状排列。

9.如权利要求7所述的SiPM，其特征在于：所述SiPM的雪崩淬灭电阻由硅外延片外延层制备，或由金属铝诱导非晶硅晶化方法制备，或由掺杂多晶硅条制备。

10.一种使用权利要求7所述的SiPM探测光信号的方法，其特征在于：

所述2个子SiPM在50皮秒至500纳秒时间间隔内同时有脉冲信号输出时则予以测量和记录；若在50皮秒至500纳秒时间间隔内只有1个子SiPM有脉冲信号输出，或2个子SiPM都没有脉冲信号输出，则所述2个子SiPM的测量予以忽略。