[发明专利]一种单光子雪崩二极管探测器结构及其制造方法

权利要求书

1.一种单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法，其特征在于，所述单光子雪崩二极管探测器结构从下至上包括：

P型硅衬底；

并列形成于P型硅衬底中的深N阱和深P阱，所述深N阱和深P阱直接对接，形成第一PN结隔离；

所述深N阱中依次形成有N⁺区域和P⁺区域，所述N⁺区域和P⁺区域用于形成吸收光子的倍增区域；围绕倍增区域依次形成有环形第一P阱区域、N阱区域，所述第一P阱区域、N阱区域用于形成雪崩二极管结构，所述P⁺区域延伸到第一P阱区域内部；所述第一P阱区域、N阱区域直接对接，形成第二PN结隔离，所述N阱区域中形成有雪崩二极管的阳极引出端，所述P⁺区域中形成有雪崩二极管的阴极引出端；

所述深P阱中形成有第二P阱区域，所述第二P阱区域中形成有衬底引出端；

覆盖于深N阱和深P阱表面的保护层；

所述单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法包括以下步骤：

步骤S01：通过光刻和离子注入方法，在P型硅衬底中形成深N阱和深P阱，并使深N阱和深P阱直接对接，以形成第一PN结隔离；

步骤S02：采用热氧化方法，在深N阱和深P阱表面的整个结构上生长保护层；

步骤S03：通过光刻和离子注入方法，在深N阱中形成用于吸收光子的倍增区域的N⁺区域和P⁺区域，P⁺区域中含有阴极引出端；形成雪崩二极管结构所需的N阱区域、第一P阱区域，并使第一P阱区域、N阱区域直接对接，以形成第二PN结隔离，以及形成N阱区域中的阳极引出端；其中，通过使第一P阱区域的掺杂浓度低于N⁺区域和P⁺区域的掺杂浓度，以使P⁺区域与N⁺区域之间PN结的耐压低于第一P阱区域与N⁺区域之间PN结的耐压；

步骤S04：通过光刻和离子注入方法，在深P阱中形成第二P阱区域，以及在第二P阱区域中形成衬底引出端。

2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法，其特征在于，还包括：

步骤S05：采用化学气相淀积方法，在保护层上生长隔离层；

步骤S06：采用光刻和刻蚀方法，在隔离层、保护层上形成接触孔；

步骤S07：采用物理气相淀积方法，在隔离层上生长金属层，使金属层金属分别连接阳极引出端、阴极引出端和衬底引出端；

步骤S08：采用光刻和刻蚀方法，在金属层上定义和形成金属连线图形。

3.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法，其特征在于，进行离子注入时，使所述N阱区域与第二P阱区域相分离，并使所述N⁺区域、第一P阱区域直接对接。

4.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法，其特征在于，所述深N阱、N阱区域采用n^-注入，所述N⁺区域、阳极引出端采用n⁺注入，所述深P阱、第一P阱区域、第二P阱区域采用p^-注入，所述P⁺区域、衬底引出端采用p⁺注入。

5.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管探测器结构的制造方法，其特征在于，所述P型硅衬底材料采用包括P型衬底层和P型外延层的P型外延硅片，进行离子注入时，使所述深N阱和深P阱自P型外延硅片的表面向下形成于P型外延层中。