[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，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；

形成于深N阱和深P阱之间的第一深沟槽，所述第一深沟槽中填充有隔离材料，其作为单光子雪崩二极管区域和衬底电位引出区域之间的隔离；

所述深N阱中依次相连形成有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的第二深沟槽、N阱区域，所述第二深沟槽中填充有隔离材料，其作为单光子雪崩二极管阳极区域和阴极区域之间的隔离，所述N阱区域用于形成单光子雪崩二极管结构；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P阱区域，所述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：通过光刻和干法刻蚀方法，在P型硅衬底中形成第一深沟槽、第二深沟槽；

步骤S02：采用化学气相淀积方法，在第一深沟槽、第二深沟槽内填充隔离材料作为隔离；

步骤S03：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；

步骤S04：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S05：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，以及形成N阱区域中的阳极引出端；

步骤S06：通过光刻和离子注入方法，在深P阱中形成P阱区域，以及在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S07：采用化学气相淀积方法，在保护层上生长隔离层；

步骤S08：采用光刻和刻蚀方法，在隔离层、保护层上形成接触孔；

步骤S09：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S10：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，所述隔离材料为二氧化硅或多晶硅。

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、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。

6.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，所述第一深沟槽、第二深沟槽的下端低于深N阱和深P阱的下端。