[发明专利]一种三维半导体雪崩光电探测芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）在SOI基片上预规划掺杂区域，所述SOI基片包括由下至上依次堆叠的半导体材料衬底（1）、绝缘层（2）、绝缘层上半导体（3）；所述掺杂区域包括至少一对梳状区域，所述一对梳状区域包括P型梳状区和N型梳状区，所述P型梳状区和N型梳状区的梳齿一一对应连接；

（b）在绝缘层上半导体（3）上进行多次扩散或离子注入形成P型基体（4）；

（c）按照预规划的掺杂区域，在P型基体（4）上通过扩散或离子注入，分别在N型梳状区和P型梳状区进行重掺杂形成重掺杂N型区域（5）和重掺杂P型区域（8）；其中，N型梳状区和P型梳状区中的一个完全进行重掺杂，另一个仅在梳齿以外的区域进行重掺杂；

（d）在预规划的电极位置沉积金属层，刻蚀金属层形成至少一对金属电极（6、7）；所述一对金属电极（6、7）分别连接N型梳状区和P型梳状区；

（e）刻蚀去掉绝缘层上半导体（3）上非规划区域内的半导体材料形成隔离；刻蚀掉非规划区域后，N型梳状区和P型梳状区分别成为N型半导体和P型半导体梳状构造，保留的P型基体（4）则作为轻掺杂的P型半导体梳齿，与重掺杂的N型半导体梳齿连接。

2.如权利要求1所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，所述半导体材料为硅、锗、硒化铟、石墨烯、氮化镓、硒化锌、砷化镓、碳化硅、铟镓砷、碲镉汞或铝镓砷。

3.如权利要求1或2所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，所述P型梳状区和N型梳状区的梳齿形状为锯齿形、多边形或不规则形。

4.如权利要求3所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，所述多边形为矩形或梯形。

5.如权利要求1或2所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，所述P型梳状区和N型梳状区的梳齿连接方式为错位拼接或对接。

6.如权利要求1或2所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，步骤（b）中P型基体（4）的掺杂浓度为1×10¹⁰/cm³~1×10¹⁸/cm³，步骤（c）中重掺杂N型区域（5）和重掺杂P型区域（8）的重掺杂浓度大于P型基体（4）的掺杂浓度且为1×10¹⁸/cm³~1×10²²/cm³。

7.如权利要求1或2所述的一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，所述P型梳状区和/或N型梳状区的梳齿宽度为0.1μm~50μm，深度为0.1μm~50μm。

8.一种三维半导体雪崩光电探测芯片的制备方法，其特征在于，将权利要求1~7任意一项的各步骤中的N型与P型区域互换。

9.如权利要求 1~8任意一项所述的制备方法制备的三维半导体雪崩光电探测芯片。