[发明专利]非接触式保护环单光子雪崩二极管及制备方法

摘要

本发明公开了一种非接触式保护环单光子雪崩二极管及制备方法，由P+/深N阱组成的感光PN结、和环状的P阱保护环组成，两者相隔一定间距，并利用P阱在感光PN结周围形成保护环抑制边缘击穿；P阱保护环起到分压器的作用，抑制感光区域边缘电场的增加；利用标准CMOS工艺在P型轻掺杂硅衬底上形成轻掺杂的深N阱，以实现与其它电子器件的电学隔离，避免其相互影响；光刻出阴极、阳极和衬底的接触通孔，并淀积一层铝膜之后光刻出电极图形；利用光刻、刻蚀及金属化工艺制备高层互连金属，用于将SPAD的电信号引出至接触焊盘；在芯片上表面顺序淀积氧化硅/氮化硅钝化层，防止芯片划伤和外界环境影响。

主权项

1.一种非接触式保护环单光子雪崩二极管，其特征在于，所述非接触式保护环单光子雪崩二极管与标准CMOS工艺兼容，包括：衬底，在衬底上设置有深N阱区，作为感光PN结的组成部分，起到隔离作用；在深N阱区内分别设置N阱区域、P阱区域和重掺杂P型区域，N阱区域用于包围深N阱；P阱区域用于作为单光子雪崩二极管的保护环；重掺杂P型区域与深N阱区共同构成P+/深N阱型感光PN结，PN结的耗尽区为雪崩倍增的主要发生区，同时重掺杂的P型区域也作为光电探测器的阳极接触区；还包括：在N阱区域中设置有N阱接触区，为重掺杂的N型区域，作为光电探测器的阴极接触区；在衬底中设置有衬底接触区，为重掺杂的P型区域；上述各个区域均在硅晶圆上制备，在硅晶圆表面覆盖有氧化层区域；在氧化层区域上方通过通孔分别设置有阳极接触区、阴极接触区和P型衬底的金属电极。