申请/专利权人：西安电子科技大学

申请日：2021-03-11

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN115084306B

主分类号：H01L31/107

分类号：H01L31/107;H01L31/18;H01L31/0224

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.10.11#实质审查的生效;2022.09.20#公开

摘要：本发明提供了一种集成化硅基宽光谱单光子雪崩二极管及其制作方法，二极管的阳极电极延长至浅槽隔离层10，增大了平面结拐点的曲率半径，将电场极值引入到STI区，可平整结边缘电场，使结平面电场更加均匀，且雪崩区由中心深N阱401和中心P阱601构成，可以形成较宽的雪崩倍增区，有效提高短波近红外波段的光子吸收，增大光谱响应。二极管的保护环由未掺杂的P衬底构成虚拟保护环，由中心P阱与保护环6构成的附加结电场小于雪崩区电场，可实现平整倍增主结区边缘电场，提高光子探测效率。

主权项：1.一种集成化硅基宽光谱单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：P型衬底（1）、P型外延层（2）、N型埋层（3）、中心深N阱（401）、外侧深N阱（402）、虚拟外延保护环（5）、中心P阱（601）、外侧P阱（602）、阳极P+层（7）、衬底P+层（8）、N+层（9）、浅槽隔离层（10）、阳极电极（11）、阴极电极（12）以及衬底电极（13），所述P型衬底（1）位于所述P型外延层（2）底部，与所述P型外延层（2）相接触，所述N型埋层（3）在垂直方向上位于P型衬底（1）之上，位于P型衬底（1）和P型外延层（2）交界的位置，所述中心深N阱（401）位于所述N型埋层（3）之上，与所述N型埋层（3）相接触，所述外侧深N阱（402）分别位于所述中心深N阱（401）两侧，所述外侧深N阱（402）底部与所述N型埋层（3）上边沿接触，所述N型埋层（3）包围外侧深N阱（402），其外径略小于所述外侧深N阱（402）的外径，两者外径差值在预设范围内，所述外侧深N阱（402）包围所述中心P阱（601），所述外侧深N阱（402）与所述中心P阱（601）中间未填充的区域生成虚拟外延保护环（5），所述阳极P+层（7）位于二极管中心位置，所述中心P阱（601）在垂直方向上位于所述阳极P+层（7）下方，所述中心P阱（601）与所述阳极P+层（7）中心重合，外径大于所述阳极P+层（7），所述中心P阱（601）包围所述阳极P+层（7），所述中心深N阱（401）与所述阳极P+（7）层中心重合，外径一致，所述外侧P阱（602）包围所述外侧深N阱（402），所述衬底P+层（8）位于所述外侧P阱（602）的中间位置，所述N+层（9）位于所述外侧深N阱（402）中间位置，所述中心P阱（601）和所述N+层（9）之间的区域填充有浅槽隔离层（10），且与浅槽隔离层（10）直接接触；所述阳极P+层（7）内端面与所述中心P阱（601）接触，外端面与所述阳极电极（11）接触，所述阳极电极（11）呈Z字型结构，一部分与阳极P+层（7）接触，一部分延长到浅槽隔离层（10）形成阳极场板，增大了平面结拐点的曲率半径，将电场极值引入到STI区，平整结边缘电场；所述N+层（9）内端面与所述外侧深N阱（402）接触，外端面与呈环形的阴极电极（12）固定，所述衬底P+层（8）内端面与外侧P阱（602）接触，外端面与衬底电极（13）固定，所述阳极电极（11）为环状，位于阳极P+层（7）边缘，在垂直方向上与所述阳极P+层（7）上端面接触，所述阴极电极（12）位于N+层（9）中心，在垂直方向上与所述N+层（9）上端面接触；所述阳极电极（11）是通过光刻和淀积TiTiN层及AlCu形成的；所述中心P阱（601）的外径略大于所述中心深N阱（401）的外径；所述衬底P+层（8）与所述阳极P+层（7）在同种工艺中掺杂浓度和结深度一致，所述中心P阱（601）与所述外侧P阱（602）在同种工艺中掺杂浓度和结深度一致，所述中心深N阱（401）与所述外侧深N阱（402）在同种工艺中掺杂浓度和结深度一致。

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百度查询： 西安电子科技大学 一种集成化硅基宽光谱单光子雪崩二极管及制作方法

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