[发明专利]一种近红外宽光谱的CMOS单光子雪崩二极管探测器及其制作方法

权利要求书

1.一种近红外宽光谱的CMOS单光子雪崩二极管探测器，其特征在于：包括同轴设置的呈圆柱形的P型衬底、P-外延层、深N阱区、中心N阱区、N+区以及圆环形的第一P阱区、侧N阱区、第二P阱区和P+区；

P-外延层区设置在所述P型衬底的上方，在所述P型衬底与所述P-外延层区之间的中间设置有P+埋层区；所述深N阱区设置在所述P-外延层的中间位置位于所述P+埋层区上端，所述深N阱区与所述P+埋层区之间设有间隙；所述中心N阱区设置在所述深N阱区上部中间位置，所述第一P阱区设置在所述中心N阱区外侧，所述侧N阱区设置在所述第一P阱区外侧，所述侧N阱区的外径小于所述深N阱区的直径，所述侧N阱区、第一P阱区和中心N阱区的上下端面平齐；在所述深N阱区表面设置有N+区，所述N+区的下端面与所述侧N阱区、第一P阱区、中心N阱区均接触，所述N+区的直径大于所述深N阱区的直径；在所述P-外延层上部位于所述深N阱区外侧设置有第二P阱区，在所述第二P阱区表面设置有P+区，所述第二P阱区的上端面与所述N阱区的上端面平齐，所述P+区的上端面与所述N+区的上端面平齐；在所述P+区内外侧上均设置有浅沟槽隔离区，所述浅沟槽隔离区的上端面与所述P+区的上端面平齐，所述浅沟槽隔离区的下端面深于所述P+区的下端面；在所述P+区上端引出阳极，在所述第一P阱区上方的N+区上端引出阴极。

2.根据权利要求1所述的CMOS单光子雪崩二极管探测器，其特征在于：所述P+埋层区的形状为圆柱形或椭球形。

3.根据权利要求1所述的CMOS单光子雪崩二极管探测器，其特征在于：所述CMOS单光子雪崩二极管探测器长度为26μm，深11μm；其中P+埋层区长度为9μm，深N阱区长度为10μm，中心N阱区长度为2μm，第一P阱区长度为3μm，侧N阱区长度为1μm，N+区长度为11μm，第二P阱区长度为2μm，P+区长度为1μm，P+区左右侧的浅沟槽隔离区长度分别为0.5μm、1.5μm，阳极长度为0.5μm，阴极长度为0.5μm；所述长度均为所述探测器横截面的横向长度。

4.根据权利要求3所述的CMOS单光子雪崩二极管探测器，其特征在于：所述第二P阱区与所述深N阱区之间的距离为3-5μm。

5.一种如权利要求1所述的CMOS单光子雪崩二极管探测器的制作方法，其特征在于：包括步骤：

1)、在硅晶圆上离子注入P型杂质形成P型衬底；

2)、在P型衬底表面涂光刻胶，刻蚀掉P+埋层区所在位置的光刻胶后离子注入P型杂质形成P+埋层区，并去除表面光刻胶；

3)、向上外延P型杂质形成P-外延层；

4)、在所述P-外延层表面涂上光刻胶并去除P+区两侧位置上的光刻胶，刻蚀掉该位置的P-外延层并用SiO₂填充分别形成浅沟槽隔离区，去除所有光刻胶；

5)、在所述P-外延层表面涂上光刻胶并刻蚀掉深N阱区所在位置的光刻胶，离子注入N型杂质并退火，形成深N阱区，去除所有光刻胶；

6)、在步骤5)形成的结构表面涂上光刻胶，并刻蚀掉中心N阱区和侧N阱区所在位置的光刻胶，离子注入N型杂质分别形成中心N阱区和侧N阱区，去除所有光刻胶；

7)、在步骤6)形成的结构表面涂上光刻胶并刻蚀掉第一P阱区和第二P阱区所在位置的光刻胶，离子注入P型杂质，高温退火，分别形成第一P阱区和第二P阱区；去除所有光刻胶；

8)、在步骤7)形成的结构表面涂上光刻胶并刻蚀掉N+区所在位置的光刻胶，离子注入N型杂质，形成N+区，去除所有光刻胶；

9)、在步骤8)形成的结构表面涂上光刻胶并刻蚀掉P+区所在位置的光刻胶，离子注入P型杂质，形成P+区，去除所有光刻胶；

10)、在步骤9)形成的结构表面涂上光刻胶并刻蚀掉第一P阱区和第二P阱区区域的光刻胶，淀积铝，形成金属区，即为阴极和阳极，去除所有光刻胶。