[发明专利]一种单光子雪崩二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括

P型衬底，

位于所述P型衬底上的高压N阱以及高压N阱之间的P型隔离区；

位于所述高压N阱中的N型注入扩散层和P型注入扩散层；

位于所述N型注入扩散层和P型注入扩散层周围的P型保护环和N型接触端；

位于所述P型隔离区上方的浅沟槽隔离，所述浅沟槽隔离延伸至高压N阱内部；

位于所述浅沟槽隔离和P型保护环之间的环状P型浮置区，当所述N型接触端施加工作电压时，所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和浅沟槽隔离在高压N阱中形成的耗尽区部分重合；且所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型保护环与高压N阱形成的耗尽区不重合；

以及覆盖在所述高压N阱和浅沟槽隔离上方的介质层。

2.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型浮置区为垂直分布的M个P型浮置环，当所述N型接触端施加工作电压时，相邻的两个P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区部分重合，且最下方的P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区和P型衬底与高压N阱形成的耗尽区部分重合；M为大于0的正整数。

3.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型隔离区中包含P型掺杂区，且所述P型掺杂区位于所述P型隔离区的中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述环状P型浮置区延伸至所述浅沟槽隔离的下方。

5.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型衬底与高压N阱形成的耗尽区部分重合。

6.根据权利要求1所述的一种单光子雪崩二极管，其特征在于，所述环状P型浮置区的注入能量大于200KeV；所述环状P型浮置区的注入总剂量大于1×10¹²/cm²。

7.一种制备单光子雪崩二极管的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：通过光刻和离子注入方法在P型衬底上形成P型隔离区；并在P型衬底上P型隔离区中形成高压N阱；

S02：通过离子注入工艺在所述高压N阱中形成P型保护环；

S03：在P型隔离区上形成浅沟槽隔离；

S04：进行外围电路P阱、N阱注入；

S05：在所述P型保护环的内部形成N型注入扩散层；

S06：通过离子注入工艺在所述浅沟槽隔离和P型保护环之间形成环状P型浮置区；

S07：通过离子注入工艺在所述N型注入扩散层上方形成P型注入扩散层，作为单光子二极管的阳极；形成单光子雪崩二极管外围电路MOS器件的侧墙和源漏区；利用NMOS器件的源漏注入，在高压N阱内部紧靠浅沟槽隔离的位置形成单光子二极管的N型接触端；退火之后形成单光子二极管；当N型接触端施加工作电压时，P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和P型保护环与高压N阱形成的耗尽区不重合；同时P型浮置区与高压N阱形成的耗尽区和浅沟槽隔离在高压N阱形成的耗尽区重合。

8.根据权利要求7一种制备单光子雪崩二极管的方法，其特征在于，所述步骤S02还包括：在所述P型隔离区的中心位置注入P型掺杂区，且所述P型掺杂区的注入剂量小于2×10¹³/cm²。

9.根据权利要求7一种制备单光子雪崩二极管的方法，其特征在于，所述步骤S06包括：通过离子注入工艺在所述浅沟槽隔离和P型保护环之间形成M个P型浮置环；当所述N型接触端施加工作电压时，相邻两个P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区部分重合，且最下方的P型浮置环与高压N阱形成的耗尽区和P型衬底的耗尽区部分重合；M为大于0的正整数。