[发明专利]一种双结单光子雪崩二极管、探测器及制作方法

权利要求书

1.一种双结单光子雪崩二极管，其特征在于，包括深雪崩区和浅雪崩区，所述深雪崩区包括p型衬底（10），所述p型衬底（10）内设有p型埋层（8），所述p型埋层（8）上方设有重掺杂n型埋层（4），所述重掺杂n型埋层（4）上方设有高压p阱（7）和轻掺杂p阱（6），所述轻掺杂p阱（6）表面注入P+区（5），作为二极管的阳极，所述高压p阱（7）外围设有高压n阱（3），所述高压n阱（3）的表面注入重掺杂N+区（1），作为二极管的阴极；所述N+区（1）和P+区（5）之间设有浅沟槽隔离（11），所述高压p阱（7）和重掺杂n型埋层（4）的交界处形成深雪崩区；

所述浅雪崩区包括在所述轻掺杂p阱（6）中设有n阱（2），所述n阱（2）的表面设有N+区（1），作为二极管的阴极，所述高压n阱（3）表面注入N+区（1），与n阱（2）的表面设有N+区（1）形成的阴极接同一电位，所述轻掺杂p阱（6）表面注入P+区（5），作为二极管的阳极，在n阱（2）和高压p阱（7）的交界处形成浅雪崩区。

2.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管，其特征在于，所述p型衬底（10）的上方还设有p型外延层（9）。

3.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管，其特征在于，所述高压p阱（7）和表面的P+区（5）作为p型衬底（10）的衬底电极。

4.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管，其特征在于，所述p型衬底（10）采用硅、锗硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅和铟镓砷中的任意一种半导体材料。

5.根据权利要求1所述的双结单光子雪崩二极管，其特征在于，所述二极管形状为八边形、圆形和切角正方形中任意一种结构。

6.一种双结单光子雪崩二极管的探测器，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的二极管。

7.根据权利要求6所述的双结单光子雪崩二极管的探测器，其特征在于，所述探测器包括：深雪崩区和浅雪崩区，所述深雪崩区包括p型衬底（10），所述p型衬底（10）内设有p型埋层（8），所述p型埋层（8）上方设有重掺杂n型埋层（4），所述重掺杂n型埋层（4）上方设有高压p阱（7）和轻掺杂p阱（6），所述轻掺杂p阱（6）表面注入P+区（5），作为二极管的阳极，所述高压p阱（7）外围设有高压n阱（3），所述高压n阱（3）的表面注入重掺杂N+区（1），作为二极管的阴极；所述N+区（1）和P+区（5）之间设有浅沟槽隔离（11），所述高压p阱（7）和重掺杂n型埋层（4）的交界处形成深雪崩区；

所述浅雪崩区包括在所述轻掺杂p阱（6）中设有n阱（2），所述n阱（2）的表面设有N+区（1），作为二极管的阴极，所述高压n阱（3）表面注入N+区（1），与n阱（2）的表面设有N+区（1）形成的阴极接同一电位，所述轻掺杂p阱（6）表面注入P+区（5），作为二极管的阳极，在n阱（2）和高压p阱（7）的交界处形成浅雪崩区。

8.一种双结单光子雪崩二极管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在p型衬底（10）中注入形成一个p型埋层（8）；

在p型埋层（8）的上方注入形成一个重掺杂n型埋层（4）；

在p型衬底（10）的上方形成一定厚度的p型外延层（9）；

进行一定时间的退火，重掺杂n型埋层（4）部分会扩散进入p型外延层（9）；

在重掺杂n型埋层（4）上方中心形成一个高压p阱（7）；

在p型埋层（8）与重掺杂n型埋层（4）的外围留出预定宽度的p型外延层（9），并在两边形成高压p阱（7）；

在中间的高压p阱（7）上方形成环形的轻掺杂p阱（6）；

在重掺杂n型埋层（4）上方形成环形的高压n阱（3）；

在高压p阱（7）上的环形轻掺杂p阱（6）内形成n阱（2）；

在高压n阱（3）和n阱（2）的表面形成重掺杂的N+区（1），用作阴极接触；

在p阱（6）表面形成重掺杂的P+区（5），用作阳极接触；

在高压p阱（7）表面形成重掺杂的P+区（5），用作衬底电极。