[发明专利]可降低电学串扰的单光子探测器阵列及制备方法

权利要求书

1.一种单光子探测器阵列，其特征在于，包括外延片和形成在外延片正面上的钝化层（2）；其中，

所述钝化层（2）上设有若干像元P电极窗口（201）和若干隔离区电极窗口（203），所述隔离区电极窗口（203）位于相邻的两个所述像元P电极窗口（201）之间；每个像元P电极窗口（201）内均设有像元P电极（202），每个隔离区电极窗口（203）内均设有隔离区电极（204）；

所述外延片上与所述钝化层（2）相邻一侧形成有有源扩散区（302）和扩散隔离区（304），其中所述有源扩散区（302）与所述像元P电极（202）相邻，所述扩散隔离区（304）与所述隔离区电极（204）相邻；

所述外延片背面设有N电极（4）和透光装置；

其中，所述单光子探测器阵列采用如下步骤制备：

1）生长外延片；

2）在外延片正面根据仿真软件预先对像元的电学性能进行的模拟结果来生长扩散掩膜（3），并开出像元扩散窗口（301）和扩散隔离区窗口（303），形成有源扩散区（302）和扩散隔离区（304）；

3）去掉步骤2）中的扩散掩膜（3），生长钝化层（2）并在钝化层（2）上开像元P电极窗口（201）和隔离区电极窗口（203），在像元P电极窗口（201）内设置像元P电极（202），在隔离区电极窗口（203）内设置隔离区电极（204）；

4）在外延片背面设置透光装置和N电极（4）。

2.根据权利要求1所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述透光装置包括入射光窗口（5）和设置在入射光窗口（5）内的增透膜（501），入射光窗口（5）设置在外延片背面。

3.根据权利要求2所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述增透膜（501）为氮化硅。

4.根据权利要求1所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述有源扩散区（302）为台阶型结构，有源扩散区（302）自上而下依次包括第一次有源扩散区和第二次有源扩散区，第一次有源扩散区的宽度大于第二次有源扩散区的宽度。

5.根据权利要求1所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述钝化层（2）为氮化硅。

6.根据权利要求1所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述外延片自下而上依次包括衬底（101）、缓冲层（102）、本征吸收层（103）、渐变层（104）、电荷层（105）和帽层（106）。

7.根据权利要求6所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述的衬底（101）和缓冲层（102）均为为n+-InP层；本征吸收层（103）为i-InGaAs层，厚度不小于2微米；渐变层（104）为i-InGaAsP层；电荷层（105）为n-InP层，厚度为0.2微米；帽层（106）为i-InP层，厚度为3.5微米。

8.根据权利要求6所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述渐变层（104）自下而上依次包括第一渐变层、第二渐变层和第三渐变层，第一渐变层为In0.59Ga0.41As0.89P0.11层；第二渐变层为In0.71Ga0.29As0.62P0.38层；第三渐变层为In0.85Ga0.15As0.33P0.67层。

9.根据权利要求1所述的单光子探测器阵列，其特征在于：

所述外延片通过金属有机物化学气相沉积方法生长；

所述像元P电极窗口（201）和隔离区电极窗口（203）均采用光刻技术开出；

所述有源扩散区（302）和扩散隔离区（304）均采用锌扩散的方法形成。