[发明专利]一种雪崩探测器及制备方法

说明书

本发明公开了一种雪崩探测器，包括：衬底层、倍增区、第一电极区、第二电极区及隔离结构；所述倍增区、所述第一电极区及所述第二电极区均形成在所述衬底层中；所述倍增区和所述第一电极区位于所述衬底层的中部，且所述倍增区位于所述第一电极区的下方，且厚度为2‑3微米；所述第二电极区为环状结构，且环绕所述倍增区和所述第一电极区；所述隔离结构位于所述第一电极区和所述第二电极区之间；所述第一电极区的掺杂类型与所述第二电极区的掺杂类型不同，且所述第一电极区的掺杂浓度大于所述第二电极区的掺杂浓度。

技术领域

本发明涉及半导体探测器领域，尤其涉及一种雪崩探测器及制备方法。

背景技术

近年来，硅探测器，包括PIN光电二极管(PD)、雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)等，已广泛应用于科学研究和几乎所有的高科技仪器，从通信到医学。硅雪崩光电二极管(APD)具有较大的内部增益，在400～1100nm 甚至紫外光波段是最快、最灵敏的光学探测器。它广泛应用于科学研究，如探测高能粒子，测量非常微弱的发光和荧光信号。除了在这些科学仪器中扮演关键角色外，它们还是飞行时间(TOF)正电子发射光谱(PET)、计算机断层扫描(CT) 和磁共振成像(MRI)扫描分析和临床诊断的重要检测设备。APD是激光雷达的关键光学接收器，用于机器人、自动驾驶汽车、高级驾驶辅助系统(ADAS)。雪崩光电二极管(APD)和单光子雪崩二极管(SPADs)是极具吸引力的候选器件，可以克服光电倍增管(PMT)像素数有限、总体尺寸和高工作电压的缺点。但是现有的雪崩探测器电场分布很不均匀及响应速度太慢，严重影响了探测器的探测效率。

发明内容

本申请实施例通过提供一种雪崩探测器及制备方法，解决了现有雪崩探测器电场分布不均匀及响应速度不够快的技术问题，实现了提高了探测器探测效率的技术效果。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种雪崩探测器，包括：

衬底层、倍增区、第一电极区、第二电极区及隔离结构；

所述倍增区、所述第一电极区及所述第二电极区均形成在所述衬底层中；所述倍增区和所述第一电极区位于所述衬底层的中部；所述倍增区位于所述第一电极区的下方，且厚度为2-3毫米；所述第二电极区为环状结构，且环绕所述倍增区和所述第一电极区；所述隔离结构位于所述第一电极区和所述第二电极区之间；所述第一电极区的掺杂类型与所述第二电极区的掺杂类型不同，且所述第一电极区的掺杂浓度大于所述第二电极区的掺杂浓度。

可选的，所述隔离结构的材料为绝缘介质材料，包括多晶硅和二氧化硅中的一种或多种的组合。

可选的，所述第二电极区包括：

第一掺杂区和第二掺杂区；

其中，所述第一掺杂区的掺杂浓度与所述第二掺杂区的掺杂浓度的比值大于等于10²且小于10⁴。

可选的，所述雪崩探测器，还包括：

N个保护环，其中，N为0到7的整数；

所述N个保护环均环绕所述倍增区，且每个保护环的宽度和每个保护环之间的间距均相等。

可选的，包括：

所述保护环的掺杂类型与所述倍增区的掺杂类型相反；

所述保护环的深度为3-7微米；

所述保护环的宽度为3-7微米。

可选的，所述倍增区的掺杂类型与所述衬底的掺杂类型相同。

可选的，所述衬底层的下方有金属层，通过调节金属层厚度不同，以达到不同的效果。

另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：