[发明专利]SPAD器件结构、SPAD探测器及SPAD器件结构制备方法

权利要求书

1.一种SPAD器件结构，其特征在于，包括：P型衬底（9）、外延层（10）、N-埋层（8）、N+埋层（7）、深N阱（4）、P阱（2）、高压P阱（3）、高压N阱（6）、N+区（5）、P+区（1）和浅沟槽隔离区（11）；所述P型衬底（9）顶部设有凹槽，所述N-埋层（8）设于凹槽内，所述N-埋层（8）上方设有N+埋层（7）；所述N+埋层（7）上方设有高压P阱（3），所述高压P阱（3）的外围设有深N阱（4），所述深N阱（4）的外围设有高压N阱（6），所述高压P阱（3）与深N阱（4）之间、所述深N阱（4）与高压N阱（6）之间以及所述高压N阱（6）的外围分别设有外延层（10）；所述高压P阱（3）、深N阱（4）以及高压N阱（6）的底部与N+埋层（7）相接触，阱深度可到达外延层底部；所述高压P阱（3）的顶部设有用作阳极的P+区（1），所述P阱（2）的上部环绕所述P+区（1），所述P阱（2）的下部位于深N阱（4）的上方，并环绕所述高压P阱（3），所述高压N阱（6）的顶部设有用作阴极的N+区（5），所述N+区（5）与P阱（2）之间以及所述N+区（5）的外围分别设有浅沟槽隔离区（11）。

2.根据权利要求1所述的一种SPAD器件结构，其特征在于，所述N-埋层（8）的厚度大于N+埋层（7）的厚度。

3.根据权利要求1所述的一种SPAD器件结构，其特征在于，所述P型衬底（9）采用硅、锗硅、砷化镓、氮化镓或铟砷化镓中的任意一种半导体材料。

4.一种SPAD探测器，其特征在于，包括若干个如权利要求1-3任一所述的SPAD器件结构，若干个SPAD器件结构呈阵列分布。

5.根据权利要求4所述的一种SPAD探测器，其特征在于，所述SPAD器件结构的数量为4个，4个SPAD器件结构呈2×2阵列分布。

6.根据权利要求5所述的一种SPAD探测器，其特征在于，

所述的阵列结构中N-埋层（8）与N+埋层（7）位于整个P型衬底（9）内，N-埋层（8）的厚度大于N+埋层（7）的厚度，N+埋层（7）位于N-埋层（8）的上方，N+埋层（7）的上方中心处设有一个高压N阱（6），中心处的高压N阱（6）的外围依次设有深N阱（4）、高压P阱（3）、深N阱（4）和高压N阱（6）；所述高压P阱（3）与深N阱（4）之间、所述深N阱（4）与高压N阱（6）之间以及所述高压N阱（6）的外围分别设有外延层（10）；所述高压P阱（3）的顶部设有用作阳极的P+区（1），所述P阱（2）的上部环绕所述P+区（1），所述P阱（2）的下部位于深N阱（4）的上方，并环绕所述高压P阱（3），所述高压N阱（6）的顶部设有用作阴极的N+区（5），所述N+区（5）与P阱（2）之间以及所述N+区（5）的外围分别设有浅沟槽隔离区（11）。

7.一种SPAD器件结构的制备方法，其特征在于：

在P型衬底（9）中注入N-埋层（8）；

在N-埋层（8）的上方注入N+埋层（7）；

在N+埋层（7）的上方设置高压P阱（3）；高压P阱（3）的外围设置深N阱（4）；深N阱（4）的外围设置高压N阱（6）；

高压P阱（3）与深N阱（4）之间、深N阱（4）与高压N阱（6）之间以及高压N阱（6）的外围分别设有外延层（10）；

在深N阱（4）上方设置P阱（2），P阱（2）内侧边与高压P阱（3）接触，外侧边与高压N阱（6）保持一定距离，防止边缘提前被击穿；

在高压N阱（6）的上方设置N+区（5），用作阴极接触；

在N+区（5）外围设置浅槽沟道隔离区（11）；

在高压P阱（3）的上方设置P+区（1），用作阳极接触，P+区（1）边缘用P阱（2）包裹。