[发明专利]一种光栅复合型单光子雪崩二极管及其制作方法

权利要求书

1.一种光栅复合型单光子雪崩二极管，其特征在于：包括衬底P-Sub区；

所述衬底P-Sub区上设有NBL区；

所述NBL区上设有圆形DN-Well区；

所述圆形DN-Well区中间设有N-Well区，所述圆形DN-Well区上表面从外到内依次设有环形N+注入区、第一环形多晶硅栅、第一环形P+注入区、第二环形多晶硅栅、第二环形P+注入区、第三环形多晶硅栅和圆形P+注入区，且圆形P+注入区底部与N-Well区相接触；

所述第一环形多晶硅栅、第一环形P+注入区、第二环形多晶硅栅、第二环形P+注入区、第三环形多晶硅栅和圆形P+注入区连接在一起引出用作光栅复合型单光子雪崩二极管的阳极；所述环形N+注入区引出用作光栅复合型单光子雪崩二极管的阴极。

2.根据权利要求1所述的光栅复合型单光子雪崩二极管，其特征在于：所述环形N+注入区的外侧和内侧分别设有第一环形浅槽隔离区和第二环形浅槽隔离区，所述第一环形浅槽隔离区的内、外侧分别与环形N+注入区的外侧边缘、圆形DN-Well区的外侧边缘接触；第二环形浅槽隔离区的内、外侧分别与第一环形多晶硅栅的外侧边缘、环形N+注入区的内侧边缘接触。

3.根据权利要求2所述的光栅复合型单光子雪崩二极管，其特征在于：所述第一环形多晶硅栅的内、外侧分别与第一环形P+注入区的外侧边缘、第二环形浅槽隔离区的内侧边缘接触；所述第二环形多晶硅栅的内、外侧分别与第二环形P+注入区的外侧边缘、第一环形P+注入区的内侧边缘接触；第三环形多晶硅栅的内、外侧分别与圆形P+注入区的外侧边缘、第二环形P+注入区的内侧边缘接触。

4.根据权利要求3所述的光栅复合型单光子雪崩二极管，其特征在于：所述圆形P+注入区与N-Well区形成耗尽区，耗尽区构成器件的雪崩倍增区域；所述DN-Well区的掺杂浓度为高斯分布，用于器件的虚拟保护环；第二环形多晶硅栅与第一环形P+注入区、第二环形P+注入区构成第一光栅器件；第三环形多晶硅栅与第二环形P+注入区、圆形P+注入区构成第二光栅器件。

5.根据权利要求1所述的光栅复合型单光子雪崩二极管，其特征在于：所述衬底P-Sub区为P型衬底区域，NBL区为N型埋层区域，DN-Well区为深型N阱区域。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的光栅复合型单光子雪崩二极管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：第一次光刻，在衬底P-Sub区的表面制作NBL区；

步骤二：第二次光刻，在NBL区上形成圆形DN-Well区；

步骤三：第三次光刻，在DN-Well区中间形成N-Well区；

步骤四：第四次光刻，在所述N-Well区上形成圆形P+注入区；在所述DN-Well区中形成第一环形P+注入区和第二环形P+注入区；

步骤五：第五次光刻，在所述DN-Well区中形成环形N+注入区；

步骤六：在所述环形N+注入区的外侧边缘与DN-Well区外侧边缘之间形成第一环形浅槽隔离区；在所述环形N+注入区的内侧边缘形成第二环形浅槽隔离区；

步骤七：在所述第二环形浅槽隔离的内侧边缘与第一环形P+注入区的外侧边缘之间形成第一环形多晶硅栅；在所述第一环形P+注入区的内侧边缘与第二环形P+注入区的外侧边缘之间形成第二环形多晶硅栅；在所述第二环形P+注入区的内侧边缘与圆形P+注入区的外侧边缘之间形成第三环形多晶硅栅；

步骤八：将第一环形P+注入区、第二环形P+注入区、圆形P+注入区、第一环形多晶硅栅、第二环形多晶硅栅和第三环形多晶硅栅引出用作光栅复合型单光子雪崩二极管的阳极；将环形N+注入区引出用作光栅复合型单光子雪崩二极管的阴极。