单光子雪崩二极管及其形成方法与流程

技术特征：
1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：衬底以及从所述衬底上表面延伸至所述衬底内部的第一阱区，所述衬底的上表面与下表面为相对的面，所述衬底的掺杂类型与所述第一阱区的掺杂类型相反，所述第一阱区和周围的衬底区域构成二极管结构；以及，耗尽厚度调节区，形成于所述衬底内且在所述衬底内的深度大于所述第一阱区的掺杂离子在所述衬底内的最大注入深度，所述耗尽厚度调节区与所述第一阱区的掺杂类型相同且与所述第一阱区被所述衬底隔离。2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述耗尽厚度调节区在所述衬底上表面的正投影具有外轮廓与内轮廓，所述耗尽厚度调节区在所述衬底上表面的正投影的外轮廓与内轮廓之间为所述耗尽厚度调节区的掺杂区在所述衬底上表面的正投影，所述第一阱区在所述衬底上表面的正投影外轮廓位于所述耗尽厚度调节区的正投影外轮廓与内轮廓之间；所述耗尽厚度调节区的正投影内轮廓的最小横向尺寸大于所述耗尽厚度调节区中掺杂离子的扩散距离。3.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，还包括：第二阱区，所述第二阱区与所述衬底的掺杂类型相同，并且，在所述第一阱区远离所述衬底上表面一侧，所述第二阱区与所述第一阱区相邻而构成二极管结构，所述第一阱区在所述衬底上表面的正投影覆盖所述第二阱区在所述衬底上表面的正投影，所述耗尽厚度调节区与所述第二阱区被所述衬底隔离。4.如权利要求3所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第二阱区在所述衬底上表面的正投影外轮廓位于所述耗尽厚度调节区在所述衬底上表面的正投影内轮廓内。5.如权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述耗尽厚度调节区在所述衬底上表面的正投影外轮廓与内轮廓均为圆形或多边形。6.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述耗尽厚度调节区与所述第一阱区下表面的纵向垂直距离为0.5μm～3μm。7.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述耗尽厚度调节区的多子掺杂浓度小于所述第一阱区。8.如权利要求1至7任一项所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述衬底为p型掺杂，所述第一阱区为n型掺杂。9.一种单光子雪崩二极管的形成方法，其特征在于，用于形成如权利要求1至8任一项所述的单光子雪崩二极管，所述形成方法包括：提供衬底，所述衬底中形成有隔离结构以及通过所述隔离结构限定出的有源区，所述有源区具有第一掺杂类型；进行第二掺杂类型的离子注入，在所述有源区的设定深度范围内形成第一离子注入区，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；再次进行第二掺杂类型的离子注入，在所述有源区内形成第二离子注入区，所述第二离子注入区浅于所述第一离子注入区且与所述第一离子注入区被所述衬底隔离，所述第二离子注入区从所述有源区内延伸至所述衬底上表面；以及，进行热退火，以使所述第一离子注入区和所述第二离子注入区的离子激活并稳定，由所述第一离子注入区得到所述耗尽厚度调节区，由所述第二离子注入区得到所述第一阱
区。10.如权利要求9所述的形成方法，其特征在于，在形成所述第一离子注入区之后且形成所述第二离子注入区之前，还包括：进行第一掺杂类型的离子注入，在所述有源区内形成第三离子注入区，所述第三离子注入区，所述第三离子注入区浅于所述第一离子注入区，并且，所述第三离子注入区的最大注入深度大于所述第二离子注入区的最大注入深度，所述第三离子注入区用于在进行所述热退火后得到第二阱区，所述第二阱区位于所述第一阱区远离所述衬底上表面一侧，所述第二阱区与所述第一阱区相邻而构成二极管结构。

技术总结
本发明涉及一种单光子雪崩二极管及其形成方法。所述单光子雪崩二极管中，第一阱区和周围的衬底区域构成二极管结构，并且，在所述衬底内还形成有与所述第一阱区隔离的耗尽厚度调节区，所述耗尽厚度调节区与所述第一阱区的掺杂类型相同，且在所述衬底内的深度大于所述第一阱区的掺杂离子在所述衬底内的最大注入深度，当所述单光子雪崩二极管工作时，该二极管结构被反向偏置，耗尽层在第一阱区一侧的少子向下漂移，耗尽厚度调节区内的多子随着第一阱区下方的少子的漂移运动朝着第一阱区的方向漂移，使得耗尽层的厚度增加，有助于增强器件的光子探测效率，并且，对单光子雪崩二极管的电学性能的影响较小。管的电学性能的影响较小。管的电学性能的影响较小。


技术研发人员：魏丹清 朱健 方慧风
受保护的技术使用者：武汉新芯集成电路制造有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/25