一种硅光电倍增管及其制备方法

技术特征：
1.一种硅光电倍增管，其特征在于，包括：背电极、第一类型外延硅衬底、减反射层和电极，所述第一类型外延硅衬底包括第一类型硅衬底层、第一类型外延层和至少一个第二类型重掺杂区，其中，所述第一类型硅衬底层设置于所述背电极的上表面，所述第一类型外延层设置于所述第一类型硅衬底层的上表面，所述至少一个第二类型重掺杂区设置于所述第一类型外延层的上表面，所述第一类型外延层和所述至少一个第二类型重掺杂区形成至少一个立体pn结；在所述第二类型重掺杂区的上表面设置倒金字塔结构，所述第一类型外延硅衬底的上表面包括所述倒金字塔结构的上表面；所述减反射层设置于所述第一类型外延硅衬底的上表面，且不完全覆盖所述第一类型外延硅衬底的上表面；所述电极设置于所述减反射层不覆盖所述第一类型外延硅衬底的上表面的区域，且所述电极与所述第二类型重掺杂区连接；其中，第一类型和第二类型分别为电子型和空穴型中的一种。2.如权利要求1所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述第二类型重掺杂区的上表面与所述第一类型外延层的上表面构成所述第一类型外延硅衬底的上表面，所述减反射层不完全覆盖所述第二类型重掺杂区的上表面，所述硅光电倍增管还包括：偏压电极和淬灭电极；其中，所述淬灭电极设置于所述减反射层的上表面；所述偏压电极设置于所述淬灭电极的上表面，所述偏压电极通过所述淬灭电极与所述电极连接。3.如权利要求2所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述倒金字塔结构的开口形状为正方形；所述减反射层在所述倒金字塔结构的底部位置设置开口，所述开口的尺寸小于所述正方形的尺寸，不大于所述第二类型重掺杂区的区域尺寸。4.如权利要求1所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述硅光电倍增管还包括：第二类型重掺杂层；其中，所述第二类型重掺杂层包括所述至少一个第二类型重掺杂区，所述第一类型外延层包括至少一个第一类型重掺杂区，所述第一类型重掺杂区设置于所述第二类型重掺杂区的下表面，所述至少一个第一类型重掺杂区和所述至少一个第二类型重掺杂区形成所述至少一个立体pn结；所述第二类型重掺杂层的上表面为所述第一类型外延硅衬底的上表面，所述电极设置于所述第二类型重掺杂层中除第一类型重掺杂区之外的上表面，且所述电极通过所述第二类型重掺杂层与所述第二类型重掺杂区连接。5.如权利要求1所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述背电极包括第一金属层和至少一层第二金属层；其中，所述第一金属层位于所述至少一层第二金属层的上表面，且与所述第一类型硅衬底层接触；所述第一金属层的材料与所述第二金属层的材料不同。
6.如权利要求1所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述电极包括第三金属层和第四金属层；其中，所述第三金属层与所述第二类型重掺杂区连接，所述第四金属层通过所述第三金属层与所述第二类型重掺杂区连接；所述第三金属层的材料与所述第四金属层的材料不同。7.一种硅光电倍增管的制备方法，其特征在于，包括：选择第一类型外延硅衬底，并在所述第一类型外延硅衬底的上表面制备倒金字塔结构；在所述第一类型外延硅衬底的上表面进行离子注入，形成第二类型重掺杂区；在所述第一类型外延硅衬底的上表面制备减反射层；对预设区域的减反射层进行腐蚀去除；在减反射层进行腐蚀去除后形成的区域制备电极；在所述第一类型外延硅衬底的下表面制备背电极。8.如权利要求7所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述在所述第一类型外延硅衬底的上表面制备倒金字塔结构，包括：在所述第一类型外延硅衬底的上表面制备二氧化硅层；在所述二氧化硅层中制作周期性正方形开口；在所述第一类型外延硅衬底的下表面旋涂光刻胶，并放入硅腐蚀液中；去除所述第一类型外延硅衬底下表面的光刻胶和上表面的氧化硅。9.如权利要求7所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述第一类型外延硅衬底的上表面进行离子注入，形成第二类型重掺杂区，包括：在所述倒金字塔结构的底部进行离子注入，形成第二类型重掺杂区；所述对预设区域的减反射层进行腐蚀去除；在减反射层进行腐蚀去除后形成的区域制备电极，包括：在所述第一类型外延硅衬底的上表面的预设位置制备淬灭电阻；对位于所述倒金字塔结构底部位置的减反射层进行腐蚀去除；在减反射层进行腐蚀去除后形成的区域制备连接所述淬灭电阻和所述第二类型重掺杂区的电极，在所述淬灭电阻的上表面制备偏压电极。10.如权利要求7所述的硅光电倍增管，其特征在于，所述在所述第一类型外延硅衬底的上表面进行离子注入，形成第二类型重掺杂区，包括：在所述倒金字塔结构的下方进行离子深注入，形成第一类型重掺杂区；在所述第一类型外延硅衬底的上表面进行离子浅注入，形成第二类型重掺杂层。

技术总结
本公开公开了一种硅光电倍增管及其制备方法，涉及光电传感器技术领域，尤其涉及单光子探测器技术领域。其中，该硅光电倍增管，包括。背电极、第一类型外延硅衬底、减反射层和电极，第一类型外延硅衬底包括第一类型硅衬底层、第一类型外延层和至少一个第二类型重掺杂区，其中，第一类型外延层和至少一个第二类型重掺杂区形成至少一个立体PN结；在第二类型重掺杂区的上表面设置倒金字塔结构；减反射层设置于第一类型外延硅衬底的上表面；电极设置于减反射层不覆盖第一类型外延硅衬底的上表面的区域；其中，第一类型和第二类型分别为电子型和空穴型中的一种。本公开可以在降低硅光电倍增管的工作电压的同时提高硅光电倍增管的光子探测效率。光子探测效率。光子探测效率。


技术研发人员：程传同 左金 张恒杰 黄北举 陈弘达
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/10/20