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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014029A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211690411.9H01L31/0352(2006.01)(22)申请日2022.12.27H01L31/0304(2006.01)(71)申请人西南技术物理研究所地址610041四川省成都市武侯区人民南路四段七号(72)发明人代千李宛励袁菲谢修敏刘绍斌梁丕刚舒域鑫陈庆敏孔繁林路小龙梁晨宇袁鎏郑博仁柯尊贵郭雨航李潇宋海智(74)专利代理机构中国兵器工业集团公司专利中心11011专利代理师刘二格(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法(57)摘要本发明属于半导体光电器件技术领域,公开了一种铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,采用表面浅层Zn扩散工艺,在铟镓砷盖革雪崩二极管表面的iInP顶层上直接进行浅层Zn扩散,制备Zn掺杂自淬灭环结构,作为铟镓砷盖革雪崩二极管自身的被动淬灭电阻。本发明解决自由模式光子计数用铟镓砷盖革雪崩二极管存在的后脉冲高、死时间长的问题,通过实现低寄生效应的原位被动淬灭,有效提升铟镓砷盖革雪崩二极管的最大计数率,满足单光子计数探测需求。CN116014029ACN116014029A权利要求书1/2页1.一种铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步、采用金属有机化合物化学气相沉积MOCVD异质外延生长工艺,在n+InP衬底(1)上,依次外延n+InP缓冲层(2)、iInGaAs吸收层(3)、iInGaAsP过渡层(4)、n+InP电荷层(5)、iInP顶层(6);第二步、采用光刻结合选区掺杂工艺,通过两次扩散在iInP顶层(6)上制备凸PN结高浓度扩散区(7);第三步、采用光刻结合选区掺杂工艺,通过低温扩散在iInP顶层(6)上制备与凸PN结高浓度扩散区(7)相对应的Zn掺杂自淬灭环(8)结构;第四步、采用等离子增强化学气相沉积PECVD钝化工艺,制备SiNx钝化层,覆盖于iInP顶层(6)上,留出电学连接通道便于与凸PN结高浓度扩散区(7)和Zn掺杂自淬灭环(8)与电极连接;第五步、采用磁控溅射金属膜沉积工艺,制备p电极(10),并与凸PN结高浓度扩散区(7)和Zn掺杂自淬灭环(8)形成欧姆接触;第六步、采用磁控溅射金属膜沉积工艺,制备电极焊盘(11),使得盖革雪崩二极管的p电极(10)与电极焊盘(11)之间通过Zn掺杂自淬灭环(8)结构连接起来,作为一个盖革雪崩二极管p输出端的串联电阻;第七步、采用电子束蒸发金属膜沉积、PECVD钝化膜沉积、ICP增透膜沉积工艺,在芯片背面制备与凸PN结高浓度扩散区(7)的位置对应的进光孔。2.如权利要求1所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第一步中,n+InP衬底(1)厚度为350μm,掺杂浓度为3~8E18cm‑3,n+InP衬底(1)上依次外延厚度为0.5μm掺杂浓度为1E18cm‑3的n+InP缓冲层(2)、厚度为1.5μm非故意掺杂的iInGaAs吸收层(3)、厚度为0.1μm非故意掺杂的iInGaAsP过渡层(4)、厚度为0.2μm掺杂浓度为1E17cm‑3的n+InP电荷层(5)、厚度为3μm非故意掺杂的IInP顶层(6)。3.如权利要求2所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第二步中,凸PN结高浓度扩散区(7)直径为10μm、掺杂深度为2μm,浅掺杂区直径为15μm、掺杂深度为1.5μm。4.如权利要求3所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第三步中,Zn掺杂自淬灭环(8)结构的外径为35μm、内径为25μm、掺杂深度为0.3μm。5.如权利要求4所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第四步中,SiNx钝化层(9)厚度为0.3μm。6.如权利要求5所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第五步中,p电极(10)为0.5μm厚度的钛铂金电极。7.如权利要求6所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第六步中,Zn掺杂自淬灭环(8)结构的掺杂深度为0.2μm~0.5μm。8.如权利要求7所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法,其特征在于,第六步中,Zn掺杂自淬灭环(8)结构的电阻为300kΩ~400kΩ。9.一种铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构,其特征在于,由权利要求1‑8中任一项所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备方法制得。10.一种基于权利要求1‑8中任一项所述的铟镓砷盖革雪崩二极管自淬灭环结构制备2CN116014029A权利