【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种单光子器件及其制作方法。
技术介绍
1、随着半导体制程的不断进步与发展，微电子技术的日益成熟，传统硅基互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)单光子器件在荧光探测、量子通信、激光雷达领域得到了广泛的应用。目前，单光子探测器件主要有光电倍增管、电荷耦合器件和单光子雪崩二极管等。其中光电倍增管的体积较大，无法适用于现代微型化的探测系统。电荷耦合器件具有坚实的理论基础，但是其与标准微电子工艺无法兼容，限制了该结构的应用范围。而单光子雪崩二极管因其兼容标准工艺，具有高光子检测概率、低暗计数和小面积的优势，成为了单光子片上集成应用的最佳选择。在单光子雪崩二极管的研究中，由于硅基材料限制，器件难以在近红外波段获得较好的探测效率，这也成了近红外cmos单光子器件设计的挑战。
2、传统的cmos单光子雪崩二极管器件如图1所示，传统结构将p+注入区与n型阱区(nw区)构成反向偏置的pn结雪崩倍增感光区，且利用场氧隔离区作为保护环，来保证器件稳定工作在盖革模式。但是，该类传统结构的波长响应范围通常位于400nm至600nm。当近红外波段860nm至940nm的光子信号入射至感光区时，器件的光子检测概率较低，无法实现该波段的单光子测量。此外，由于传统结构利用场氧隔离区作为保护环，该类保护环上具有较多的陷阱缺陷。当器件工作在盖革模式时，能级陷阱将会俘获电子，并在雪崩淬灭后重新释放载流子。如果此时器件两端的电压超过了雪崩击穿电压，则会造成
技术实现思路
1、本专利技术提供一种单光子器件及其制作方法，可以使器件具备近红外光子的波长选择性和高信噪比。
2、本专利技术提供一种单光子器件，包括：p型衬底、n型掩埋层和p外延层；所述n型掩埋层设置于所述p型衬底的上表面，所述p外延层设置于所述n型掩埋层的上表面；
3、所述p外延层中设置有n型深阱区和至少两个指状单元，所述n型深阱区包括多个n型深阱子区，所述n型深阱子区与所述指状单元之间形成p外延层隔离区，所述p外延层隔离区作为虚设保护环；
4、所述指状单元从上到下依次包括p+注入区、p型阱区、p型深阱区和p型掩埋层；所述指状单元与所述n型掩埋层构成指状近红外感光区；
5、所述n型深阱子区中设置有n+注入区；所述n+注入区引出作为阳极，所述p+注入区引出作为阴极。
6、根据本专利技术提供的一种单光子器件，所述至少两个指状单元包括第一指状单元、第二指状单元和第三指状单元；
7、所述第一指状单元从上到下依次包括第一p+注入区、第一p型阱区、第一p型深阱区和第一p型掩埋层，所述第一p+注入区、所述第一p型阱区、所述第一p型深阱区、所述第一p型掩埋层与所述n型掩埋层构成第一指状近红外感光区；
8、所述第二指状单元从上到下依次包括第二p+注入区、第二p型阱区、第二p型深阱区和第二p型掩埋层，所述第二p+注入区、所述第二p型阱区、所述第二p型深阱区、所述第二p型掩埋层与所述n型掩埋层构成第二指状近红外感光区；
9、所述第三指状单元从上到下依次包括第三p+注入区、第三p型阱区、第三p型深阱区和第三p型掩埋层，所述第三p+注入区、所述第三p型阱区、所述第三p型深阱区、所述第三p型掩埋层与所述n型掩埋层构成第三指状近红外感光区。
10、根据本专利技术提供的一种单光子器件，所述p外延层中从左到右依次包括第一n型深阱子区、第一p外延层隔离区、所述第一指状单元、第二p外延层隔离区、第二n型深阱子区、第三p外延层隔离区、所述第二指状单元、第四p外延层隔离区、第三n型深阱子区、第五p外延层隔离区、所述第三指状单元、第六p外延层隔离区和第四n型深阱子区。
11、根据本专利技术提供的一种单光子器件，所述第一n型深阱子区设置有第一n+注入区，所述第二n型深阱子区设置有第二n+注入区，所述第三n型深阱子区设置有第三n+注入区，所述第四n型深阱子区设置有第四n+注入区；
12、所述第一n型深阱子区还设置有第一场氧隔离区，所述第一场氧隔离区的左侧与所述第一n型深阱子区的左侧边缘平齐，所述第一场氧隔离区的右侧与所述第一n+注入区的左侧边缘接触；
13、所述第四n型深阱子区还设置有第八场氧隔离区，所述第八场氧隔离区的左侧与所述第四n+注入区的右侧边缘接触，所述第八场氧隔离区的右侧与所述第四n型深阱子区的右侧边缘平齐；
14、所述第一p外延层隔离区设置有第二场氧隔离区，所述第二场氧隔离区的左侧与所述第一n+注入区的右侧边缘接触，所述第二场氧隔离区的右侧与所述第一p+注入区的左侧边缘接触；
15、所述第二p外延层隔离区设置有第三场氧隔离区，所述第三场氧隔离区的左侧与所述第一p+注入区的右侧边缘接触，所述第三场氧隔离区的右侧与所述第二n+注入区的左侧边缘接触；
16、所述第三p外延层隔离区设置有第四场氧隔离区，所述第四场氧隔离区的左侧与所述第二n+注入区的右侧边缘接触，所述第四场氧隔离区的右侧与所述第二p+注入区的左侧边缘接触；
17、所述第四p外延层隔离区设置有第五场氧隔离区，所述第五场氧隔离区的左侧与所述第二p+注入区的右侧边缘接触，所述第五场氧隔离区的右侧与所述第三n+注入区的左侧边缘接触；
18、所述第五p外延层隔离区设置有第六场氧隔离区，所述第六场氧隔离区的左侧与所述第三n+注入区的右侧边缘接触，所述第六场氧隔离区的右侧与所述第三p+注入区的左侧边缘接触；
19、所述第六p外延层隔离区设置有第七场氧隔离区，所述第七场氧隔离区的左侧与所述第三p+注入区的右侧边缘接触，所述第七场氧隔离区的右侧与所述第四n+注入区的左侧边缘接触。
20、根据本专利技术提供的一种单光子器件，还包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括第一金属线、第二金属线、第三金属线、第四金属线、第五金属线、第六金属线和第七金属线，所述第二金属层包括阳极金属层和阴极金属层；
21、所述第一p+注入区通过第一接触孔与所述第一金属线相连接，所述第二p+注入区通过第二接触孔与所述第二金属线相连接，所述第三p+注入区通过第三接触孔与所述第三金属线相连接；所述阴极金属层设置有第一金属通孔，所述第一金属线、所述第二金属线和所述第三金属线均通过所述第一金属通孔与所述阴极金属层相连接，作为所述阴极；
22、所述第一n+注入区通过第四接触孔与所述第四金属线1104相连接，所述第二n+注入区通过第五接触孔与所述第五金属线相连接，所述第三n+注入区通过第六接触孔与所述第六金属线相连接，所述第四n+注入区通过第七接触孔与所述第七金属线相连接；所述阳极金属层设置有第二金属通孔，所述第四金属线、所述第五金属线、所述第六金属线和所述第七金属线均通过所述第二金属通孔与所述阳极金属层相连接，作为所述阳极。
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【技术保护点】
1.一种单光子器件，其特征在于，包括：P型衬底、N型掩埋层和P外延层；所述N型掩埋层设置于所述P型衬底的上表面，所述P外延层设置于所述N型掩埋层的上表面；
2.根据权利要求1所述的单光子器件，其特征在于，所述至少两个指状单元包括第一指状单元、第二指状单元和第三指状单元；
3.根据权利要求2所述的单光子器件，其特征在于，所述P外延层中从左到右依次包括第一N型深阱子区、第一P外延层隔离区、所述第一指状单元、第二P外延层隔离区、第二N型深阱子区、第三P外延层隔离区、所述第二指状单元、第四P外延层隔离区、第三N型深阱子区、第五P外延层隔离区、所述第三指状单元、第六P外延层隔离区和第四N型深阱子区。
4.根据权利要求3所述的单光子器件，其特征在于，所述第一N型深阱子区设置有第一N+注入区，所述第二N型深阱子区设置有第二N+注入区，所述第三N型深阱子区设置有第三N+注入区，所述第四N型深阱子区设置有第四N+注入区；
5.根据权利要求4所述的单光子器件，其特征在于，还包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层包括第一金属线、第二金属线、第三金属线
6.一种单光子器件的制作方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的单光子器件的制作方法，其特征在于，所述在所述P外延层中从上到下依次形成P型阱区、P型深阱区和P型掩埋层，包括：
8.根据权利要求7所述的单光子器件的制作方法，其特征在于，所述在所述P外延层中形成N型深阱区，包括：
9.根据权利要求8所述的单光子器件的制作方法，其特征在于，在在所述N型掩埋层的上表面形成P外延层之后，在所述P外延层中形成N型深阱区之前，还包括：
10.根据权利要求9所述的单光子器件的制作方法，其特征在于，所述将所述N+注入区引出作为阳极，将所述P+注入区引出作为阴极，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种单光子器件，其特征在于，包括：p型衬底、n型掩埋层和p外延层；所述n型掩埋层设置于所述p型衬底的上表面，所述p外延层设置于所述n型掩埋层的上表面；
2.根据权利要求1所述的单光子器件，其特征在于，所述至少两个指状单元包括第一指状单元、第二指状单元和第三指状单元；
3.根据权利要求2所述的单光子器件，其特征在于，所述p外延层中从左到右依次包括第一n型深阱子区、第一p外延层隔离区、所述第一指状单元、第二p外延层隔离区、第二n型深阱子区、第三p外延层隔离区、所述第二指状单元、第四p外延层隔离区、第三n型深阱子区、第五p外延层隔离区、所述第三指状单元、第六p外延层隔离区和第四n型深阱子区。
4.根据权利要求3所述的单光子器件，其特征在于，所述第一n型深阱子区设置有第一n+注入区，所述第二n型深阱子区设置有第二n+注入区，所述第三n型深阱子区设置有第三n+注入区，所述第四n型深阱子区设置有第四n+注入区；
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