CN114914325B - 一种多结的近红外单光子雪崩二极管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多结的近红外单光子雪崩二极管及制备方法，该二极管包括第一P+区、第一N阱、高压P阱、P型外延层、N+区、第二N阱、高压N阱、第一N埋层、第二N埋层、第一沟槽隔离区、第二沟槽隔离区、第二P+区、P型衬底、阳极、阴极和接地电极。该二极管包含三个PN结：第一P+区和第一N阱之间形成PN结以用作雪崩区，第一N埋层和高压P阱之间形成PN结以用作雪崩区和漂移区，P型外延层和第二N埋层之间形成PN结以用作漂移区；两个雪崩区用于倍增光生载流子，两个漂移区用于输运其内的光生载流子至雪崩区；雪崩区和漂移区的互动作用，使二极管在可见光和近红外波段的探测效率都有明显提升。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电探测技术领域，具体涉及一种多结的近红外单光子雪崩二极管及制备方法。
背景技术
雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)是一种具有广泛用途的光电子器件，具有高增益、高响应度和高灵敏度的特点。单光子雪崩二极管(Single PhotonAvalanche Diode，SPAD)是工作在击穿电压以上的雪崩光电二极管，该工作模式也被称作盖革模式。单光子雪崩二极管具有单光子探测能力，因其高增益、高信噪比、高灵敏度和响应速度快的特点，且具有体积小、工作电压低等优点而成为近年来极弱光信号探测最优解决方案的研究热点。单光子雪崩二极管被应用在很多领域，特别是近红外(Near Infrared，NIR)微弱信号探测领域，如人眼安全的激光雷达、生物荧光成像和光纤通信等。
单光子雪崩二极管是微弱信号探测系统的核心器件，而硅基单光子雪崩二极管凭借工艺成熟、制造成本低以及与CMOS电路兼容具有较高的集成度等特点，成为理想极弱光信号探测解决方案中的首选。但由于硅材料的光吸收截止波长约为1100nm，导致器件在近红外波段的探测效率很低，严重制约了硅基单光子雪崩二极管的应用范围。如何提高硅基单光子雪崩二极管的红外敏感探测的光子探测效率，并使其探测范围向长波移动，已经成为一个研究热点问题。
近几年不断有人尝试各种方法来提高硅基单光子雪崩二极管的红外敏感探测效率。有研究者使用红外敏感的材料作为吸收区域，比如Ge和InGaAs等材料，但是由于晶格不匹配，器件的暗计数率和噪声非常高。还有研究者通过增加吸收层厚度提高吸收效率，也就是所谓的穿通结构的硅基单光子雪崩二极管，但是这种方法通常使用分立器件的结构设计，无法与CMOS电路集成；同时过大的吸收区域会使得载流子运动距离增加，导致器件响应时间增大，同时还会导致噪声和击穿电压的增加，所以这种方法有待改进。还有研究者使用光陷阱结构提高近红外敏感的探测效率，但是这种结构的器件体积较大，不利于阵列设计，并且制作难度大、成本高。
因此，如何提高硅基单光子雪崩二极管的近红外探测效率，成为高性能近红外探测系统急需解决的关键问题之一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多结的近红外单光子雪崩二极管及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种多结的近红外单光子雪崩二极管，包括：第一P+区、第一N阱、高压P阱、P型外延层、N+区、第二N阱、高压N阱、第一N埋层、第二N埋层、第一沟槽隔离区、第二沟槽隔离区、第二P+区、P型衬底、阳极、阴极和接地电极，其中，
所述P型外延层位于所述P型衬底的上方；
所述第二N埋层、所述第一N埋层、所述高压P阱、所述高压N阱、所述第二P+区均位于所述P型外延层中；
所述第一N埋层位于所述第二N埋层的上方；
所述高压P阱位于所述第一N埋层上，且与所述第一N埋层接触；所述第一N阱位于所述高压P阱的表层中；所述第一P+区位于所述第一N阱的表层中；
所述高压N阱位于所述高压P阱的两侧且与所述第一N埋层接触；所述第二N阱位于所述高压N阱的表层中；所述N+区位于所述第二N阱的表层中；
所述第一沟槽隔离区和第二沟槽隔离区均嵌入所述P型外延层中、所述第二N阱中和所述高压N阱中，且所述第一沟槽隔离区位于所述N+区的一侧，所述第二沟槽隔离区位于所述N+区的另一侧；
所述第二P+区位于所述高压N阱的外侧；
所述阳极位于所述第一P+区上，所述阴极位于所述N+区上，所述接地电极位于所述第二P+区上。
在本发明的一个实施例中，所述第一P+区、所述第一N阱、所述高压P阱的宽度相同。
在本发明的一个实施例中，所述第一沟槽隔离区和所述第二沟槽隔离区的深度均小于所述第二N阱的深度。
在本发明的一个实施例中，所述P型衬底、所述第二N埋层、所述第一N埋层、所述高压P阱、所述第一N阱、所述第一P+区、所述P型外延层、所述高压N阱、所述第二N阱、所述N+区、所述第二P+区的材料均包括硅。
在本发明的一个实施例中，所述第一沟槽隔离区和所述第二沟槽隔离区的材料均包括二氧化硅。
在本发明的一个实施例中，所述阳极、所述阴极和所述接地电极的材料均包括金属。
本发明的另一个实施例提供了一种多结的近红外单光子雪崩二极管的制备方法，包括步骤：
在P型衬底的上方生长P型外延层；
在所述P型外延层中制备第二N埋层和第一N埋层，并使得所述第一N埋层位于所述第二N埋层的上方；
在所述P型外延层中制备高压P阱，使得所述高压P阱位于所述第一N埋层上，且与所述第一N埋层接触，其中，所述高压P阱的制备电压大于5V；
在所述高压P阱的两侧制备高压N阱，使得所述高压N阱与所述第一N埋层接触，其中，所述高压N阱的制备电压大于5V；
在所述高压P阱的表层中制备第一N阱，并在所述高压N阱的表层中制备第二N阱；
在所述第一N阱的表层中制备第一P+区，并在所述高压N阱的外侧制备第二P+区，在所述第二N阱的表层中制备N+区；
在所述N+区的一侧制备第一沟槽隔离区，在所述N+区的另一侧制备第二沟槽隔离区，使得所述第一沟槽隔离区和第二沟槽隔离区均嵌入所述P型外延层中、所述第二N阱中和所述高压N阱中；
在所述第一P+区上制备阳极，并在所述N+区上制备阴极，在所述第二P+区上制备接地电极。
在本发明的一个实施例中，所述第一P+区、所述第一N阱、所述高压P阱的宽度相同。
在本发明的一个实施例中，所述第一沟槽隔离区和所述第二沟槽隔离区的深度均小于所述第二N阱的深度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的单光子雪崩二极管共包含三个PN结，第一P+区和第一N阱之间形成第一PN结以用作雪崩区，第一N埋层和高压P阱之间形成第二PN结以用作雪崩区和漂移区，P型外延层和第二N埋层之间形成第三PN结以用作漂移区；两个雪崩区分别吸收不同波段的光并使光生载流子发生倍增，两个漂移区负责将光生载流子输运到雪崩区内进一步发生雪崩；雪崩区和漂移区的互动作用使二极管短波长和近红外探测效率都有明显提升，使得单光子雪崩二极管具有探测效率高、可探测光谱范围宽的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管的俯视图；
图3为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在工作模式下的光生载流子输运图；
图4为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管制备方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在44V反向偏压下的雪崩概率曲线图；
图6为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在44V反向偏压下的探测效率曲线图；
附图标记：1-第一P+区、2-第一PN结、3-第一N阱、4-高压P阱、5-P型外延层、6-N+区、7-第二N阱、8-高压N阱、9-第一N埋层、10-第二N埋层、11a-第一浅沟槽隔离区、11b-第二浅沟槽隔离区、12-第二P+区、13-P型衬底、14-第二PN结、15-第三PN结、16-阳极、17-阴极、18-接地电极。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管的俯视图。
该近红外单光子雪崩二极管包括P型衬底13、第二N埋层10、第一N埋层9、高压P阱4、第一N阱3、第一P+区1、P型外延层5、高压N阱8、第二N阱7、N+区6、第一沟槽隔离区(STI)11a、第二沟槽隔离区(STI)11b、第二P+区12、阳极16、阴极17和接地电极18。其中，高压P阱4是指在高电压条件下形成的P阱区，其制备电压大于P阱的制备电压，即在5V以上；高压N阱8中是指在高电压条件下形成的N阱区，其制备电压大于N阱的制备电压，即在5V以上。
具体的，P型衬底13上设置P型外延层5，第二N埋层10位于低掺杂的P型外延层5中。第一N埋层9位于P型外延层5中，且位于第二N埋层10的正上方。高压P阱4位于P型外延层5中，且位于第一N埋层9上，与第一N埋层9接触。第一N阱3位于高压P阱4的内部且位于高压P阱4的表层中；高掺杂的第一P+区1位于第一N阱3的内部且位于第一N阱3的表层中。高压N阱8位于P型外延层5中，且位于高压P阱4的两侧，与高压P阱4相距一定距离，同时，高压N阱8与第一N埋层9接触，并向上连接阴极17导出。第二N阱7位于高压N阱8的表层中；N+区6位于第二N阱7的表层中。第一沟槽隔离区11a和第二沟槽隔离区11b均嵌入P型外延层5中、第二N阱7中和高压N阱8中，且第一沟槽隔离区11a位于N+区6的一侧，第二沟槽隔离区11b位于N+区6的另一侧。第二P+区12位于P型外延层5表层中，且位于高压N阱8的外侧。阳极16位于高掺杂的第一P+区1上，阴极17位于两侧位置的高掺杂N+区6上，接地电极18位于高掺杂的第二P+区12上；工作时在阳极16处加负偏压，阴极17与接地电极18电位设置相同。
具体的，在俯视图上，第一P+区1、第一N阱3和高压P阱4重叠，高压P阱4和高压N阱8之间的P型外延层5环绕高压P阱4，第一沟槽隔离区11a环绕高压P阱4和高压N阱8之间的P型外延层5，N+区6、第二N阱7环绕第一沟槽隔离区11a，第二沟槽隔离区11b环绕N+区6、第二N阱7，第二P+区12环绕第二沟槽隔离区11b。
上述二极管中，第一P+区1与第一N阱3接触形成第一PN结2，该第一PN结2在加压后会形成一个较强的电场，为探测短波长光信号的雪崩区域，记为雪崩区一。在第一N埋层9上方设置高压P阱4，二者接触形成第二PN结14，该第二PN结14在加压后会形成一个中等强度的电场，为探测近红外光信号的雪崩区域，同时还可使光生空穴漂移至雪崩区一内进一步发生雪崩，记为雪崩区二和漂移区一。第二N埋层10与P型外延层5接触形成第三PN结15，该第三PN结15在加压后会形成一个较低的电场，此处电场强度较低，无法发生雪崩，用于漂移区一的延展，记为漂移区二。
上述二极管中，由于高压P阱4和高压N阱8相距一定距离，二者之间的P型外延层5一方面将高压P阱4和高压N阱8横向隔离，另一方面作为第一PN结2和第二PN结14的虚拟保护环，可同时作用在第一PN结2和第二PN结14的两侧，降低两个PN结边缘电场强度，提升横向电场均匀性，抑制边缘击穿效应；另外，虚拟保护环不会限制器件尺寸，从而使得探测区域较大。
在一个具体实施例中，第一P+区1、第一N阱3、高压P阱4的宽度可以相同，也可以不同。优选的，第一P+区1、第一N阱3、高压P阱4的宽度相同，以获得更大的探测区域。
在一个具体实施例中，第一沟槽隔离区11a和第二沟槽隔离区11b的深度均小于第二N阱的深度。
在一个具体实施例中，P型衬底13、第二N埋层10、第一N埋层9、高压P阱4、第一N阱3、第一P+区1、P型外延层5、高压N阱8、第二N阱7、N+区6、第二P+区12的材料均包括硅。第一沟槽隔离区11a和第二沟槽隔离区11b的材料包括二氧化硅。阳极16、阴极17和接地电极18的材料包括金属。
本实施例的多结的近红外单光子雪崩二极管高探测效率体现在两个方面：
一是可见光波段的探测效率高。雪崩区一位于第一P+区1与第一N阱3的交界处，位于器件表面附近，且电场较强，而短波长的吸收深度较浅，因此器件对短波长波段(可见光波段)的光有很好的探测效果，探测效率也高。
二是近红外波段的探测效率高。雪崩区二位于高压P阱4与第一N埋层9的交界处，位于器件内部，近红外波段光可在此处吸收并发生雪崩倍增效应，同时两个漂移区还可使光生载流子漂移到雪崩区一内发生雪崩，双重作用促进光生载流子雪崩，进而提升了近红外波段的探测效率。
请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在工作模式下的光生载流子输运图。图3中，雪崩区一与雪崩区二的电场强度达到雪崩条件，内部生成的光生载流子(电子、空穴)可直接发生雪崩倍增效应；雪崩区一中未发生雪崩的光生载流子(电子)，在高电场的作用下，会漂移至雪崩区二内进一步发生雪崩；同样，雪崩区二中未发生雪崩的光生载流子(空穴)，在电场作用下，会漂移至雪崩区一内进一步发生雪崩；漂移区二的电场强度较低无法发生雪崩，内部产生的载流子(空穴)会在低电场的作用下，漂移至雪崩区二中发生雪崩，也可在雪崩区二的电场作用下进一步漂移至雪崩区一中发生雪崩。
本实施例多结的近红外单光子雪崩二极管的特点在于“雪崩区贡献，漂移区辅助”，具体表现为两个雪崩区内部均可发生雪崩，而漂移区负责将更多光生载流子输送到雪崩区内，这样的互动作用使光生载流子的雪崩变得更加容易。雪崩区二的电场强度在加压后不断增强，一方面满足了雪崩条件，另一方面也保证了载流子漂移运动的动力；漂移区二电场强度较低，只作为漂移区一的延展，使得所需工作电压不会过高。
本实施例多结的近红外单光子雪崩二极管与众多近红外单光子雪崩二极管不同，其提升探测效率的原理为设置两个雪崩区和宽漂移区，深度不同的两个雪崩区可用于吸收不同波段的光并使光生载流子发生倍增，同时漂移区将光生载流子输送到雪崩区内，进一步加强探测效果；而单雪崩区探测器通过增加雪崩区深度来提升近红外波段的探测效率，提升较为有限，且会牺牲短波长波段的探测效率。
综上，本实施例的多结的近红外单光子雪崩二极管中，第一P+区1和第一N阱3之间形成第一PN结2以用作雪崩区，第一N埋层9和高压P阱4之间形成第二PN结14以用作雪崩区和漂移区，P型外延层5和第二N埋层10之间形成第三PN结15以用作漂移区；两个雪崩区分别吸收不同波段的光信号并发生倍增，两个漂移区负责将光生载流子输运到雪崩区内进一步发生雪崩；雪崩区和漂移区的互动作用使该二极管探测器件在短波长和近红外波段的探测效率都有明显提升，具有探测效率高、可探测光谱范围宽的优点。
实施例二
在实施例一的基础上，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管制备方法的流程示意图，该制备方法包括步骤：
S1、在P型衬底13的上方生长P型外延层5。
首先，在硅片上均匀注入低浓度P型杂质(如硼)，形成P型衬底13，并生长一层P型外延层5，形成器件样品。
S2、在 P型外延层5中制备第二N埋层10和第一N埋层9，使得第一N埋层9位于第二N埋层10的上方。
具体的，在步骤S1形成的样片表面涂敷光刻胶，使光刻胶成形，之后刻蚀掉第二N埋层10对应的光刻胶，注入高浓度的N型杂质(如磷)，形成第二N埋层10，之后去胶、高温退火；此处生成的第二N埋层10与P型外延层5形成第三PN结15，推动该区域内的光生空穴漂移至雪崩区内发生雪崩。同上，依次完成涂胶、刻蚀、注入、去胶、退火等步骤，形成第一N埋层9，并使得第一N埋层9位于第二N埋层10的上方。
S3、在P型外延层5中制备高压P阱4，使得高压P阱4位于第一N埋层9上，且与第一N埋层9接触，其中，高压P阱4的制备电压大于5V。
具体的，采用步骤S2中的方法，在高压条件下在P型外延层5中注入适当浓度的P型杂质，形成高压P阱4，使得高压P阱4位于第一N埋层9的上方，且与第一N埋层9接触；此处生成的高压P阱4与第一N埋层9形成第二PN结14，该区域内的光生载流子会发生雪崩，未发生雪崩的光生载流子也可漂移至雪崩区一内进一步发生雪崩。
S4、在高压P阱4的两侧制备高压N阱8，使得高压N阱8与第一N埋层9接触，其中，高压N阱8的制备电压大于5V。
具体的，采用步骤S2中的方法，刻蚀掉高压N阱8对应位置的光刻胶，在高压条件下注入适当浓度的N型杂质，形成高压N阱8，并使高压N阱8与高压P阱4相距一定距离，与第一N埋层9接触，此时，高压P阱4和高压N阱8之间的区域为P型外延层5。
S5、在高压P阱4的表层中制备第一N阱3，并在高压N阱8的表层中制备第二N阱7。
具体的，采用步骤S2中的方法，分别刻蚀掉第一N阱3和第二N阱7对应的光刻胶，并在高压P阱4的表层中和高压N阱8的表层中注入N型杂质，形成不同位置的第一N阱3和第二N阱7。
S6、在第一N阱3的表层中制备第一P+区1，并在高压N阱8的外侧制备第二P+区12，在第二N阱7的表层中制备N+区6。
具体的，刻蚀第一P+区1、第二P+区12和N+区6对应位置的光刻胶，并分别在第一N阱3的表层中和P型外延层5中注入高浓度的P型杂质，在第二N阱7的表层中注入高浓度的N型杂质，生成结构第一P+区1、第二P+区12和N+区6；其中，第一P+区1与第一N阱3形成第一PN结2，该区域内的光生电子、光生空穴及漂移区运输至此的空穴，都会在强电场作用下发生雪崩。
S7、在N+区6的一侧制备第一沟槽隔离区11a，在N+区6的另一侧制备第二沟槽隔离区11b，使得第一沟槽隔离区11a和第二沟槽隔离区11b均嵌入P型外延层5中、第二N阱7中和高压N阱8中。
具体的，在步骤S6形成的结构表面涂上光刻胶，光刻图形，并采用干法刻蚀对N+区6两侧的P型外延层5、第二N阱7和高压N阱8刻蚀形成第一隔离槽和第二隔离槽；在第一隔离槽和第二隔离槽中热生长一层SiO2，淀积SiO2填满隔离槽，形成第一沟槽隔离区11a和第二沟槽隔离区11b，去除所有光刻胶。
S8、在第一P+区1上制备阳极16，并在N+区6上制备阴极17，在第二P+区12上制备接地电极18。
具体的，在步骤S7形成的结构表面涂胶并刻蚀电极位置处的光刻胶，淀积金属，分别形成阳极16、阴极17及接地电极18，最后去胶并高温退火。
本实施例基于标准CMOS工艺，与集成电路具有很好的兼容性，制作方便，工艺流程简单，具有集成性好的优点。
实施例三
在实施例一和实施例二的基础上，本实施例对多结的近红外单光子雪崩二极管的性能进行说明。
本实施例器件结构尺寸如下：器件主体为圆柱形，以抑制边缘击穿；雪崩区一的两侧为第一P+区1和第一N阱3，半径均设置为5.5μm；高压P阱4半径设置为5.5μm，深度约为3.5μm；第一N埋层9半径设置为8.5μm，深度约为4μm；第二N埋层10半径设置为6.5μm，深度约为5μm；器件半径约为10μm，深度约为10μm；具体掺杂浓度参数基于CMOS工艺设置。
利用Silvaco ATLAS仿真软件，将上述实施例的结构进行电学特性仿真。由于存在两个雪崩区，增加电压时第一PN结2、第二PN结14会相继发生雪崩击穿，在反偏电压加到25V时，第一PN结2发生雪崩击穿，此时的第二PN结14还未雪崩击穿；继续增大反偏电压，约44V时，第二PN结14也发生雪崩击穿。由于双雪崩区SPAD与单雪崩区SPAD作用原理不同，因此应该关注两个PN结都发生雪崩时对应的电压(44V)，而非第一PN结2发生雪崩时的电压(25V)。
得到多结的近红外单光子雪崩二极管在反偏电压为44V时的雪崩概率曲线和探测效率曲线如图5、6所示，图5为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在44V反向偏压下的雪崩概率曲线图，图6为本发明实施例提供的一种多结的近红外单光子雪崩二极管在44V反向偏压下的探测效率曲线图。由图5可知，两个雪崩区都有较高的雪崩概率，其内产生的光生载流子很容易直接发生雪崩；漂移区可将内部产生的光生载流子通过漂移运动输运到雪崩区内，对探测效率也有显著贡献；整体来看，雪崩概率处于较高水平，且雪崩概率覆盖深度较广。由图6可知，本发明在短波长波段和近红外波段的探测效率都处于较高水平，峰值探测效率约为60%，对应峰值波长为550nm；780nm处的探测效率约为30%，850nm处的探测效率约为20%，近红外波段探测效率提升明显，可探测光谱范围较宽。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：第一P+区(1)、第一N阱(3)、高压P阱(4)、P型外延层(5)、N+区(6)、第二N阱(7)、高压N阱(8)、第一N埋层(9)、第二N埋层(10)、第一沟槽隔离区(11a)、第二沟槽隔离区(11b)、第二P+区(12)、P型衬底(13)、阳极(16)、阴极(17)和接地电极(18)，其中，
所述P型外延层(5)位于所述P型衬底(13)的上方；
所述第二N埋层(10)、所述第一N埋层(9)、所述高压P阱(4)、所述高压N阱(8)、所述第二P+区(12)均位于所述P型外延层(5)中；
所述第一N埋层(9)位于所述第二N埋层(10)的上方；
所述高压P阱(4)位于所述第一N埋层(9)上，且与所述第一N埋层(9)接触；所述第一N阱(3)位于所述高压P阱(4)的表层中；所述第一P+区(1)位于所述第一N阱(3)的表层中；所述高压P阱(4)的制备电压大于5V；
所述高压N阱(8)位于所述高压P阱(4)的两侧且与所述第一N埋层(9)接触；所述第二N阱(7)位于所述高压N阱(8)的表层中；所述N+区(6)位于所述第二N阱(7)的表层中；所述高压N阱(8)的制备电压大于5V；
所述第一沟槽隔离区(11a)和第二沟槽隔离区(11b)均嵌入所述P型外延层(5)中、所述第二N阱(7)中和所述高压N阱(8)中，且所述第一沟槽隔离区(11a)位于所述N+区(6)的一侧，所述第二沟槽隔离区(11b)位于所述N+区(6)的另一侧；
所述第二P+区(12)位于所述高压N阱(8)的外侧；
所述阳极(16)位于所述第一P+区(1)上，所述阴极(17)位于所述N+区(6)上，所述接地电极(18)位于所述第二P+区(12)上。
2.根据权利要求1所述的多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一P+区(1)、所述第一N阱(3)、所述高压P阱(4)的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一沟槽隔离区(11a)和所述第二沟槽隔离区(11b)的深度均小于所述第二N阱(7)的深度。
4.根据权利要求1所述的多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型衬底(13)、所述第二N埋层(10)、所述第一N埋层(9)、所述高压P阱(4)、所述第一N阱(3)、所述第一P+区(1)、所述P型外延层(5)、所述高压N阱(8)、所述第二N阱(7)、所述N+区(6)、所述第二P+区(12)的材料均包括硅。
5.根据权利要求1所述的多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一沟槽隔离区(11a)和所述第二沟槽隔离区(11b)的材料均包括二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的多结的近红外单光子雪崩二极管，其特征在于，所述阳极(16)、所述阴极(17)和所述接地电极(18)的材料均包括金属。
7.一种多结的近红外单光子雪崩二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
在P型衬底(13)的上方生长P型外延层(5)；
在所述P型外延层(5)中依次制备第二N埋层(10)和第一N埋层(9)，并使得所述第一N埋层(9)位于所述第二N埋层(10)的上方；
在所述P型外延层(5)中制备高压P阱(4)，使得所述高压P阱(4)位于所述第一N埋层(9)上，且与所述第一N埋层(9)接触，其中，所述高压P阱(4)的制备电压大于5V；
在所述高压P阱(4)的两侧制备高压N阱(8)，使得所述高压N阱(8)与所述第一N埋层(9)接触，其中，所述高压N阱(8)的制备电压大于5V；
在所述高压P阱(4)的表层中制备第一N阱(3)，并在所述高压N阱(8)的表层中制备第二N阱(7)；
在所述第一N阱(3)的表层中制备第一P+区(1)，并在所述高压N阱(8)的外侧制备第二P+区(12)，在所述第二N阱(7)的表层中制备N+区(6)；
在所述N+区(6)的一侧制备第一沟槽隔离区(11a)，在所述N+区(6)的另一侧制备第二沟槽隔离区(11b)，使得所述第一沟槽隔离区(11a)和第二沟槽隔离区(11b)均嵌入所述P型外延层(5)中、所述第二N阱(7)中和所述高压N阱(8)中；
在所述第一P+区(1)上制备阳极(16)，并在所述N+区(6)上制备阴极(17)，在所述第二P+区(12)上制备接地电极(18)。
8.根据权利要求7所述的多结的近红外单光子雪崩二极管的制备方法，其特征在于，所述第一P+区(1)、所述第一N阱(3)、所述高压P阱(4)的宽度相同。
9.根据权利要求7所述的多结的近红外单光子雪崩二极管的制备方法，其特征在于，所述第一沟槽隔离区(11a)和所述第二沟槽隔离区(11b)的深度均小于所述第二N阱(7)的深度。
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