光子雪崩二极管及其制造方法与流程

背景技术：

单光子雪崩二极管(spad)具有高的光检测灵敏度和增益，并且允许非常快速的读出。spad可以按阵列被布置以形成硅光电倍增管，并且被用于应用(诸如，lidar(光检测和测距)、距离检测传感器、飞行时间(tof)摄像机、闪烁体读出(诸如，正电子发射断层扫描(pet)、时间分辨发光读出、气体感测、生物分子感测)等)中。

然而，对于以si技术制造的spad传感器，近红外波长光谱中的光子检测效率很差。si在这种波长下具有很大的吸收深度。同样地，基于si的spad通常被用于绿色短波长范围应用中，很少在近红外波长应用(诸如，905nm处的lidar、850nm或940nm处的tof等)中使用。

spad的另一个限制是紧凑性。较大的spad间距(尺寸)会导致较小的动态范围(较大的死区时间和较高的暗计数率)和较低的空间分辨率。然而，spad通常在高电压下操作，这需要边缘终止结构以用于适当的隔离。由于边缘终止效应，将传感器尺寸减小到约5μm或更小的间距导致spad光子检测效率的重大损失。较大的spad间距(尺寸)导致灵敏度降低。

因此，需要改进的spad单元设计和相关的制造方法。

技术实现要素：

根据光子雪崩二极管的实施例，该光子雪崩二极管包括：半导体本体，具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧；第一导电类型的初级掺杂区域，在半导体本体的第一侧处；与第一导电类型相对的第二导电类型的初级掺杂区域，在半导体本体的第二侧处；第二导电类型的增强区域，在第一导电类型的初级掺杂区域的下方并与第一导电类型的初级掺杂区域邻接，该增强区域与第一导电类型的初级掺杂区域一起形成有源pn结；以及第一导电类型的收集区域，被插入在增强区域与第二导电类型的初级掺杂区域之间，并且被配置为将在收集区域或第二导电类型的初级掺杂区域中产生的光载流子朝向增强区域传输。

根据光子雪崩二极管的另一个实施例，该光子雪崩二极管包括：半导体本体；第一二极管、第二二极管和第三二极管，被形成在半导体本体中，第二二极管是光电二极管；主阴极端子，被连接到第一二极管的阴极；主阳极端子，被连接到第三二极管的阳极；辅助阴极端子，被连接到第三二极管的阴极以及被连接到第二二极管的阴极；以及辅助阳极端子，被连接到第一二极管的阳极以及被连接到第二二极管的阳极，其中主阳极端子被电气地连接到地或参考电位，其中主阴极端子被电气地连接到导致在半导体本体内形成光载流子倍增区域的电压，其中辅助阳极端子被电气地连接到地或被电气地连接到读出电路，其中辅助阴极端子被电气地连接到恒定的偏置电压，该恒定的偏置电压小于被施加到主阴极端子的电压。

根据一种制造光子雪崩二极管的方法的实施例，该方法包括：在半导体本体的第一侧处形成第一导电类型的初级掺杂区域；在与第一侧相对的半导体本体的第二侧处形成与第一导电类型相对的第二导电类型的初级掺杂区域；在第一导电类型的初级掺杂区域下方并且与第一导电类型的初级掺杂区域邻接，形成第二导电类型的增强区域，该增强区域与第一导电类型的初级掺杂区域一起形成有源pn结；以及形成第一导电类型的收集区域，第一导电类型的收集区域被插入在增强区域和第二导电类型的初级掺杂区域之间，并且被配置为将在收集区域或第二导电类型的初级掺杂区域中产生的光载流子朝向增强区域传输。

本领域技术人员在阅读以下详细描述并在查看附图时将认识到其它特征和优点。

附图说明

附图的元件不必相对于彼此成比例。相同的参考标记表示对应的相似部分。各种所示实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施例并且在下面的描述中详细描述了实施例。

图1a示出了单光子雪崩二极管(spad)的实施例的局部横截面图。

图1b示出了图1a所示的spad的部分内的电场电势分布。

图2a示出了spad的另一个实施例的局部平面图。

图2b示出了图2a中的spad的、沿着被标记为a-a’的线的局部横截面图。

图3示出了图1和图2a-2b中所示的具有读出电路的spad的电路示意图。

图4至图7示出了图3中所示的读出电路的不同实施例的相应的电路示意图。

图8a和8b示出了制造在图2a和2b中所示的spad的实施例的局部横截面图。

具体实施方式

所描述的实施例提供了一种具有收集区域的单光子雪崩二极管(spad)，在该收集区域中收集了光载流子(诸如，光电子或光穴)并且将其导向spad的倍增区域。在收集区域上方并且在器件的初级(阴极或阳极)掺杂区域中的一个初级掺杂区域与相对的导电类型的增强区域之间形成的倍增区域包括引起倍增的击穿机制。收集区域将在spad结构中较深产生的光载流子引导向上朝向倍增区域，从而提高了较长波长光的效率。

spad还可以包括导电类型与增强区域相同的辅助(虚拟)掺杂区域，并且该辅助(虚拟)掺杂区域形成与增强区域邻接的spad的初级掺杂区域的对电极。与增强区域相同的导电类型的辅助掺杂区域(例如，通过具有与增强区域相对的导电类型的辅助掺杂区域，该辅助掺杂区域的偏压不同于与增强区域邻接的初级掺杂区域的偏压)与邻接增强区域的spad的初级掺杂区域电气地隔离。与增强区域相同的导电类型的辅助掺杂区域的电势不一定是固定的。例如，与增强区域相同的导电类型的辅助掺杂区域可以具有可变电势并且被用作读出端子/电极。

接下来更详细地描述spad单元设计和制造spad的方法的各种实施例。在本文上下文中，初级阴极区域被示出在spad的一侧处，初级阳极区域处于spad的相对侧处，增强区域与初级阴极区域邻接，以及收集区域将增强区域和初级阴极区域与初级阳极区域分离。然而，初级阴极区域和初级阳极区域的位置可以被切换/反转。即，增强区域可以替代地邻接在spad的一侧处的初级阳极区域，并且收集区域可以替代地将增强区域和初级阳极区域与初级阴极区域分离。因此，取决于初级阴极区域和初级阳极区域的位置，短语“第一导电类型的初级掺杂区域”可以指初级阴极区域或初级阳极区域，并且短语“第二导电类型的初级掺杂区域”是指器件(阳极/阴极)的另一个初级掺杂区域。

图1a示出了spad100的实施例的局部横截面图。spad100包括半导体本体102，具有第一侧104以及与第一侧104相对的第二侧106。在半导体本体102的第一侧104处形成第一导电类型的初级阴极(c)区域108。在半导体本体102的第二侧106处形成与第一导电类型相对的第二导电类型的初级阳极(a)区域110。在一个实施例中，半导体本体102是si本体，第一导电类型是n型，第二导电类型是p型。si本体102可以包括基础si衬底和在基础si衬底上生长的一个或多个外延层。其它类型的半导体材料可以被用于半导体本体102。

第二导电类型(例如，p型)的增强区域112被形成在初级阴极区域108的下方并且邻接初级阴极区域108。第一导电类型(例如，n型)的收集区域114被插入在增强区域112与初级阳极区域110之间。

收集区域114比初级阴极区域108、初级阳极区域110和增强区域112更弱地掺杂。收集区域114被配置为将在收集区域114或初级阳极区域110中产生的光载流子朝向增强区域112传输。在n型收集区域114的情况下，光载流子是光电子，并且在p型收集区域114的情况下，光载流子是光穴。增强区域112与初级阴极区域108形成有源pn结。图1a包括spad100的一部分的放大图，该spad100的一部分包括初级阴极区域108、增强区域112和收集区域114。

spad100还可以包括在半导体本体102的第一侧104处的第二导电类型的辅助阳极(av)区域116。辅助阳极区域116在本文中也被称为虚拟阳极区域，因为spad100已经包括在半导体本体102的第二侧106处的初级阳极区域110并且通常被连接到地。辅助阳极区域116比增强区域112更重地掺杂，并且与初级阴极区域108横向地间隔开。例如，spad100可以包括电介质隔离118，诸如浅沟槽隔离(sti)结构，该电介质隔离118横向地插入在初级阴极区域108与半导体本体102的第一侧104处的辅助阳极区域116之间。根据该示例，增强区域112可以横向地延伸到辅助阳极区域116，并且增强区域112的掺杂浓度可以在增强区域112的、邻近于电介质隔离118和初级阴极区域108相遇的位置的区域112’中减小，以防止电介质隔离118附近的高电场。即，第一导电类型的初级阴极区域108可以停止在电介质隔离118的边缘处，并且电介质隔离118可以邻接第二导电类型的相对弱掺杂的区域112’。初级阴极区域108可以包括高掺杂的表面区域120，以防止半导体本体102的第一侧104处的耗尽。

进一步根据图1a所示的实施例，辅助阳极区域116通过收集区域114与初级阳极区域110竖直地分离。如本文稍后将更详细描述的，辅助阳极区域116(如果提供的话)可以具有可变的电势并且被用作读出端子/电极。替代地，可以省略辅助阳极区域116。

在spad100的操作期间，初级阴极区域108被偏置在例如大约20v的电压下，并且这导致在初级阴极区域108与相对的导电类型的增强区域112之间的高电场。该高电场在初级阴极区域108与增强区域112之间限定了倍增区域，并且该高电场被配置为当单个电子进入高场倍增区域时引起雪崩倍增。这通常被称为geiger操作模式。初级阴极区域108的偏置还导致经由倍增区域的增强区域112的完全耗尽，从而为位于下面的收集区域114中的电子创建吸引电势。

在收集区域114中或在下面的初级阳极区域110中吸收的光子创建电子-空穴对，其中电子在本文中也被称为光电子，并且空穴被称为光穴。在n型收集区域114的情况下，光电子通过收集区域114朝向倍增区域传输并且引发雪崩击穿，而光穴被传输到初级阳极区域110。当发生雪崩击穿时，在倍增区域中产生雪崩电子和雪崩空穴，从而使初级阴极区域108与增强区域112之间的结电容迅速放电。由于spad100的施加的电压，雪崩电子被传输到初级阴极区域108，并且雪崩空穴被传输到(虚拟)辅助阳极区域116(如果提供的话)，这导致电流流过外部供应网络(图1a中未示出)。在p型收集区域114的情况下，取而代之的是，光穴通过收集区域114朝向倍增区域传输，以引发雪崩击穿。

所产生的电流在猝灭电阻rq(图1a中未示出)之上引起电压降，从而减小了初级阴极区域108与初级阳极区域110或辅助阳极116(如果提供的话)之间的电压降，因此猝灭了雪崩过程。然后，通过猝灭电阻将结电容再充电至初始状态，以使能后续的雪崩过程。猝灭电阻可以位于spad100的阴极侧或(虚拟)辅助阳极侧(如果提供的话)。而且，如本文稍后更详细描述的，有源器件可以被用于控制猝灭和再充电过程。

信号在辅助阳极区域116(如果提供的话)处也是可见的，因为结电容的再充电是通过从初级阴极区域108流到辅助阳极区域116的电流进行的。因此，可以在辅助阳极区域116处看到电流。可以以相对较小的电压读出存在于辅助阳极区域116处的信号，因此不需要高压电路来读取该信号。例如，可以通过电荷积分电路或跨阻放大器来检测流入辅助阳极区域116的电流。辅助阳极区域116处存在的电势变化可以被用于直接地控制例如cmos门，以创建数字输出脉冲信号。

如果在spad100中包括辅助阳极区域116，则spad100还可以包括在半导体本体102的第一侧104处的第一导电类型的辅助阴极(cb)区域122。例如，如图1a所示，辅助阳极区域116被横向地插入在辅助阴极区域122与半导体本体102的第一侧104处的初级阴极区域108之间。

辅助阴极区域122被连接到spad单元的边缘处的收集区域114，建立额外的耗尽区并且提供图1b中所示的电场电势分布。辅助阴极区域122还使辅助阳极区域116与spad100的辅助阳极区域110隔离。例如，辅助阳极区域116可以被电气地连接到地或读出电路(图1a中未示出)。辅助阴极区域122可以被电连接到(例如在单伏特范围内并且耗尽收集区114的)恒定的偏置电压，使得辅助阳极区域116与初级阳极区域110电气地隔离。例如，辅助阴极区域122可以被电气地连接到固定电压，诸如cmos芯片的电源电压。

spad100还可以包括第二导电类型的柱状区域124，该柱状区域从初级阳极区域110竖直地延伸并且将收集区域114横向地限制在增强区域112下方。辅助阳极区域116(如果提供的话)通过图1a中的收集区域114与第二导电类型的柱状区域124电气地隔离。基于n型半导体材料和p型半导体材料与柱状区域124中的掺杂浓度之间的功函数差，第二导电类型的柱状区域124使spad100内的等势线具有曲率。因此，第二导电类型的柱状区域124有助于将光电子或光穴(取决于导电类型)引导朝向spad100的中心，从而允许较小的倍增区域。边缘终止区域可以保持相同的尺寸，而边缘终止区域可以是在倍增区域外侧横向地延伸的区域，而可以使倍增区域较小，从而提供较小的spad单元间距。在一个实施例中，辅助阳极区域116和辅助阴极区域122是边缘终止的一部分。

如上所述，可以将图1a-1b中的spad100的初级阴极区域108和初级阳极区域110的位置切换/反转，以使初级阴极区域108被设置在半导体本体102的第二侧106处，并且初级阳极区域110被设置在半导体本体102的第一侧104处。增强区域112、收集区域114、辅助阳极区域116和辅助阴极区域122的位置在两种配置中均保持相同(初级阴极区域108处于第一侧104以及初级阳极区域110处于第二侧106，或者初级阳极区域110处于第一侧104以及初级阴极区域108处于第二侧106)。辅助阳极区域116在本文中也被称为第二导电类型的辅助掺杂区域。辅助阴极区域122在本文中也被称为第一导电类型的辅助掺杂区域。

图2a和2b示出了spad200的另一个实施例。图2a是spad200的布局平面图，并且图2b是spad200的部分横截面图。图2b的横截面图是沿图2a中标记为a-a’的线截取的。spad200可以具有如图2a中所示的同心布局，其中初级阴极区域108被辅助阳极区域116横向地包围，而辅助阳极区域116又被辅助阴极区域122以一系列同心环形结构横向地包围。但是，这只是一个例子。spad200可以替代地具有不同的布局。

图2a和2b中所示的实施例类似于图1a中所示的实施例。然而，不同的是，从图2a和2b中所示的spad200中省略了图1a中所示的第二导电类型的柱状区域124。同样在图2a和2b中，收集区域114在半导体本体102的第一侧104处将辅助阴极区域108与辅助阳极区域116(如果提供的话)横向地分离。根据该实施例，增强区域112不横向地延伸到辅助阳极区域116。相反，在该实施例中，收集区域114将增强区域112与辅助阳极区域116横向地分离。

如上所述，可以将图2a-2b中的spad200的初级阴极区域108和初级阳极区域110的位置切换/反转，以便将初级阴极区域108设置在半导体本体102的第二侧106处并且将初级阳极区域110设置在半导体本体102的第一侧104处。增强区域112、收集区域114、辅助阳极区域116和辅助阴极区域122的位置在两种配置中均保持相同(初级阴极区域108处于第一侧104以及初级阳极区域110处于第二侧106，或者初级阳极区域110处于第一侧104以及初级阴极区域108处于第二侧106)。

图3示出了图1和图2a-2b中所示的spad100、spad200的电路示意图。每个spad100、spad200包括在图3中示意性地示出的半导体本体102中形成的第一二极管d1、第二二极管d2、和第三二极管d3。第二二极管d2是光电二极管。第一二极管d1和第三二极管d3可以分别是p-n结二极管。

每个spad100、spad200还包括连接到第一二极管d1的阴极c1的主阴极端子c、连接到第三二极管d3的阳极a3的主阳极端子a、连接到第三二极管d3的阴极c3以及第二二极管d2的阴极c2的辅助阴极端子cb、以及连接到第一二极管d1的阳极a1以及第二二极管d2的阳极a2的辅助阳极端子av。主阳极端子a被电气地连接到地或参考电位。主阴极端子c被电气地连接到一电压，该电压使光电子倍增区域在半导体本体102内形成。辅助阳极端子av被电气地连接到地或读出电路。辅助阴极端子cb被电气地连接到恒定的偏置电压，该恒定的偏置电压小于被施加到主阴极端子c的电压。

在这些偏置条件下，光电子在spad100、spad200的倍增区域内引发雪崩击穿。所得的雪崩电子被传输到主阴极端子c上，并且所得的雪崩空穴被传输到主阳极端子av上。读出电路300可以被电气地连接到辅助阳极端子av，读出电路300被配置为在雪崩事件之后在增强区域112与初级阴极区域108之间的结电容的再充电期间检测从初级阴极区域108流到spad100、spad200的辅助阳极区域110的电流。读出电路300可以与spad100、200集成在相同的管芯(芯片)中，或者可以被形成在单独的管芯中。接下来描述读出电路300的各种实施例。

图4示出了读出电路300的实施例。根据该实施例，无源猝灭经由猝灭电阻rq而被施加到spad100、spad200的初级阴极区域108，猝灭电阻rq被连接在spad100、spad200的主阴极端子c与用于偏置初级阴极区域108的电压源vcc之间。将较低的偏置电压vdd施加到用于偏置spad100、spad200的辅助阴极区域122的spad100、spad200的辅助阴极端子cb。读出电路300是图4中的电荷积分电路，其中电荷积分电路包括运算放大器400以及跨运算放大器400的负输入端子和输出端子而耦合的电容器ci。电荷积分电路将在spad100、spad200的辅助阳极端子av处出现的电流脉冲转换为可以读出的电压vout。电荷积分电路也可以例如通过用电阻器代替电容器ci而实现为跨阻放大器。

图5示出了读出电路300的另一个实施例。图5所示的实施例与图4所示的实施例的相似之处在于，无源猝灭经由猝灭电阻rq被施加到spad100、spad200的初级阴极区域108，该猝灭电阻rq被连接在spad100、spad200的主阴极端子c与电压源vcc之间。然而，不同的是，读出电路300的电荷积分电路包括电流镜500，该电流镜500用于镜像在spad100、200的辅助阳极端子av处出现的电流脉冲。电容器cs被充电到对应于镜像的电流的水平。当“选择”信号有效时，由晶体管q1、q2形成的读出电路感测电容器cs两端的电压。感测的电容器电压可以由类似于存储器单元读出操作的列放大器来感测/检测，或者可以由另一种类型的感测电路来感测/检测。响应于“复位”信号，电容器cs由晶体管q3放电。

图6示出了读出电路300的另一个实施例。根据该实施例，无源猝灭经由猝灭电阻rq被施加到spad100、spad200的辅助阳极区域116，猝灭电阻rq被连接到spad100、spad200的辅助阳极端子av。读出电路300包括与nmos器件n1串联耦合的pmos器件p1，以形成数字脉冲输出vout，其对应于在spad100、spad200的辅助阳极端子av处出现的电流脉冲。

图7示出了读出电路300的另一个实施例。根据该实施例，有源猝灭被施加到spad100、spad200的辅助阳极区域116。例如，当通过信号“有源猝灭”接通时，pmos器件p2可以提供有源猝灭，而当通过信号“有源再充电”接通时，nmos器件n2可以提供有源再充电。pmos器件p2和nmos器件n2在公共节点处耦合在一起，该公共节点还被耦合到spad100、spad200的辅助阳极端子av。图7中的读出电路300与图6的读出电路相同，并且提供与在spad100、spad200的辅助阳极端子av处出现的电流脉冲相对应的数字脉冲输出vout。

图8a和8b示出了制造图2a和2b中所示的spad200的实施例的局部横截面图。

在图8a中，具有限定spad200的辅助阳极区域116的开口802的第一掩模800被形成在半导体本体102的第一侧104上。第一掩模800中的开口802以距离“d1”与电介质隔离118部分地重叠，使得电介质隔离118的向内部分118’保持被第一掩模800覆盖。在一个实施例中，第一掩模800是光致抗蚀剂。然后，通过第一掩模800中的开口802将第二导电类型的掺杂剂804注入到半导体本体102的第一侧104中，以形成spad200的辅助阳极区域116。注入能量、注入剂量和后续加强的参数确定了辅助阳极区域116的轮廓。

在图8b中，具有与电介质隔离118不重叠的开口808的第二掩模806被形成在半导体本体102的第一侧104上。因此，第二掩模806横向地延伸向内以距离“d2”超过电介质隔离118的边缘810。在一个实施例中，第二掩模806是光致抗蚀剂。然后，通过第二掩模806中的开口808将第二导电类型的掺杂剂810和第一导电类型的掺杂剂812注入到半导体本体102的第一侧104中，以分别地形成spad200的增强区域112和初级阴极区域108。注入能量、注入剂量和随后加强的参数分别地确定增强区域112和初级阴极区域108的轮廓。

尽管本公开不限于此，但是以下编号的示例说明了本公开的一个或多个方面。

示例1.一种光子雪崩二极管，包括：半导体本体，具有第一侧和以及第一侧相对的第二侧；第一导电类型初级掺杂区域，在半导体本体的第一侧处；与第一导电类型相对的第二导电类型的初级掺杂区域，在半导体本体的第二侧处；第二导电类型的增强区域，在第一导电类型的初级掺杂区域下方并且与第一导电类型的初级掺杂区域邻接，增强区域与第一导电类型的初级掺杂区域一起形成有源pn结；以及第一导电类型的收集区域，被插入在增强区域与第二导电类型的初级掺杂区域之间，并且被配置为将在收集区域或第二导电类型的初级掺杂区域中产生的光载流子朝向增强区域传输。

示例2.根据示例1的光子雪崩二极管，其中半导体本体是si本体，其中第一导电类型是n型，其中第二导电类型是p型，其中第一导电类型的初级掺杂区域是光子雪崩二极管的初级阴极区域，并且其中第二导电类型的初级掺杂区域是光子雪崩二极管的初级阳极区域。

示例3.根据示例1或2的光子雪崩二极管，还包括：第二导电类型的辅助掺杂区域，在半导体本体的第一侧处并且与第一导电类型的初级掺杂区域横向地间隔开，其中第二导电类型的辅助掺杂区域通过收集区域与第二导电类型的初级掺杂区域竖直地分离。

示例4.根据示例3的光子雪崩二极管，还包括：在半导体本体的第一侧处的第一导电类型的辅助掺杂区域，其中第二导电类型的辅助掺杂区域被横向地插入在半导体本体的第一侧处的第一导电类型的辅助掺杂区域与第一导电类型的初级掺杂区域之间。

示例5.根据示例4的光子雪崩二极管，其中第二导电类型的辅助掺杂区域被电气地连接到地或被电气地连接到读出电路，其中第一导电类型的辅助掺杂区域被电气地连接到耗尽收集区域的恒定的偏置电压，使得第二导电类型的辅助掺杂区域与第二导电类型的初级掺杂区域电气地隔离，其中第一导电类型的初级掺杂区域被电气地连接到一电压，该电压导致在第一导电类型的初级掺杂区域与增强区域之间形成高电场倍增区域的电压，并且其中倍增区域被配置为：完全地耗尽增强区域，并且当单个电子进入倍增区域时，倍增区域进入雪崩倍增。

示例6.根据示例3至5中的任一项示例的光子雪崩二极管，还包括读出电路，该读出电路被电气地连接到第二导电类型的辅助掺杂区域，并且被配置为在雪崩事件之后、在增强区域与第一导电类型的初级掺杂区域之间的结电容的再充电期间、检测从第一导电类型的初级掺杂区域流到第二导电类型的辅助掺杂区域的电流。

示例7.根据示例6的光子雪崩二极管，其中无源猝灭被施加到第一导电类型的初级掺杂区域，并且其中读出电路包括电荷积分电路或跨阻放大器。

示例8.根据示例6的光子雪崩二极管，其中有源猝灭或无源猝灭被施加到第二导电类型的辅助掺杂区域，并且其中读出电路具有数字脉冲输出。

示例9.根据示例3至8中的任一项示例的光子雪崩二极管，其中第二导电类型的辅助掺杂区域具有可变电势。

示例10.根据示例3至9中的任一项示例的光子雪崩二极管，还包括：第二导电类型的柱状区域，该第二导电类型的柱状区域从第二导电类型的初级掺杂区域竖直地延伸，并且将收集区域横向地限制在收集区域下方，其中第二导电类型的辅助掺杂区域与柱状区域电气地隔离。

示例11.根据示例3至10中的任一项示例的光子雪崩二极管，还包括：电介质隔离，在半导体本体的第一侧处、在第一导电类型的初级掺杂区域与第二导电类型的辅助掺杂区域之间，其中增强区域的掺杂浓度在增强区域的、邻近于电介质隔离和第一导电类型的初级掺杂区域相遇的位置的区域中减小。在该示例中，增强区域可以横向地延伸或者可以不横向地延伸到第二导电类型的辅助掺杂区域。

示例12.一种光子雪崩二极管，包括：半导体本体；第一二极管、第二二极管和第三二极管，被形成在半导体本体中，第二二极管是光电二极管；主阴极端子，被连接到第一二极管的阴极；主阳极端子，被连接到第三二极管的阳极；辅助阴极端子，被连接到第三二极管的阴极以及被连接到第二二极管的阴极；以及辅助阳极端子，被连接到第一二极管的阳极以及被连接到第二二极管的阳极，其中主阳极端子被电气地连接到地或参考电位，其中主阴极端子被电气地连接到一电压，该电压导致在半导体本体内形成光载流子倍增区域，其中辅助阳极端子被电气地连接到地或被电气地连接到读出电路，其中辅助阴极端子被电气地连接到恒定的偏置电压，该恒定的偏置电压小于被施加到主阴极端子的电压。

示例13.根据示例12的光子雪崩二极管，还包括读出电路，该读出电路被电气地连接到辅助阳极端子。

示例14.根据示例13的光子雪崩二极管，其中无源猝灭被施加到主阴极端子，并且其中读出电路包括电荷积分电路或跨阻放大器。

示例15.根据示例13的光子雪崩二极管，其中有源猝灭或无源猝灭被施加到辅助阳极端子，并且其中读出电路具有数字脉冲输出。

示例16.一种制造光子雪崩二极管的方法，方法包括：在半导体本体的第一侧处形成第一导电类型的初级掺杂区域；在与第一侧相对的半导体本体的第二侧处形成与第一导电类型相对的第二导电类型的初级掺杂区域；在第一导电类型的初级掺杂区域下方并且与第一导电类型的初级掺杂区域邻接，形成第二导电类型的增强区域，增强区域与第一导电类型的初级掺杂区域一起形成有源pn结；以及形成第一导电类型的收集区域，该第一导电类型的收集区域被插入在增强区域与第二导电类型的初级掺杂区域之间，并且被配置为将在收集区域或第二导电类型的初级掺杂区域中产生的光载流子朝向增强区域传输。

示例17.根据示例16的方法，其中半导体本体是si本体，其中第一导电类型是n型，其中第二导电类型是p型，其中第一导电类型的初级掺杂区域是光子雪崩二极管的初级阴极区域，并且其中第二导电类型的初级掺杂区域是光子雪崩二极管的初级阳极区域。

示例18.根据示例16或17的方法，还包括：在半导体本体的第一侧处形成第二导电类型的辅助掺杂区域，并且第二导电类型的辅助掺杂区域与第一导电类型的初级掺杂区域横向地间隔开，其中第二导电类型的辅助掺杂区域通过收集区域与第二导电类型的初级掺杂区域竖直地分离。

示例19.根据示例18的方法，还包括：在半导体本体的第一侧处形成第一导电类型的辅助掺杂区域，其中第二导电类型的辅助掺杂区域被横向地插入在第一导电类型的辅助掺杂区域与半导体本体的第一侧处的第一导电类型的初级掺杂区域之间。

示例20.根据示例18或19的方法，还包括：形成第二导电类型的柱状区域，并且第二导电类型的柱状区域从第二导电类型的初级掺杂区域竖直地延伸，并且将收集区域横向地限制在增强区域下方，其中第二导电类型的辅助掺杂区域与柱状区域电气地隔离。

示例21.根据示例18至20中的任一项示例的方法，还包括：在第一导电类型的初级掺杂区域与半导体本体的第一侧处的第二导电类型的辅助掺杂区域之间形成电介质隔离，其中增强区域的掺杂浓度在增强区域的、邻近于电介质隔离和第一导电类型的初级掺杂区域相遇的位置的区域中减小。在该示例中，增强区域可以横向地延伸或者可以不横向地延伸到第二导电类型的辅助掺杂区域。

示例22.根据示例21的方法，其中形成第二导电类型的辅助掺杂区域包括：在半导体本体的第一侧上形成光致抗蚀剂，光致抗蚀剂具有与电介质隔离部分地重叠的开口，使得电介质隔离的向内部分保持被光致抗蚀剂覆盖；以及通过光致抗蚀剂中的开口将第二导电类型的掺杂剂注入到半导体本体的第一侧中。

示例23.根据示例21或22的方法，其中形成第一导电类型的初级掺杂区域和增强区域包括：在半导体本体的第一侧上形成光致抗蚀剂，光致抗蚀剂具有与电介质隔离不重叠的开口，使得光致抗蚀剂横向地向内延伸超过电介质隔离的边缘；并且通过光致抗蚀剂中的开口将第二导电类型的掺杂剂和第一导电类型的掺杂剂注入到半导体本体的第一侧中。

术语(诸如，“第一”、“第二”等)被用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不旨在进行限制。在整个说明书中，相似的术语指代相似的元件。

如本文使用的，术语“具有”、“包含”、“包括(including)”、“包括(comprising)”等是开放式术语，其指示所陈述的元件或特征的存在，但是不排除附加的元件或特征。除非上下文另外明确地指出，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数和单数。

应当理解，除非另外特别地指出，否则本文所述的各个实施例的特征可以彼此组合。

尽管本文已经示出和描述了特定的实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离范围的情况下，各种备选的和/或等效的实现可以用于取代所示出和描述的特定的实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改编或变型。因此，意图是本发明仅由权利要求及其等同物限制。