[發明專利]一種基于標準CMOS工藝的單光子級分辨率傳感器單元結構

無效

• 申請號: 201410051972.3
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103779437A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 卜曉峰;朱小茅;吳俊輝
• 申請（專利權）人: 蘇州超銳微電子有限公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0352
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于標準CMOS工藝的單光子級分辨率傳感器單元結構，該傳感器單元結構使用一種單光子雪崩二極管(SPAD)，所述SPAD結構特征是：P型硅襯底(4)上方設有深N阱(3)；P阱區域(2)形成于深N阱(3)上方并且被深N阱(3)包住；陽極接觸(9)通過重摻雜的P型區域(1)連接到P阱區域(2)；陰極接觸(10)通過重摻雜的N型區域(5)連接到N阱區域(6)以及深N阱(3)；淺溝道隔離區域(7)位于P阱區域(2)和N阱區域(6)之間，將P阱與N阱隔離開；淺溝道隔離區域(7)一周設有P型摻雜的保護環(8)，以遏制淺溝道隔離中由于缺陷產生的暗噪聲；在P阱區域(2)的底部與深N阱(3)之間的PN結(11)，當在陰極與陽極之間施加適當的偏置電壓，使PN結工作在蓋革模式下，PN結產生高壓區，形成SPAD倍增區域，以此來探測光子，并且通過控制深N阱(3)的濃度梯度使得PN結的邊緣擊穿電壓高于SPAD的平面倍增區域的擊穿電壓，從而保證器件正常工作在蓋革模式，進行光子的探測。

2.根據權利要求1所述的SPAD，其中所述的淺溝道隔離區域(7)，其特征在于，將P阱區域(2)與N阱區域(6)有效的隔離開。

3.根據權利要求所述的SPAD，其中所述的P型摻雜的保護環(8)，其特征在于，位于淺溝道隔離區域(7)四周，將淺溝道隔離區域中的缺陷產生的載流子隔離于PN結(11)倍增區域之外。

4.根據權利要求1到3所述的SPAD，其特征在于，在陰極與陽極之間施加適當的偏置電壓，使PN結(11)工作在蓋革模式下，以此對入射光進行探測。