[發(fā)明專利]單光子雪崩光電二極管探測器的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710874554.8
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107895743B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;毛杜立;文森特·威尼斯;戴幸志;張博微
• 申請（專利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/0312;H01L31/0352;H01L31/107;G01J1/42
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

1.一種雪崩光電二極管，包括：

第一擴(kuò)散類型的第一擴(kuò)散區(qū)域；

所述第一擴(kuò)散區(qū)域至少部分地覆蓋第二擴(kuò)散類型的第二擴(kuò)散區(qū)域；

第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域，布置在所述第一擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域是所述第二擴(kuò)散類型；以及

第二少數(shù)載流子溝槽區(qū)域，布置在所述第二擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，所述第二少數(shù)載流子溝槽區(qū)域是所述第一擴(kuò)散類型；

其中配置所述第一擴(kuò)散區(qū)域和所述第二擴(kuò)散區(qū)域，以便當(dāng)在偏置下，在所述第一擴(kuò)散區(qū)域和所述第二擴(kuò)散區(qū)域之間形成具有雪崩倍增特性的耗盡區(qū)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雪崩光電二極管，其中，所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域電連接至所述第一擴(kuò)散區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雪崩光電二極管，其中，通過對覆蓋所述第一擴(kuò)散區(qū)域的電極施加偏置，所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域被形成為反型區(qū)。

4.一種雪崩光電二極管，包括：

第一擴(kuò)散類型的第一擴(kuò)散區(qū)域；

所述第一擴(kuò)散區(qū)域至少部分地覆蓋第二擴(kuò)散類型的第二擴(kuò)散區(qū)域；以及

第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域，布置在所述第一擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域是所述第二擴(kuò)散類型；

還包括：第二少數(shù)載流子溝槽區(qū)域，布置在所述第二擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，所述第二少數(shù)載流子溝槽區(qū)域是所述第一擴(kuò)散類型并電連接至所述第二擴(kuò)散區(qū)域；

其中配置所述第一擴(kuò)散區(qū)域和所述第二擴(kuò)散區(qū)域，以便當(dāng)在偏置下，在所述第一擴(kuò)散區(qū)域和所述第二擴(kuò)散區(qū)域之間形成具有雪崩倍增特性的耗盡區(qū)；

其中所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域電連接至所述第一擴(kuò)散區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4的所述的雪崩光電二極管，其中，所述第一擴(kuò)散類型是N型且所述第二擴(kuò)散類型是P型。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雪崩光電二極管，其中，所述第一少數(shù)載流子溝槽區(qū)域的形狀是網(wǎng)格。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雪崩光電二極管，其中，所述第二少數(shù)載流子溝槽區(qū)域的形狀是網(wǎng)格。

8.一種雪崩光電探測器，包括如權(quán)利要求5所述的雪崩光電二極管，還包括：

電壓偏置電路，適用于相對于所述第二擴(kuò)散區(qū)域?qū)λ龅谝粩U(kuò)散區(qū)域施加足夠的電壓偏置，以便在所述第一擴(kuò)散區(qū)域和所述第二擴(kuò)散區(qū)域之間形成具有雪崩倍增特性的所述耗盡區(qū)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雪崩光電探測器，其中，所述電壓偏置用于以單光子計(jì)數(shù)模式操作所述雪崩光電探測器。

10.一種檢測光子的方法，包括：

為包括N區(qū)和P區(qū)的雪崩光電二極管提供反向偏置，以便在所述N區(qū)和所述P區(qū)之間形成耗盡區(qū)；

將少數(shù)載流子從與所述耗盡區(qū)相對的所述N區(qū)的部分吸引至P型第一少數(shù)載流子溝槽，并將少數(shù)載流子從與所述耗盡區(qū)相對的所述P區(qū)吸引至N型第二少數(shù)載流子溝槽；

接收光子并形成載流子對；

在所述耗盡區(qū)中增強(qiáng)所述載流子對以產(chǎn)生可檢測的電流；

終止電流；以及

對所述N區(qū)和所述P區(qū)重偏置。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一少數(shù)載流子溝槽是嵌入至所述光電二極管的N區(qū)中的淺P型區(qū)。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一少數(shù)載流子溝槽電連接至所述光電二極管的N區(qū)。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一少數(shù)載流子溝槽嵌入至與所述耗盡區(qū)相對的所述光電二極管的N區(qū)的部分中。