[發明專利]雪崩光電二極管傳感器和電子裝置

在審

• 申請號: 201880052551.9
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN111052404A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 若野壽史;大竹悠介
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 甕芳;陳桂香

雪崩光電二極管(APD)傳感器包括：光電轉換區域，所述光電轉換區域被布置在基板中并且將入射到所述基板的第一側的光轉換成電荷；和陰極區域，所述陰極區域被布置在所述基板的第二側。所述第二側與所述第一側相反。所述APD傳感器包括：陽極區域，所述陽極區域被布置在所述基板的所述第二側；第一導電類型的第一區域，所述第一區域被布置在所述基板中；以及第二導電類型的第二區域，所述第二區域被布置在所述基板中。所述第二導電類型與所述第一導電類型不同。在截面圖中，所述第一區域和所述第二區域位于所述光電轉換區域和所述基板的所述第二側之間。在所述截面圖中，所述第一區域和所述第二區域之間的界面具有不平坦圖案。

技術領域

本技術涉及光電二極管、雪崩光電二極管傳感器和電子裝置，并且具體涉及能夠放大光電流的雪崩光電二極管傳感器和電子裝置。

背景技術

近來，已經開發和研究出一種被稱為單光子雪崩二極管(SPAD：Single PhotonAvalance Diode)的器件，其通過感測非常微弱的光信號來實現光學通信、距離測量和光子計數等。SPAD是具有能夠檢測一個光子的高靈敏度的雪崩光電二極管。例如，提出了一種進行雪崩放大的放大區被布置為與光入射表面平行的SPAD(例如，參照專利文獻1)。這里，雪崩放大是如下的現象：其中，電荷由于雪崩擊穿而被加速，且來自光電轉換單元的光電流被放大。

引用列表

專利文獻

PTL 1：JP 2015-41746A

發明內容

技術問題

在現有技術中，光電流通過放大區被放大。因此，即使入射光微弱，也能夠檢測到入射光。然而，存在著放大區的面積隨著像素尺寸的減小而變窄的問題，且因此，放大率減小。當放大率減小時，諸如像素的靈敏度、量子效率和光子檢測效率(PDE：PhotonDetection Efficiency)之類的像素特征劣化，因此，優選的是，放大率高。

本技術是鑒于上述情形而被做出的，并且期望的是，在設置有雪崩光電二極管的固態攝像元件中提高光電流的放大率。

解決技術問題的技術方案

本技術是為了解決上述問題而被做出的。根據第一方面，雪崩光電二極管(APD)傳感器包括：光電轉換區域，其被布置在基板中并且將入射到所述基板的第一側的光轉換成電荷；和陰極區域，其被布置在所述基板的第二側。所述第二側與所述第一側相反。所述APD傳感器包括：陽極區域，其被布置在所述基板的所述第二側；第一導電類型的第一區域，其被布置在所述基板中；以及第二導電類型的第二區域，其被布置在所述基板中。所述第二導電類型與所述第一導電類型不同。在截面圖中，所述第一區域和所述第二區域位于所述光電轉換區域和所述基板的所述第二側之間。在所述截面圖中，所述第一區域和所述第二區域之間的界面具有不平坦圖案。

在所述截面圖中，所述不平坦圖案是具有多個齒部的梳狀圖案。

在所述截面圖中，所述第一區域圍繞所述陰極區域的三個側面。

所述APD傳感器包括至少一個溝槽，所述至少一個溝槽從所述第二側貫穿第一區域和所述陰極區域。所述至少一個溝槽含有氧化物材料或半導體材料中的一者，所述半導體材料具有與所述基板不同的晶體結構。例如，所述至少一個溝槽填充有所述氧化物材料或具有與所述基板不同的所述晶體結構的所述半導體材料中的一者。

所述至少一個溝槽含有氧化物材料、半導體材料或導電材料中的一者。例如，所述至少一個溝槽填充有所述氧化物材料、所述半導體材料或所述導電材料中的一者。所述氧化物材料包括氧化硅或氧化鉿中的一者，所述半導體材料包括具有與所述基板不同的晶體結構的硅，并且所述導電材料包括鎢或銅中的一者。

所述至少一個溝槽包括多個溝槽，且在平面圖中，所述多個溝槽形成多個線性形狀、被布置成矩陣的多個形狀或網格形狀中的一者。