[發(fā)明專利]光檢測設(shè)備和光檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910902187.7
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110970447A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 巖田旬史
• 申請（專利權(quán)）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H01L27/14
• 分類號: H01L27/14
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 宋巖

本申請涉及光檢測設(shè)備和光檢測系統(tǒng)。提供了光檢測設(shè)備和包括光檢測設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，光檢測設(shè)備包括雪崩二極管，雪崩二極管包括設(shè)置在第一深度處的具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、設(shè)置在相對于第一表面比第一深度深的第二深度處的具有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、設(shè)置在相對于第一表面比第二深度深的第三深度處并且與第二半導(dǎo)體區(qū)域接觸的第三半導(dǎo)體區(qū)域以及各自從第一深度延伸到第三深度的第一分離區(qū)域和第二分離區(qū)域。第二半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域各自從第一分離區(qū)域延伸到第二分離區(qū)域。第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域在平面圖中具有彼此重疊的部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光檢測設(shè)備，以及光檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，已知一種能夠使用雪崩(電子雪崩)倍增來檢測單個光子水平的弱光的光檢測設(shè)備。

日本專利申請?zhí)亻_No.2018-64086公開了一種在構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換單元的半導(dǎo)體區(qū)域的PN結(jié)區(qū)域中通過由單個光子造成的光電荷生成雪崩倍增的單光子雪崩二極管(SPAD)。

另外，在日本專利特開No.2018-64086中討論的SPAD在設(shè)置在具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域下方的具有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分中含有具有低雜質(zhì)濃度的區(qū)域。因而，提供了一種結(jié)構(gòu)，其中在第二半導(dǎo)體區(qū)域下方的第三半導(dǎo)體區(qū)域中生成的電荷容易在第一半導(dǎo)體區(qū)域中被收集。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的一個方面，一種光檢測設(shè)備包括：半導(dǎo)體基板，包括第一表面和與第一表面相對的第二表面；以及像素區(qū)域，在像素區(qū)域中多個像素布置在半導(dǎo)體基板上，每個像素包括雪崩二極管，其中雪崩二極管包括設(shè)置在第一深度處的具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體區(qū)域、設(shè)置在相對于第一表面比第一深度深的第二深度處的具有第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體區(qū)域、設(shè)置在相對于第一表面比第二深度深的第三深度處并且與第二半導(dǎo)體區(qū)域接觸的第三半導(dǎo)體區(qū)域，以及各自從第一深度延伸到第三深度的第一分離區(qū)域和第二分離區(qū)域，其中第二半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域各自從第一分離區(qū)域延伸到第二分離區(qū)域，并且其中第一半導(dǎo)體區(qū)域、第二半導(dǎo)體區(qū)域和第三半導(dǎo)體區(qū)域在平面圖中具有彼此重疊的部分。

本公開的其它特征將從參考附圖的對示例性實施例的以下描述變得清楚。

附圖說明

圖1是圖示光檢測設(shè)備的配置的框圖。

圖2是圖示像素的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖3是雪崩二極管的橫截面圖。

圖4A、圖4B和圖4C是雪崩二極管的頂視圖。

圖5是圖示雪崩二極管的電位的曲線圖。

圖6A和圖6B分別是圖示雪崩二極管的雜質(zhì)濃度的曲線圖和圖示雪崩二極管的電場強(qiáng)度的曲線圖。

圖7A至圖7F是圖示制造雪崩二極管的方法的圖。

圖8是圖示光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的配置的框圖。

圖9是圖示光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的配置的框圖。

圖10A和圖10B是圖示移動物體的配置的框圖。

具體實施方式

在日本專利特開No.2018-64086中描述的結(jié)構(gòu)中，第二半導(dǎo)體區(qū)域的一部分的區(qū)域中的低雜質(zhì)濃度可以在第一半導(dǎo)體區(qū)域和第二半導(dǎo)體區(qū)域之間造成強(qiáng)局域電場。噪聲可能由強(qiáng)電場生成，并且單光子雪崩二極管(SPAD)的信號準(zhǔn)確度可能被降低。

下面描述的技術(shù)涉及光檢測設(shè)備以及光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該光檢測設(shè)備降低噪聲，同時具有可以在第一半導(dǎo)體區(qū)域中容易地收集在第三半導(dǎo)體區(qū)域中生成的電荷的結(jié)構(gòu)。