[發明專利]包括高靈敏度光子混合結構的高量子效率蓋革模式雪崩二極管及其陣列

在審

• 申請號: 201980079997.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN113169243A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 豪德·芬克爾斯坦
• 申請（專利權）人: 感覺光子公司
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L31/0232;H01L31/0352;H01L27/144
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種光電探測器器件，包括：

半導體材料層；

所述半導體材料層中的至少一個光電二極管，所述至少一個光電二極管被配置為被偏置超過所述至少一個光電二極管的擊穿電壓，以響應于檢測到入射光子而生成相應的電信號，其中，所述相應的電信號獨立于所述入射光子的光功率；以及

紋理區，所述紋理區耦接至所述半導體材料層，并且所述紋理區包括光學結構，所述光學結構被定位成在由所述至少一個光電二極管檢測所述入射光子時與所述入射光子相互作用。

2.根據權利要求1所述的光電探測器器件，其中，所述至少一個光電二極管包括兩個或更多個光電二極管，所述兩個或更多個光電二極管限定了所述光電探測器器件的像素，其中，所述光學結構被配置為將所述入射光子引導至所述像素的兩個或更多個光電二極管中的任一個光電二極管以由此進行檢測。

3.根據權利要求2所述的光電探測器器件，還包括：

相應的隔離區，所述相應的隔離區將所述像素與所述光電探測器器件的相鄰像素分開，其中，所述像素在所述像素的兩個或更多個光電二極管之間沒有所述相應的隔離區。

4.根據權利要求3所述的光電探測器器件，其中，所述相應的隔離區包括相應的深溝槽隔離(DTI)區，并且還包括：

較淺溝槽隔離(SrTI)結構，所述較淺溝槽隔離(SrTI)結構在所述像素中的所述兩個或更多個光電二極管之間，其中，所述相應的DTI區遠離所述兩個或更多個光電二極管突出超過所述SrTI結構。

5.根據權利要求3所述的光電探測器器件，其中，響應于由所述兩個或更多個光電二極管中的任一個光電二極管檢測到所述入射光子，由所述兩個或更多個光電二極管中的任一個光電二極管生成的所述相應的電信號被配置為輸出至相應的處理路徑，所述相應的處理路徑包括未被所述像素的所述兩個或更多個光電二極管共享的相應的電子電路元件。

6.根據權利要求5所述的光電探測器器件，還包括：

讀出晶圓，所述讀出晶圓包括所述相應的電子電路元件，其中，所述半導體材料層堆疊在所述讀出晶圓的表面上。

7.根據權利要求6所述的光電探測器器件，其中，所述相應的電子電路元件包括相應的淬滅電路和/或再充電電路。

8.根據權利要求6所述的光電探測器器件，還包括：

金屬層結構，所述金屬層結構在所述讀出晶圓中與所述讀出晶圓的表面鄰近，其中，所述金屬層結構在所述兩個或更多個光電二極管下方延伸并且所述金屬層結構被配置為向所述兩個或更多個光電二極管提供電信號或提供來自所述兩個或更多個光電二極管的電信號。

9.根據權利要求8所述的光電探測器器件，其中，所述相應的電子電路元件包括模擬時間積分器或模擬計數器，并且所述金屬層結構包括對所述模擬時間積分器或模擬計數器的電容器進行積分或計數。

10.根據權利要求2至9中任一項所述的光電探測器器件，其中，所述光學結構被配置為在由所述兩個或更多個光電二極管中的任一個光電二極管進行檢測之前，引導所述入射光子遠離所述像素的所述兩個或更多個光電二極管中的一個光電二極管。

11.根據權利要求10所述的光電探測器器件，其中，所述光學結構是衍射元件，所述衍射元件分別包括小于所述入射光子的波長的一個或更多個尺寸，可選地，所述衍射元件包括倒金字塔形陣列(IPA)結構。

12.根據權利要求2所述的光電探測器器件，其中，所述像素中的所述兩個或更多個光電二極管中的至少一個光電二極管被配置為獨立于彼此而被禁用。