[發明專利]堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器

在審

• 申請號: 202010933552.3
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111968999A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 東尚清
• 申請（專利權）人: 上海大芯半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H01L31/107
• 代理公司: 上海啟核知識產權代理有限公司 31339
• 代理人: 王仙子

1.一種堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，包括：

成像晶圓，所述成像晶圓具有前表面和后表面，所述成像晶圓包括；

位于所述前表面和后表面之間的SPAD陣列，所述SPAD陣列包括：

第一類型外延層：

陰極區域，位于所述第一類型外延層中并具有第二類型摻雜層；

第一類型摻雜層，位于所述陰極區域上方靠近所述后表面的一側，其中，所述第一類型摻雜層與所述第二類型摻雜層的交界處為雪崩區；

陽極區域，包圍所述第一類型外延層的四周和靠近所述后表面的一側并具有第一類型深摻雜層；

隔離層，包圍所述陽極區域的四周；

覆蓋所述前表面的金屬反射層、介電層和頂層金屬層，所述陰極區域和所述陽極區域分別通過通孔貫穿所述金屬連接層并連接所述頂層金屬層；

依次覆蓋所述后表面的高k介電層、紅外濾波層和抗反射層；

邏輯晶圓，所述邏輯晶圓位于所述前表面下方并附接所述成像晶圓。

2.如權利要求1所述的堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，所述邏輯晶圓包括電壓源與淬火/充電和讀出電路，所述陽極區域連接所述電壓源，所述淬火/充電和讀出電路連接所述陰極區域。

3.如權利要求1所述的堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，所述陰極區域與所述金屬反射層之間形成有光柵層。

4.如權利要求3所述的堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，所述光柵層包括由以下任意兩種在同一平面上交替形成：多晶硅、二氧化硅、氮化硅、Si3N4。

5.如權利要求1所述的堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，所述陰極區域與所述金屬反射層之間形成有布拉格反射層。

6.如權利要求5所述的堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，所述布拉格反射層由以下任意兩種交替層疊形成：多晶硅、二氧化硅、氮化硅、Si3N4。

7.一種堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，包括：

成像晶圓，所述成像晶圓具有前表面和后表面，所述成像晶圓包括；

位于所述前表面和后表面之間的SPAD陣列，所述SPAD陣列包括：

第一類型外延層：

陰極區域，位于所述第一類型外延層中并具有第二類型摻雜層；

第一類型摻雜層，位于所述陰極區域上方靠近所述后表面的一側，其中，所述第一類型摻雜層與所述第二類型摻雜層的交界處為雪崩區；

隔離層，包圍所述第一類型外延層的四周；

陽極區域，位于所述第一類型外延層上方靠近所述后表面的一側的和貫穿所述隔離層的第一類型深摻雜層；

覆蓋所述前表面的金屬反射層、介電層和頂層金屬層，所述陰極區域和所述陽極區域分別通過通孔貫穿所述金屬連接層并連接所述頂層金屬層；

依次覆蓋所述后表面的高k介電層、紅外濾波層和抗反射層；

邏輯晶圓，所述邏輯晶圓位于所述前表面下方并附接所述成像晶圓。

8.一種堆棧式背照單光子雪崩二極管圖像傳感器，其特征在于，包括：

成像晶圓，所述成像晶圓具有前表面和后表面，所述成像晶圓包括；

位于所述前表面和后表面之間的SPAD陣列，所述SPAD陣列包括：

第一類型外延層：

陰極區域，位于所述第一類型外延層中并具有第二類型摻雜層；

第一類型摻雜層，位于所述陰極區域上方靠近所述后表面的一側，其中，所述第一類型摻雜層與所述第二類型摻雜層的交界處為雪崩區；

隔離層，包圍所述第一類型外延層的四周；

陽極區域，位于所述第一類型外延層上方靠近所述后表面的一側的第一類型深摻雜層；

覆蓋所述前表面的金屬反射層、介電層和頂層金屬層，所述陰極區域通過通孔貫穿所述金屬連接層并連接所述頂層金屬層，所述陽極區域通過金屬連接層貫穿所述金屬反射層連接所述頂層金屬層；

依次覆蓋所述后表面的高k介電層、紅外濾波層和抗反射層；

邏輯晶圓，所述邏輯晶圓位于所述前表面下方并附接所述成像晶圓。