单光子雪崩二极管、探测器阵列、图像传感器的制作方法

文档序号:18370137发布日期:2019-08-07 01:38阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管由下至上依次设置有衬底、电路层、氧化硅层和硅探测层,所述硅探测层包括第一类型掺杂区、第二类型掺杂区、第三类型掺杂区和侧壁反射墙,所述第二类型掺杂区或者所述第三类型掺杂区与所述第一类型掺杂区形成倍增结,所述第三类型掺杂区为掺杂浓度变化的掺杂区,所述背照式单光子雪崩二极管中设置有陷光结构。

2.根据权利要求1所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管的上表面设置有增透结构。

3.根据权利要求2所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述增透结构为设置在所述硅探测层上方的膜结构,所述膜结构包括至少两种折射率不同的薄膜。

4.根据权利要求2所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构和/或所述增透结构为倒金字塔结构。

5.根据权利要求1所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构设置在所述背照式单光子雪崩二极管的上表面和/或所述氧化硅层的上方和/或所述氧化硅层的下方。

6.根据权利要求1所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述第一类型掺杂区设置在所述氧化硅层的上方,所述陷光结构设置在所述第一类型掺杂区中。

7.根据权利要求1至6任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管还包括微透镜,所述微透镜设置在所述硅探测层的上方。

8.根据权利要求1至6任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述第二类型掺杂区设置在所述第一类型掺杂区的上方,所述第三类型掺杂区包含所述第二类型掺杂区,所述第三类型掺杂区的掺杂浓度由下至上升高。

9.根据权利要求1至6任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述第一类型掺杂区为n型掺杂区,所述第二类型掺杂区和第三类型掺杂区为p型掺杂区;或者,所述第一类型掺杂区为p型掺杂区,所述第二类型掺杂区和第三类型掺杂区为n型掺杂区。

10.根据权利要求1至6任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述陷光结构为纳米级或微米级的凹凸结构。

11.根据权利要求10所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述凹凸结构的分布方式包括四方密排分布、六方密排分布或者无规则分布。

12.根据权利要求1至6任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述侧壁反射墙为深槽隔离结构,所述深槽隔离结构沿厚度方向贯穿所述硅探测层,所述深槽隔离结构对射来的光线进行来回反射。

13.根据权利要求12所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述深槽隔离结构中填充有氧化硅、无定形硅、多晶硅或金属。

14.根据权利要求12所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管还包括至少两个外加电极,所述外加电极用于读取信号和/或施加电压,所述外加电极与所述硅探测层连接。

15.根据权利要求14所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管包括第一外加电极、第二外加电极和淬灭电阻,所述第一外加电极通过所述淬灭电阻与所述第一类型掺杂区电连接,所述第二外加电极与所述第三类型掺杂区电连接;或者,所述第一外加电极通过所述淬灭电阻与所述第三类型掺杂区电连接,所述第二外加电极与所述第一类型掺杂区电连接。

16.根据权利要求14所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管包括第一外加电极、第二外加电极和淬灭电阻,所述第一外加电极与所述第一类型掺杂区电连接,所述第二外加电极通过所述淬灭电阻与所述第三类型掺杂区电连接;或者,所述第一外加电极与所述第三类型掺杂区电连接,所述第二外加电极通过所述淬灭电阻与所述第一类型掺杂区电连接。

17.根据权利要求14所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管包括第一外加电极、第二外加电极和淬灭电阻,所述深槽隔离结构中填充有无定形硅、多晶硅或金属,所述第一外加电极通过所述淬灭电阻与所述第一类型掺杂区电连接,所述第二外加电极与所述深槽隔离结构电连接;或者,所述第一外加电极通过所述淬灭电阻与所述深槽隔离结构电连接,所述第二外加电极与所述第一类型掺杂区电连接。

18.根据权利要求14所述的背照式单光子雪崩二极管,其特征在于,所述背照式单光子雪崩二极管包括第一外加电极、第二外加电极和淬灭电阻,所述深槽隔离结构中填充有无定形硅、多晶硅或金属,所述第一外加电极与所述第一类型掺杂区电连接,所述第二外加电极通过所述淬灭电阻与所述深槽隔离结构电连接;或者,所述第一外加电极与所述深槽隔离结构电连接,所述第二外加电极通过所述淬灭电阻与所述第一类型掺杂区电连接。

19.一种光电探测器阵列,其特征在于,包括阵列式分布的多个权利要求1至18任一项所述的背照式单光子雪崩二极管。

20.一种图像传感器,其特征在于,包括控制电路、读出电路和多个权利要求1至18任一项所述的背照式单光子雪崩二极管,所述控制电路的输出端与所述背照式单光子雪崩二极管的输入端连接,所述背照式单光子雪崩二极管的输出端与所述读出电路的输入端连接。

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