[发明专利]基于雪崩光电二极管的图像感测器

说明书

本文公开这样的装置，其包括：雪崩光电二极管(APD)阵列，APD中的每个包括吸收区和放大区；其中吸收区配置成从吸收区所吸收的光子产生载流子；其中放大区包括结，在该结中具有电场；其中电场处于足以导致进入放大区的载流子雪崩但不足以使雪崩自持的值；其中APD的结是离散的。

【技术领域】

本文的公开涉及图像感测器，特别涉及基于雪崩二极管的图像感测器。

【背景技术】

图像感测器或成像感测器是可以检测辐射的空间强度分布的感测器。图像感测器通常通过电信号表示检测的图像。基于半导体器件的图像感测器可分为若干类型，其包括半导体电荷藕合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、N型金属氧化物半导体(NMOS)。CMOS图像感测器是使用CMOS半导体工艺制成的一类有源像素感测器。CMOS图像感测器中的像素上入射的光被转换成电压。电压数字化为代表该像素上入射的光的强度的离散值。有源像素感测器(APS)是图像感测器，其包括具有光电检测器和有源放大器的像素。CCD图像感测器包括像素中的电容器。当光入射在像素上时，光产生电荷并且这些电荷存储在电容器中。存储的电荷转换成电压并且电压数字化为代表该像素上入射的光的强度的离散值。

【发明内容】

本文公开这样的装置，其包括：雪崩光电二极管(APD)阵列，APD中的每个包括吸收区和放大区；其中吸收区配置成从吸收区所吸收的光子产生载流子；其中放大区包括结，在该结中具有电场；其中电场处于足以导致进入放大区的载流子雪崩但不足以使雪崩自持的值；其中APD的结是离散的。

根据实施例，光子是软X射线光子。

根据实施例，吸收区对于软X射线具有至少80％的吸收率。

根据实施例，吸收区具有10微米或以上的厚度。

根据实施例，吸收区包括硅。

根据实施例，吸收区中的电场未高到足以在吸收区中导致雪崩效应。

根据实施例，吸收区是本征半导体或具有小于10¹²掺杂剂/cm³的掺杂水准的半导体。

根据实施例，APD中的至少一些的吸收区接合在一起。

根据实施例，装置包括在吸收区的相对侧上的两个放大区。

根据实施例，APD的放大区是离散的。

根据实施例，结是p-n结或异质结。

根据实施例，结包括第一层和第二层，其中该第一层是掺杂半导体并且第二层是重掺杂半导体。

根据实施例，第一层具有10¹³至10¹⁷掺杂剂/cm³的掺杂水准。

根据实施例，APD中的至少一些的第一层接合在一起。

根据实施例，装置进一步包括分别与APD的第二层电接触的电极。

根据实施例，装置进一步包括钝化材料，其配置成使吸收区的表面钝化。

根据实施例，装置进一步包括电连接到吸收区的共用电极。

根据实施例，结通过吸收区的材料、第一或第二层的材料、绝缘体材料或掺杂半导体的保护环而与相邻结的结分离。

根据实施例，保护环是具有与第二层相同掺杂类型的掺杂半导体并且保护环不是重掺杂的。

根据实施例，结进一步包括夹在第一与第二层之间的第三层；其中该第三层包括本征半导体。

根据实施例，APD中的至少一些的第三层接合在一起。