[发明专利]一种彩色数字硅光电倍增器像素单元

权利要求书

1.一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，自上而下依次包括对蓝光敏感的第一探测器层、对绿光敏感的第二探测器层、对红光敏感的第三探测器层，以及位于第四层的信号处理电路层；所述第一、第二、第三探测器层均由光电探测器构成，且分别与信号处理电路层电气连接；所述光电探测器为工作在盖革模式下的单光子雪崩二极管；所述信号处理电路层包括用于淬灭所述单光子雪崩二极管雪崩状态的淬灭单元、用于将所述单光子雪崩二极管输出的模拟信号转化成数字信号的甄别单元、用于存储所述甄别单元输出的数字信号的存储单元，以及用于控制所述光电探测器及信号处理电路工作的输入输出接口。

2.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述单光子雪崩二极管包括第一掺杂类型的硅外延层，以及位于表面处的第一掺杂类型的欧姆接触区和第二掺杂类型的欧姆接触区；所述第一、第二掺杂类型的欧姆接触区之间有间距；所述第二掺杂类型的欧姆接触区与所述第一掺杂类型的硅外延层形成PN结。

3.根据权利要求2所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述第二掺杂类型的欧姆接触区外围有第二掺杂类型的保护环结构；所述保护环结构与第二掺杂类型的欧姆接触区相接触；所述保护环结构与第一掺杂类型的欧姆接触区之间有间距；所述保护环结构的结深大于第二掺杂类型的欧姆接触区的结深；所述保护环结构的掺杂浓度低于第二掺杂类型的欧姆接触区的掺杂浓度。

4.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述淬灭单元与第一、第二、第三探测器层分别一一对应设置。

5.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述甄别单元与第一、第二、第三探测器层分别一一对应设置。

6.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述存储单元与第一、第二、第三探测器层分别一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述第一、第二、第三探测器层共用同一个电压输入端。

8.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述第一、第二、第三探测器层及信号处理电路层分别在不同的晶圆上进行制造，然后通过晶圆减薄及键合技术使所述第一、第二、第三探测器层及信号处理电路层堆叠在一起；所述电气连接采用硅通孔的方式实现。

9.根据权利要求1所述的一种彩色数字硅光电倍增器像素单元，其特征在于，所述第一、第二、第三探测器层及信号处理电路层均采用CMOS工艺制造实现。