[发明专利]单光子雪崩光电二极管

说明书

本公开涉及一种光电二极管，其包括：第一部分，该第一部分由硅制成；以及第二部分，该第二部分由掺杂锗制成，位于该第一部分上并且与该第一部分接触，该第一部分包括形成p‑n结的第一区域和第二区域的堆叠，并且锗的掺杂水平随着与p‑n结相距的距离的增加而增加。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月19日提交的法国专利申请号18/73335的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体涉及电子电路，并且更具体地涉及单光子雪崩光电二极管或SPAD(单光子雪崩二极管)光电二极管。

背景技术

SPAD光电二极管包括p-n结，该p-n结被反向偏置到超过该结的击穿电压或雪崩电压的电压。在该偏置电压处，p-n结周围的电场足以使光生载流子到达结的空间电荷区或耗尽区，从而触发雪崩现象，该雪崩现象转变成光电二极管中电流的增加。

SPAD光电二极管用作光电探测器。具体地，它们使得可以检测光电二极管对单个光子的接收。

发明内容

需要一种SPAD光电二极管，其解决已知SPAD光电二极管的缺点中的全部或某些缺点。

在一些实施例中，所公开的技术的SPAD光电二极管适合于检测例如约950nm至约1500nm之间(优选地，950nm至1500nm之间)的近红外中的光子。

在一些实施例中，所公开的技术的SPAD光电二极管适合于在近红外中进行检测。

一些实施例提供了一种适合于在近红外中进行检测的SPAD光电二极管，其中噪声低于适合于在近红外中进行检测的已知SPAD光电二极管。

一些实施例提供一种适合于在近红外中进行检测的SPAD光电二极管，其制造方法与CMOS技术中使用的常规制造方法兼容。

一些实施例提供了一种适合于在近红外中进行检测的SPAD光电二极管，其在与便携式应用兼容的偏置电压处(例如，在小于20V的偏置电压处)操作。

因此，一些实施例提供了一种光电二极管，其包括：第一部分，该第一部分由硅制成；以及第二部分，该第二部分由掺杂锗制成，位于该第一部分上并且与该第一部分接触，该第一部分包括形成p-n结的第一区域和第二区域的堆叠，并且锗的掺杂水平随着与p-n结相距的距离增加而增加。

根据一些实施例，第一区域掺杂有第一导电类型，并且第二区域掺杂有与第一导电类型相对的第二导电类型，第二区域位于第一区域上并且与第一区域接触，并且锗掺杂有第二导电类型。

根据一些实施例，由锗制成的第二部分位于第一部分的第二区域上并且与该第二区域接触。

根据一些实施例，第一部分还包括具有第一导电类型的掺杂层，该掺杂层设置在第二区域中、在第二部分下方并且与第二部分接触。

根据一些实施例，由硅制成的第一部分的掺杂水平被确定为使得在超过p-n结的雪崩电压的、光电二极管的给定偏置电压处，第二区域在p-n结与锗之间跨越第二区域的整个厚度被耗尽。

根据一些实施例，掺杂水平进一步被确定为使得在给定偏置电压处，锗没有被耗尽。

根据一些实施例，掺杂水平进一步被确定为使得在给定偏置电压处，在第二部分位于在其上的第一部分的表面上，第一部分与第二部分之间的界面被耗尽。

根据一些实施例，掺杂水平进一步被确定为使得在给定偏置电压处，与第一部分和第二部分之间的异质结相对应的势垒被抑制。

根据一些实施例，第二部分填充延伸到第一部分的第二区域中的腔。