[发明专利]背照式单光子雪崩二极管、形成方法以及激光雷达

说明书

本发明实施例提供一种背照式单光子雪崩二极管、形成方法以及激光雷达，背照式单光子雪崩二极管包括中浅槽隔离结构，位于相邻二极管区之间，且位于外延层远离衬底的端面上，浅槽隔离结构能够很好的隔离相邻二极管区，且在背照式单光子雪崩二极管的形成过程中，形成浅槽隔离结构后，形成第一掺杂区，从而形成第一掺杂区的过程中，浅槽隔离结构起到阻挡作用，浅槽隔离结构使得一个二极管区中第一掺杂区的掺杂离子不易进入相邻的二极管区中，使得相邻背照式单光子雪崩二极管之间不易出现元素串扰，有利于提高背照式单光子雪崩二极管的良品率和电学性能。

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种背照式单光子雪崩二极管、形成方法以及激光雷达。

背景技术

激光雷达(LIDAR)，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。

所述激光雷达包含接收光学元件和光电探测器。所述接收光学元件将目标物反射的回波光会聚到光电探测器上，且光电探测器将光转换成电信号，数据处理电路等器件对电信号进行处理以获得目标物的距离信息。随着激光雷达的体积的微型化，存在减小光电探测器尺寸的持续需求，单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)作为光敏面小，在盖革模式下被单光子触发即可发生载流子雪崩倍增效应的高灵敏度而而受到重视，越来越多地被用作激光雷达的光电探测器。

单光子雪崩二极管分为前照式(front side illumination，FSI)和背照式(backside illumination，BSI)，前照式单光子雪崩二极管从SPAD芯片表面受光，前端电路设置在SPAD光敏面周围，因而占据了一定的芯片面积，导致SPAD面阵芯片的填充因子(fillfactor，SPAD光敏面面积/芯片总面积)较低，相应的SPAD可用于受光的光敏面面积较小，导致光子探测效率(photon detection efficiency，PDE)较低。

背照式(BSI)SPAD芯片中，电路设置于芯片表面上，但SPAD从芯片背面受光，即、光敏面与设置电路的表面相背，可以减少电路或走线占用的光敏面面积，提高填充因子，从而提高光子探测效率。但在所述背照式单光子雪崩二极管的形成过程中，相邻单光子雪崩二极管之间没有隔离，容易造成相邻背照式单光子雪崩二极管之间的元素串扰。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种背照式单光子雪崩二极管、形成方法以及激光雷达，使得相邻背照式单光子雪崩二极管之间不易出现元素串扰，提高激光雷达的探测效果。

本发明技术方案提供一种背照式单光子雪崩二极管，包括：衬底，包括背表面和与所述背表面相对的前表面；多个二极管区，位于所述衬底的前表面上，所述二极管区包括：外延层；第一掺杂区，位于所述外延层远离所述衬底的端面上；浅槽隔离结构，位于相邻所述二极管区之间，且位于所述外延层远离所述衬底的端面上。

相应地，本发明技术方案还提供一种背照式单光子雪崩二极管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括背表面和与所述背表面相对的前表面；在所述衬底的前表面上形成外延层，所述外延层具有多个用于形成二极管区的功能区；在所述外延层远离所述衬底的端面上形成浅槽隔离结构，所述浅槽隔离结构位于相邻所述功能区之间；在所述外延层远离所述衬底的端面上形成第一掺杂区。

相应地，本发明技术方案还提供一种激光雷达，包括：发射单元，用于提供发射光束，所述发射光束被目标物反射后形成回波光束；接收单元，用于接收回波光束，所述接收单元包括前述背照式单光子雪崩二极管。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：