[发明专利]一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管

摘要

本发明公开一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管(SPAD)，其基本结构包括P型硅衬底上方设有深N阱；P阱形成于深N阱上方；P阱周围设有轻掺杂的保护环；N+区域形成于P阱上方并与保护环有一定的重叠；N+与P阱之间形成PN结，并通过N+和P+引出阴极电极和阳极电极；N+区域和保护环的上方设有重掺杂的P型区域；保护环周围设有P阱并通过P+引出衬底电极。本发明单光子雪崩二极管，通过在N+区域表面制作重掺杂的P型区域，可以减小NP型SPAD器件的界面缺陷引起的暗计数；通过有效的版图技术，可以减小STI中缺陷引起的暗计数；通过有效的保护环技术，可以防止SPAD器件发生边缘击穿；通过在电极之间加合适的偏置电压，可以增强其在蓝光波段的响应。

主权项

一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管(SPAD)，包括：P型硅衬底(100)上方设有深N阱(200)；第一P阱(301)形成于深N阱(200)上方并与深N阱(200)接触；第一P阱(301)的周围设有轻掺杂的保护环(401，402)；N+区域(601，602)形成于第一P阱(301)上方，并与轻掺杂的保护环(401，402)部分重叠；N+区域(601，602)和轻掺杂的保护环(401，402)的上方设有重掺杂的P型区域(801，802，803)，N+区域(601，602)与重掺杂的P型区域(801，802，803)形成第一PN结(12)；N+区域(601，602)的底部与第一P阱(301)的顶部之间形成第二PN结(11)，并通过N+区域(601，602)引出阴极电极，第一P+区域(501)形成于第一P阱(301)上方并引出阳极电极；轻掺杂的保护环(401，402)周围设有第二P阱(302，303)，第二P阱(302，303)通过第二P+区域(502，503)引出衬底电极；重掺杂的P型区域(801，802，803)与第二P阱(302，303)连起来，具有相同的电势；第二P+区域(502，503)与重掺杂的P型区域(801，802，803)之间设置有浅沟道隔离STI(702，703)；浅沟道隔离STI(702，703)与重掺杂的P型区域(801，802，803)不接触。