[发明专利]一种高探测效率的单光子雪崩二极管探测器阵列单元

摘要

本发明公开了一种高探测效率的单光子雪崩二极管探测器阵列单元，该阵列单元为环绕式P‑注入加P埋层和P‑埋层保护的深P阱的SPAD结构，即：在P型衬底中通过离子注入形成深P阱，深P阱中有两个埋层区，即P埋层区3和P‑埋层区4，P‑埋层区4的上面有P‑注入区8环绕。该阵列单元结构能够有效地提高SPAD器件的光子探测效率，且暗计数率很低，很好地提高了SPAD探测器的整体性能。

主权项

1.一种高探测效率的单光子雪崩光电二极管探测器阵列单元，其特征在于，所述阵列单元的有源区包括：P型衬底(1)、外延层(2)、P埋层区(3)、P‑埋层区(4)、P‑注入区和P阱之间的浅沟槽隔离(STI)区(5)、两P阱之间的浅沟槽隔离(STI)区(6)、深P阱(7)、P‑注入区(8)、N阱(9)、深P阱两侧的P阱(10)、外延层两侧的P阱(11)、N+区(12)、深P阱两侧的P+区(13)、外延层两侧的P+区(14)；所述单光子雪崩光电二极管的深P阱(7)贯穿在P型衬底(1)和外延层(2)之间；P型衬底(1)的表面中心有一个P埋层区(3)，P埋层区(3)的作用是保护环的作用，P埋层区(3)的周围环绕着P‑埋层区(4)，P‑埋层区(4)可以控制雪崩区电场的均匀性，深P阱(7)的表面中心有一个N+区(12)，N+区(12)表面引出电极作为单光子雪崩光电二极管器件的正极，N+区(12)被N阱(9)包围，N阱(9)和深P阱(7)之间形成雪崩区，N阱(9)的四周环绕着P‑注入区(8)，P‑注入区(8)是一个环绕式保护环结构，深P阱(7)的表面两侧还有一个环形的P+区(13)，其表面引出电极作为单光子雪崩光电二极管探测器器件的负极，环形P+区(13)被P阱(10)包围，外延层(2)两侧深P阱(7)以外还有一个环形P+区(14)，环形P+区(14)被P阱(11)包围；两个P阱之间用浅沟槽隔离区(6)隔开,P阱(10)和P‑注入区(8)用浅沟槽隔离区(5)隔开。