[发明专利]用于CMOS电路的单光子雪崩二极管

权利要求书

1.一种用于在CMOS集成电路中使用的单光子雪崩二极管SPAD，所述SPAD包括：

第一区域，包括第一传导性类型的深阱，所述第一区域形成于第二传导性类型的第二区域上方；

第一接触，经由所述第一传导性类型的传导途径连接到所述第一区域；以及

第二接触，经由所述第二传导性类型的传导途径连接到所述第二区域；

其中控制在所述第一区域附近的掺杂，从而击穿电压在所述深阱的底部与所述第二区域之间的结处比在所述第一区域周围的别处更小，因而当在所述接触之间施加适当偏置电压时所述结形成SPAD倍增区域。

2.根据权利要求1所述的SPAD，其中所述第一接触和所述第二接触布置于相同表面上。

3.根据权利要求1或者2所述的SPAD，其中所述第二区域是衬底或者外延层。

4.一种用于在CMOS集成电路中使用的单光子雪崩二极管SPAD，所述SPAD包括：

第一传导性类型的第一区域，布置于包括所述电路的外延层或者衬底的第二区域上或者第二区域中，所述外延层或者衬底是第二传导性类型；

第一接触，经由所述第一传导性类型的传导途径连接到所述第一区域；以及

第二接触，经由所述第二传导性类型的传导途径连接到所述第二区域；

其中所述第一接触和所述第二接触布置于相同表面上；并且

其中控制在所述第一区域附近的掺杂，从而击穿电压在所述第一区域的底部与所述第二区域之间的结处比在所述第一区域周围的别处更小，因而当在所述接触之间施加适当偏置电压时所述结形成SPAD倍增区域。

5.根据权利要求3或者4所述的SPAD，其中所述SPAD基本上形成于所述外延层内。

6.根据权利要求3至5中的任一权利要求所述的SPAD，其中掺杂梯度应用于所述衬底以在所述衬底中创建漂移场。

7.根据权利要求3至6中的任一权利要求所述的SPAD，其中所述第一区域是深阱。

8.根据任一前述权利要求所述的SPAD，还包括包围所述第一区域的防护环区域。

9.根据权利要求8所述的SPAD，其中所述防护环区域具有随深度增加的所述第二传导性类型的掺杂浓度。

10.根据权利要求8或者9所述的SPAD，其中所述防护环区域具有在不同深度处基本上均匀的掺杂浓度。

11.根据权利要求8至10中的任一权利要求所述的SPAD，其中所述第一区域具有随深度增加的掺杂浓度。

12.根据权利要求8至11中的任一权利要求所述的SPAD，其中所述第一区域的掺杂浓度在其水平外围处减少。

13.根据权利要求8至12中的任一权利要求所述的SPAD，其中所述防护环区域具有与所述第一区域相同的传导性类型并且具有相对更小的掺杂浓度。

14.根据权利要求8至12中的任一权利要求所述的SPAD，其中所述防护环区域具有与所述第一区域不同的传导性类型并且被轻掺杂。

15.根据权利要求8至14中的任一权利要求所述的SPAD，包括具有不同结构的多个防护环区域。

16.根据权利要求8至15中的任一权利要求所述的SPAD，其中在所述第一区域与所述第二区域之间的所述结至少与所述防护环的最深部分一样深。

17.根据任一前述权利要求所述的SPAD，其中在所述第一区域的所述底部与所述第二区域之间的所述结基本上平行于所述集成电路的表面。

18.根据任一前述权利要求所述的SPAD，还包括在所述第一区域下面布置的所述第二传导性类型的深增强注入物。

19.根据任一前述权利要求所述的SPAD，还包括在所述第二接触与所述第二区域之间延伸的所述第二传导性类型的高度掺杂的区域。

20.根据任一前述权利要求所述的SPAD，还包括在所述第一区域内形成的所述第二传导性类型的内阱。

21.根据任一前述权利要求所述的SPAD，其中所述SPAD的半径少于16μm或者少于100μm。