[发明专利]一种共用深N阱的SPAD器件及其构成的光探测阵列

说明书

本发明公开了一种共用深N阱的SPAD器件及其构成的光探测阵列，通过改变器件内部阴极N+以及阳极P+的位置，得阴极N+区域变小，阳极P+区域变大，使得有效的光探测区的面积占比更高，提高SPAD器件以及光探测阵列的填充因数。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种共用深N阱的SPAD器件及其构成的光探测阵列。

背景技术

SPAD是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管，SPAD构成的SPAD光探测阵列主要用在激光雷达的光信号探测中，SPAD光探测阵列首先在探测到光信号后，将光信号转化为电信号。

现有技术常用的传统结构的SPAD如图1所示，由传统结构的SPAD构成的SPAD光探测阵列如图2所示，其刨面图如图3所示。在图1中MICROLENS为透镜，用于增加进光角度；DTI为深槽隔离，对进入器件的光进行反射，同时对在两个相邻的SPAD中起到隔离的作用；SUBSTRATE为器件的衬底；DNW为深N阱；NW为N阱；P+为SPAD的阳极；N+为SPAD的阴极；STI为浅槽隔离；将P+和N+进行隔离；PW为P阱；M1为第一层金属，通过CT和P+，N+连接；M2为第二层金属，通过V1与M1连接；M1，M2都用于将P+和N+连接到偏置电压；CT和V1都为通孔；CT用于连接M1和P+或者N+；V1用于连接M1和M2。在图3中，两个SPAD器件相邻的阴极(N+)通过各自的第一通孔(CT)与各自的第一层金属(M1)相连，两个相邻的SPAD器件的深N阱(DNW)存在间隙，两个SPAD器件相邻的一侧共用一个深槽隔离(DTI)

SPAD光探测阵列的工作原理是：激光器发射激光，激光照射到物体上，然后物体发生反射，反射的激光被SPAD光探测阵列时，光信号从器件背面通过透镜进入到器件内部，光子在P+和DNW的交接处触发雪崩效应，器件产生雪崩电流，将光信号转化为电信号。

由于传统结构的SPAD组成的SPAD光探测阵列中每个SPAD是相互独立的，如图2所示，使得有效的光探测区域占整占阵列面积的比例较小，填充因数比较低。因此亟待一种可以提高填充因数的SPAD器件及由该SPAD器件构成的SPAD光探测阵列。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种共用深N阱的SPAD器件及其构成的光探测阵列。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面本发明实施例提供了一种共用深N阱的SPAD器件，包括：透镜MICROLENS、深槽隔离DTI、衬底SUBSTRATE、深N阱DNW、N阱NW、SPAD的阳极P+、SPAD的阴极N+、浅槽隔离STI、P阱PW、第一层金属M1、第二层金属M2、多个第一通孔CT以及第二通孔V1，每个第一通孔CT各自独立，所述阴极N+设置在所述SPAD器件内部的每侧，每侧的阴极N+上设置所述N阱NW，在所述SPAD器件内部从每侧向中心的方向，依次是浅槽隔离STI、P阱PW、阳极P+，在所述SPAD器件内部从上至下的方向，在每侧的阴极N+上，每侧阴极N+通过该侧的第一通孔CT与该侧的第一金属层M1相连，在每一侧的阴极N+上的第一层金属M1相互连接形成闭环结构，在所述阳极P+上，该阳极P+通过第一通孔CT与第一层金属M1相连，该第一层金属M1通过第二通孔V1与第二层金属M2相连，在所述阳极P+上的第一金属层M1与在每一侧的阴极N+上的第一层金属M1各自独立。

可选的，所述SPAD器件是正多边形或圆形。