[发明专利]一种P阱/逆掺杂深N阱的CMOS SPAD光电器件

摘要

本发明请求保护一种P阱/逆掺杂深N阱的CMOS SPAD光电器件，该器件为P+/P阱/逆掺杂深N阱/P衬底的平面结构，与常规的SPAD器件相比，在暗计数率和光子探测效率这两方面都有所提高。该器件采用的并不是传统的P+层作为阳极，而是用P阱层作为阳极；P阱和逆掺杂深N阱的接触处构成器件的主要工作区域用于探测光子；与此同时逆掺杂深N阱作为器件的虚拟保护环和光子吸收区。其次，逆掺杂深N阱作为器件的主要光子吸收区，使得大多数入射光子能够被器件所利用形成光电流，从而提高器件的光子探测效率。本文从改变器件PN结类型和增加器件光子吸收区厚度两方面入手来设计一种低暗计数率、高光子探测效率的单光子雪崩二极管。

主权项

1.一种P阱/逆掺杂深N阱的CMOS SPAD光电器件，包括：P型衬底、P阱层、P+、N阱、雪崩区、深N阱，所述P型衬底设置在底面上，所述P型衬底从上至上设置有深N阱、雪崩区、P阱及P+，所述N阱左右对称的设置在深N阱上，其特征在于，所述P阱层作为阳极，N阱作为阴极，所述深N阱是逆掺杂深N阱，所述P阱层与逆掺杂深N阱构成器件的PN结即雪崩结，光生载流子雪崩结区域内受到强电场的作用而发生碰撞电离，载流子成倍地增加，从而在器件输出端口形成一个可见电流脉冲信号。逆掺杂深N阱在PN结边缘提供一个虚拟保护环。