一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管制造技术
【技术实现步骤摘要】
一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管
本专利技术涉及一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管的结构。
技术介绍
单光子探测是一种极微弱光的探测方法，被广泛应用在天文学、生物化学和医学诊断等领域中。由于单个光子的能量极低，用通常的检测方法很难直接把这种微弱的信号提取出来。要想观测到物质吸收单个光子后所引起的变化，必须存在相关的放大机制。利用光电效应原理，可以采用基于光电倍增管（PMT）和雪崩光电二极管的单光子探测器。早期的单光子探测采用光电倍增管的方法。PMT作为单光子探测器具有高增益、光敏面大和暗计数低的优点，但是它需要工作在高电压下（通常在800到1500V之间），不能与信号处理电路进行集成，且容易受到磁场的影响。雪崩光电二极管是一种建立在内光电效应基础上的光电器件。雪崩光电二极管工作在反向偏压下，反向偏压越高，耗尽层中的电场强度也就越大。在单光子探测中，APD工作在盖革模式下，反向偏置电压大于其雪崩击穿电压，因此它也被称为盖革模式雪崩光电二极管或者单光子雪崩二极管（SPAD）。SPAD具有单光子探测灵敏度、皮秒量级响应速度、增益...
【技术保护点】
本专利技术公开一种基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管(SPAD)，包括：P型硅衬底（100）上方设有深N阱（200）；P阱（301）形成于深N阱（200）上方并与深N阱（200）接触；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P阱（301）上方，并与轻掺杂的保护环（401，402）有一定的重叠；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），覆盖了除阴极接触和阳极接触以外的整个（601，602）和（401，402）的表面；轻掺杂的保护环（401，...
【技术特征摘要】
1.一种基于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。2.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管，其中所述的第一P阱(301)周围的轻掺杂的保护环(401，402)的作用在于，使第二PN结(11)的边缘击穿电压高于单光子雪崩二极管的平面倍增区域的击穿电压，防止边缘击穿。3.根据权利要求2所述的基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管，其中所述的轻掺杂的保护环(401，402)是掺杂浓度比N+区域(601，602)小的轻掺杂N型区域。4.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管，其中所述的轻掺杂的保护环(401，402)与深N阱的作用在于将第一P阱(301)与P型硅衬底(100)进行隔离。5.根据权利要求1所述的基于CMOS图像传感器工艺的NP型单光子雪崩二极管，其中所述的重掺杂的P型区域(801，802，803)的掺杂浓度大于N+区域...
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