单光子雪崩二极管及单光子雪崩二极管阵列制造技术

本发明专利技术提供一种单光子雪崩二极管，包括N型半导体埋层、主动区及N型堆栈层。主动区包括第一P型半导体井层、第一N型半导体井层、第二P型半导体井层、二个阳极及P型外延层。第一P型半导体井层配置于N型半导体埋层上，第一N型半导体井层配置于第一P型半导体井层上。第二P型半导体井层配置于第一N型半导体井层上，此二个阳极配置于第二P型半导体井层上的相对两侧。P型外延层连接第一P型半导体井层及第二P型半导体井层。N型堆栈层配置于主动区旁，且配置于N型半导体埋层上。一种单光子雪崩二极管阵列亦被提出。阵列亦被提出。阵列亦被提出。

【技术实现步骤摘要】
单光子雪崩二极管及单光子雪崩二极管阵列


[0001]本专利技术涉及一种光电二极管(photodiode)及光电二极管阵列，且特别是涉及一种单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode,SPAD)及单光子雪崩二极管阵列。

技术介绍

[0002]单光子雪崩二极管在受光照射后，使得电子与电洞分离而形成光电流。当与电洞分离的电子进入PN接面(p
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n junction)处的电场加速区(即雪崩区(avalanche region))时，电子被电场大幅地加速而撞击其他原子，使其他原子游离出更多的电子，而形成崩溃电流(avalanche current)。崩溃电流的电流值远大于原始的光电流，进而能够有效提升感应灵敏度。
[0003]单光子雪崩二极管可应用于飞行时间测距装置(time
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of
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flight ranging device,ToF ranging device)或光雷达(LiDAR)，可借由感测光的飞行时间来计算出物体的距离。然而，在单光子雪崩二极管中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：N型半导体埋层；主动区，包括：第一P型半导体井层，配置于所述N型半导体埋层上；第一N型半导体井层，配置于所述第一P型半导体井层上；第二P型半导体井层，配置于所述第一N型半导体井层上；二个阳极，配置于所述第二P型半导体井层上；以及P型外延层，连接所述第一P型半导体井层及所述第二P型半导体井层；以及N型堆栈层，配置于所述主动区旁，且配置于所述N型半导体埋层上。2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一P型半导体井层与所述N型半导体埋层之间形成第一PN接面，所述第一P型半导体井层与所述第一N型半导体井层之间形成第二PN接面，所述第一N型半导体井层与所述第二P型半导体井层之间形成第三PN接面，且所述第一、第二、第三PN接面形成三个雪崩区。3.根据权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述单光子雪崩二极管在所述二个阳极之间的收光区域为曝光区，所述曝光区涵盖所述三个雪崩区。4.根据权利要求3所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，在平行于所述第二P型半导体井层的方向上，所述曝光区的范围小于所述主动区的范围。5.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型外延层沿着所述第一N型半导体井层的侧边从所述第一P型半导体井层延伸至所述第二P型半导体井层。6.根据权利要求5所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述P型外延层沿着所述第一N型半导体井层的相对两侧边从所述第一P型半导体井层延伸至所述第二P型半导体井层。7.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述N型堆栈层环绕所述主动区。8.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述主动区还包括二个P型重掺杂层，分别连接所述二个阳极与所述第二P型半导体井层。9.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述N型堆栈层包括：第二N型半导体井层，配置于所述N型半导体埋层上；以及阴极，配置于所述第二N型半导体井层上。10.根据权利要求9所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述N型堆栈层还包括：高电压N型半导体井层，配置于所述N型半导体埋层与所述第二N型半导体井层之间；以及N型重掺杂层，配置于所述第二N型半导体井层与所述阴极之间。11.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一P型半导体井层的P型掺杂浓度是落在10
17
cm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴劲昌，谢晋安，陈经纬，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：