单光子雪崩二极管制造技术

本发明专利技术提供一种单光子雪崩二极管，包括第一N型半导体井层、第二N型半导体井层及P型半导体井层。第二N型半导体井层配置于第一N型半导体井层上方。P型半导体井层包括第一P型半导体子层、第二P型半导体子层及P型半导体连接层。第一P型半导体子层配置于第一N型半导体井层上，第二P型半导体子层配置于第一P型半导体子层上方。第二N型半导体井层配置于第一P型半导体子层与第二P型半导体子层之间。P型半导体连接层连接第一P型半导体子层与第二P型半导体子层。第二N型半导体井层借由P型半导体井层的侧向开口与第一N型半导体井层连接。的侧向开口与第一N型半导体井层连接。的侧向开口与第一N型半导体井层连接。

【技术实现步骤摘要】
单光子雪崩二极管


[0001]本专利技术涉及一种光电二极管(photodiode)，特别是有关于一种单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode,SPAD)。

技术介绍

[0002]当光子照射在单光子雪崩二极管上，吸收了光子能量的电子离开价带，从而在半导体中形成电子
─
电洞对。当与电洞分离的电子进入PN接面(p
‑
n junction)处的空乏区(depletion region)时，电子被空乏区内的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
‑
of
‑
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，在空乏区以外的本文档来自技高网...

【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：第一N型半导体井层；第二N型半导体井层，配置于所述第一N型半导体井层上方，其中所述第一N型半导体井层与所述第二N型半导体井层的N型掺杂浓度是落在第一浓度范围内；以及P型半导体井层，包括：第一P型半导体子层，配置于所述第一N型半导体井层上；第二P型半导体子层，配置于所述第一P型半导体子层上方，其中所述第二N型半导体井层配置于所述第一P型半导体子层与所述第二P型半导体子层之间；以及至少一个P型半导体连接层，连接所述第一P型半导体子层与所述第二P型半导体子层，其中所述第一P型半导体子层、所述第二P型半导体子层及所述P型半导体连接层的P型掺杂浓度是落在第二浓度范围内，所述P型半导体井层具有至少一个侧向开口，且所述第二N型半导体井层借由所述侧向开口与所述第一N型半导体井层连接；以及P型重掺杂层，配置于所述第二P型半导体子层上，其中所述第二浓度范围内的浓度值皆小于所述P型重掺杂层的P型掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，包括：N型重掺杂层，配置于所述第一N型半导体井层上。3.根据权利要求2所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一N型半导体井层包括：底部，其中所述第一P型半导体子层配置于所述底部上；以及侧壁，环绕所述P型半导体井层，其中所述N型重掺杂层配置于所述侧壁的顶部。4.根据权利要求3所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述N型重掺杂层在平行于所述第二N型半导体井层的横向上环绕所述P型重掺杂层。5.根据权利要求3所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述N型重掺杂层在平行于所述第二N型半导体井层的横向上相对于所述P型重掺杂层偏向一侧配置。6.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P型重掺杂层的P型掺杂浓度是落在5
×
10
19
cm
‑3至10
21
cm
‑3的范围内，且所述N型重掺杂层的N型掺杂浓度是落在5
×
10
19
cm
‑3至10
21
cm
‑3的范围内。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P型重掺杂层的P型掺杂浓度与所述P型半导体井层的P型掺杂浓度的比值是落在100至1000的范围内。8.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述至少一个P型半导体连接层为配置于所述第一P型半导体子层在平行于所述第二N型半导体井层的横向上的相对两边的二个P型半导体连接层，且所述至少一个侧向开口为位于所述第一P型半导体子层在所述横向上的相对另两边的二个侧向开口。9.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述至少一个P型半导体连接层为配置于所述第一P型半导体子层在平行于所述第二N型半导体井层的横向上的四边的四个P型半导体连接层，且所述至少一个侧向开口为位于所述第一P型半导体子层在所述横向上的四个角落的四个侧向开口。10.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述至少一个P型半导体连接层为配置于所述第一P型半导体子层在平行于所述第二N型半导体井层的横向上的一个
角落及其相邻两边的一个P型半导体连接层，且所述至少一个侧向开口为位于所述第一P型半导体子层在所述横向上的另一相对角落及其相邻两边的一个侧向开口。11.根据权利要求10所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，还包括N型重掺杂层，配置于所述第一N型半导体井层上，位于所述侧向开口的一侧，且呈L形。12.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型半导体子层与所述第二P型半导体子层的间距是落在1微米至2.5微米的范围内。13.根据权利要求1所述的单光子雪崩二极管，其特征在于，所述第一浓度范围为10
17
cm<...

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