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单光子雪崩二极管制造技术

技术编号:41209114 阅读:48 留言:0更新日期:2024-05-09 23:31
本发明专利技术涉及光学检测技术领域,尤其涉及一种单光子雪崩二极管,单光子雪崩二极管包括外延层,外延层顶部有埋层以及环绕于埋层外的阱层,阱层朝向埋层的内侧设置有保护环,埋层开设有尖头朝下的锥型凹槽,在锥型凹槽的周向外设置有包裹锥型凹槽的掺杂区;外延层、阱层和埋层为P型和N型中的其中一种,保护环和掺杂区均为P型和N型中的另一种。本申请通过锥型凹槽改变内部掺杂浓度的分布,通过调整内部电场的分布进而调整电子进入雪崩区的位置分布,调整电场强度分布和掺杂浓度分布共同使得雪崩触发概率分布更加均匀,从而提高可实现的PDE最大探测效率,同时在阱层内侧设置有保护环,可实现对于耗尽层内电场的调控,实现对于PDE的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学检测,尤其涉及一种单光子雪崩二极管


技术介绍

1、单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode)又称为spad,是一种工作在盖革模式(工作电压大于击穿电压)下的雪崩光电二极管。因其具有探测效率高、功耗低、响应速度快等优点,在光谱学、量子通信与三维成像等方面都得到广泛应用。spad工作原理是在盖革模式下,当spad 吸收光子时,在雪崩区产生电子-空穴对,并在强电场作用下发生雪崩倍增效应,形成雪崩电流。

2、硅制造技术为 spad 的集成提供了一个成熟的加工平台。但硅在近红外波段的吸收率偏低,为了优化光子探测效率 (photon detection efficiency,pde),现有技术中的spad通常通过加厚吸收区域来增加吸收率以提高pde,但是这会导致高工作电压、高过偏压以及对制造过程中产生的缺陷更加敏感;或是通过曲面结spad来提高pde,但是曲面结spad的雪崩触发区域为一近似半球型的曲面结构,这导致了该结构下电子进入雪崩区域的位置不同,对应的雪崩触发概率会发生比较大的变化,引起雪崩触发本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种单光子雪崩二极管,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述锥型凹槽为圆锥形凹槽或金字塔形凹槽。

3.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述外延层的掺杂浓度小于所述埋层的掺杂浓度,所述埋层的掺杂浓度小于所述阱层的掺杂浓度。

4.如权利要求3所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述外延层外包裹有一层导流层,所述导流层的材质与所述外延层的材质相同,且所述导流层的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。

5.如权利要求4所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述导流层的外周还包裹有一层金属深沟道隔离...

【技术特征摘要】

1.一种单光子雪崩二极管,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述锥型凹槽为圆锥形凹槽或金字塔形凹槽。

3.如权利要求1所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述外延层的掺杂浓度小于所述埋层的掺杂浓度,所述埋层的掺杂浓度小于所述阱层的掺杂浓度。

4.如权利要求3所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述外延层外包裹有一层导流层,所述导流层的材质与所述外延层的材质相同,且所述导流层的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。

5.如权利要求4所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述导流层的外周还包裹有一层金属深沟道隔离层。

6.如权利要求5所述的单光子雪崩二极管,其特征在于,所述金属深沟道隔离层包括一层al2o3层以...

【专利技术属性】
技术研发人员:兰潇健马四光刘超晖马静
申请(专利权)人:季华实验室
类型:发明
国别省市:

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