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专利号: 2015100967620
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于,所述阵列单元的有源区包括:P+区(1)、p阱(2)、N+区(3)、深n阱(4)、P型硅衬底(5)和浅沟槽隔离区(6);所述的深n阱(4)位于P型硅衬底(5)内,每个深n阱(4)内有四个重掺杂P+区(1);

每个P+区(1)呈正八边形,作为SPAD器件的阳极,所述P+区(1)周围被轻掺杂p阱(2)包裹;p阱(2)的外侧为重掺杂N+区(3),作为SPAD器件的阴极;四个P+区(1)呈蜂窝状排列;N+区(3)连接在一起形成共用的SPAD器件阴极;P+区(1)和N+区(3)之间以及深n阱(4)边缘和N+区(3)之间设有浅沟槽隔离区(6);四个P+区(1)和N+区(3)之间形成四个SPAD器件,在同一个深n阱(4)内。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述的深n阱(4)位于P型硅衬底(5)的上方,两个重掺杂P+区(1)位于深n阱(4)的顶部,构成SPAD器件的阳极;P+区(1)被轻掺杂p阱(2)包裹,两个P+区(1)之间和2个P+区的外侧各设有N+区(3),N+区(3)位于深n阱(4)的顶部;P+区(1)和N+区(3)之间设有浅沟槽隔离区(6);两个P+区(1)分别作为两个基本SPAD器件的阳极,N+区(3)作为SPAD器件公共的阴极,接同一个电位。

3.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述的P+区(1)为正八边形结构。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述P+区(1)被N+区(3)所均匀包裹。

5.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述阵列单元的每个基本SPAD采用呈蜂窝状进行排列。

6.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述阵列单元器件的雪崩区是由轻掺杂p阱(2)和深n阱(4)形成PN结构层。

7.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述阵列单元在浅P+区(1)下扩散一层较深的p阱(2),拉低了耗尽层的位置,增加了雪崩区的深度。

8.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述P阱(2)和浅沟槽隔离区(6)之间的深n阱(4)构成虚拟保护环,即:在雪崩击穿区的边缘利用轻掺杂的材料形成较宽的一层耗尽层作为保护环;相邻的两个SPAD之间利用浅沟槽隔离区(6)和深n阱(4)进行隔离。

9.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述阵列单元是由16个SPAD阵列单元(7)进行蜂窝状排列后组成。

10.根据权利要求1所述的一种高集成度的单光子雪崩二极管探测器阵列单元,其特征在于:所述阵列单元的剩余空间插入淬灭电路(8)控制最近的四个SPAD器件雪崩过程。