CN101379615B - 盖革式雪崩光电二极管 - Google Patents
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Abstract
利用绝缘硅晶片和衬底转移处理来制造雪崩式光电二极管阵列(102)。该阵列包括多个光电二极管(100)。该光电二极管(100)包括电绝缘层(206)、耗尽区(204)、以及第一(208)和第二(210)掺杂区。互连层(212)包括用于提供与光电二极管的电连接的电极(214，216)。光电二极管阵列(102)由操作晶片(217)承载。
Description
本发明涉及光电探测器领域，并且进一步尤其是涉及雪崩式光电二极管。它在用于医学成像装备的辐射探测器中中找到特定应用，以及在需要较快且有效光电探测的其他状况下找到特定应用。
盖革式雪崩光电二极管是典型地具有足以对单个光子进行探测的灵敏度并且在亚纳秒范围中产生信号的固态光探测器。例如参见：Webb和Mclntyre、″Single Photon Detection with AvalanchePhotodiodes″、美国物理协会公报、第15卷、第813页(1970)；Rochas等、″First Fully Integrated 2-D Array of Single-PhotonDetectors in Standard CMOS Technology″、IEEE Phot.Tech.Lett.第15卷、第6期、第963页(2003)。
有时被称为单光子雪崩二极管(SPAD)的盖革式器件与传统雪崩光电二极管相似。然而，典型地，它们被偏压到超过击穿电压大约百分之十至百分之二十(10至20％)的电压上。保持该状态以直至由于(例如通过入射光子)在耗尽层中产生了电子空穴对而触发了雪崩事件为止。诸如电阻或有源电路这样的抑制电路用于抑制雪崩过程并且使器件返回到敏感状态。
虽然证明这些光电二极管是有用的，但是还有改进的余地。在许多现有光电二极管实现中，具有相对短波长的入射光(例如具有处于可见光谱蓝端的波长的光子)更好地在器件的高掺杂顶层中被吸收，典型地在大约最初200纳米(nm)中被吸收。其结果是，器件量子效率降低了，尤其是在这些相对短波长处的器件量子效率降低了。
此外，在高掺杂区中所生成的载流子必须扩散到耗尽区的边缘以便启动雪崩过程。扩散时间可以限制器件的速度，尤其是在蓝色区域中。当在阵列中使用该器件以例如便于对光子通量进行测量时会出现另一限制。在这样的阵列中，阵列中的单元、器件电极、以及抑制电路之间的光隔离所占据的区域降低了器件的面积效率。
本发明的方面解决了这些问题及其他事项。
根据本发明的第一方面，雪崩光电二极管包括半导体耗尽区、阳极、以及阴极。具有处于可见光谱的蓝端中的波长的入射光子在耗尽区中被吸收以便产生电荷载流子。电荷载流子在耗尽区中受到碰撞电离以便在光电二极管中生成雪崩电流。
根据本发明的另一方面，制造雪崩光电二极管阵列的方法使用绝缘硅晶片，该绝缘硅晶片包括衬底、硅层、以及物理地排列在衬底与硅层之间的埋入氧化物层。该方法包括在硅层中形成多个雪崩光电二极管，其中光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区。该方法还包括：形成与相应光电二极管的阳极和阴极进行电通信的多个电极，其中多个电极排列在与埋入氧化物层相对的硅层侧上；以及移走衬底、由此通过埋入氧化物层照射光电二极管。
根据本发明的另一方面，利用绝缘硅晶片产生光电二极管阵列。利用下述处理生成光电二极管阵列，所述处理包括：在绝缘硅晶片的硅层中形成多个雪崩光电二极管；形成与相应光电二极管的阳极和阴极进行电通信的多个电极；将操作晶片附加到绝缘硅晶片上；以及移走衬底，由此通过埋入氧化物层照射光电二极管。该光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区，多个电极排列在与埋入氧化物层相对的光电二极管侧上，并且电极物理地排列在操作晶片与光电二极管之间。
根据本发明的另一方面，雪崩光电二极管包括形成了光电二极管的阴极的第一掺杂半导体区域、形成了光电二极管的阳极的第二掺杂半导体区域、以及与光电二极管的光接收面进行光通信的第三半导体区域、以及包括有与第一掺杂半导体区域进行电通信的第一电极和与第二掺杂半导体区域进行电通信的第二电极的互连层。当光电二极管在雪崩模式下进行操作时，基本上耗尽了所有第三半导体区域。第三半导体区域物理地排列在互连层与光接收面之间。
根据本发明的另一方面，一种设备包括检查区域、适合于对在检查区域中进行检查的对象进行支撑的对象支座、以及辐射探测器阵列。该探测器阵列包括雪崩光电二极管阵列以及面对检查区域的辐射敏感面。该光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区。该探测器阵列还包括互连层，该互连层包括用于向光电二极管提供电连接的多个电极。在光电二极管的耗尽区中被吸收的光子生成电荷载流子，并且电荷载流子在光电二极管的耗尽区中受到碰撞电离以便在光电二极管中生成雪崩电流。互连层排列在与辐射接收面相对的光电二极管阵列的侧上。
本领域技术人员在读取并理解附图和说明书时将明白本发明仍有的其他方面。
在随后附图的图中通过示例的方式对本发明进行了说明而并非对其进行限制，其中在附图中相同参考表示相似单元，并且其中：
图1是光电二极管阵列的顶视图。
图2是通过图1所示的线2-2的光电二极管的横截面视图。
图3a、3b、3c、3d、3e、以及3f是用于对在光电二极管制造期间各个阶段上的光电二极管进行描述的横截面视图。
图4描述了光电二极管阵列的制造过程中的步骤。
图5描述了光电二极管的掩模设计。
图6是辐射探测器的横截面视图。
本领域技术人员应该知道的是，为了清楚并便于说明，不是按比例绘制图中的各个特征。
图7描述了正电子发射断层扫描器。
参考图1和2，光电二极管阵列102包括多个背照射雪崩光电二极管1001、1002、1003...100n。虽然说明了二维阵列，但是还可考虑诸如一维阵列、不规则阵列、以及单光电二极管之类的其他配置。
现在回到图2，光电二极管100通过光接收面(222)接收入射光220。诸如氧化硅层之类的电绝缘层202具有更好地被选择为可使通过它的光透射最大化的厚度，例如具有大约100至300纳米(nm)范围的厚度。对于例如具有400nm的波长的光而言，具有200nm的厚度的层具有空气大约百分之八十(80％)的透射系数。还可考虑其他波长和层厚度；还可省去绝缘层202。
具有大约100-500nm厚度的耗尽层204是由诸如硅之类的轻微掺杂的半导体的层制造而成的。掺杂质主要起降低半导体材料的变化影响的作用，应理解的是在器件的操作期间，耗尽层204耗尽了载流子。还可使用本征半导体(即未有意掺杂)。
还可对光电二极管100进行处理以降低诸如在绝缘层202与耗尽区204之间的界面上的悬挂键之类的、潜在有害的晶格不完整性的影响。在一个实现中，提供了位于耗尽层204与绝缘层202之间的界面处的具有大约5至15nm的厚度的p型掺杂层206。更好地选择掺杂层206的厚度以降低该界面处的不完整性的影响而基本上不会吸收入射光子220，尤其是基本上不会吸收具有处于可见光谱蓝端中的波长或者更短波长的那些入射光子220。掺杂质更好地扩展到绝缘层202中。掺杂浓度典型地遵循高斯曲线，峰值浓度有利地位于该界面上或者界面附近，或者略微至该界面的绝缘层202侧。还可考虑诸如化学钝化之类的其他技术。还可省去掺杂或钝化层206。
硅层中的第一区域208是p型掺杂的并且形成了光电二极管100的阳极，同时第二掺杂区域210是n型掺杂的并且形成了阴极。耗尽层204与第一208及第二210掺杂区域共同形成了pπn、pvn、或者pin型光电二极管。为了进一步降低悬挂键的影响，第一掺杂区域208和层206更好地协作以防止耗尽区204到达绝缘层202或隔离区218。应该注意的是，掺杂层206与注入区(implant regions)208、210的掺杂还是反向的，在这种情况下，第一区域208形成了光电二极管的阴极并且第二区域210形成了阳极。
厚度为若干微米(μm)的后端互连层212包括与p掺杂区域208电连接的第一电极214。虽然示出了两个电极，但是应知道的是，这两个均与第一掺杂区域相连；可省去这些电极之一。第二电极216与n掺杂区域210相连。由多晶硅或其他适当材料(未示出)制成的抑制电阻可以包含在后端层212之中。由玻璃或其它适当材料制造而成的载流子衬底或者操作晶片217具有大约1毫米(mm)的厚度。诸如隔离槽之类的隔离区218使光电二极管100与相邻光电二极管或其他器件隔离。
每个光电二极管100更好地具有大约400至2500μm2的面积，但是还可考虑其它区域。在目的是获得用于表示光电二极管所接收到的光子通量的信号的情况下，有利地对阵列102中的各个光电二极管100的输出求和以生成用于表示阵列102所接收到的光子通量的输出信号。
图3和4描述了利用绝缘硅(SOI)晶片301和衬底转移处理(substrate transfer process)来制造光电二极管阵列102的技术。参考图3a，SOI晶片301传统地包括硅衬底302、二氧化硅(SiO2)或其它埋入氧化物绝缘层202、以及硅层304。SOI晶片的特定优点是可以使用常规处理技术(例如CMOS处理技术)来生成光电二极管100。此外，作为制造处理的一部分，还可以容易地将期望信号处理电路并入到SOI晶片上。虽然与SOI晶片301相关地描述了制造技术，但是还可实现提供了期望光电二极管100结构的其他制造技术。
在402制造隔离区218。在通过沟槽隔离提供隔离的情况下，应用期望的掩模，并且对该沟槽进行蚀刻(优选地到达绝缘层202)并且充满电介质。还可考虑硅的局部氧化(LOCOS)或者其他隔离技术。还将化学机械抛光(CMP)操作应用于硅层304的顶面上。图3b示出了晶片301的横截面，该横截面示出了用于示例性光电二极管100的隔离区218。
在404并且参考图3c，对晶片301进行处理以降低在绝缘层302与硅层304之间的界面处的晶格不完整性的影响。在一个实现中，通过从晶片301的前侧399注入掺杂离子来形成掺杂层206。应该注意的是，该层不必被掩膜。如上所述，还可实现化学钝化或者其他适当技术。还可省去步骤404，尤其是SOI晶片具有足够高的质量或者相反在制造期间对其进行处理以最小化界面陷阱的情况下更是如此。
在406并且参考图3d，通过应用期望掩模并且注入掺杂离子形成第一掺杂区208。在408并且参考图3e，类似地形成了第二掺杂区210。如期望的，还可实现其他信号处理或者其他电路。在410执行退火操作。
应该注意的是，各种替换光电二极管100配置也是可以的。因此，例如，第一208和第二210掺杂区通常具有图2中所描述的环形配置。例如如图5中所述，第一208与第二210区域可以叉指型交错。
在412并且参考图3f，在后端处理步骤中制造互连层212和电极214、216。
在414，执行衬底转移操作以便互连层212附于载流子衬底217上并且移走SOI晶片301中的硅衬底302，由此产生图1所描述的结构。在2001年1月23日出版的、名称为″Semiconductor Device Comprisinga Glass Supporting Body onto Whicha Substrate with SemiconductorElements and a Metallization is Attached by Means of an Adhesive″的美国专利6,177,707中描述了用于执行衬底转移操作的适当技术，通过参考而将此整个明确地并入到这里。
进一步尤其是，利用环氧树脂、丙烯酸酯、或者其他适当粘合剂将互连层212粘到载流子衬底217上。有利地，粘合剂包括其上添加了UV敏感引发剂的无溶剂单体。单体交链(cross-links)而暴露于UV并且形成了厚度在大约5至15μm范围内的丙烯酸层。此后将衬底302向绝缘层202下移。为此，衬底受到CMP操作，继续此操作以直至距绝缘层202的距离仅仅是数十μm为止，随后使绝缘层暴露在氢氧化钾(KOH)蚀刻电解槽中。当到达绝缘层202时停止蚀刻处理。在使用基于非SOI的晶片的状况下，可使用背侧光刻来有选择地移走衬底302。
参考图6，尤其很适合用作电离辐射探测器的辐射探测器阵列600包括与绝缘层202光耦合的闪烁剂材料602。光探测器100接收闪烁剂602为响应在闪烁剂602的辐射接收面604处所接收到的辐射604而生成的光。在正电子发射断层扫描(PET)应用中，诸如镥钇原硅酸盐、(LYSO)、镥原硅酸盐(LSO)、以及溴化镧(LaBr)之类的相对较快的闪烁剂材料可有利地用于提供飞行时间(TOF)信息。LySO和LSO发射出波长大约为420nm的光，LaBr发射出波长大约为370nm的光。如应清楚的，这两者位于可见光谱的蓝端中。
还可考虑诸如钆含氧硫酸盐(GOS)、碘化钠(NaI)、钆硅酸盐(GSO)、锗酸铋(BGO)、混合的镥硅酸盐(MLS)、镥钆硅酸盐(LGSO)、氯化镧(LaCl)、以及其混合物之类的其他适当闪烁剂，这取决于特定应用的需要。本领域普通技术人员应清楚的是，更好为将对闪烁剂602的选择以及闪烁剂602和绝缘层202的相对厚度调到提供期望闪烁剂602转换效率以及绝缘层光透射。
在操作中，更好地使光电二极管100反向偏压为稍微超过二极管击穿电压，在所说明的实施例中，该二极管击穿电压在五伏至十伏直流电(5至10VDC)的范围中；光电二极管100还可在低于击穿电压的雪崩模式下进行操作。在任何情况下，所有或者基本上所有耗尽区204，尤其是其中相对短波长入射光子被吸收的耗尽区204的部分保持耗尽状态。
在器件包括闪烁剂602的情况下，生成相应光脉冲的闪烁剂604接收入射辐射，在LySO、LSO、或者LaBR闪烁剂的情况下，光子具有处于可见光谱的蓝端中的波长。
结果产生的光子首先遇到绝缘层202和掺杂层206。因为绝缘层202和掺杂层206更好为相对薄，所以相对多数目的光子穿过这些层并且在耗尽区204中被吸收。
这些光子在耗尽区204中被吸收，由此生成电子空穴对。电子空穴对遇到在耗尽区204中所建立的电场，并且通过碰撞电离处理而生成附加电子空穴对。重复该处理以产生所谓的雪崩。电子空穴对集聚在第一208和第二210掺杂区中，由此创建了电输出电流。
应该注意的是，增大在耗尽区204中出现的光子吸收部分是用于相对于传统器件提高光电二极管100量子效率和速度，这是因为电子空穴对不必扩散到耗尽区204以便开始雪崩。为此，使耗尽区204的体积更好为足够小，以便在光电二极管100的操作期间耗尽大部分耗尽区204，并且尤其是耗尽其中具有较短波长的入射光子220被吸收的耗尽区204的部分。降低第一208与第二210掺杂区之间的距离可进一步降低雪崩所必须穿越的距离，并且还可提高器件的速度。此外，背部照射设计提高了阵列102的面积利用率，这主要是受隔离区218所占据的面积的限制。其结果是，通过适当光电二极管100和隔离区218设计可实现具有百分之九十(90％)或更大的面积利用率的光电二极管阵列102。
在光电二极管100保持在盖革模式的情况下，由于雪崩而导致给定光电二极管100生成的电流相对与光子通量无关。随后抑制电流并且二极管返回到稳态以直至接收到另外的光为止。因为由于雪崩而导致给定光电二极管100所生成的电流相对与光子通量无关，来自多个光电二极管的输出用于提供表示在阵列102所覆盖的区域中所接收到的通量的信号。另一方面，在光电二极管100在雪崩模式但是在击穿电压之下进行操作的情况下，给定光电二极管100所生成的光电流通常与入射光子通量成比例。
如上参考上面的图6所描述的辐射探测器阵列600尤其是很适合用在PET系统中。参考图7，PET系统700包括台架702，该台架702具有排列在环绕检查区708的一个或多个轴环中的多个探测器阵列600。在PET应用中，与符合探测电路相结合地使用探测器阵列600以对在检查区708中出现的正电子湮没事件所生成的511keV伽马射线对进行检测。
对象支座716支撑诸如病人之类要成像的对象718。对象支座716更好地根据PET系统700的操作而纵向移动，以便可在多个纵向位置扫描对象718。
数据获取系统720提供包括由探测器阵列600所探测到的一列湮没事件的投影数据。投影数据还包括TOF信息。重构器729生成用于表示辐射性核素在对象718中的分布的体积图像数据。
工作站计算机用作操作员控制台728。控制台728包括诸如监控器或者显示器之类的人类可读输出设备以及诸如键盘和鼠标之类的输入设备。驻留在控制台728上的软件可使操作者观看并且或者对重构器729所生成的体积图像数据进行操作。驻留在控制台728上的软件还可通过建立期望扫描协议、启动并结束扫描、并且或者与浏览器交互来使操作者对系统700的操作进行控制。所重构的图像数据还可用于与系统100相关的或者相反可存取诸如图像存档和通信(PACS)系统、医院信息系统/放射学信息系统(HIS/RIS)系统、互联网等等之类的公用网络的其他计算机。
系统700的变体也是可能的。因此，例如，PET系统700可以与计算机断层(CT)、磁共振(MR)、X射线、或者其他系统相结合。附加信息典型地用于提供与对象718有关的结构信息，并且可用于对所获取的PET数据执行衰减校正。
此外，除了断层照相应用之外，单独的探测器或者探测器阵列600还可用于对除了511keV伽马辐射之外的辐射进行探测。例如，探测器可用在诸如单光子发射计算机断层照相(SPECT)、X射线计算机断层(CT)、或者X射线成像系统之类的核成像系统中。探测器还可用在荧光或者其他光学成像系统中。探测器阵列600还以平面、弓形、或者其他非圆形排列布置。在目的是对光辐射进行探测的情况下，还可省去闪烁剂602。
当然，他人在阅读并理解先前说明书时会想起修改和变化。这意味着应认为本发明包括在随后权利要求或者其等效体的范围之内的所有修改和变化。
Claims (34)
1.一种雪崩光电二极管包括：
半导体耗尽区(204)；
阳极(208，210)；以及
阴极(208，210)，
其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子在所述耗尽区中被吸收以便生成电荷载流子，并且其中所述电荷载流子在所述耗尽区中受到碰撞电离以便在所述光电二极管中生成雪崩电流，以及
其中耗尽区的体积足够小，以便在光电二极管的操作期间耗尽其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子被吸收的耗尽区的部分。
2.根据权利要求1的光电二极管，其中所述光电二极管包括光接收面(222)和电绝缘层(202)，并且其中所述电绝缘层排列在所述光接收面与耗尽区之间。
3.根据权利要求2的光电二极管，其中所述电绝缘层是从SOI晶片的埋入氧化物层制造得到的。
4.根据权利要求2的光电二极管，包括用于降低在所述耗尽区与电绝缘层之间的界面处的晶格不完整性的影响的装置。
5.根据权利要求4的光电二极管，其中所述用于降低的装置包括薄掺杂半导体层(206)。
6.根据权利要求2的光电二极管，其中所述光电二极管是背部照射的。
7.根据权利要求2的光电二极管，其中所述光电二极管包括：
操作晶片(217)；
物理地排列在所述耗尽区与操作晶片之间的互连层(212)。
8.根据权利要求1的光电二极管，包括与所述耗尽区进行光通信的闪烁剂(602)。
9.根据权利要求8的光电二极管，其中所述闪烁剂包括LySO、LSO、LGSO、或者LaBr之一。
10.根据权利要求1的光电二极管，其中所述阳极和阴极是叉指型交错的。
11.一种利用绝缘硅晶片(301)制造雪崩光电二极管阵列的方法，所述绝缘硅晶片(301)包括衬底(302)、硅层(304)、以及物理地排列在所述衬底与硅层之间的埋入氧化物层(202)，该方法包括：
在所述硅层中形成多个雪崩光电二极管(100)，该光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区；
形成与相应光电二极管的阳极和阴极进行电通信的多个电极(214，216)，其中所述多个电极排列在硅层的与所述埋入氧化物层相反的一侧上；
通过蚀刻多个沟槽而形成多个隔离区，所述隔离区延伸到所述埋入氧化物层，将所述多个光电二极管中的每一个与相邻的光电二极管隔离；以及
移走所述衬底、由此通过所述埋入氧化物层照射所述光电二极管，
其中耗尽区的体积足够小，以便在光电二极管的操作期间耗尽其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子被吸收的耗尽区的部分。
12.根据权利要求11的方法，还包括将操作晶片(217)附加到所述阵列上，其中所述多个电极物理地排列在所述操作晶片与硅晶片之间。
13.根据权利要求11的方法，包括形成用于在所述阵列中的光电二极管之间提供电隔离的隔离区(218)。
14.根据权利要求13的方法，其中利用硅的局部氧化技术形成所述隔离区。
15.根据权利要求11的方法，包括在所述埋入氧化物层与硅层之间的界面处形成注入层(206)。
16.根据权利要求11的方法，包括放置与所述埋入氧化物层进行光通信的闪烁剂(602)。
17.一种利用权利要求16的方法生产的电离辐射探测器。
18.一种利用绝缘硅晶片生产的光电二极管阵列，所述绝缘硅晶片包括衬底(302)、硅层(304)、以及物理地排列在所述衬底与硅层之间的埋入氧化物层(202)，其中利用下述处理生成所述光电二极管阵列，所述处理包括：
在所述硅层中形成多个雪崩光电二极管(100)，所述光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区；
形成与相应光电二极管的阳极和阴极进行电通信的多个电极(214，216)，其中所述多个电极排列在光电二极管的与所述埋入氧化物层相反的一侧上；
将操作晶片(217)附加到所述绝缘硅晶片上，其中所述电极物理地排列在所述操作晶片与光电二极管之间；
通过蚀刻多个沟槽而形成多个隔离区，所述隔离区延伸到所述埋入氧化物层，将所述多个光电二极管中的每一个与相邻的光电二极管隔离；以及
从所述绝缘硅晶片处移走衬底，由此通过所述埋入氧化物层照射所述光电二极管，
其中耗尽区的体积足够小，以便在光电二极管的操作期间耗尽其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子被吸收的耗尽区的部分。
19.根据权利要求18的光电二极管阵列，其中该处理还包括形成在所述互连层与埋入氧化物层之间延伸的隔离沟槽(218)。
20.一种雪崩光电二极管，包括：
形成所述光电二极管的阴极的第一掺杂半导体区域(208，210)；
形成所述光电二极管的阳极的第二掺杂半导体区域(208，210)；
第三半导体区域(204)，该第三半导体区域形成所述光电二极管的耗尽区并且与所述光电二极管的光接收面进行光通信，其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子在所述耗尽区中被吸收以便生成电荷载流子，并且其中所述电荷载流子在所述耗尽区中受到碰撞电离以便在所述光电二极管中生成雪崩电流；以及
包括有与所述第一掺杂半导体区域进行电通信的第一电极(214)和与第二掺杂半导体区域进行电通信的第二电极(216)的互连层(212)，其中所述第三半导体区域(204)物理地排列在所述互连层与光接收面之间，
其中耗尽区的体积足够小，以便在光电二极管的操作期间耗尽其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子被吸收的耗尽区的部分。
21.根据权利要求20的光电二极管，其中所述第一掺杂半导体区域、第二掺杂半导体区域、以及第三半导体区域形成了pπn或者pvn光电二极管之一。
22.根据权利要求21的光电二极管，其中所述第三半导体区域具有小于500nm的厚度。
23.根据权利要求20的光电二极管，包括环绕所述光电二极管的隔离沟槽(218)。
24.根据权利要求20的光电二极管，包括排列在所述第三半导体区域与光接收面之间的电绝缘层(202)。
25.根据权利要求24的光电二极管，其中所述电绝缘层包括二氧化硅并且其中所述电绝缘层对于具有处于光谱蓝端中的波长的光基本上可透射。
26.根据权利要求25的光电二极管，包括排列在所述第三半导体区域与电绝缘层之间的界面处的钝化层。
27.根据权利要求20的光电二极管，包括排列在光电二极管的与所述光接收面相反的一侧上的操作晶片(217)。
28.根据权利要求27的光电二极管，其中所述操作晶片包括玻璃。
29.根据权利要求20的光电二极管，其中第一和第二掺杂半导体区域是同心的。
30.根据权利要求20的光电二极管，包括与所述第三半导体层进行光通信的闪烁剂(602)。
31.一种正电子发射断层扫描设备，包括：
检查区域(708)；
适于支撑在检查区域中进行检查(718)的对象的对象支座(716)；以及
辐射探测器阵列(102)，该探测器阵列包括：
面对所述检查区域的辐射敏感面(222)；
雪崩光电二极管(100)阵列，其中每个光电二极管包括阳极、阴极、以及耗尽区，其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子在光电二极管的耗尽区中被吸收以生成电荷载流子，并且其中电荷载流子在光电二极管的耗尽区中受到碰撞电离以便在光电二极管中生成雪崩电流；
互连层(212)，该互连层包括用于向光电二极管提供电连接的多个电极(214，216)，其中互连层排列在光电二极管阵列的与辐射接收面相反的一侧上，
其中耗尽区的体积足够小，以便在光电二极管的操作期间耗尽其中具有处于可见光谱蓝端中的波长的入射光子被吸收的耗尽区的部分。
32.如权利要求31所述的正电子发射断层扫描设备，其中所述辐射探测器阵列包括接收来自所述检查区域的电离辐射的闪烁剂(602)。
33.根据权利要求32的正电子发射断层扫描设备，其中所述闪烁剂包括镥和镧之一。
34.根据权利要求31的正电子发射断层扫描设备，其中所述雪崩光电二极管在盖革模式下进行操作。
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| US8188563B2 (en) * | 2006-07-21 | 2012-05-29 | The Regents Of The University Of California | Shallow-trench-isolation (STI)-bounded single-photon CMOS photodetector |
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| EP2380038B1 (en) * | 2008-12-22 | 2019-01-09 | Koninklijke Philips N.V. | Cmos imager |
| WO2010080048A1 (en) * | 2009-01-11 | 2010-07-15 | Popova Elena Viktorovna | Semiconductor geiger mode microcell photodiode (variants) |
| CN101923173B (zh) * | 2009-06-10 | 2014-10-01 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 闪烁体以及检测器组件 |
| EP2462630B1 (en) * | 2009-08-03 | 2016-03-30 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Highly efficient cmos technology compatible silicon photoelectric multiplier |
| EP2293032A1 (en) * | 2009-09-04 | 2011-03-09 | Radisens Diagnostic Limited | An Integrated Cytometric Sensor System and Method |
| CN102695967A (zh) * | 2009-10-19 | 2012-09-26 | 布鲁克哈文科学协会有限责任公司 | 3d沟槽电极检测器 |
| CN101789040B (zh) * | 2010-01-27 | 2011-09-14 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 盖革模式apd被动淬火与恢复集成电路的设计方法 |
| KR101098165B1 (ko) * | 2010-01-29 | 2011-12-22 | 센스기술 주식회사 | 전 파장 대의 양자효율이 우수한 수직구조의 실리콘 광전자 증배관 |
| US8324554B2 (en) | 2010-03-23 | 2012-12-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Single-electron detection method and apparatus for solid-state intensity image sensors with a charge-metering device |
| GB201004922D0 (en) * | 2010-03-24 | 2010-05-12 | Sensl Technologies Ltd | Silicon photomultiplier and readout method |
| EP2561556B1 (en) * | 2010-04-23 | 2016-06-08 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Silicon photoelectric multiplier |
| KR101169708B1 (ko) * | 2010-04-26 | 2012-07-30 | 서강대학교산학협력단 | 큰 면적을 가진 마이크로셀로 구성된 ｇａｐｄ를 이용한 ｐｅｔ 검출기 모듈 |
| CN102184929B (zh) * | 2011-03-24 | 2013-04-24 | 南京大学 | 紫外光雪崩管成像阵列像元、其应用方法及雪崩管成像阵列 |
| US20120267737A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-25 | Redlen Technologies | Side shielding cathode design for a radiation detector with improved efficiency |
| US9188681B2 (en) * | 2011-07-12 | 2015-11-17 | Isis Innovation Limited | Ion detector |
| US9917118B2 (en) | 2011-09-09 | 2018-03-13 | Zecotek Imaging Systems Pte. Ltd. | Photodetector array and method of manufacture |
| JP5926921B2 (ja) | 2011-10-21 | 2016-05-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
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| JP5791461B2 (ja) * | 2011-10-21 | 2015-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
| EP2852975B1 (en) * | 2012-05-23 | 2020-04-29 | Lumileds Holding B.V. | Surface mountable semiconductor device |
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| US9276031B2 (en) | 2013-03-04 | 2016-03-01 | Apple Inc. | Photodiode with different electric potential regions for image sensors |
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| US9160949B2 (en) * | 2013-04-01 | 2015-10-13 | Omnivision Technologies, Inc. | Enhanced photon detection device with biased deep trench isolation |
| JP5996478B2 (ja) * | 2013-04-09 | 2016-09-21 | 浜松ホトニクス株式会社 | 放射線画像検出装置 |
| EP2793273B1 (en) * | 2013-04-17 | 2016-12-28 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Silicon photomultiplier with very low optical cross-talk and improved readout |
| CN104377269A (zh) * | 2013-08-13 | 2015-02-25 | 哈尔滨工大华生电子有限公司 | 一种高增益微元雪崩光电二极管阵列制造方法 |
| US9876127B2 (en) * | 2013-11-22 | 2018-01-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Backside-illuminated photodetector structure and method of making the same |
| JP6162595B2 (ja) * | 2013-12-19 | 2017-07-12 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出器 |
| CN104752340B (zh) * | 2013-12-31 | 2018-05-01 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 雪崩光电二极管阵列装置及形成方法、激光三维成像装置 |
| US10285626B1 (en) | 2014-02-14 | 2019-05-14 | Apple Inc. | Activity identification using an optical heart rate monitor |
| KR102380829B1 (ko) * | 2014-04-23 | 2022-03-31 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 촬상 장치 |
| US9686485B2 (en) | 2014-05-30 | 2017-06-20 | Apple Inc. | Pixel binning in an image sensor |
| JP6469213B2 (ja) | 2015-03-31 | 2019-02-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体装置 |
| KR102232038B1 (ko) | 2016-01-07 | 2021-03-26 | 더 리서치 파운데이션 포 더 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕 | 셀레늄 포토멀티플라이어 및 이의 제조방법 |
| CN107086253B (zh) * | 2016-02-15 | 2019-02-22 | 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 | 半导体器件的制造方法 |
| US9939536B2 (en) | 2016-02-19 | 2018-04-10 | Sensi Technologies Ltd. | Semiconductor photomultiplier with baseline restoration for a fast terminal signal output including output loads to correct an overshoot of an output signal (as amended) |
| US9912883B1 (en) | 2016-05-10 | 2018-03-06 | Apple Inc. | Image sensor with calibrated column analog-to-digital converters |
| JP7013120B2 (ja) * | 2016-07-29 | 2022-01-31 | キヤノン株式会社 | 光検出装置および光検出システム |
| US10497818B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-12-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Photodetection device and photodetection system |
| JP2018019040A (ja) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | キヤノン株式会社 | 光検出装置および光検出システム |
| FR3056019B1 (fr) * | 2016-09-13 | 2018-10-12 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Photodiode de type spad |
| CN111682039B (zh) * | 2016-09-23 | 2021-08-03 | 苹果公司 | 堆叠式背面照明spad阵列 |
| US10312391B2 (en) * | 2016-10-04 | 2019-06-04 | Omnivision Technologies, Inc. | Apparatus and method for single-photon avalanche-photodiode detectors with reduced dark count rate |
| CN116525632A (zh) * | 2016-10-18 | 2023-08-01 | 索尼半导体解决方案公司 | 光检测设备 |
| JP7058479B2 (ja) | 2016-10-18 | 2022-04-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出器 |
| JP7285351B2 (ja) * | 2016-11-29 | 2023-06-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出素子および電子機器 |
| EP3574344A2 (en) | 2017-01-25 | 2019-12-04 | Apple Inc. | Spad detector having modulated sensitivity |
| US10656251B1 (en) | 2017-01-25 | 2020-05-19 | Apple Inc. | Signal acquisition in a SPAD detector |
| US10962628B1 (en) | 2017-01-26 | 2021-03-30 | Apple Inc. | Spatial temporal weighting in a SPAD detector |
| US10673204B2 (en) | 2017-03-07 | 2020-06-02 | Sensl Technologies Ltd. | Laser driver |
| US10622538B2 (en) | 2017-07-18 | 2020-04-14 | Apple Inc. | Techniques for providing a haptic output and sensing a haptic input using a piezoelectric body |
| JP6932580B2 (ja) | 2017-08-04 | 2021-09-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子 |
| CN111052405B (zh) * | 2017-09-06 | 2023-03-31 | 日本电信电话株式会社 | 雪崩光电二极管及其制造方法 |
| US10440301B2 (en) | 2017-09-08 | 2019-10-08 | Apple Inc. | Image capture device, pixel, and method providing improved phase detection auto-focus performance |
| US10158038B1 (en) | 2018-05-17 | 2018-12-18 | Hi Llc | Fast-gated photodetector architectures comprising dual voltage sources with a switch configuration |
| US10340408B1 (en) | 2018-05-17 | 2019-07-02 | Hi Llc | Non-invasive wearable brain interface systems including a headgear and a plurality of self-contained photodetector units configured to removably attach to the headgear |
| WO2019221799A1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | Hi Llc | Stacked photodetector assemblies |
| US10420498B1 (en) | 2018-06-20 | 2019-09-24 | Hi Llc | Spatial and temporal-based diffusive correlation spectroscopy systems and methods |
| US11213206B2 (en) | 2018-07-17 | 2022-01-04 | Hi Llc | Non-invasive measurement systems with single-photon counting camera |
| US11019294B2 (en) | 2018-07-18 | 2021-05-25 | Apple Inc. | Seamless readout mode transitions in image sensors |
| US10848693B2 (en) | 2018-07-18 | 2020-11-24 | Apple Inc. | Image flare detection using asymmetric pixels |
| US11233966B1 (en) | 2018-11-29 | 2022-01-25 | Apple Inc. | Breakdown voltage monitoring for avalanche diodes |
| CN109638024A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-16 | 暨南大学 | 一种可见光短波段硅基雪崩光电二极管阵列及其制备方法 |
| JP7190648B2 (ja) * | 2018-12-20 | 2022-12-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像素子、及び、固体撮像素子の製造方法 |
| US11006876B2 (en) | 2018-12-21 | 2021-05-18 | Hi Llc | Biofeedback for awareness and modulation of mental state using a non-invasive brain interface system and method |
| CN109713081B (zh) * | 2018-12-27 | 2022-02-01 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 集成硅基可见光探测器阵列器件的制作方法 |
| JP2020155503A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 株式会社東芝 | 光検出装置 |
| WO2020247185A1 (en) | 2019-06-06 | 2020-12-10 | Hi Llc | Photodetector systems with low-power time-to-digital converter architectures |
| FR3101727B1 (fr) * | 2019-10-08 | 2021-09-17 | Commissariat Energie Atomique | procede de fabrication d’au moins une photodiode planaire contrainte en tension |
| US11771362B2 (en) | 2020-02-21 | 2023-10-03 | Hi Llc | Integrated detector assemblies for a wearable module of an optical measurement system |
| US11883181B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-01-30 | Hi Llc | Multimodal wearable measurement systems and methods |
| WO2021167876A1 (en) | 2020-02-21 | 2021-08-26 | Hi Llc | Methods and systems for initiating and conducting a customized computer-enabled brain research study |
| WO2021167892A1 (en) | 2020-02-21 | 2021-08-26 | Hi Llc | Wearable devices and wearable assemblies with adjustable positioning for use in an optical measurement system |
| US11096620B1 (en) | 2020-02-21 | 2021-08-24 | Hi Llc | Wearable module assemblies for an optical measurement system |
| US11969259B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-04-30 | Hi Llc | Detector assemblies for a wearable module of an optical measurement system and including spring-loaded light-receiving members |
| US11950879B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-04-09 | Hi Llc | Estimation of source-detector separation in an optical measurement system |
| US11245404B2 (en) | 2020-03-20 | 2022-02-08 | Hi Llc | Phase lock loop circuit based signal generation in an optical measurement system |
| US11187575B2 (en) | 2020-03-20 | 2021-11-30 | Hi Llc | High density optical measurement systems with minimal number of light sources |
| US11864867B2 (en) | 2020-03-20 | 2024-01-09 | Hi Llc | Control circuit for a light source in an optical measurement system by applying voltage with a first polarity to start an emission of a light pulse and applying voltage with a second polarity to stop the emission of the light pulse |
| WO2021188496A1 (en) | 2020-03-20 | 2021-09-23 | Hi Llc | Photodetector calibration of an optical measurement system |
| US11645483B2 (en) | 2020-03-20 | 2023-05-09 | Hi Llc | Phase lock loop circuit based adjustment of a measurement time window in an optical measurement system |
| US11877825B2 (en) | 2020-03-20 | 2024-01-23 | Hi Llc | Device enumeration in an optical measurement system |
| US11857348B2 (en) | 2020-03-20 | 2024-01-02 | Hi Llc | Techniques for determining a timing uncertainty of a component of an optical measurement system |
| US11607132B2 (en) | 2020-03-20 | 2023-03-21 | Hi Llc | Temporal resolution control for temporal point spread function generation in an optical measurement system |
| WO2021188485A1 (en) | 2020-03-20 | 2021-09-23 | Hi Llc | Maintaining consistent photodetector sensitivity in an optical measurement system |
| US11322639B2 (en) * | 2020-04-09 | 2022-05-03 | Globalfoundries U.S. Inc. | Avalanche photodiode |
| US11476372B1 (en) | 2020-05-13 | 2022-10-18 | Apple Inc. | SPAD-based photon detectors with multi-phase sampling TDCs |
| US11611002B2 (en) | 2020-07-22 | 2023-03-21 | Globalfoundries U.S. Inc. | Photodiode and/or pin diode structures |
| US11424377B2 (en) | 2020-10-08 | 2022-08-23 | Globalfoundries U.S. Inc. | Photodiode with integrated, light focusing element |
| US20240063321A1 (en) | 2021-02-07 | 2024-02-22 | Koninklijke Philips N.V. | Apparatus having a single photon avalanche diode (spad) with improved near infrared (nir) photon detection efficiency |
| US11949034B2 (en) | 2022-06-24 | 2024-04-02 | Globalfoundries U.S. Inc. | Photodetector with dual doped semiconductor material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1171556A (zh) * | 1996-06-28 | 1998-01-28 | 株式会社岛津制作所 | X射线ct固态探测器 |
| US5923071A (en) * | 1992-06-12 | 1999-07-13 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor device having a semiconductor film of low oxygen concentration |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL187416C (nl) * | 1983-07-14 | 1991-09-16 | Philips Nv | Stralingsgevoelige halfgeleiderinrichting. |
| JP3137431B2 (ja) * | 1991-06-13 | 2001-02-19 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体集積回路装置 |
| DE4322648C1 (de) * | 1993-07-07 | 1994-08-18 | Siemens Ag | Gerät mit Vierbeinspule |
| JPH07221341A (ja) * | 1993-12-08 | 1995-08-18 | Nikon Corp | 紫外線検出用シリコンアバランシェフォトダイオード |
| US5446308A (en) * | 1994-04-04 | 1995-08-29 | General Electric Company | Deep-diffused planar avalanche photodiode |
| US5583352A (en) * | 1994-04-29 | 1996-12-10 | Eg&G Limited | Low-noise, reach-through, avalanche photodiodes |
| JPH10233525A (ja) * | 1997-02-19 | 1998-09-02 | Hamamatsu Photonics Kk | アバランシェフォトダイオード |
| JPH10261588A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| FR2764381A1 (fr) * | 1997-06-09 | 1998-12-11 | Univ De Neuchatel | Detecteur electrochimioluminescent |
| US5757057A (en) * | 1997-06-25 | 1998-05-26 | Advanced Photonix, Inc. | Large area avalanche photodiode array |
| JP4538107B2 (ja) * | 1998-03-02 | 2010-09-08 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 半導体素子及び金属化層を有する絶縁層が接着剤により取付られているガラス支持体を有する半導体装置 |
| EP1284021A4 (en) * | 2000-04-20 | 2008-08-13 | Digirad Corp | MANUFACTURE OF ILLUMINATED PHOTODIODS ON LOW LEAKAGE CURRENT LEFT |
| US6426991B1 (en) * | 2000-11-16 | 2002-07-30 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Back-illuminated photodiodes for computed tomography detectors |
| US6541836B2 (en) * | 2001-02-21 | 2003-04-01 | Photon Imaging, Inc. | Semiconductor radiation detector with internal gain |
| US20020138021A1 (en) * | 2001-03-23 | 2002-09-26 | Devonrex, Inc. | Micro-invasive tissue removal device |
| EP1258927B1 (en) | 2001-05-15 | 2005-08-17 | STMicroelectronics S.r.l. | High-gain photodetector of semiconductor material and manufacturing process thereof |
| DE10124032B4 (de) | 2001-05-16 | 2011-02-17 | Telefunken Semiconductors Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von Bauelementen auf einem SOI-Wafer |
| CA2396325C (en) | 2001-09-06 | 2010-03-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Zn1-xmgxsyse1-y pin photodiode and zn1-xmgxsyse1-y avalanche-photodiode |
| GB0216075D0 (en) * | 2002-07-11 | 2002-08-21 | Qinetiq Ltd | Photodetector circuits |
| EP1540733B1 (en) * | 2002-09-19 | 2008-07-16 | Quantum Semiconductor, LLC | Light-sensing device |
| US7254851B2 (en) * | 2002-11-13 | 2007-08-14 | Imaging Diagnostic Systems, Inc. | Patient support structure having a tabletop with a breast positioning aperture for a laser imaging apparatus |
| WO2004100200A2 (en) | 2003-05-01 | 2004-11-18 | Yale University | Solid state microchannel plate photodetector |
| US7160753B2 (en) * | 2004-03-16 | 2007-01-09 | Voxtel, Inc. | Silicon-on-insulator active pixel sensors |
| RU2290721C2 (ru) * | 2004-05-05 | 2006-12-27 | Борис Анатольевич Долгошеин | Кремниевый фотоэлектронный умножитель (варианты) и ячейка для кремниевого фотоэлектронного умножителя |
| US7361882B2 (en) * | 2005-04-14 | 2008-04-22 | Sensors Unlimited, Inc. | Method and apparatus for providing non-linear, passive quenching of avalanche currents in Geiger-mode avalanche photodiodes |
-
2007
- 2007-01-17 RU RU2008131699/28A patent/RU2416840C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-01-17 US US12/162,999 patent/US7714292B2/en active Active
- 2007-01-17 WO PCT/US2007/060621 patent/WO2008048694A2/en active Application Filing
- 2007-01-17 EP EP07863309.6A patent/EP1982356B1/en not_active Not-in-force
- 2007-01-17 CN CN200780004329.3A patent/CN101379615B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2007-01-17 JP JP2008553439A patent/JP2009525619A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5923071A (en) * | 1992-06-12 | 1999-07-13 | Seiko Instruments Inc. | Semiconductor device having a semiconductor film of low oxygen concentration |
| CN1171556A (zh) * | 1996-06-28 | 1998-01-28 | 株式会社岛津制作所 | X射线ct固态探测器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US 2002/0000562 A1,全文. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7714292B2 (en) | 2010-05-11 |
| WO2008048694A3 (en) | 2008-07-24 |
| WO2008048694A2 (en) | 2008-04-24 |
| EP1982356B1 (en) | 2017-03-15 |
| EP1982356A2 (en) | 2008-10-22 |
| JP2009525619A (ja) | 2009-07-09 |
| US20090008566A1 (en) | 2009-01-08 |
| CN101379615A (zh) | 2009-03-04 |
| RU2416840C2 (ru) | 2011-04-20 |
| RU2008131699A (ru) | 2010-02-10 |
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