CN117316961B - 雪崩二极管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种雪崩二极管装置，涉及半导体技术领域，雪崩二极管装置包括电极连接层、晶圆层及相对设置的第一检测层与第二检测层；电极连接层设置在第一检测层与第二检测层之间，第一检测层与电极连接层电连接；晶圆层设置在第二检测层背离第一检测层的一侧，第二检测层与晶圆层电连接；第二检测层的侧壁上设有穿孔结构，其中，电极连接层通过穿孔结构与晶圆层电连接。本发明技术方案通过第一检测层与第二检测层增加近红外光的吸收区域，从而提高近红外光在雪崩二极管装置中的光程，提高近红外光被探测到的概率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种雪崩二极管装置。
背景技术
单光子雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD）是一种具有弱光探测能力的光电探测雪崩二极管。其因具有增益高、响应快、灵敏度高等优点，被广泛用于拉曼光谱、正电子发射断层扫描和荧光寿命成像等领域。
SPAD利用雪崩倍增效应实现对微量光子的探测，其工作原理为：在SPAD两端施加一个大于雪崩击穿电压的反向偏置电压，当光子入射时，价带电子吸收光子并跃迁至导带，产生电子-空穴对。光生电子-空穴对在外加电场的作用下加速并获得足够的能量，与晶格发生碰撞后即可形成新的电子-空穴对。随着新的电子和空穴不断重复加速并碰撞晶格的过程，电子-空穴对成倍增加，出现雪崩倍增效应。这时SPAD内的载流子数量迅速增大，电流急剧增大，仪器探测效率大大提高。
目前SPAD在近红外处探测存在以下不足：近红外光（波长大于750nm）在硅内吸收低，穿透深度大。通常近红外SPAD器件厚度为3-6微米，70%的近红外光会直接透过SPAD器件的吸收部分。在单光子探测中，光源很微弱，如果硅片吸收区域过短，则会降低近红外光被探测到的概率。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种雪崩二极管装置，旨在解决现有技术中单光子雪崩二极管吸收区域过短，红外光被探测到的概率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种雪崩二极管装置，雪崩二极管装置包括：
相对设置的第一检测层与第二检测层；
电极连接层，所述电极连接层设置在所述第一检测层与所述第二检测层之间，所述第一检测层与所述电极连接层电连接；
晶圆层，所述晶圆层设置在所述第二检测层背离所述第一检测层的一侧，所述第二检测层与所述晶圆层电连接；所述第二检测层的侧壁上设有穿孔结构，其中，所述电极连接层通过所述穿孔结构与所述晶圆层电连接。
可选地，所述穿孔结构包括第一穿孔及第二穿孔；
所述电极连接层包括第一线路及第二线路，所述第一线路的一端与所述第一检测层的阴极电连接，另一端通过所述第一穿孔与所述第二检测层的阴极连接；所述第二线路的一端与所述第一检测层的阳极电连接，另一端通过所述第二穿孔与所述第二检测层的阳极电连接；
所述第二检测层的阴极与阳极分别与所述晶圆层的正极与负极电连接。
可选地，所述第一穿孔与所述第二穿孔分别设置在所述第二检测层相邻的两个侧壁上。
可选地，所述雪崩二极管装置还包括：
第一隔离层，所述第一隔离层设置在所述第一检测层的侧壁上；
第二隔离层，所述第二隔离层设置在所述第二检测层的侧壁上，且所述第二隔离层位于所述穿孔结构的内侧。
可选地，所述晶圆层包括基板以及晶圆本体，所述基板设置在所述第二检测层背离所述第一检测层的一侧，所述晶圆本体设置在所述基板背离所述第二检测层的一侧；
所述基板上具有第三线路，所述第三线路的一端分别与所述第一检测层以及所述第二检测层电连接，另一端与所述晶圆本体电连接。
可选地，所述晶圆层还包括反射板，所述反射板设置在所述基板靠近所述第二检测层的一侧。
可选地，所述第一检测层背离所述第二检测层的一面为第一入光面，靠近所述第二检测层的一面为第一出光面；
所述雪崩二极管装置还包括透镜及陷光结构，所述透镜设置在所述第一入光面背离所述第二检测层的一侧，所述陷光结构设置在所述第一入光面朝向所述第二检测层的一侧。
可选地，所述陷光结构包括多个凸块，所述凸块均匀间隔设置在所述第一入光面上。
可选地，所述凸块的横截面呈三角形设置。
可选地，所述第二检测层靠近所述第一检测层的一面为第二入光面，背离所述第一检测层的一面为第二出光面；
其中，所述第二入光面背离所述第一检测层的一侧设置有所述陷光结构。
本发明技术方案通过电极连接将所述第一检测层与所述第二检测层电连接，所述第一检测层通过所述电极连接层以及所述第二检测层上的穿孔结构实现与所述晶圆层的电连接，所述第二检测层则直接与所述晶圆层电连接，通过所述晶圆层读取近红外光信号（SPAD信号）。通过所述第一检测层与所述第二检测层增加近红外光的吸收区域，从而提高近红外光在所述雪崩二极管装置中的光程，提高近红外光被探测到的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明雪崩二极管装置的结构示意图；
图2为本发明雪崩二极管装置的俯视剖面图；
图3为本发明雪崩二极管装置的主视剖面图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供了一种雪崩二极管装置，所述雪崩二极管装置包括电极连接层30、晶圆层40及相对设置的第一检测层10与第二检测层20；所述电极连接层30设置在所述第一检测层10与所述第二检测层20之间，所述第一检测层10与所述电极连接层30电连接；所述晶圆层40设置在所述第二检测层20背离所述第一检测层10的一侧，所述第二检测层20与所述晶圆层40电连接；所述第二检测层20的侧壁上设有穿孔结构22，其中，所述电极连接层30通过所述穿孔结构22与所述晶圆层40电连接。
作为一种实施例，所述第一检测层10与所述第二检测层20均采用背照式（BackSide Illumination，BSI）雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode，SPAD），背照式工艺将做好电极和引线的SPAD直接翻转并与下方电路连接，然后把上方SPAD减薄至目标厚度，从而大幅提高SPAD的填充因子（Fill Factor），提高光电探测效率。
作为另一种实施例，所述第一检测层10或所述第二检测层20中的一者可以采用前照式（Front Side Illumination，FSI）雪崩二极管，另一者采用背照式雪崩二极管，前照式工艺把电极以及引线做在SPAD上方，工艺简单，成本低，降低光电探测效率。将两种方不同结构的雪崩二极管进行结合从而来提高近红外光的光程。
此外，请参照图1中所述第一检测层10以及所述第二检测层20内均设置有雪崩区域，因此也可以通过增加所述第一检测层10以及所述第二检测层20中雪崩区的方式来提高近红外光的光程。
本实施例中以所述第一检测层10以及所述第二检测层20均采用背照式雪崩二极管进行设置。
请参照图1，所述第一检测层10、所述电极连接层30、所述第二检测层20以及所述晶圆层40由上至下依次安装连接。所述电极连接层30由二氧化硅制成，通过蚀刻、嵌入等方式在所述电极连接层30上制作形成金属连线。其中二氧化硅对近红外光吸收为0。此外，所述电极连接层30也可以采用其他相同或相似性能材料进行制备。
近红外光首先通过所述第一检测层10进入，透过所述电极连接层30后进入所述第二检测层20，所述第一检测层10与所述第二检测层20将检测的电信号通过线路发送至所述晶圆层40接收。
其中，本实施例通过采用二氧化硅制作所述电极连接层30，可以认为近红外光穿过所述电极连接层30后能够无损耗进入到所述第二检测层20中。
可以理解，所述第二检测层20与所述晶圆层40相互抵接，通过基板41中的线路可直接实现电连接；而所述第一检测层10与所述晶圆层40之间间隔了所述第二检测层20，因此，为了保证稳定的有线连接，通过在所述第二检测层20上设置所述穿孔结构22。所述穿孔结构22贯穿整个所述第二检测层20的侧壁，所述穿孔结构22的一侧与所述第一检测层10连通，另一侧与所述晶圆层40连通，从而通过引线穿过所述穿孔结构22可实现所述第一检测层10与所述晶圆层40的电连接。通过电连接所述第一检测层10与所述第二检测层20均能够将近红外光信号直接传输至所述晶圆层40中，确保数据准确度。
需要说明的是，在针对不同方向的近红外光进行检测时，所述第一检测层10、所述电极连接层30、所述第二检测层20以及所述晶圆层40的安装方向可进行调整，例如依次从左至右或者依次从下至上等。
本实施例中，通过FDTD 光场仿真，单层SPAD结构与本发明所述雪崩二极管装置对比如下：当入射光为850nm，光吸收从63%提升至81%；当入射光为905nm，光吸收从57%到77%；当入射光为940nm，光吸收从51%到73%。也即波长越长，本发明所述雪崩二极管装置的吸收效果提升越明显。
本发明技术方案通过电极连接将所述第一检测层10与所述第二检测层20电连接，所述第一检测层10通过所述电极连接层30以及所述第二检测层20上的穿孔结构22实现与所述晶圆层40的电连接，所述第二检测层20则直接与所述晶圆层40电连接，通过所述晶圆层40读取近红外光信号（SPAD信号）。通过所述第一检测层10与所述第二检测层20增加近红外光的吸收区域，从而提高近红外光在所述雪崩二极管装置中的光程，提高近红外光被探测到的概率。
进一步地，所述穿孔结构22包括第一穿孔221及第二穿孔222；所述电极连接层30包括第一线路31及第二线路32，所述第一线路31的一端与所述第一检测层10的阴极电连接，另一端通过所述第一穿孔221与所述第二检测层20的阴极连接；所述第二线路32的一端与所述第一检测层10的阳极电连接，另一端通过所述第二穿孔222与所述第二检测层20的阳极电连接；所述第二检测层20的阴极与阳极分别与所述晶圆层40的正极与负极电连接。
请参照图2及图3，所述第一检测层10的阴极为A，设置在所述第一检测层10的中心位置处；阳极为B，阳极呈环形设置。所述第一检测层10、所述第二检测层20采用立方体结构，分别在不同两侧的侧壁上开设穿孔，例如在所述第二检测层20任意相邻的两侧侧壁上进行开孔，从而形成所述第一穿孔221以及所述第二穿孔222。
所述第一检测层10具有阴极以及阳极，对应的，在所述电极连接层30上分别对应设有不同的金属连线，以形成所述第一线路31以及所述第二线路32。
通过调整线路图、外接引线等方式，将所述第一检测层10的阴极与所述第一线路31电连接，所述第一线路31穿过所述第一穿孔221直至与所述第二检测层20的阴极电连接。同样的，通过所述第二穿孔222实现所述第一检测层10的阳极与所述第二检测层20的阳极电连接。
最后，分别将所述第二检测层20的阴极与阳极对应与所述晶圆层40的正极、负极电连接，从而实现所述晶圆层40的信号接收。
可以理解，所述晶圆层40具体包括有基板41以及晶圆本体42，所述基板41设置在所述第二检测层20背离所述第一检测层10的一侧，所述晶圆本体42设置在所述基板41背离所述第二检测层20的一侧；所述基板41上具有第三线路411，所述第三线路411的一端分别与所述第一检测层10以及所述第二检测层20电连接，另一端与所述晶圆本体42电连接。
所述基板41可以采用电路板，通过蚀刻、印刷电路的方式在所述基板41上制作引线，从而形成所述第三线路411。调整所述第三线路411，通过所述第三线路411分别与所述第二检测层20的阳极、阴极电连接；所述第三线路411还分别与所述晶圆本体42的正负极电连接，从而实现所述晶圆本体42接收光信号。
进一步地，所述第一检测层10背离所述第二检测层20的一面为第一入光面13，靠近所述第二检测层20的一面为第一出光面14；所述雪崩二极管装置还包括透镜50及陷光结构12，所述透镜50设置在所述第一入光面13背离所述第二检测层20的一侧，所述陷光结构设置在所述第一入光面13朝向所述第二检测层20的一侧。
为了进一步提高近红外光的吸收效率，所述第一检测层10背离所述第二检测层20的一面作为所述第一入光面13，在所述第一入光面13的外侧安装透镜50，所述透镜50可以采用凸透镜50，从而起到光线会聚的效果，使更多的近红外光进入到所述第一检测层10中。
在所述第一入光面13的内侧还设置有所述陷光结构12，所述陷光结构12作用是减少入射光的反射率，并增加入射光在所述第一检测层10中的光程，从而提高所述第一检测层10对近红外光的吸收率。
具体的，所述陷光结构12包括多个凸块，所述凸块均匀间隔设置在所述第一入光面13上。且所述凸块的横截面呈三角形设置。多个所述凸块间隔设置形成锯齿状结构，近红外光射入后在所述陷光结构12的作用下形成漫反射作用。
部分未被吸收的近红外光通过所述第一检测层10第一出光面14射出到所述电极连接层30中。并穿过所述连接层进入到所述第二检测层20中。
所述第二检测层20靠近所述第一检测层10的一面为第二入光面23，背离所述第一检测层10的一面为第二出光面24；其中，所述第二入光面23背离所述第一检测层10的一侧设置有所述陷光结构12。
为了进一步提高所述第二检测层20中近红外光的吸收效率，在所述第二入光面23的内侧也设置有所述陷光结构12。需要说明的是，所述第二入光面23的内侧是指背离所述第一检测层10的一侧。
近红外光在穿过所述第二检测层20后，最终从所述第二出光面24射出所述第二检测层20。本实施例中，在所述晶圆层40上还设置有所述反射板，所述反射板设置在所述基板41靠近所述第二检测层20的一侧。
所述反射板采用金属材质制作。所述反射板贴合在所述第二出光面24的外侧，因此当近红外光从所述第二出光面24射出后，射入到所述反射板上，在所述反射板的作用下近红外光被反射又重新从所述第二出光面24重新进入到所述第二检测层20中，并被所述第二检测层20重新吸收。从而进一步提高整体近红外光的吸收效率，提高检测精确度。
进一步地，所述雪崩二极管装置还包括第一隔离层11及第二隔离层21，所述第一隔离层11设置在所述第一检测层10的侧壁上；所述第二隔离层21设置在所述第二检测层20的侧壁上，且所述第二隔离层21位于所述穿孔结构22的内侧。
分别在所述第一检测层10的侧壁以及所述第二检测层20的侧壁上设置有所述第一隔离层11以及所述第二隔离层21。所述第一隔离层11将整个所述第一检测层10的侧壁包裹住。所述第一隔离层11的作用是光学串扰隔离，所述第二隔离层21同理。
需要说明的是，在所述第二检测层20的侧壁上还设置有所述穿孔结构22，为了避免所述第二隔离层21与所述穿孔结构22相互干扰，所述第二隔离层21与所述第一隔离层11之间错位设置，所述第一隔离层11与所述第二隔离层21之间的检测可以设置为200-300nm，所述穿孔结构22则可以设置在与所述第一隔离层11对应的位置处，例如所述穿孔结构22设置在所述第一隔离层11的正下方。
在所述第一隔离层11与所述第二隔离层21的作用下，能防止高电压击穿被包裹的二氧化硅层以及所述穿孔结构22与所述第二隔离层21之间的二氧化硅层。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种雪崩二极管装置，其特征在于，所述雪崩二极管装置包括：
相对设置的第一检测层与第二检测层；
电极连接层，所述电极连接层设置在所述第一检测层与所述第二检测层之间，所述第一检测层与所述电极连接层电连接；
晶圆层，所述晶圆层设置在所述第二检测层背离所述第一检测层的一侧，所述第二检测层与所述晶圆层电连接；所述第二检测层的侧壁上设有穿孔结构，其中，所述电极连接层通过所述穿孔结构与所述晶圆层电连接；
所述穿孔结构包括第一穿孔及第二穿孔；
所述电极连接层包括第一线路及第二线路，所述第一线路的一端与所述第一检测层的阴极电连接，另一端通过所述第一穿孔与所述第二检测层的阴极连接；所述第二线路的一端与所述第一检测层的阳极电连接，另一端通过所述第二穿孔与所述第二检测层的阳极电连接；
所述第二检测层的阴极与阳极分别与所述晶圆层的正极与负极电连接；
所述雪崩二极管装置还包括：
第一隔离层，所述第一隔离层设置在所述第一检测层的侧壁上；
第二隔离层，所述第二隔离层设置在所述第二检测层的侧壁上，且所述第二隔离层位于所述穿孔结构的内侧；
所述第一穿孔与所述第二穿孔分别设置在所述第二检测层相邻的两个侧壁上；
所述电极连接层由二氧化硅制成。
2.根据权利要求1所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述晶圆层包括基板以及晶圆本体，所述基板设置在所述第二检测层背离所述第一检测层的一侧，所述晶圆本体设置在所述基板背离所述第二检测层的一侧；
所述基板上具有第三线路，所述第三线路的一端分别与所述第一检测层以及所述第二检测层电连接，另一端与所述晶圆本体电连接。
3.根据权利要求2所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述晶圆层还包括反射板，所述反射板设置在所述基板靠近所述第二检测层的一侧。
4.根据权利要求1所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述第一检测层背离所述第二检测层的一面为第一入光面，靠近所述第二检测层的一面为第一出光面；
所述雪崩二极管装置还包括透镜及陷光结构，所述透镜设置在所述第一入光面背离所述第二检测层的一侧，所述陷光结构设置在所述第一入光面朝向所述第二检测层的一侧。
5.根据权利要求4所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述陷光结构包括多个凸块，所述凸块均匀间隔设置在所述第一入光面上。
6.根据权利要求5所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述凸块的横截面呈三角形设置。
7.根据权利要求4所述的雪崩二极管装置，其特征在于，所述第二检测层靠近所述第一检测层的一面为第二入光面，背离所述第一检测层的一面为第二出光面；
其中，所述第二入光面背离所述第一检测层的一侧设置有所述陷光结构。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012032353A2 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-15 | The University Court Of The University Of Edinburgh | Single photon avalanche diode for cmos circuits |
| WO2012129755A1 (zh) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 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 |
| JP2017005276A (ja) * | 2016-09-30 | 2017-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
| CN107895743A (zh) * | 2016-10-04 | 2018-04-10 | 豪威科技股份有限公司 | 单光子雪崩光电二极管探测器的装置和方法 |
| CN111540789A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-14 | 湖北京邦科技有限公司 | 硅光电倍增器、光电探测装置及成像系统 |
| CN215678767U (zh) * | 2021-07-19 | 2022-01-28 | 上海大芯半导体有限公司 | 长波长单光子雪崩二极管距离传感器 |
| CN114068755A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-02-18 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 雪崩光电二极管及其制作方法 |
| CN115425101A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-02 | 南京邮电大学 | 一种双结单光子雪崩二极管、探测器及制作方法 |
| CN116031324A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-04-28 | 季华实验室 | 一种单光子雪崩二极管及制作方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8637875B2 (en) * | 2008-07-11 | 2014-01-28 | The Regents Of The University Of California | Single photon IR detectors and their integration with silicon detectors |
-
2023
- 2023-11-24 CN CN202311579791.3A patent/CN117316961B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012032353A2 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-15 | The University Court Of The University Of Edinburgh | Single photon avalanche diode for cmos circuits |
| WO2012129755A1 (zh) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 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 |
| JP2017005276A (ja) * | 2016-09-30 | 2017-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
| CN107895743A (zh) * | 2016-10-04 | 2018-04-10 | 豪威科技股份有限公司 | 单光子雪崩光电二极管探测器的装置和方法 |
| CN111540789A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-14 | 湖北京邦科技有限公司 | 硅光电倍增器、光电探测装置及成像系统 |
| CN215678767U (zh) * | 2021-07-19 | 2022-01-28 | 上海大芯半导体有限公司 | 长波长单光子雪崩二极管距离传感器 |
| CN114068755A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-02-18 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 雪崩光电二极管及其制作方法 |
| CN115425101A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-02 | 南京邮电大学 | 一种双结单光子雪崩二极管、探测器及制作方法 |
| CN116031324A (zh) * | 2023-03-29 | 2023-04-28 | 季华实验室 | 一种单光子雪崩二极管及制作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高量子效率和高增益多元混成光电探测器的研制;顾聚兴;;红外;20060810(第08期);全文 * |
Also Published As
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