单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备的制作方法

本公开涉及一种单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

背景技术：

1、雪崩光电二极管(avalanche photodiode，apd)是一种固态(solid-state)光检测器，其向p-n接合部施加高偏置电压，以提供雪崩倍增(avalanche multiplication)带来的高增益。若能量大于半导体的带隙的入射光子到达光电二极管，则生成电子-空穴对(electron-hole pair，ehp)。高电场使光生成(photo-generated)电子朝向(+)侧快速加速，这种加速的电子产生的冲击离子化(impact ionization)会接连生成额外的电子-空穴对，之后，这种电子均加速到阳极侧。与此类似地，空穴也朝向(-)侧快速加速，并产生同样的现象。这种流程重复光生成电子或空穴雪崩倍增的过程。因此，apd为工作原理与光电倍增管(photomultiplier tubes)类似的基于半导体的元件。线性模式apd是一种有效的放大器，其通过控制偏置电压来设置增益，并可在线性模式中获得数十～数千的增益。

2、单光子雪崩二极管(single-photon avalanche diode，spad)是一种apd，其使p-n接合部以其击穿电压(breakdown voltage)以上偏置，以在盖革(geiger)模式下工作。单入射光子触发(trigger)雪崩现象，并可产生非常大的电流，由此，可以获得淬灭(quenching)电阻或电路等以及可容易测量的脉冲。即，相比于线性模式apd，spad作为产生大脉冲的设备工作。在触发雪崩后，为了淬灭雪崩流程，使用淬灭电阻或电路(quenching resistor orcircuit)来将偏置电压减少至击穿电压以下。一旦被淬灭，为了检测其他光子，偏置电压再次上升至击穿电压以上来复位spad。

3、spad可由包括淬灭电阻或电路在内的再充(recharge)电路、存储器、门电路、计数器、时间-数字转换器(time-to-digital converter)等组成。spad像素是基于半导体的，因此容易配置成阵列。

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、本发明所要解决的问题在于，提供一种具有得以改善的噪声特性的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

3、本发明所要解决的问题在于，提供一种具有得以改善的效率的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

4、本发明所要解决的问题在于，提供一种具有低击穿电压的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

5、本发明所要解决的问题在于，提供一种在不形成保护环的状态下工作的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

6、本发明所要解决的问题在于，提供一种更稳定地工作的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

7、本发明所要解决的问题在于，提供一种包括得以提升的保护环且具有更加优秀的特性的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

8、但，所要解决的问题并不限定于上述公开。

9、用于解决问题的方案

10、根据一方面，可提供一种单光子雪崩二极管，其包括：高浓度掺杂区；第一低浓度掺杂区，其覆盖上述高浓度掺杂区；保护环，其设置于上述第一低浓度掺杂区的侧面上；第一阱，其覆盖上述第一低浓度掺杂区及上述保护环；以及接触部，其与上述第一阱电性连接，上述高浓度掺杂区、上述第一低浓度掺杂区及上述保护环具有第一导电型，上述第一阱及上述接触部具有第二导电型。

11、单光子雪崩二极管还包括缓冲区，其设置于上述第一阱与上述接触部之间，上述缓冲区具有上述第二导电型，且可具有低于上述接触部的掺杂浓度。

12、上述缓冲区与上述保护环隔开，上述第一阱可延伸至上述缓冲区与上述保护环之间。

13、单光子雪崩二极管还包括：第二低浓度掺杂区，其设置于上述第一低浓度掺杂区上；以及第二阱，其设置于上述第二低浓度掺杂区与上述第一阱之间，上述第二低浓度掺杂区及上述第二阱可具有上述第二导电型。

14、单光子雪崩二极管还可包括多晶硅图案，其设置于上述保护环上。

15、上述保护环可从上述第二阱的上表面突出。

16、根据一方面，可提供一种单光子雪崩二极管，其包括：高浓度掺杂区；第一低浓度掺杂区，其设置于上述高浓度掺杂区上；保护环，其设置于上述第一低浓度掺杂区的侧面上；第一阱，其覆盖上述第一低浓度掺杂区及上述保护环；以及接触部，其与上述第一阱电性连接，上述高浓度掺杂区及上述保护环具有第一导电型，上述第一低浓度掺杂区、上述第一阱及上述接触部具有第二导电型。

17、单光子雪崩二极管还包括第二阱，其设置于上述第一低浓度掺杂区上，上述第二阱可具有上述第二导电型。

18、上述第二阱的上表面可配置得高于上述保护环的上表面。

19、单光子雪崩二极管还包括缓冲区，其设置于上述第一阱与上述接触部之间，上述缓冲区具有上述第二导电型，且可具有低于上述接触部的掺杂浓度。

20、上述缓冲区的上表面可配置得高于上述保护环的上表面。

21、单光子雪崩二极管还可包括多晶硅图案，其设置于上述保护环上。

22、根据一方面，可提供一种电子设备，其包括单光子雪崩二极管，上述单光子雪崩二极管包括：高浓度掺杂区；第一低浓度掺杂区，其覆盖上述高浓度掺杂区；保护环，其设置于上述第一低浓度掺杂区的侧面上；第一阱，其覆盖上述第一低浓度掺杂区及上述保护环；以及接触部，其与上述第一阱电性连接，上述高浓度掺杂区、上述第一低浓度掺杂区及上述保护环具有第一导电型，上述第一阱及上述接触部具有第二导电型。

23、根据一方面，可提供一种包括电子设备的激光雷达设备，上述电子设备包括单光子雪崩二极管，上述单光子雪崩二极管包括：高浓度掺杂区；第一低浓度掺杂区，其覆盖上述高浓度掺杂区；保护环，其设置于上述第一低浓度掺杂区的侧面上；第一阱，其覆盖上述第一低浓度掺杂区及上述保护环；以及接触部，其与上述第一阱电性连接，上述高浓度掺杂区、上述第一低浓度掺杂区及上述保护环具有第一导电型，上述第一阱及上述接触部具有第二导电型。

24、发明效果

25、本公开可提供一种具有得以改善的噪声特性的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

26、本公开可提供一种具有得以改善的效率的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

27、本公开可提供一种具有低击穿电压的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

28、本公开可提供一种在不形成保护环的状态下工作的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

29、本公开可提供一种更稳定地工作的单光子雪崩二极管、电子设备及激光雷达设备。

30、本公开可提供一种包括得以提升的保护环且具有更加优秀的特性的单光子雪崩二极管、包括其的电子设备及激光雷达设备。

31、发明的效果并不限定于上述公开。