高光电探测效率CMOS 单光子雪崩二极管器件

• 作者: 何雍春 唐政维 李俊峰 王冠宇 王巍 王广 袁军 陈婷
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 单光子雪崩二极管 标准0.18μmCMOS工艺 深N阱 保护环 击穿特性 响应度 光子探测效率
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 所属期刊栏目: 光学器件
• 页码范围: 1-7
• 页数: 7页
• 分类号: TN364
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20174608.0823001

摘要

基于0.18 μm CMOS工艺技术,制作了单光子雪崩二极管,可对650~950 nm波段的微弱光进行有效探测.该器件采用P+/N阱结构,P+层深度较深,以提高对长光波的光子探测效率与响应度;采用低掺杂深N阱增大耗尽层厚度,可以提高探测灵敏度;深N阱与衬底形成的PN结可有效隔离衬底,降低衬底噪声;采用P阱保护环结构以预防过早边缘击穿现象.通过理论分析确定器件的基本结构参数及工艺参数,并对器件性能进行优化设计.实验结果表明,单光子雪崩二极管的窗口直径为10 μm,器件的反向击穿电压为18.4 V左右.用光强为0.001 W/cm2的光照射,650 nm处达到0.495 A/W的响应度峰值;在2V的过偏压下,650~950 nm波段范围内光子探测效率均高于30%,随着反向偏压的适当增大,探测效率有所提升.