一个3.06微米单光子雪崩二极管像素,嵌入金属接触和电网,在深沟像素隔离上,用于高分辨率光子计数
Jun Ogi1, Fumiaki Sano1, Tatsuya Nakata1
1Sony Semiconductor Solutions Corporation, Atsugi-shi 243-0014, Japan.
Sensors (Basel, Switzerland)
|November 14, 2023
概括
这项研究引入了一种新的单光子雪崩二极管 (SPAD) 像素设计. 它实现了低暗计数率和高级成像传感器的高光子检测效率.
科学领域:
- 光子学和半导体设备 半导体设备
- 图像传感器技术图像传感器技术
- 集成电路设计 集成电路设计
背景情况:
- 单光子雪崩二极管 (SPAD) 对于低光成像至关重要.
- 将SPAD阵列扩展到高分辨率,在性能和功耗方面带来了挑战.
- 边缘破坏和暗电流是SPAD像素设计中的关键限制.
研究的目的:
- 为了呈现一个新的3.06微米距的SPAD像素设计.
- 为了提高暗计数率 (DCR) 和光子检测效率 (PDE).
- 通过阵列集成实现高分辨率光子计数图像传感器.
主要方法:
- 在两步深沟隔离中实现嵌入式金属接触和电网.
- 优化SPAD像素的潜在设计,以抑制边缘故障.
- 聚电阻的集成用于降低电压下降和功耗.
主要成果:
- 实现了低暗计数率,即每秒计数15.8次 (cps).
- 显示了57%的高光子检测效率.
- 由于嵌入的金属光学屏蔽,获得了0.4%的低交叉通讯概率.
结论:
- 呈现的SPAD像素设计有效地抑制了边缘破坏,并减少了暗数.
- 集成的功能增强光学屏蔽,减少交叉声,并改善PDE.
- 这种设计适用于高分辨率光子计数图像传感器中的大型阵列,优化功率交付和消耗.
