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采用多晶硅场板降低单光子雪崩二极管探测器暗计数的研究

韩冬 孙飞阳 鲁继远 宋福明 徐跃

采用多晶硅场板降低单光子雪崩二极管探测器暗计数的研究

韩冬, 孙飞阳, 鲁继远, 宋福明, 徐跃, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-09

采用多晶硅场板降低单光子雪崩二极管探测器暗计数的研究

  • 1. 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院
  • 2. 南京邮电大学电子与光学工程学院
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金面上项目(61571235,61871231)

摘要: 针对削弱暗计数噪声对单光子雪崩二极管(SPAD)探测器的影响,本文研究了采用多晶硅场板降低SPAD器件暗计数率(DCR)的机理和方法。基于0.18-μm 标准CMOS工艺,在一种可缩小的P+/P阱/深N阱器件结构的P+有源区和浅沟道隔离区(STI)之间淀积了一层多晶硅场板来减小器件暗计数噪声。测试结果表明,多晶硅场板的淀积使SPAD器件的DCR降低了一个数量级,其在高温下的暗计数性能甚至优于室温下的未淀积多晶硅场板的器件。通过TCAD仿真进一步发现,SPAD器件保护环区域的峰值电场被多晶硅场板引入到STI内部,保护环区域的整体电场降低了25%;最后通过对DCR的建模计算得出,多晶硅场板削弱了具有高缺陷密度的保护环区域的电场,使缺陷相关DCR显著降低,从而有效改善了SPAD的暗计数性能。

English Abstract

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