[发明专利]单光子雪崩二极管、形成方法、驱动方法以及激光雷达

说明书

本发明实施例提供一种单光子雪崩二极管、形成方法、驱动方法以及激光雷达，在本发明实施例提出的单光子雪崩二极管工作时，通过所述第一接触孔插塞对所述深槽隔离结构施加电压，调制所述PN结的周围区域的电场，从而使得更多的载流子集中于PN结区域，有利于降低PN结边缘区域被击穿的概率。且因为所述深槽隔离结构与所述第一掺杂区相间隔，从而在通过对深槽隔离结构施加电压时，能够有效地对PN结边缘区域的电场进行调制，同时所述PN结的电场强度不易受到深槽隔离结构的电压的影响，有利于提高所述单光子雪崩二极管的电学性能。

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，尤其涉及一种单光子雪崩二极管、形成方法、驱动方法以及激光雷达。

背景技术

激光雷达(LIDAR)，是以发射激光束探测目标的距离、速度等特征量的雷达系统，在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。

所述激光雷达包含光电探测器和成像透镜。所述成像透镜将光聚焦到光电探测器上以形成图像，且光电探测器将光转换成电信号。随着激光雷达的体积的微型化，存在减小光电探测器尺寸的持续需求，光电探测器中的一种类型为单光子雪崩二极管(SinglePhoton Avalanche Diode，SPAD)，单光子雪崩二极管为利用光电二极管在盖革模式下发生载流子雪崩倍增效应而制成的光电器件。

单光子雪崩二极管有一个需要解决的重要问题就是边缘击穿。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种单光子雪崩二极管、形成方法、驱动方法以及激光雷达，降低所述单光子雪崩二极管边缘击穿的概率，提高单光子雪崩二极管的电学性能，提高激光雷达的探测效果。

本发明技术方案提供一种单光子雪崩二极管，包括：衬底和位于所述衬底上的二极管区，所述二极管区包括外延层、位于所述外延层顶部的第一掺杂区；深槽隔离结构，所述深槽隔离结构与所述二极管区相邻，且与所述第一掺杂区相间隔；介电层，位于所述深槽隔离结构的顶部；第一接触孔插塞，贯穿所述介电层，与所述深槽隔离结构的顶部连接。

相应地，本发明技术方案还提供一种单光子雪崩二极管的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成二极管区和与二极管区相邻的深槽隔离结构，所述二极管区包括外延层、位于所述外延层顶部的第一掺杂区；形成覆盖所述深槽隔离结构的介电层；形成贯穿所述介电层，且与所述深槽隔离结构的顶部连接的第一接触孔插塞。

相应地，本发明技术方案还提供一种单光子雪崩二极管的驱动方法，包括：通过所述第一接触孔插塞对所述深槽隔离结构施加电压。

相应地，本发明技术方案还提供一种激光雷达，包括：发射单元，用于提供发射光束，所述发射光束被目标物反射后形成回波光束；接收单元，用于接收回波光束，所述接收单元包括前述的所述单光子雪崩二极管。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的单光子雪崩二极管中，二极管区中的所述第一掺杂区朝向外延层的界面处形成PN结，所述深槽隔离结构与所述二极管区相邻，介电层，位于所述深槽隔离结构的顶部，所述第一接触孔插塞，贯穿所述介电层，与所述深槽隔离结构的顶部连接，在本发明实施例所述单光子雪崩二极管工作时，通过所述第一接触孔插塞对所述深槽隔离结构施加电压，能够调制所述PN结的周围区域的电场，从而使得更多的载流子集中于PN结区域，有利于降低PN结边缘区域被击穿的概率。且因为所述深槽隔离结构与所述第一掺杂区相间隔，从而在通过对深槽隔离结构施加电压时，能够有效地对PN结边缘区域的电场进行调制，同时所述PN结的电场强度不易受到深槽隔离结构的电压的影响，有利于提高所述单光子雪崩二极管的电学性能。