[实用新型]光电二极管及TOF测距装置

说明书

本实用新型公开一种光电二极管及TOF测距装置，该光电二极管包括衬底、第一电极层、第一电极、第二电极层、第二电极和辅助电极，所述第一电极层设于所述衬底上，所述第一电极设于所述第一电极层上，所述第二电极层设于所述衬底上，所述第二电极设于所述第二电极层上，所述辅助电极接电位或悬空，以产生与所述第一电极层和所述衬底之间的电场方向相对抗的电场，或者对所述第一电极层和所述衬底之间的电场形成屏蔽。本实用新型的光电二极管及TOF测距装置中，由于辅助电极产生与第一电极层和衬底之间的电场方向相对抗的电场，或者辅助电极对第一电极层和衬底之间的电场形成屏蔽，因此能降低第一电极层边沿的电场，从而起到降低暗计数的作用。

技术领域

本实用新型涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种支持TOF应用的光电二极管及TOF测距装置。

背景技术

图像传感器是将光学图像信息转化为电学信息的设备，TOF(Time of Fly) 在图像传感器中主要应用于获取3D图像的系统。系统利用基于光学飞行时间通过光线从光源到达物体，再反射回图像传感器的时间来测量成像目标到图像传感装置的距离。图像传感器的每个像素都参与测距，以获得高精度的深度图像。

随着3D图像的广泛应用，比如AR(增强现实)、VR(虚拟现实)、无人机、机器人及数字相机等的应用，TOF像素电路及像素电路的传感装置将得到进一步发展。不但可应用于获取高精度的图像，还可实现对物体识别、障碍检测等功能。且TOF的深度计算不受目标物体表面灰度和特征影响，可以非常准确的进行目标三维图像的探测。

一种基于半导体的光电探测器称作雪崩光电二极管，或者APD。这种类型的结构通常由大量用作不同的目的，例如吸收和倍增的固体半导体材料构成。雪崩光电二极管(APD)用来将光信号转换为电信号，并且作为光通信系统中的光接收元件。在光传输系统中，光发射模块和光接收模块是比较核心、比较昂贵的器件。而在光接收模块中，采用APD探测器的光接收模块是主要和重要的产品。然而，在TOF图像传感器中，像素的暗计数会严重影响传感器的帧率和性能。所谓暗计数，是指杂散光(非信号光)或电噪声也被单光子探测器认为是有效光信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可降低暗计数的光电二极管及TOF测距装置。

本实用新型提供一种光电二极管，包括衬底、第一电极层、第一电极、第二电极层、第二电极和辅助电极，所述第一电极层设于所述衬底上，所述第一电极设于所述第一电极层上，所述第二电极层设于所述衬底上，所述第二电极设于所述第二电极层上，所述辅助电极接电位或悬空，以产生与所述第一电极层和所述衬底之间的电场方向相对抗的电场，或者对所述第一电极层和所述衬底之间的电场形成屏蔽。

进一步地，所述衬底为P型衬底，所述第一电极层为N+型掺杂层，所述第一电极和所述第二电极为金属层，所述第二电极层为P+型掺杂层，所述第一电极接电位，所述第二电极接地。

进一步地，所述辅助电极包括金属层或多晶硅层，且所述金属层或所述多晶硅层接电位或悬空。

进一步地，所述光电二极管还包括保护阱，所述第一电极层由所述保护阱环绕包围，所述第二电极层环绕于所述保护阱外侧。

进一步地，所述保护阱为N型掺杂区。

进一步地，所述第一电极层、所述第二电极层和所述保护阱均内嵌于所述衬底的顶部，所述保护阱与所述第一电极层有部分重叠，所述第二电极层和所述保护阱之间设有由所述衬底填充的间隙。

进一步地，所述辅助电极设于所述衬底上方，且其底部和所述保护阱、所述衬底接触，以覆盖所述保护阱和所述衬底位于顶面的交界处。

进一步地，所述辅助电极设于所述保护阱和所述衬底的上方，且与所述保护阱和所述衬底在垂直方向上间隔一定距离，所述辅助电极在垂直方向上朝所述保护阱和所述衬底的投影分别与所述保护阱和所述衬底重叠，以覆盖所述保护阱和所述衬底位于顶面的交界处。