論文の概要: A Backside-Illuminated Charge-Focusing Silicon SPAD with Enhanced Near-Infrared Sensitivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.01560v1
• Date: Thu, 3 Mar 2022 08:19:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-23 05:51:52.738578
• Title: A Backside-Illuminated Charge-Focusing Silicon SPAD with Enhanced Near-Infrared Sensitivity
• Title（参考訳）: 近赤外感度を増強したバックサイド照明型シリコンSPAD
• Authors: Edward Van Sieleghem, Gauri Karve, Koen De Munck, Andrea Vinci, Celso Cavaco, Andreas S\"uss, Chris Van Hoof, Jiwon Lee
• Abstract要約: 検出器は2$mu$mの広角乗算領域を含み、球面一様電界ピークは電界集束によって強制される。 デバイスは15$mu$mのピッチを持ち、パフォーマンスを著しく損なわずにスケールダウンできる。 これらの特徴により、デバイスアーキテクチャは、集積エレクトロニクスを備えた大型のToFイメージングアレイに適している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2019888796331233
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: A backside-illuminated (BSI) near-infrared enhanced silicon single-photon avalanche diode (SPAD) for time-of-flight (ToF) light detection and ranging applications is presented. The detector contains a 2 $\mu$m wide multiplication region with a spherically-uniform electric field peak enforced by field-line crowding. A charge-focusing electric field extends into a 10 $\mu$m deep absorption volume, whereby electrons generated in all corners of the device can move efficiently towards the multiplication region. The SPAD is integrated with a customized 130 nm CMOS technology and a dedicated BSI process. The device has a pitch of 15 $\mu$m, which has the potential to be scaled down without significant performance loss. Furthermore, the detector achieves a photon detection efficiency of 27% at 905 nm, with an excess bias of 3.5 V that is controlled by integrated CMOS electronics, and a timing resolution of 240 ps. By virtue of these features, the device architecture is well-suited for large format ToF imaging arrays with integrated electronics.
• Abstract（参考訳）: バックサイド照明(BSI)近赤外高強度シリコン単光子アバランシェダイオード(SPAD)を飛行時間検出(ToF)光検出および測光用として提案する。 この検出器は2$\mu$mの広角乗算領域を含み、球面一様電界ピークは電界集束によって強制される。 電荷焦点電界は10$\mu$mの深い吸収体積に広がり、デバイスの全角で生成された電子は乗算領域へ効率的に移動することができる。 SPADはカスタマイズされた130nmCMOS技術と専用のBSIプロセスと統合されている。 このデバイスは15$\mu$mのピッチを持ち、性能が大幅に低下することなくスケールダウンできる。 さらに、この検出器は、集積cmosエレクトロニクスにより制御される3.5vのバイアスと240psのタイミング分解能を有する905nmで27%の光子検出効率を達成する。 これらの特徴により、デバイスアーキテクチャは集積エレクトロニクスを備えた大型のToFイメージングアレイに適している。

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