光探测装置的制作方法

本公开实施例涉及光电转换，尤其涉及一种光探测装置。

背景技术：

1、光探测装置是激光探测中的重要组成部分，随着半导体工艺的迅速发展，将光探测器和电路等集成于芯片，制成高集成度、低成本的光探测装置成为趋势。在多种光探测器中，单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)具有极高的增益，从而具有良好的弱信号探测能力和时间分辨能力，在飞行时间测距、荧光寿命成像等场景中得到广泛应用。spad器件与互补金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，cmos)工艺兼容，因此spad器件能够与cmos读出电路芯片进行集成，从而实现低成本、高性能的spad传感器。光探测装置可以包括spad传感器阵列和读出芯片，其中，spad传感器可以进行光电转换并输出电信号，读出芯片可以读取电信号，进行信号处理和存储。

2、cmos工艺对读出芯片的工作电压造成限制，进而spad输出的电信号不能超过读出芯片的工作电压，否则读出芯片无法有效工作。spad输出的电信号电压与施加在spad两端的反向偏压相关，因此受限于读出芯片的工作电压，spad反向偏压也受到较大的限制。spad的性能与施加的反向偏压大小相关，一般来说，探测效率随着反向偏压的升高而增大。若spad工作于低压环境内，spad中耗尽区的覆盖范围较低，会对spad的探测效率、时间抖动等性能参数产生负面影响，进而对光探测装置产生负面影响。因此如何提供技术方案，以降低光探测器的工作电压受到的限制，提升光探测器以及光探测装置的性能，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供一种光探测装置，能够提升光探测装置的性能。

2、本公开实施例还提供了一种光探测装置，包括：

3、光探测芯片，包括光探测器，适于进行光电转换，并输出相应的电信号；

4、读出芯片，包括读出电路，适于读出所述电信号；

5、所述光探测器的工作电压高于所述光探测器的雪崩击穿电压，

6、其中，所述电信号对应的最大电压，低于所述工作电压与所述雪崩击穿电压的差值。

7、可选地，所述电信号对应的最大电压正比于过电压，其中，所述过电压为工作电压与雪崩击穿电压的差值。

8、可选地，所述光探测装置还包括：

9、淬灭电路，用于控制所述光探测器的工作状态，并输出所述电信号；

10、所述淬灭电路包括多个淬灭电阻，所述电信号对应的最大电压与过电压的比值，由所述多个淬灭电阻的阻值确定。

11、可选地，所述淬灭电路还包括：

12、信号输出端，适于输出所述电信号，所述信号输出端设于所述多个淬灭电阻之间，所述信号输出端与所述读出电路相连。

13、可选地，至少一个淬灭电阻设于光探测芯片。

14、可选地，所述多个淬灭电阻包括第一淬灭电阻和第二淬灭电阻，所述第一淬灭电阻、第二淬灭电阻以及所述光探测器依次连接；所述淬灭电路还包括信号输出端，适于输出电信号，所述信号输出端设于所述第一淬灭电阻和所述第二淬灭电阻之间。

15、可选地，所述第二淬灭电阻设于所述光探测芯片。

16、可选地，所述读出芯片还包括第一加压端，与所述第一淬灭电阻远离所述第二淬灭电阻的一端相连，适于加载第一供电电压。

17、可选地，所述光探测芯片还包括第一加压端，与所述第一淬灭电阻远离所述第二淬灭电阻的一端相连，适于加载第一供电电压。

18、可选地，所述光探测芯片还包括第二加压端，与所述光探测器远离所述淬灭电路的一端相连，适于加载第二供电电压，其中，所述第一供电电压和所述第二供电电压的差值为所述工作电压。

19、采用本公开实施例的光探测装置，通过为光探测芯片中的光探测器加载高于光探测器的雪崩击穿电压的工作电压，可以使所述光探测器发生雪崩击穿，从而获得高增益；在所述光探测器雪崩击穿后，所述光探测芯片可以向读出芯片的读出电路输出对应的电信号，所述电信号对应的最大电压低于光探测器的工作电压与雪崩击穿电压的差值，从而可以提高光探测器的工作电压，降低读出电路对光探测器的工作电压形成的限制，提升光探测器以及光探测装置的性能。

技术特征：

1.一种光探测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光探测装置，其特征在于，所述电信号对应的最大电压正比于过电压，其中，所述过电压为工作电压与雪崩击穿电压的差值。

3.根据权利要求2所述的光探测装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的光探测装置，其特征在于，所述淬灭电路还包括：

5.根据权利要求3所述的光探测装置，其特征在于，至少一个淬灭电阻设置于所述光探测芯片。

6.根据权利要求3所述的光探测装置，其特征在于，所述多个淬灭电阻包括第一淬灭电阻和第二淬灭电阻，所述第一淬灭电阻、第二淬灭电阻以及所述光探测器依次连接；

7.根据权利要求6所述的光探测装置，其特征在于，所述第二淬灭电阻设于所述光探测芯片。

8.根据权利要求7所述的光探测装置，其特征在于，所述读出芯片还包括第一加压端，与所述第一淬灭电阻远离所述第二淬灭电阻的一端相连，适于加载第一供电电压。

9.根据权利要求7所述的光探测装置，其特征在于，所述光探测芯片还包括第一加压端，与所述第一淬灭电阻远离所述第二淬灭电阻的一端相连，适于加载第一供电电压。

10.根据权利要求8或9所述的光探测装置，其特征在于，所述光探测芯片还包括第二加压端，与所述光探测器远离所述淬灭电路的一端相连，适于加载第二供电电压，其中，所述第一供电电压和所述第二供电电压的差值为所述工作电压。

技术总结本公开提供一种光探测装置，其中，所述光探测装置，包括：光探测芯片，包括光探测器，适于进行光电转换，并输出相应的电信号；读出芯片，包括读出电路，适于读出所述电信号；所述光探测器的工作电压高于所述光探测器的雪崩击穿电压，其中，所述电信号对应的最大电压，低于所述工作电压与所述雪崩击穿电压的差值。采用上述技术方案，可以降低光探测器的工作电压受到的限制，提升光探测器以及光探测装置的性能。技术研发人员：陈垚江,向少卿受保护的技术使用者：上海禾赛科技有限公司技术研发日：20231204技术公布日：2024/7/11