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硅基高响应率CMOS集成光电探测器将高响应率的光电二极管和CMOS读出电路集成在一起，采用了制作成本较CCD低的成熟的CMOS技术，可以制作出大规模的阵列，并且可以在近紫外至近红外波段有较高的量子效率，将来会代替CCD，被广泛应用在天文观测、医疗影像和空间遥感等领域，用来提供高质量的图像。因此对其的研究一直以来都倍受重视。
本课题的研究目的是力求制作出高响应率的集成光电探测器。但是要想在近红外波段得到高的量子效率，硅光电二极管需要采用高电阻率(数千至上万Ω·cm)的硅片制作成PIN结构，而CMOS读出电路通常制作在低电阻率(几Ω·cm到几十Ω·cm)的硅衬底上。为了解决这种矛盾，本文探索了三种集成光电二极管和CMOS读出电路的方法，进行了以下几个方面的工作：
首先，研究了在SOI材料上单片集成光电二极管和MOS读出电路的基本结构和工艺，考虑了光电二极管与SOI MOS电路工艺的兼容性，设计并在SOI衬底上制作出了单片集成的光电探测器，证明了采用的基本结构和工艺在SOI材料上单片集成光电二极管和读出电路是可行的。
其次，设计了基于高电阻率(～1000Ω·cm)硅衬底的单片集成PIN光电二极管和双阱CMOS读出电路的光电探测器的结构及工艺流程，分析了这种方法所面临的问题并给出了解决方案，论证了制作工艺的可行性。
最后，研制出了由硅全耗尽背照式光电二极管阵列和CMOS读出电路组成的硅全耗尽背照式混成CMOS焦平面阵列。在设计硅全耗尽背照式光电二极管阵列的过程中，使用TCAD软件仿真了工艺流程中的工艺参数，以及器件的串音特性，分析了衬底的正面等效连接的可行性，优化了器件结构。并对其建立了模型，分析了其在不同反偏压下的光谱响应特性。设计并制作出硅全耗尽背照式光电二极管阵列，以及基于CMOS工艺的阵列的读出电路。然后用混成的方法，通过铟柱把二者对接组成硅全耗尽背照式混成CMOS焦平面。最后对焦平面进行了详细的测试。在0.4～1.1μm波长范围内，焦平面都有较高的响应率，峰值波长为0.99μm，峰值响应率为0.72A/W。通过采用N+N背电场结构，使0.4μ m处的内量子效率达97％，达到了短波增强的目的。测试结果表明衬底的等效正面引出是可行的，方便了压焊引出。