【摘 要】
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为了探究单光子雪崩二极管（SPAD）器件的保护环宽度(WGR)对暗计数噪声的影响，基于标准180 nm CMOS工艺，设计了以低浓度掺杂深n阱（DNW）为保护环的p阱（PW）/DNW结构，通过实验和TCAD仿真研究了WGR对暗计数噪声的影响。实验结果表明，当WGR从1μm增加到2μm时，室温下SPAD器件的暗计数率（DCR）从79 kHz显著减小到17 kHz;当WGR从2μm增加到3μm时，DC
【机 构】
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南京邮电大学集成电路科学与工程学院
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（62171233,61571235）； 江苏省重点研发-社会发展资助项目（BE2019741）； 江苏省农业科技自主创新资金项目（CX（21）3062）； 0714）','2209','VIFjzXh4Y9Eljf-L8SsKQ8i1y8kMopzO1
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为了探究单光子雪崩二极管（SPAD）器件的保护环宽度(WGR)对暗计数噪声的影响，基于标准180 nm CMOS工艺，设计了以低浓度掺杂深n阱（DNW）为保护环的p阱（PW）/DNW结构，通过实验和TCAD仿真研究了WGR对暗计数噪声的影响。实验结果表明，当WGR从1μm增加到2μm时，室温下SPAD器件的暗计数率（DCR）从79 kHz显著减小到17 kHz;当WGR从2μm增加到3μm时，DCR不再发生明显变化。TCAD仿真揭示了当WGR从2μm减小到1μm时，保护环区域的电场强度增长较大，导致缺陷辅助隧穿（TAT）效应引起的暗计数显著增加。当WGR增加到2μm以上时，保护环区域的电场强度不再降低，继续增大WGR对降低DCR不再有效，反而会导致SPAD器件填充因子减小。因此DNW WGR为2μm的SPAD器件在具有低暗计数率的同时又有较小的尺寸，有利于高密度阵列的集成。
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