1.一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,包括PN结、雪崩区及P衬底,所述P衬底设置于底面,P衬底上设置有PN结及雪崩区,所述雪崩区位于PN结处,其特征在于,所述PN结为改进的PN结,改进的PN结是在重掺杂的P型区域与轻掺杂的N阱中间还加入了一层轻掺杂的P阱形成改进PN结;并且在改进PN结两侧加入了N阱,所述相邻N阱通过横向扩散在PN结边缘处形成虚拟保护环;还包括中心N阱,所述中心N阱与轻掺杂的P阱之间的区域为雪崩区,所述雪崩区的雪崩结为轻掺杂的P阱/中心N阱。
2.根据权利要求1所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,当PN结发生雪崩击穿时,载流子进行成倍地增加,但该PN结并不是常规的单边突变结,所以该结构的耗尽区宽度会有明显地加宽,大多数载流子不易发生带间隧穿。
3.根据权利要求1所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,所述PN结两侧加入N阱,此时中心N阱与两侧N阱之间存在一定的间距,由于N阱与间隙之间存在浓度-差,所以三个N阱之间存在横向扩散,导致PN结边缘处形成了n虚拟保护环。
4.根据权利要求1所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,当入射光子进入器件的吸收区即中心N阱处被吸收后,产生光生载流子。此时,雪崩击穿效应发生在轻掺杂的P-well/N-well结处,这就使得耗尽区的宽度明显加宽。
5.根据权利要求1所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,所述P阱的浓度及厚度、N阱间隙是可调的。
6.根据权利要求5所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,所述通过工艺调节P阱的浓度、厚度、N阱间隙,得到不同的暗电流特性曲线,从而得到暗计数率特性曲线,还可以通过降低温度以及减少材料深层的陷阱数量来优化暗计数率。
7.根据权利要求1-6之一所述的一种低暗计数率CMOS SPAD光电器件,其特征在于,所述N阱、P阱、中心N阱采用的材料为硅。