| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2021-03-26 12:50
A Back Illuminated 10μm SPAD Pixel Array Comprising Full Trench Isolation and Cu-Cu Bonding with Over 14% PDE at 940nm
○Kyosuke Ito・Yusuke Otake・Yoshiaki Kitano・Akira Matsumoto・Junpei Yamamoto・Takayuki Ogasahara・Hiroki Hiyama・Ryusei Naito・Kohei Takeuchi・Takanori Tada・Kosaku Takabayashi・Hajime Nakayama・Keiji Tatani・Tomoyuki Hirano・Toshifumi Wakano（SONY） |
| 抄録 |
（和） |
本稿では、300mmウエハ CMOS 90nmプロセスで作製した積層型シングルフォトンアバランシェダイオード (SPAD)アレイセンサーについて報告する。このセンサーは、厚さ 7μmの Si基板を用いた 10μm画素で構成、近赤外波長域（NIR）に感度を持つ。隣接画素からのクロストーク (X-talk）を抑制すべく、金属埋め込み型フルトレンチアイソレーション（FTI）を採用、フィルファクター (F.F）の最大化のため、Cu-Cu接合技術も採用した。プロセスとデバイス設計最適化で、λ=940nmで 14％以上の光子検出効率 (PDE）とタイミングジッタの抑制を達成、かつ過去の SPADセンサーと比較して最小のダークカウントレート（DCR）も達成した。本センサーを用いることで、効率的で、目に安全で、低コストな Time of Flight方式の測距が可能となる。 |
| （英） |
A state of the art Back Illuminated (BI) Single Photon Avalanche Diode (SPAD) array sensor realized via a 90nm CMOS process on a 300 mm silicon platform is reported in the following. The array consists of 10 μm pixels, each using a 7μm thick silicon active layer, which allows to extend the device’s optical sensitivity up to the Near-Infrared (NIR) spectrum. Furthermore, buried metal Full Trench Isolation (FTI) was employed to suppress crosstalk (X-talk) by a neighboring pixel. Finally, in order to maximize the Fill Factor (F.F), a Cu-Cu bonding process was carried out. Through process and device design optimization, not only a Photon Detection Efficiency (PDE) greater than 14% at λ= 940nm and low timing jitter were achieved, but also the best in class Dark Count Rate (DCR) as compared to previously reported SPAD sensors. These combined features pave the way towards efficient, eye-safe and cost-effective time of flight applications. |
| キーワード |
（和） |
SPAD / Time-of-Flight / 測距センサー / dToF / Back Illuminated / / / |
| （英） |
SPAD / Time-of-Flight / Depth Sensor / dToF / Back Illuminated / / / |
| 文献情報 |
映情学技報, vol. 45, no. 11, IST2021-14, pp. 25-28, 2021年3月. |
| 資料番号 |
IST2021-14 |
| 発行日 |
2021-03-19 (IST) |
| ISSN |
Print edition: ISSN 1342-6893 Online edition: ISSN 2424-1970 |
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