佳能申请SPAD堆叠传感器专利

近日。佳能在申请一项专利(2024-056859)，该公司正在考虑提高SPAD传感器的可靠性。

SPAD(单光子雪崩二极管)传感器，通过将二极管放入雪崩模式来操作。简单地说，这需要一个高的负偏置电压(大约在-50到-100伏之间)，这会导致雪崩电流的产生。当二极管处于这种状态时，照射到二极管光敏部分的每个光子都会触发一个脉冲。通过这种方式，二极管可以精确地计算入射到二极管上的光子数量。

这是按比例扩展到传感器尺寸上，并且需要大量的电压，这需要比普通传感器更多的规划。考虑到CMOS集成电路通常以大约5到18伏的电压供电。

佳能正在考虑提高传感器的可靠性，方法是将传感器堆叠起来，将一些电路移到第二衬底上，并远离雪崩配置中二极管的高电压。他们引用了一个先前的专利，并建议它有以下问题。

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没有考虑到用于提供高压驱动层压雪崩二极管的布线，也没有充分保证光电转换装置的可靠性。

简而言之，这就是他们想要通过这项专利申请解决的问题。而且，简而言之，这个专利的作者不喜欢先前的专利。

由于极高的灵敏度和当光子击中二极管时这些传感器可以脉冲的事实，它们通常用于ToF(飞行时间)或激光雷达传感器。这两种方法都松散地使用激光脉冲从表面反射到传感器上的时间来计算距离。由于光速在大气中是相对恒定的，这就成为测量距离的一个简单过程。

这些传感器的应用通常用于汽车、手机自动对焦传感器和其他应用。它们也可以用于非常灵敏的夜视传感器等等。

与所有的专利申请一样，这是一个佳能的研究，可能不会在任何未来佳能产品上应用。