具有补偿光谱响应的光电二极管制造技术

具有补偿光谱响应的光电二极管。光学检测器包括：配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。光学检测器还包括配置成基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的模块。

【技术实现步骤摘要】
具有补偿光谱响应的光电二极管
本公开一般涉及光电二极管。
技术介绍
光电二极管可提供用于光子到电流转换的光谱响应，其不匹配用于光电二极管的应用的期望的响应。例如，互补金属氧化物半导体（CMOS）光电二极管产生不匹配人眼的响应（被称为适应光的响应）的光谱响应。在该示例中，CMOS光电二极管的光谱响应和适应光的响应的最大失配出现在近红外（NIR）光谱处，其中，与人眼比较，CMOS光电二极管具有相对高的敏感度。不同的技术已经用于调谐光电二极管以产生期望的光谱响应。作为一个示例，经调谐的光学滤波器可被设置于光源和光电二极管之间。作为另一示例，法布里-珀罗（Fabry–Pérot）干涉仪或标准器可用于调谐光电二极管以产生期望的光谱响应。作为进一步的示例，传感器可包括在堆叠配置中的多个光电二极管，在堆叠中的每一个光电二极管提供不同的光谱响应。来自堆叠中的每一个光电二极管的电流可被比较以确定在整个光谱上的光源的强度，以便促进堆叠光电二极管的电响应的补偿，从而产生期望的光谱响应。
技术实现思路
一般，本公开涉及光学检测技术，且更具体地但没有限制地涉及促进期望的光谱响应的光学检测技术。在一个示例中，光学检测器包括配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。光学检测器还包括配置成基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的模块。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。在另一示例中，方法包括从配置成根据第一光谱响应函数响应于入射光而生成第一光电流的一个或多个光电二极管接收第一光电流的指示，从配置成根据第二光谱响应函数响应于入射光而生成第二光电流的一个或多个光电二极管接收第二光电流的指示，以及从配置成根据第三光谱响应函数响应于入射光而生成第三光电流的一个或多个光电二极管接收第三光电流的指示。该方法还包括根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示。入射光的强度的指示基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。在另一示例中，系统包括配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。系统还包括用于基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的装置。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个示例和技术的细节。本公开的其它特征、目的和优点根据描述和附图中以及根据权利要求可以是显著的。附图说明图1是包括屏蔽和无屏蔽光电二极管的光电检测器的示意图。图2是图示屏蔽和无屏蔽光电二极管的示例光谱响应对适应光的响应的曲线图。图3A-3D图示在不同的电配置中的光电二极管。图4是图示在图3A-3D中所示的光电二极管配置的示例光谱响应的曲线图。图5A-5B图示在卤素和LED入射光下的两个光电二极管配置的相对光电流。图6-7图示两个光电二极管配置的示例性阵列，在每一个配置中包括屏蔽和无屏蔽光电二极管。图8是配置成输出补偿光谱响应的光学检测系统的示意方框图。具体实施方式本公开包括促进提供期望光谱响应（诸如适应光的响应）的光学检测器的光电二极管配置的各种示例。在一些示例中，光学检测器可包括多个光电二极管配置，每一个光电二极管配置具有其自己的光谱响应函数。如在本文中进一步公开的，光电二极管配置的不同光谱响应函数促进光学检测器的期望光谱响应的计算，该期望光谱响应不同于光学检测器的光电二极管配置中的任何一个光电二极管配置的光谱响应。在一些示例中，一个或多个光电二极管配置可包括屏蔽直接入射光。在其它示例中，所有光电二极管配置都可以是无屏蔽的，但在其它方面配置成产生对入射光的不同光谱响应。在一些示例中，在光学检测器中的光电二极管均可维持其配置，使得在光学检测器内的每一个光电二极管只与单光电二极管配置相关联。在其它示例中，在光学检测器中的光电二极管可例如通过使在光电二极管的任何部件之间的短路变化或使用于从光电二极管收集电流的正端子和负端子的位置变化而具有可选择的配置。在这样的配置中，光学检测器可包括可以个别地被配置成产生对入射光的不同光谱响应的一个或多个光电二极管。这样的光学检测器可包括两个部分，其中一个部分是标准光电二极管元件，具有在p型衬底中的n型阱，而其它具有相同的配置但也用可见光屏蔽层（诸如金属）屏蔽一些波长的光。如果敏感区域被建立成使得两个光电二极管以足够小的节距交错，则NIR内容可扩展到两个二极管结构，而可见光内容可以只到达无屏蔽光电二极管。两个光谱响应的差异可于是以可见光区为中心。在图1中示出一个这样的光学检测器的示例。图1是光学检测器2的示意图。光学检测器2包括与屏蔽光电二极管留空隙的无屏蔽光电二极管4。无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5位于公共衬底6中。无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5被共同配置，除了屏蔽光电二极管5通过屏蔽元件8来屏蔽入射光10以外。在一些示例中，衬底6可以是p型衬底，而无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5均可包括具有浮动p型扩散层的n型阱。与屏蔽光电二极管5比较，无屏蔽光电二极管4提供不同的光谱响应函数，因为入射光10通过屏蔽元件8从屏蔽光电二极管5被阻挡。屏蔽元件8的尺寸可被选择成对应于在公共衬底6内的无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5的间隔。感光点结构无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5的间隔可被选择得足够小，诸如5µm到10µm，以允许由屏蔽光电二极管5进行扩散的电荷16、18的收集并提供在无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5之间相当不同的光谱响应。在光学检测器2内，入射光10的蓝色波长12在无屏蔽光电二极管4的表面附近生成电子/空穴对，使得来自入射光10的蓝色波长12的所有生成的电荷基本上在无屏蔽光电二极管4内被收集。相反，红色波长16和NIR波长18在光子被收集之前在衬底6内到达得较深。这意味着来自红色波长16和NIR波长18的所生成的电子/空穴对具有用于扩散的空间（在n型阱p型衬底结的耗尽区外部中可能没有漂移）。因此，来自红色波长16和NIR波长18的所生成的电荷将以大约相同的概率到达无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5，使得来自红色波长16和NIR波长18的光电流大约相等地分布在无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5之间。以这种方式，在光学检测器2的示例中，无屏蔽光电二极管4从入射光10的包括蓝色波长12、绿色波长14、红色波长16和近红外（NIR）波长18的整个光谱接收电荷。相反，屏蔽光电二极管5从入射光10的光谱的仅仅一部分接收电荷，该部分包括NIR波长18、红色波长16的部分、少许绿色波长14和没有一个蓝色波长12。在光学检测器2的无屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：从配置成根据第一光谱响应函数响应于入射光而生成第一光电流的一个或多个光电二极管接收第一光电流的指示；从配置成根据第二光谱响应函数响应于所述入射光而生成第二光电流的一个或多个光电二极管接收所述第二光电流的指示，其中所述第二光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数；从配置成根据第三光谱响应函数响应于所述入射光而生成第三光电流的一个或多个光电二极管接收所述第三光电流的指示，其中所述第三光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数和所述第二光谱响应函数；以及根据第四光谱响应函数输出所述入射光的所述强度的所述指示，其中所述入射光的所述强度的所述指示基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的每一个光电流，其中所述第四光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数、所述第二光谱响应函数和所述第三光谱响应函数。

【技术特征摘要】
2013.10.03 US 14/045,3961.一种光学检测方法，包括：从配置成根据第一光谱响应函数响应于入射光而生成第一光电流的一个或多个光电二极管接收第一光电流的指示，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底和在所述p型衬底内的n型阱，并且其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管不屏蔽所述入射光；从配置成根据第二光谱响应函数响应于所述入射光而生成第二光电流的一个或多个光电二极管接收所述第二光电流的指示，其中所述第二光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数，其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱以及在所述n型阱内并短路到所述n型阱的p型扩散层，并且其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管不屏蔽所述入射光；从配置成根据第三光谱响应函数响应于所述入射光而生成第三光电流的一个或多个光电二极管接收所述第三光电流的指示，其中所述第三光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数和所述第二光谱响应函数，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底和在所述p型衬底内的n型阱，并且其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管不屏蔽所述入射光；以及根据第四光谱响应函数输出所述入射光的强度的指示，其中所述入射光的所述强度的所述指示基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的每一个光电流，其中所述第四光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数、所述第二光谱响应函数和所述第三光谱响应函数。2.权利要求1所述的方法，其中所述第四光谱响应函数逼近适应光的响应。3.权利要求1所述的方法，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管还包括在所述n型阱内的浮动p型扩散层。4.权利要求1所述的方法，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的，以及其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的。5.权利要求1所述的方法，还包括使在n型阱内的p型扩散层短路到配置成生成所述第一光电流的一个或多个光电二极管的所述n型阱以将配置成根据所述第一光谱响应函数生成所述第一光电流的一个或多个光电二极管重新配置为配置成根据所述第二光谱响应函数生成所述第二光电流的一个或多个光电二极管。6.权利要求1所述的方法，还包括从配置成根据第五光谱响应函数响应于所述入射光生成第四光电流的一个或多个光电二极管接收所述第四光电流的指示，其中所述入射光的所述强度的所述指示还基于所述第四光电流。7.权利要求6所述的方法，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱和在所述n型阱内的浮动p型扩散层，其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱以及在所述n型阱内并短路到所述n型阱的p型扩散层，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱以及在所述n型阱内并短路到所述n型阱的p型扩散层，在配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述n型阱内的所述p型扩散层比在配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述n型阱薄，以及其中配置成生成所述第四光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱和在所述n型阱内的浮动p型扩散层，配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括屏蔽所述入射光。8.权利要求1所述的方法，其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱和在所述n型阱内的浮动p型扩散层，其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱和以及所述n型阱内并短路到所述n型阱的p型扩散层，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括p型衬底、在所述p型衬底内的n型阱以及在所述n型阱内的浮动p型扩散层，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述p型扩散层比配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述p型扩散层薄。9.权利要求1所述的方法，其中从所述第一光谱响应函数减去所述第二光谱响应函数提供具有在500nm和600nm之间的峰值响应的第五光谱响应函数。10.权利要求9所述的方法，其中与所述第一光谱响应函数比较，所述第二光谱响应函数在近红外（NIR）光谱中成比例地更敏感。11.权利要求10所述的方法，其中所述第三光谱响应函数比所述第一光谱响应函数对小于600nm的波长成比例地更不敏感，使得从第一光谱响应函数减去第三光谱响应函数提供第六光谱响应函数，所述第六光谱响应函数提供在所述入射光内的小于600nm的波长的比例的指示。12.权利要求1所述的方法，还包括基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的两个或更多的光电流输出所述入射光的光谱内容的指示。13.一种光学检测器，包括：第一组一个或多个光电二极管，其被配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流，其中配置成生成所述第一光电流的所述第一组一个或多个光电二极管包括p型衬底和在所述p型衬底内的n型阱，并且其中配置成生成所述第一光电流的第一组一个或多个光电二...

【专利技术属性】
技术研发人员：A方特，H绍尼希，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE