光探测装置制造方法及图纸

一种光探测装置，包括吸收层，该吸收层被配置为吸收光子并从吸收的光子产生光载流子，其中，该吸收层包括锗。载流子引导单元电耦合到吸收层，其中，载流子引导单元包括具有第一栅极端子的第一开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光探测装置对于相关申请的交叉引用本专利申请要求2018年4月8日提交的美国临时专利申请No.62/654,456、2018年8月8日提交的美国临时专利申请No.62/654,457、2018年6月8日提交的美国临时专利申请No.62/682,254、2018年6月19日提交的美国临时专利申请No.62/686,697、2018年7月8日提交的美国临时专利申请No.62/695,060、2018年8月13日提交的美国临时专利申请No.62/717,908、2018年11月5日提交的美国临时专利申请No.62/755,581以及2018年12月7日提交的美国临时专利申请No.62/776,995的权益，以上申请的内容通过引用并入本文。
技术介绍
光探测器可以用于探测光信号并将光信号转换为可以由另一电路进一步处理的电信号。光探测器可用于消费电子产品、图像传感器、数据通信、飞行时间(TOF)测距或成像传感器、医疗设备以及许多其他合适的应用中。
技术实现思路
根据本公开的实施例，提供了一种光探测装置。该光探测装置包括吸收层，该吸收层被配置为吸收光子并从吸收的光子产生光载流子，其中，该吸收层包括锗。载流子引导单元电耦合到吸收层，其中，载流子引导单元包括具有第一栅极端子的第一开关。根据本公开的实施例，提供了一种用于制造光探测装置的方法。该方法包括：形成吸收层；在吸收层上形成子绝缘层；在吸收层上形成穿透子绝缘层的导电沟槽以连接所述吸收层；提供衬底，该衬底集成有载流子引导单元、第一读出电路、第二读出电路、第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号、第一读出电路和第二读出电路电耦合到载流子引导单元；在衬底上形成子绝缘层并覆盖第一栅极端子和第二栅极端子；在衬底上形成穿透子绝缘层的导电沟槽；将衬底上的子绝缘层与吸收层上的子绝缘层键合以形成键合结构，其中，在键合步骤之后，将载流子引导单元电耦合到吸收层。根据本公开的实施例，提供了一种光探测装置。该光探测装置包括：吸收层，其被构造为吸收光子并从吸收的光子产生光载流子；以及电耦合到吸收层的载流子引导单元，其中，载流子引导单元包括第一开关、第二开关以及第一开关和第二开关之间的具有导电类型的公共区，其中，第一开关包括具有导电类型的第一载流子输出区，第二开关包括具有与第一载流子输出区的导电类型相同的导电类型的第二载流子输出区，并且公共区的导电类型不同于第一载流子输出区的导电类型。根据本公开的实施例，提供了一种光探测装置。该光探测装置包括：吸收层，其被构造为吸收光子并从吸收的光子产生光载流子；衬底；衬底与吸收层之间的键合结构；与衬底集成的载流子引导单元、第一读出电路、第二读出电路、第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号、第一读出电路和第二读出电路电耦合到载流子引导单元。根据本公开的实施例，提供了一种光探测装置。该光探测装置包括：衬底；在衬底上的第一吸收层，该第一吸收层被构造成吸收具有第一峰值波长的光子，并从吸收的光子产生光载流子；衬底与第一吸收层之间的第一键合结构；在第一吸收层上的第二吸收层以及被配置用于吸收光子并从吸收的光子产生光载流子，其中，第二吸收层被配置用于吸收具有不同于第一峰值波长的第二峰值波长的光子；衬底与第二吸收层之间的第二键合结构；与衬底集成的第一载流子引导单元和第二载流子引导单元，其中，第一载流子引导单元电耦合到第一吸收层，并且第二载流子引导单元电耦合到第二吸收层。附图说明当键合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本申请的前述方面和许多附带优点将变得更容易和更好的理解，其中：图1A示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图1B示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图1C示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图2A示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图2B示出了根据一些实施例的光探测装置的一部分的俯视图。图2C示出了根据一些实施例的图2B所示的光探测装置的截面图。图2D示出了根据一些实施例的光探测装置的俯视图。图2E示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图2F示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图2G示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图2H示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3A示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3B至图3E示出了根据一些实施例的用于制造图3A中的光探测装置的方法。图3F示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3G示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3H示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3I示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3J示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3K示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3L示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3M示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3N示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3O示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3P示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3Q示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3R示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图3S示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4A示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4B示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4C示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4D示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4E示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4F示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图4G示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图5示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图6A示出了根据一些实施例的光探测装置的俯视图。图6B示出了图6A所示的光探测装置的截面图。图6C示出了根据一些实施例的光探测装置的截面图。图7A至图7B示出根据一些实施例的光探测装置的阵列配置的平面图。图8A-8E示出了根据一些实施例的使用具有相位变化的调制方案的光探测装置的框图和时序图。图9示出了根据一些实施例的使用具有相位变化的调制方案的光探测方法。具体实施方式以下将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。通过说明的方式给出以下实施例以帮助本领域技术人员充分理解本公开的精神。因此，应当注意，本公开不限于本文的实施例，并且可以通过各种形式来实现。此外，附图没有精确地按比例绘制，并且在宽度、高度、长度等上，部件可能被放大。这里，在整个附图中，相似或相同的附图标记将表示相似或相同的部件。在本公开中，光探测装置将光信号转换成电信号。术语“锗硅(GeSi)”是指GexSi1-x，其中，0＜x＜1。术语“本征”是指不故意添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光探测装置，包括：/n吸收层，所述吸收层被配置为吸收光子并且从吸收的所述光子产生光载流子，其中，所述吸收层包括锗；以及/n载流子引导单元，所述载流子引导单元电耦合到所述吸收层，其中，所述载流子引导单元包括第一开关，所述第一开关包括第一栅极端子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180408 US 62/654,457;20180408 US 62/654,456;20181.一种光探测装置，包括：
吸收层，所述吸收层被配置为吸收光子并且从吸收的所述光子产生光载流子，其中，所述吸收层包括锗；以及
载流子引导单元，所述载流子引导单元电耦合到所述吸收层，其中，所述载流子引导单元包括第一开关，所述第一开关包括第一栅极端子。


2.根据权利要求1所述的光探测装置，其中，所述载流子引导单元还包括与所述第一开关物理分离的第二开关，并且其中，所述第二开关包括第二栅极端子。


3.根据权利要求2所述的光探测装置，还包括连接到所述吸收层的第一区，其中，所述第一区为第一导电类型。


4.根据权利要求3所述的光探测装置，其中：
所述第一开关还包括第一载流子输出区和第一载流子输入区，其中，所述第一载流子输出区和所述第一载流子输入区在所述第一栅极端子的两个相反侧，并且所述第二开关包括第二载流子输出区和第二载流子输入区，其中，所述第二载流子输出区和所述第二载流子输入区在所述第二栅极端子的两个相反侧，并且所述第一载流子输出区、第一载流子输入区、所述第二载流子输出区和所述第二载流子输入区为相同的导电类型。


5.根据权利要求4所述的光探测装置，还包括连接到所述吸收层的衬底，所述衬底包括第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，所述第一载流子输出区、所述第一载流子输入区、所述第二载流子输出区和所述第二载流子输入区在所述衬底的所述第一侧，并且所述第一栅极端子和所述第二栅极端子在所述第一侧上方。


6.根据权利要求5所述的光探测装置，还包括位于所述衬底和所述吸收层之间的用于连接所述载流子引导单元和所述吸收层的键合结构。


7.根据权利要求6所述的光探测装置，其中：
所述第一区位于所述吸收层内；并且
所述键合结构包括键合层和穿透所述键合层并且连接所述第一载流子输入区和所述第一区的第一导电结构，其中，所述第一栅极端子和所述第二栅极端子在所述键合层中。


8.根据权利要求6所述的光探测装置，还包括支撑所述吸收层的支撑构件，其中，所述吸收层在所述支撑构件的一部分与所述衬底之间。


9.根据权利要求8所述的光探测装置，还包括：
第二区和第三区，
其中，所述第一区位于所述吸收层内，所述第三区与所述第一区在物理上分离并且围绕所述第二区，所述第二区为与所述第一导电类型相同的第二导电类型，所述第三区为不同于所述第一导电类型的第三导电类型，并且所述第一区的第一掺杂剂的第一峰值浓度高于所述第三区的第二掺杂剂的第二峰值浓度。


10.根据权利要求9所述的光探测装置，还包括第四区，所述第四区与所述第二区在物理上分离并且被所述第三区围绕，其中，所述第四区为不同于所述第二区的所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建宇，那允中，郑斯璘，杨闵杰，刘汉鼎，梁哲夫，
申请(专利权)人：奥特逻科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US