飞行时间传感器和用于制造飞行时间传感器的方法技术

本公开的各实施例总体上涉及飞行时间传感器和用于制造飞行时间传感器的方法。一种飞行时间传感器包括至少一个像素，该至少一个像素包括：包括上部和干部的外延生长的Ge基光敏结构、Si基光电流收集结构、至少布置在光敏结构的上部与光电流收集结构之间的介电材料层，其中光敏结构的干部布置在介电材料层中的孔内，该至少一个像素还包括被配置为收集光电流的电子的至少一个n触点和被配置为收集光电流的空穴的至少一个p触点，至少一个n触点和p触点布置在光电流收集结构中。点布置在光电流收集结构中。点布置在光电流收集结构中。

【技术实现步骤摘要】
飞行时间传感器和用于制造飞行时间传感器的方法


[0001]本公开总体上涉及一种飞行时间传感器、特别是其中像素包括Ge基光敏结构和Si基光电流收集结构的飞行时间传感器，并且涉及一种用于制造这样的飞行时间传感器的方法。

技术介绍

[0002]飞行时间传感器可以使用人眼不可见的红外光。然而，在通常使用的约900nm波长处，作为检测器材料的Si表现出较差的光吸收系数。这使得必须使用厚度比较大的Si吸收结构，这降低了传感器的准确性。Ge作为检测器材料在900nm范围内具有更高的吸收系数，并且它还可以吸收比Si更大波长的光子，从而能够制造在这样的更大波长下操作的飞行时间传感器。包括Si和Ge的飞行时间传感器可以有利地将Ge的优异光吸收特性与Si的更好地掌握的电特性相结合。然而，这种传感器的测量不确定性仍有改善空间。改进的飞行时间传感器以及改进的用于制造飞行时间传感器的方法可以有助于解决这些问题和其他问题。
[0003]本专利技术所基于的问题由独立权利要求的特征解决。在从属权利要求中描述了另外的有利示例。

技术实现思路

[0004]各个方面涉及一种飞行时间传感器，该飞行时间传感器包括至少一个像素，该至少一个像素包括：包括上部和干部的外延生长的Ge基光敏结构、Si基光电流收集结构、至少布置在光敏结构的上部与光电流收集结构之间的介电材料层，其中光敏结构的干部布置在介电材料层中的孔内，该至少一个像素还包括被配置为收集光电流的电子的至少一个n触点和被配置为收集光电流的空穴的至少一个p触点，至少一个n触点和p触点布置在光电流收集结构中。
[0005]各个方面涉及一种用于制造包括至少一个像素的飞行时间传感器的方法，该方法包括：提供Si基光电流收集结构，在光电流收集结构上布置介电材料层，在介电材料层内制造孔，从孔开始，在光电流收集结构上外延生长Ge基光敏结构，光敏结构包括上部和干部，其中干部布置在孔内并且上部布置在介电材料层上方，并且在光电流收集结构中制造被配置为收集光电流的电子的至少一个n触点和被配置为收集光电流的空穴的至少一个p触点。
附图说明
[0006]附图示出了示例并且与说明书一起用于解释本公开的原理。鉴于以下详细描述，将容易理解本公开的其他示例和很多预期的优点。附图的元素不必相对于彼此按比例。相同的附图标记表示对应相似部分；
[0007]图1示出了飞行时间传感器的横截面，该飞行时间传感器包括具有Ge基光敏结构和Si基光电流收集结构的至少一个像素；
[0008]图2示出了类似于图1的传感器的另外的飞行时间传感器的横截面，其中光电流收
集结构包括n掺杂区和p掺杂区两者；
[0009]图3示出了图2的飞行时间传感器的俯视图，其中省略了光敏结构和介电材料层；
[0010]图4A和图4B示出了另外的飞行时间传感器的俯视图(图4A)和截面图(图4B)，其中n掺杂区和p掺杂区具有与图2所示的示例中不同的布置；
[0011]图5示出了另外的飞行时间传感器，其中光敏结构包括至少两个干部而不是单个干部；
[0012]图6A至图6E示出了根据用于制造飞行时间传感器的示例性方法在各个制造阶段图2的飞行时间传感器；以及
[0013]图7是用于制造飞行时间传感器的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0014]在以下详细描述中，参考所描述的(多个)图的取向来使用方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为本公开的组件可以定位在很多不同取向上，所以方向术语仅用于说明的目的。
[0015]此外，虽然示例的特定特征或方面可以仅相对于若干实现中的一个被公开，但是这样的特征或方面可以与其他实现的一个或多个其他特征或方面组合，这对于任何给定或特定应用是需要和有利的，除非另有特别说明或除非技术上受到限制。此外，就在具体实施方式或权利要求中使用的术语“包括(include)”、“具有(have)”、“具有(with)”或其其他变体而言，这样的术语旨在以类似于术语“包括(comprise)”的方式具有包括性。此外，术语“示例性”仅意为示例，而非最佳或最优。
[0016]高效的飞行时间传感器可以例如减少材料消耗、欧姆损失、化学废物等，并且因此可以实现能量和/或资源节约。改进的飞行时间传感器、以及改进的用于制造飞行时间传感器的方法(如本说明书中所述)因此至少可以间接地促进绿色技术解决方案，即，气候友好型解决方案，以提供能源和/或资源使用的缓解。
[0017]图1示出了飞行时间传感器的像素100，像素100包括光敏结构110、光电流收集结构120、介电材料层130、至少一个n触点140和至少一个p触点150。飞行时间传感器可以包括单个像素100，或者它可以包括多个像素100。飞行时间传感器还可以包括用于评估由至少一个像素100检测到的信号的合适的评估电路装置。飞行时间传感器尤其可以是间接飞行时间传感器(iTOF传感器)，其中发射调制光并且可以测量返回光中的调制偏移以计算距离。
[0018]光敏结构110是外延生长的结构，其可以包括Ge或由Ge组成。光敏结构110可以布置在光电流收集结构120的上表面121上。特别地，光敏结构110可以外延生长在光电流收集结构120上。结构110被称为“光敏”结构，因为它是像素110的专用光吸收部分，其中入射光子、特别是红外光子被转换成电子和空穴(即，光电流)。入射光子由图1中的箭头A表示。
[0019]光电流收集结构120可以包括Si或由Si组成，并且它可以例如是外延生长在体Si上的结构。
[0020]光敏结构110包括上部111和干部(trunk portion)112。上部111和干部112是一体的。换言之，上部111和干部112是单个连续光敏结构110的区域。干部112布置在光电流收集结构120上，上部111布置在干部112上。如图1所示，光敏结构110的横截面可以基本上具有T
形。
[0021]干部112可以例如具有横向延伸部，该横向延伸部是平行于光电流收集结构120的上表面121测量的，在100nm、200nm、300nm、500nm、800nm、1μm、1.5μm、2μm或更大范围内。干部112可以例如具有竖直延伸部，该竖直延伸部是垂直于上表面121而测量的，在300nm、500nm、800nm、1μm、1.5μm、2μm或更大范围内。上部111的横向延伸部例如可以是干部112的横向延伸部的大约两倍、三倍、四倍等。上部111的横向延伸部可以小于光电流收集结构120的横向延伸部。上部111的竖直延伸部可以例如在300nm、500nm、800nm、1μm、1.5μm、2μm或更大范围内。
[0022]介电材料层130至少布置在光敏结构110的上部111与光电流收集结构120之间。此外，介电材料层130包括孔131，其中光敏结构110的干部112布置在孔131内。干部112尤其可以完全填充孔131。
[0023]孔131可以例如具有1:1至1:1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞行时间传感器，包括：至少一个像素，包括：外延生长的Ge基光敏结构，包括上部和干部，Si基光电流收集结构，介电材料层，至少布置在所述光敏结构的所述上部与所述光电流收集结构之间，其中所述光敏结构的所述干部布置在所述介电材料层中的孔内，以及被配置为收集光电流的电子的至少一个n触点和被配置为收集所述光电流的空穴的至少一个p触点，所述至少一个n触点和所述至少一个p触点布置在所述光电流收集结构中。2.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，其中所述至少一个像素的所述光敏结构包括呈所述干部形式的单个干部。3.根据权利要求1所述的飞行时间传感器，其中所述光敏结构包括布置在所述介电材料层中的第二孔内的第二干部。4.根据权利要求1或2所述的飞行时间传感器，其中所述光电流收集结构内的p
‑
n结竖直布置在所述光敏结构的所述干部下方。5.根据前述权利要求中一项所述的飞行时间传感器，其中所述至少一个像素包括第一n触点和第二n触点以及第一解调栅和第二解调栅，所述第一解调栅和所述第二解调栅被配置为将所述光电流的电子引导到所述第一n触点或所述第二n触点。6.根据前述权利要求中一项所述的飞行时间传感器，其中所述至少一个像素包括第一p触点和第二p触点以及第三解调栅和第四解调栅，所述第三解调栅和所述第四解调栅被配置为将所述光电流的空穴引导到所述第一p触点或所述第二p触点。7.根据前述权利要求中一项所述的飞行时间传感器，其中所述光电流收集结构包括n掺杂区和p掺杂区，所述n掺杂区被配置为将所述光电流的电子传导到所述至少一个n触点，所述p掺杂区被配置为将所述光电流的空穴传导到所述至少一个p触点，其中所述n掺杂区和所述p掺杂区两者均与所述光敏结构接触。8.根据权利要求7所述的飞行时间传感器，其中所述n掺杂区和所述p掺杂区横向并置。9.根据权利要求7所述的飞行时间传感器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
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：