本公开的实施例涉及集成光学传感器、成像系统以及电子设备。一种集成光学传感器，其特征在于，包括钉扎光电二极管，集成光学传感器包括：半导体衬底，包括：第一半导体区域，具有第一导电类型；第二半导体区域，具有与第一导电类型相对的第二导电类型；以及第三半导体区域，具有第二导电类型；其中第一半导体区域位于第二半导体区域与第三半导体区域之间；其中第三半导体区域与第二半导体区域相比更厚、更少掺杂并且更深地位于半导体衬底中；以及其中第三半导体区域包括硅和锗，其中锗具有第一浓度梯度。利用本公开的实施例，降低了少数载流子的收集的持续时间。子的收集的持续时间。子的收集的持续时间。
【技术实现步骤摘要】
集成光学传感器、成像系统以及电子设备
[0001]实现方式和实施例涉及集成光学传感器，特别是包括钉扎光电二极管的集成光学传感器。
技术介绍
[0002]近年来，越来越多的应用(诸如面部识别、虚拟现实和主动的汽车安全)要求高性能、低姿态并且低成本的成像系统。
[0003]在这方面，基于间接飞行时间(iToF)测量技术的使用并且受益于高度集成的结构以及精确和快速的性能的成像系统特别好地满足了这些期望。
[0004]更具体地，利用从激光获得的周期性调制的激发，例如，可以经由信号的相移测量来间接测量将待测量的物体与成像系统(称为“iToF”成像系统)分离的距离，该信号在物体上相对于发射辐射的反射之后被接收，并且可以在若干激发和发射循环上扩展光学信号的数据收集，以便改善测量的准确性。
[0005]该类型的检测器特别适用于使用其波长处于近红外(例如，0.94 微米)的辐射的应用。
[0006]这样，特别是不仅在飞行时间传感器中而且在CMOS成像器中实现的这些应用越来越多。
[0007]通常，所使用的传感器是集成的基于硅的传感器。
[0008]然而，硅在红外甚至在近红外(例如，0.94微米)中具有低吸收功率。例如，厚度为1微米的硅衬底在0.94微米的波长处具有1.7％的吸收。
[0009]该吸收功率随着更大的厚度而增加，例如6微米量级的厚度是集成光学传感器的钉扎光电二极管的典型厚度。
[0010]但硅器件在近红外中具有低灵敏度。例如，厚度为6微米的硅衬底在0.94微米的波长处具有在7％至8％范围中的量子效率。
[0011]此外，以该厚度，在钉扎光电二极管中少数载流子的收集非常缓慢，这是有害的。
[0012]因此，需要改善光学传感器的性能，该光学传感器特别是在少数载流子的吸收和/或灵敏度和/或收集速度方面、最特别是在近红外范围中实现特别是一个或多个钉扎光电二极管。
技术实现思路
[0013]本公开的目的是提供集成光学传感器、成像系统以及电子设备，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
[0014]本公开的一方面提供了一种集成光学传感器，包括钉扎光电二极管，集成光学传感器包括：半导体衬底，包括：第一半导体区域，具有第一导电类型；第二半导体区域，具有与第一导电类型相对的第二导电类型；以及第三半导体区域，具有第二导电类型；其中第一半导体区域位于第二半导体区域与第三半导体区域之间；其中第三半导体区域与第二半导
体区域相比更厚、更少掺杂并且更深地位于半导体衬底中；以及其中第三半导体区域包括硅和锗，其中锗具有第一浓度梯度。
[0015]根据一个或多个实施例，其中第一浓度梯度是正梯度，其中在第三半导体区域中的锗的原子百分比从第三半导体区域的底部朝向第一半导体区域增加。
[0016]根据一个或多个实施例，其中针对第一浓度梯度的锗的原子百分比从0％增加到6％。
[0017]根据一个或多个实施例，其中针对第一浓度梯度的锗的原子百分比从3％增加到6％。
[0018]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域包括耗尽区和非耗尽区，耗尽区与第一半导体区域接触并且位于非耗尽区的上方，并且其中第一浓度梯度位于非耗尽区中。
[0019]根据一个或多个实施例，其中第一浓度梯度是正梯度，其中在非耗尽区中的锗的原子百分比从非耗尽区的底部朝向耗尽区增加。
[0020]根据一个或多个实施例，其中针对第一浓度梯度的锗的原子百分比从0％增加到6％。
[0021]根据一个或多个实施例，其中针对第一浓度梯度的锗的原子百分比从3％增加到6％。
[0022]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域在耗尽区中还包括硅和锗，其中锗具有第二浓度梯度，其中第二浓度梯度是负浓度梯度，其中在耗尽区中的锗的原子百分比从非耗尽区朝向第一半导体区域减小。
[0023]根据一个或多个实施例，其中锗的原子百分比在耗尽区中从6％减小到0％。
[0024]根据一个或多个实施例，其中在第三半导体区域中的耗尽区不包括锗。
[0025]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域包含硅锗合金。
[0026]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域由交替的硅层和硅锗层形成。
[0027]根据一个或多个实施例，其中第一导电类型是N型，并且第二导电类型是P型。
[0028]根据一个或多个实施例，其中半导体衬底是绝缘体上硅类型衬底，其包括由半导体膜盖顶的掩埋绝缘层，并且其中钉扎光电二极管被包含在半导体膜内。
[0029]根据一个或多个实施例，传感器包括至少一个检测模块，其包括钉扎光电二极管。
[0030]根据一个或多个实施例，其中钉扎光电二极管是成像系统的部件。
[0031]根据一个或多个实施例，其中成像系统是飞行时间(ToF)系统。
[0032]根据一个或多个实施例，其中成像系统是电子设备的部件。
[0033]根据一个或多个实施例，其中电子设备从包含以下项的组中选择：平板计算机和蜂窝移动电话。
[0034]本公开的另一方面提供了一种集成光学传感器，包括钉扎光电二极管，集成光学传感器包括：半导体衬底，包括：第一半导体区域，具有第一导电类型；第二半导体区域，具有与第一导电类型相对的第二导电类型；以及第三半导体区域，具有第二导电类型；其中第一半导体区域位于第二半导体区域与第三半导体区域之间；其中第三半导体区域与第二半导体区域相比更厚、更少掺杂并且更深地位于半导体衬底中；以及其中第三半导体区域包括硅和锗，锗具有小于或等于6％的锗的基本恒定的原子百分比。
[0035]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域包括耗尽区和非耗尽区，耗尽区与
第一半导体区域接触并且位于非耗尽区的上方，并且非耗尽区包括具有基本恒定的原子百分比的锗。
[0036]根据一个或多个实施例，其中锗的恒定的原子百分比在未耗尽区中介于4％和5％之间。
[0037]根据一个或多个实施例，其中耗尽区不包括锗。
[0038]根据一个或多个实施例，其中锗的恒定的原子百分比介于4％和 5％之间。
[0039]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域包含硅锗合金。
[0040]根据一个或多个实施例，其中第三半导体区域由交替的硅层和硅锗层形成。
[0041]根据一个或多个实施例，其中第一导电类型是N型，并且第二导电类型是P型。
[0042]根据一个或多个实施例，其中半导体衬底是绝缘体上硅类型衬底，其包括由半导体膜盖顶的掩埋绝缘层，并且其中钉扎光电二极管被包含在半导体膜内。
[0043]根据一个或多个实施例，传感器包括至少一个检测模块，其包括钉扎光电二极管。
[0044]根据一个或多个实施例，其中钉扎光电二极管是成像系统的部件。
[0045]根据一个或多个实施例，其中成像系统是飞行时间(ToF)系统。
[0046]根据一个或多个实施例，其中成像本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成光学传感器，其特征在于，包括钉扎光电二极管，所述集成光学传感器包括：半导体衬底，包括：第一半导体区域，具有第一导电类型；第二半导体区域，具有与所述第一导电类型相对的第二导电类型；以及第三半导体区域，具有所述第二导电类型；其中所述第一半导体区域位于所述第二半导体区域与所述第三半导体区域之间；其中所述第三半导体区域与所述第二半导体区域相比更厚并且更深地位于所述半导体衬底中；以及其中所述第三半导体区域包括硅和锗。2.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，所述第三半导体区域包括耗尽区和非耗尽区，所述耗尽区与所述第一半导体区域接触并且位于所述非耗尽区的上方。3.根据权利要求2所述的集成光学传感器，其特征在于，所述第三半导体区域在所述耗尽区中还包括硅和锗。4.根据权利要求2所述的集成光学传感器，其特征在于，在所述第三半导体区域中的所述耗尽区不包括锗。5.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，所述第三半导体区域包含硅锗合金。6.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，所述第三半导体区域由交替的硅层和硅锗层形成。7.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，所述第一导电类型是N型，并且所述第二导电类型是P型。8.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，所述半导体衬底是绝缘体上硅类型衬底，其包括由半导体膜盖顶的掩埋绝缘层，并且其中所述钉扎光电二极管被包含在所述半导体膜内。9.根据权利要求1所述的集成光学传感器，其特征在于，包括至少一个检测模块，其包括所述钉扎光电二极管。10.一种成像系统，其特征在于，包括根据权利要求1所述的集成光学传感器。11.一种飞行时间ToF系统，其特征在于，包括根据权利要求1所述的集成光学传感器。12.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求10所述的集成光学传感器。13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括平板计算机和/或蜂窝移动电话。14.一种集成光学传感器，其特征在于，包括钉扎光电二极管，所述集成光学传感器包括：半导体衬底，包括：第一半导体区域，具有第一导电类型；第二半导体区域，具有与所述第一导...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：新型
国别省市：
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