CN111508980B - 增强收集效率的光侦测装置 - Google Patents

增强收集效率的光侦测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111508980B
CN111508980B CN201911291380.8A CN201911291380A CN111508980B CN 111508980 B CN111508980 B CN 111508980B CN 201911291380 A CN201911291380 A CN 201911291380A CN 111508980 B CN111508980 B CN 111508980B
Authority
CN
China
Prior art keywords
region
photosensitive region
photosensitive
sub
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911291380.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111508980A (zh
Inventor
那允中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangcheng Research And Creation Co ltd
Original Assignee
Guangcheng Research And Creation Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangcheng Research And Creation Co ltd filed Critical Guangcheng Research And Creation Co ltd
Publication of CN111508980A publication Critical patent/CN111508980A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111508980B publication Critical patent/CN111508980B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/035281—Shape of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
    • H01L31/113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor being of the conductor-insulator-semiconductor type, e.g. metal-insulator-semiconductor field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

一种光侦测装置，包括一基板、由基板所支撑的一第一光敏区，以及由基板所支撑且相邻于第一光敏区的一第二光敏区。第一光敏区与第二光敏区各耦合于一第一掺杂部位与一第二掺杂区域。第一掺杂部位具有一第一导电类型，第二掺杂区域具有不同于第一导电类型的一第二导电类型，其中第一光敏区分离于第二光敏区，并且耦合于第一光敏区的第一掺杂部位电性连接至耦合于第二光敏区的第一掺杂部位。

Description

增强收集效率的光侦测装置
相关申请案交互参照
本专利申请主张以下美国临时申请案的权益，申请号62/780,337、申请日2018年12月17日的临时申请案，以及申请号62/786,389、申请日2018年12月29日的临时申请案，其以参照的方式并入本文中。
技术领域
本公开内容实施例是有关光侦测装置及其制造方法。
背景技术
就高资料率的光通讯收发器而言，在接收器端需要高速的光侦测器。通常，为了提高光侦测器的速度，需要将有限电容的电阻-电容的延迟时间等效应纳入考量。
发明内容
根据本申请的一种态样，本申请提供了一种光侦测装置。光侦测装置包括一基板，至少由基板所支撑的一第一光敏区，以及由基板支撑并且相邻于第一光敏区的一第二光敏区。第一光敏区与第二光敏区各耦合于一第一掺杂部位以及一第二掺杂区域。第一掺杂部位具有一第一导电类型，第二掺杂区域具有不同于第一导电类型的一第二导电类型，其中第一光敏区与第二光敏区分离，而且耦合于第一光敏区的第一掺杂部位电性连接至耦合于第二光敏区的第一掺杂部位。
根据本申请的一种态样，本申请提供了一种光侦测装置。光侦测装置包括一基板、一第一光敏区以及一第二光敏区。第一光敏区由基板所支撑，第二光敏区由基板所支撑并且相邻于第一光敏区。第一光敏区与第二光敏区中的每一个具有一顶表面以及一底表面，顶表面面对远离基板的方向，且底表面与顶表面相对，其中第一光敏区与第二光敏区皆耦合于一第一掺杂部位以及一第二掺杂区域。第一掺杂部位具有一第一导电类型且靠近于顶表面，第二掺杂区域具有一第二导电类型且靠近于底表面，其中第一光敏区与第二光敏区分离。
根据本申请的一种态样，本申请提供了一种光侦测装置。光侦测装置包括一第一子像素、一隔离区域以及一第二子像素。第一子像素包括一第一光敏区、一第一掺杂部位以及一第二掺杂区域。第一光敏区具有一顶表面以及一底表面。第一掺杂部位具有一第一导电类型并暴露于第一光敏区的顶表面，第二掺杂区域具有一第二导电类型并耦合于第一光敏区，隔离区域围绕第一子像素。第二子像素相邻于第一子像素，并透过隔离区域与第一子像素分开。
根据本申请的一种态样，本申请提供了一种用于制造光侦测装置的方法。制造光侦测装置的方法方法包括提供一基板；在基板中形成一第二掺杂区域；形成多个光敏区；在每个光敏区中形成一第一掺杂部位；以及形成一布线层，电性连接至多个光敏区的第一掺杂部位。
附图说明
配合附图参考以下的实施方式，可以更容易地理解本申请的上述态样以及许多附带的优点，其中：
根据本公开内容的一些具体实施例，图1A绘示一光侦测装置的剖面图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图1B绘示一光侦测装置的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图1C示意用于制造光侦测装置的一方法的流程图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图1D示意用于制造光侦测装置的布线层的一方法的流程图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图1E到图1L示意在制造操作的中间阶段期间的一光侦测装置的剖面图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图2A示意一光侦测装置的剖面图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图2B示意一光侦测装置的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图3A示意一光侦测装置的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图3B示意图3A沿A-A'线的剖面图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图4A示意一光侦测装置阵列的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图4B示意一光侦测装置阵列的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图5A示意一光侦测装置的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图5B示意图5A沿B-B'线的剖面图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图6A示意一光侦测装置阵列的俯视图。
根据本公开内容的一些具体实施例，图6B示意一光侦测装置阵列的俯视图。
具体实施方式
除非另外指明，否则诸如「上方」、「顶部」、「底部」之类的空间描述指的是相对于图中所示的方向。应当理解的是，本文所使用的空间描述仅是出于说明的目的，而且本文对结构所描述的实际实施方式，可以在不偏离本公开内容的具体实施例的优点下，以任何方向或任何方式在空间上进行排列。
在本揭露中，术语「锗-硅(GeSi)」指的是GexSi1-x，其中0<x<1。术语「本质(intrinsic)」是指没有特意添加掺杂剂的半导体材料。
在通常高于25Gbps操作频宽的光通讯应用(例如像是40Gbps、100Gbps)中，光电二极体的感测孔径可小于通常低于25Gbps操作频宽的光电二极体的感测孔径，藉以维持像素的效能，像是调变速度等。为了改善光电二极体的速度，在考虑有限电容的电阻电容(RC)的延迟时间之下，会减少光电二极体的光学孔径或主动区域。虽然减少光电二极体的光学孔径或主动区域可减少装置的电容，而通常会造成光侦测器的频宽增加，然而可预期的是进入光电二极体的光学讯号的总量(即，光子的数量)会减少。例如，在给定单位面积的光强度的情形下，光电二极体的光学孔径或主动区域的减少导致侦测的光减少。
受益于光的高速侦测的应用，光电二极体的操作速度或频宽可以是重要的效能参数。然而，在单一光纤(例如，可以是带透镜的单模光纤或多模光纤)与较小尺寸的光电二极体之光学孔径或主动区域(例如，像是直径约15μm)之间的光通讯，可能会遭受严重的耦合损耗。对于兼具高频宽和高侦测效率的应用而言，应用可提升光耦合效率的光学元件，例如光学透镜，是有益的。光学透镜可以聚焦入射的光学讯号到光侦测器的主动区域，从而允许一个小面积的光学孔径或主动区域来检测面积比自身大的入射光学讯号。
在一个比较例中，当光电二极体包括一个单一的、大尺寸的光学孔径或主动区域(例如，直径约50μm)以用于接收来自单一光纤的入射光时，可以使用较大且具有更大的高度(例如，约25μm)的透镜(例如，巨大微透镜，giant micro-lens，GML)来覆盖光电二极体相应的区域(例如，直径约50μm)。然而，这种巨大微透镜的制造过程是困难的，而且通常需要更高的成本。
因此，本公开内容提供了一个光侦测装置，其包括一个合并(binned)的光电二极体阵列，其具有多个离散的主动区域(或光敏区)，用于接收来自单个光纤(例如，可以是具有透镜的单模光纤或多模光纤)的光学讯号。合并的光电二极体阵列中的各光电二极体可以称为如在本公开内容中所提到的一个子像素。在此可以将一个低成本、更易于制造的微透镜(例如，连续微透镜continuous micro-lens，CML)应用在合并的光电二极体阵列中的各个光电二极体。此外，本公开内容还提供了优化的复数个子像素排列方式。
请参考图1A以及图1B，根据本公开内容的一些具体实施例，图1A绘示了光侦测装置的剖面图。图1B绘示了光侦测装置的俯视图，其对应于图1A的光侦测装置。光侦测装置100至少包括一基板9、至少部分位在基板9上的一第一子像素1A，以及至少部分位在基板9上的一第二子像素1B。第一子像素1A包括一p-i-n结构，其具有例如一第一光敏区3A、一第一掺杂部位10A以及一第二掺杂区域20。第二子像素1B包括另一p-i-n结构，其具有例如一第二光敏区3B、一第一掺杂部位10B，以及一第二掺杂区域20。在一些具体实施例中，第一光敏区3A以及第二光敏区3B统称为一光感测区3。
基板9可以包括任何合适的基板，可以在其上制造光感测区3。在一些具体实施例中，基板9提供了一表面，用于磊晶生长光感测区3。在一些具体实施例中，基板9包括一半导体材料。在一些具体实施例中，基板9包括一III-V族半导体材料。III-V族半导体材料可以包括但不限于砷化镓(GaAs)、砷化铝(AlAs)、磷化铟(InP)、砷化镓铟(InGaAs)、锑化镓(GaSb)、砷化铟(InAs)或锑化铟(InSb)。在一些具体实施例中，基板9包括一IV族元素。在一些具体实施例中，基板9是由单一材料制成，例如，基板9可以是硅基板。在一些具体实施例中，基板9包括多种材料，例如，基板9包括绝缘材料和半导体材料。在一些具体实施例中，基板9包括氧化物、氮化物、介电材料、其等之组合等。在一些具体实施例中，基板9包括二氧化硅(SiO2)以及硅(Si)。在一些具体实施例中，基板9包括多层的堆叠。在一些具体实施例中，基板9包括不小于100μm的厚度。
广泛而言，光感测区3接收一光学讯号，例如，来自光纤1111的光学讯号，并将光学讯号转换成电讯号。在一些具体实施例中，光侦测装置100是前照式(frontsideillumination,FSI)之配置，其中光学讯号入射在光感测区3的顶表面上。在一些具体实施例中，光感测区3吸收光子并产生电子-电洞对。光感测区3选择为在期望的波长范围内具有高吸收系数，例如不小于10-1cm-1。在一些具体实施例中，光感测区3配置为吸收光子，光子具有的峰值波长在不小于800nm的不可见波长范围内，不可见波长范围例如为850nm、940nm、1050nm、1064nm、1310nm、1350nm或1550nm。在一些具体实施例中，不可见波长范围不大于2000nm。在一些具体实施例中，光感测区3的材料不同于基板9的材料。在一些具体实施例中，光感测区3包括半导体材料。在一些具体实施例中，光感测区3包括III-V族半导体材料。III-V族半导体材料可以包括但不限于GaAs、AlAs、InP、InGaAs、GaSb、InAs或InSb。在一些具体实施例中，光感测区3的材料的能隙小于基板9的材料的能隙。在一些具体实施例中，光感测区3包括半导体材料，半导体材料包括IV族元素，例如Ge、Si或Sn。在一些具体实施例中，光感测区3包括GeSi，其中锗和硅的组成可以依特定的制程或应用来选择。在一些具体实施例中，光感测区3的材料是本质的。在一些具体实施例中，光感测区3是由本质锗组成。
请参考图1A，第一光敏区3A与第二光敏区3B分离，例如，藉由将一第一介电层31设置于第一光敏区3A的一侧壁与第二光敏区3B的面向第一光敏区3A的一侧壁之间。第一光敏区3A和第二光敏区3B各具有面对远离基板9的方向的一顶表面TS以及背向顶表面TS的一底表面BS。在一些具体实施例中，第一子像素1A包括第一掺杂部位10A，位于第一光敏区3A的顶表面TS底下而且耦合于第一光敏区3A。第二子像素1B包括第一掺杂部位10B，位于第二光敏区3B的顶表面TS底下而且耦合于第二光敏区3B。耦合于第一光敏区3A的第一掺杂部位10A与耦合于第二光敏区3B的第一掺杂部位10B是实体分离的。在一些具体实施例中，第一子像素1A的第一掺杂部位10A以及第二子像素1B的第一掺杂部位10B统称为第一掺杂区域10，其具有一第一导电类型(例如，n或p)。第一掺杂部位10A以及第一掺杂部位10B可分别至少部分地从第一光敏区3A以及第二光敏区3B暴露出来，而且电性连接至位于光感测区3上的一布线层5。第一掺杂部位10A、10B的具体布局包括掺杂分布的适当深度或形状，而且可以根据不同的设计、制造程序或测试的考量而调整。
在一些具体实施例中，第一子像素1A以及第二子像素1B还各包括一界面层(未示出)，分别覆盖第一光敏区3A的顶表面TS及第二光敏区3B的顶表面TS。在一些具体实施例中，第一子像素1A的界面层(未示出)还覆盖第一光敏区3A的侧壁。在一些具体实施例中，第二子像素1B的界面层(未示出)还覆盖第二光敏区3B的侧壁。界面层可包括与光感测区3的材料不同的材料。在一些具体实施例中，界面层可以包括非晶硅、多晶硅、磊晶硅、氧化铝(例如，AlxOy)、氧化硅(例如，SixOy)、锗的氧化物(例如，GexOy)、锗-硅(例如，GeSi)、氮化硅族(例如，SixNy)、高介电材料(例如，HfOx、ZnOx、LaOx、LaSiOx)及其任意组合。界面层的存在可以具有各种效果。例如，界面层可以用作光感测区3的表面钝化层，这可以减少因存在于光感测区3的暴露表面上的缺陷而产生的暗电流。在一些具体实施例中，第一子像素1A的界面层(未示出)和第二子像素1B的界面层(未示出)可以是连续层。
第一光敏区3A和第二光敏区3B各自耦合于具有一第二导电类型(例如，p或n)的第二掺杂区域20。第二掺杂区域20靠近第一光敏区3A的底表面BS或第二光敏区3B的底表面BS。例如，第一光敏区3A的顶表面TS以及第二光敏区3B的顶表面TS各耦合于第一掺杂区域10，而且第一光敏区3A的底表面BS以及第二光敏区3B的底表面BS各耦合于具有与第一导电类型不同或相反的第二导电类型的第二掺杂区域20。在一些具体实施例中，第一导电类型是p型，第二导电类型是n型。在一些其他具体实施例中，第一导电类型是n型，第二导电类型是p型。在一些具体实施例中，耦合于第一光敏区3A的第二掺杂区域20与耦合于第二光敏区3B的第二掺杂区域20相连接。在一些具体实施例中，第二掺杂区域20可以是形成在基板9中的连续掺杂区域。在一些具体实施例中，光侦测装置100的第二掺杂区域20的面积大于对应的光敏区3A或3B中第一掺杂部位10A或10B的面积。在一些具体实施例中，光侦测装置100的第二掺杂区域20的面积大于光侦测装置100中各光敏区3A和3B的第一掺杂部位10A和10B相加的总和面积。
在一些具体实施例中，光感测区3被第一介电层31从侧边围绕，且第一子像素1A的顶表面并未被第一介电层31所覆盖。在一些具体实施例中，从光侦测装置的剖面图视之，第一子像素1A的顶表面以及第二子像素1B的顶表面与第一介电层31的顶表面共平面。在一些具体实施例中，第一介电层31包括合适的绝缘材料，如氧化物或氮化物。第二介电层32可以设置在第一介电层31、第一子像素1A及第二子像素1B上方。在一些具体实施例中，第二介电层32包括合适的绝缘材料，如氧化物或氮化物。第二介电层32可以由与第一介电层31相同或不相同的材料组成。
请参考图1A。第一子像素1A的第一掺杂部位10A及第二子像素1B的第一掺杂部位10B由布线层5所电性连接，布线层5包括导电材料，例如金属或合金，例如，铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、钽-氮化钽-铜(Ta-TaN-Cu)层叠、钛-氮化钛-钨(Ti-TiN-W)层叠。在一些具体实施例中，布线层5穿透第二介电层32而且具有在第二介电层32上方延伸的一部分。在一些具体实施例中，第一掺杂区域10的一部分是位于布线层5的一投影区的下方。布线层5至少电性连接第一子像素1A的第一掺杂部位10A以及第二子像素1B的第一掺杂部位10B。在一些具体实施例中，布线层5的设计可以使一些子像素并联连接。例如，布线层5不一定需要连接在相邻的子像素中的个别第一掺杂部位10A。布线层5的特定设计包括但不限于光侦测装置100中以金属连接的层数以及几个子像素之间的电路布置，可根据不同的设计、制造程序、或测试考量作变化。
在一些具体实施例中，布线层5可以由高掺杂半导体层代替，高掺杂半导体层电耦合于各子像素个别的第一掺杂部位。例如，可以在第一光敏区3A、第二光敏区3B以及第一介电层31的共平面表面上沉积高掺杂的非晶硅层，以在不同的光敏区之间提供电性并联连接。
请参考图1A，第一光敏区3A具有一宽度WAP，宽度WAP是从第一光敏区3A的一个侧壁测量到相对的侧壁。在一些具体实施例中，假设第一光敏区3A从一俯视方向来看是大致正方形的形状(例如，如在图1B所绘示的)，当第一光敏区3A的宽度WAP是约7μm，可以得到一主动区域AP的面积约49μm2。在一些具体实施例中，每个子像素的主动区域AP被定义为光敏区的面积。如先前所讨论，第一掺杂部位10A的一部分以及第一光敏区3A位于布线层5的投影区域下方。其导致由第一光敏区3A所接收的光学讯号由于布线层5的覆盖而减少。在一些具体实施例中，布线层5具有用于允许光学讯号进入光感测区3的开口。在图1A中可以识别出布线层5的开口具有宽度WAR。类似地，当开口的宽度WAR是大约5μm时，可以得到一个光学孔径面积AR(例如，如图1B所绘示)大约是25μm2。在一些具体实施例中，各子像素的光学孔径面积AR被定义为开口的面积。在一些具体实施例中，两相邻的光敏区的3A、3B之间的一间矩P是由宽度WAP以及分离且相邻的光敏区3A、3B之间的距离所定义。在一些具体实施例中，间矩P位于两相邻的光敏区的3A、3B的中心之间。例如，间矩P可以是10μm，其大于宽度WAP的7μm以及宽度WAR的5μm。在一些具体实施例中，间距P不小于5μm。在一些具体实施例中，宽度WAP不小于3μm。
如先前所讨论，第一光敏区3A的光学填充因子(optical fill factor)可以是光学孔径面积AR除以间距P的平方。在一些具体实施例中，光学填充因子不小于20％。在一些具体实施例中，如之前的实施例所述，，25μm2/100μm2，如此，在一些具体实施例中，大约为25％。上述光学填充因子可以受到光敏区3A、3B的设计规则以及布线层5的设计规则来改变，而且可以进一步改进，例如改善到大于25％。
在光侦测装置100中的子像素1A、1B用于接收来自光纤1111的纤芯1111A的光学讯号，子像素1A、1B的数量不限于两个。在光侦测装置100具有复数子像素的情况下，复数子像素可以位于光纤1111的纤芯1111A的垂直投影下面，且至少其中两个子像素合并在一起(例如，电连接)。在一些具体实施例中，光侦测装置100中的子像素的数量可以大于两个，例如四个(如图1B所示例)。在光侦测装置100具有四个子像素的情况下，其分别关联于图1B中的第一光敏区3A、第二光敏区3B、第三光敏区3C以及第四光敏区3D，四个子像素1A、1B、1C以及1D可以位于光纤1111的纤芯1111A的垂直投影下面。或者说，一光纤1111光学耦合的面积大约为20μm乘20μm，且具有四个子像素合并在一起(例如，电连接)，各子像素已在先前的图1A所描述。光纤1111可以是具有透镜的单模光纤，也可以是具有一纤芯1111A和一包覆层1111B的多模光纤。
在一些具体实施例中，在光侦测装置100中的子像素的数量可以大于四个，例如十六个。在光侦测装置100具有十六个子像素的情况下，十六个子像素可以以四乘四的阵列作排列，而且配置在光纤1111的纤芯1111A的垂直投影下方。或者说，光纤1111光学耦合的面积大约为40μm乘40μm的区域且具有十六个子像素合并在一起(例如，电连接)，各子像素已在先前的图1A所描述。合并一起的子像素的数量可根据不同的设计、制造程序、或测试考量作变化。
藉由以多个子像素接收来自光纤1111的纤芯1111A的光学讯号，可以提高光学讯号的收集效率，而且可以减轻光纤1111与光侦测装置100之间的光通信的耦合损耗。
请参考图1C，根据本公开内容的一些具体实施例，图1C示出了用于制造光侦测装置的方法的流程图。图1C示出了作为示例的用于形成先前在图1A及/或图1B中讨论的光侦测装置100的一方法1000。用于形成光侦测装置100的方法1000包括：提供一基板(操作1004，可以参考图1E)；在基板中形成一第二掺杂区域(操作1007，可以参考图1E)；形成一光感测区，其包括多个光敏区(操作1013，可以参考图1F至图1G)；在光感测区中形成一第一掺杂区域，即在各光敏区中形成一第一掺杂部位(操作1018，可以参考图1H)；以及形成一布线层，其电耦合于多个光敏区的第一掺杂部位(操作1022，可以参考图1L)。
请参考图1D，根据本公开内容的一些具体实施例，图1D示出了用于制造光侦测装置的布线层的方法的流程图。形成电耦合于光感测区中多个光敏区的第一掺杂部位的布线层的步骤(操作1022)还包括形成一第一介电层，以覆盖多个光敏区(子操作2004，可以参考图1I)；薄化第一介电层，以暴露多个光敏区的顶表面(子操作2007，可以参考图1J)；形成一第二介电层，以覆盖多个光敏区的顶表面(子操作2013，可以参考图1K)；于第二介电层中形成多个通孔，以暴露多个光敏区的各顶表面的一部分(子操作2018，可以参考图1K)；以及形成导电材料到通孔中，以电性连接多个光敏区的第一掺杂部位(子操作2020，可以参考图1L)。
请参考图1E，根据本公开内容的一些具体实施例，图1E为制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。具体地，用于形成光侦测装置100的步骤包括：提供一基板9；以及在基板9的顶表面下形成第二掺杂区域20。在一些具体实施例中，基板9中的第二掺杂区域20可以具有任何合适的深度和浓度分布，例如在1×1018cm-3至5×1021cm-3之间。第二掺杂区域20可以透过合适的离子布植(ionimplantation)操作所形成。在一些具体实施例中，第二掺杂区域20是n掺杂区域。本领域具有通常知识者应该理解，取决于各种设计、制造程序或测试考量下，第二掺杂区域20可以是p掺杂区域。
请参考图1F，根据本公开内容的一些具体实施例，图1F是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。感光材料3M是形成，例如沉积在基板9上，使得感光材料3M与第二掺杂区域20接触。在一些具体实施例中，感光材料3M的沉积可以包括各种沉积操作，其中包括但不限于覆盖磊晶、选择性磊晶，或其他适用的技术。在一些具体实施例中，在基板9和感光材料3M之间形成一缓冲层(未示出)，用于改善在感光材料3M上形成的磊晶品质。在一些具体实施例中，缓冲层包括与基板相同的材料，但具有不同于第二导电类型的导电类型。例如，当基板包括Si且第二导电类型是n型时，缓冲层包括本质硅。缓冲层的厚度在50nm至200nm之间(两者皆含)。基板9的顶表面描绘为平坦表面。在一些具体实施例中，基板9可包括台地或沟槽，使顶表面为非平坦表面，其至少部分地被绝缘材(例如：氧化物、亚硝酸盐)、半导体(例如：Si、Ge)或其组合所围绕。此外，感光材料3M可由一应变超晶格结构(strained super lattice structure)或一多重量子井结构(multiple quantum wellstructure)所实现，其中应变超晶格结构或多重量子井结构包括交替层叠结构，例如包含两种以上不同的半导体化合物或具有相同元素但是具有不同组成的半导体化合物。例如，具有不同组成的交替GeSi层。
请参考图1G，根据本公开内容的一些具体实施例，图1G是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。在形成感光材料3M后，接着透过执行蚀刻操作而图案化感光材料3M，以获得包含多个光敏区3A、3B的光感测区3。在图1B的示例中，在上述蚀刻操作之后，形成四个离散的光敏区3A、3B、3C以及3D。在一些具体实施例中，去除操作可以包括但不限于一干式蚀刻及/或一湿式蚀刻操作。在一些具体实施例中，经蚀刻操作后，至少一部分的第二掺杂区域20从光感测区3暴露出来，例如，第二掺杂区域20的一部分可以暴露于第一光敏区3A与第二光敏区3B之间的空间。如先前在图1A及图1B所讨论的，第一光敏区3A、第二光敏区3B、第三光敏区3C及/或第四光敏区3D(如图1B的示例所示)彼此实体分离。在一些具体实施例中，形成光侦测装置100的步骤还包括形成界面层(未示出)，至少覆盖第一光敏区3A的顶表面、第二光敏区3B的顶表面、第三光敏区3C的顶表面及/或第四光敏区3D的顶表面。
请参照图1H，根据本公开内容的一些具体实施例，图1H是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。形成光侦测装置100的步骤还包括在光感测区3A中形成一第一掺杂区域10。或者说，各第一掺杂部位10A、10B、10C、10D分别形成在对应的离散的光敏区3A、3B、3C及3D之中。第一掺杂区域10可以透过以适当的遮罩布局施行合适的离子布植操作来形成。在一些具体实施例中，离子还可以布植到覆盖光敏区3A、3B、3C及3D的顶表面的界面层中，以形成与光敏区3A、3B、3C及3D的各第一掺杂部位10A、10B、10C、10D一一对应地掺杂界面层(未示出)。在一些具体实施例中，界面层包括非晶硅。在一些具体实施例中，光敏区3A、3B、3C及3D中的掺杂部位10A、10B、10C、10D可以具有任何合适的深度和浓度分布，例如在1×1018cm-3至5×1021cm-3之间。在一些具体实施例中，每个第一掺杂部位10A、10B、10C、10D可以位于各光敏区3A、3B、3C及3D的顶表面的一部分或全部的下方。在一些具体实施例中，第一掺杂区域10是p掺杂区域。本领域具有通常知识者应该理解，取决于各种设计、制造程序或测试考量，第一掺杂区域10可以是n掺杂区域。
请参考图1I，根据本公开内容的一些具体实施例，图1I是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。形成光侦测装置100的步骤还包括形成一第一介电层31，以围绕各光敏区3A、3B的侧边。在一些具体实施例中，第一介电层31可以是最先沉积在第二掺杂区域20的暴露部分上。在一些具体实施例中，第一介电层31包括合适的绝缘材料，例如氧化物、氮化物或其组合。
请参考图1J，根据本公开内容的一些具体实施例，图1J是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。可藉由执行薄化操作以除去光感测区3上部分的第一介电层31，直到光感测区3的顶表面以及第一掺杂区域10暴露为止。在一些具体实施例中，薄化操作为平坦化操作，诸如化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)操作。在一些具体实施例中，在薄化操作之后，光感测区3的顶表面与第一介电层31的顶表面大致上共平面。
请参考图1K，根据本公开内容的一些具体实施例，图1K是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。在第一介电层31和光敏区3的共平面表面上形成一第二介电层32。在一些具体实施例中，第二介电层32包括合适的绝缘材料，例如氧化物、氮化物或其组合。第一介电层31可以由相同于或不同于第二介电层32的材料所组成。随后，藉由合适的微影操作，在第二介电层32上形成贯穿第二介电层32的多个通孔32V。在微影操作之后，光感测区3的顶表面的一部分接着从第二介电层32暴露出来。
请参考图1L，根据本公开内容的一些具体实施例，图1L是在制造操作的中间阶段期间的光侦测装置的剖面图。形成光侦测装置的步骤还包括形成一布线层5，电耦合于复数光敏区3A、3B、3C及3D中的多个第一掺杂部位(例如，分别在光敏区3A、3B、3C及3D中的第一掺杂部位10A、10B、10C、10D)。在一些具体实施例中，布线层5透过掺杂界面层电耦合于在多个光敏区3A、3B、3C及3D中的第一掺杂部位10A、10B、10C、10D。具体地，诸如金属或合金的导电材料被填充到通孔32V，以形成电性接触至第一掺杂区域10。此外，在适当的一图案化操作之后，进一步在第二介电层32上溅镀导电材料，以完成金属线布线。
请参考图2A与图2B，根据本公开内容的一些具体实施例，图2A绘示了的光侦测装置200的剖面图，图2B绘示了图2A的光侦测装置200的俯视图。透过在光感测区3上加入一光学元件70，允许光侦测装置以一个较小的主动区域的光学孔径，来侦测入射在比自身大的面积的光学讯号，藉此进一步提高收集来自光纤1111的纤芯1111A的光学讯号的效率。除了应用光学元件70外，光侦测装置200类似于在图1A至图1L所讨论之光侦测装置100。如图2A所示，子像素1A及1B受光学元件70所围绕与覆盖。具体地，光学元件70可以包括一凸部72以及一间隔部71的适当设计组合，间隔部71以凸部72的有效焦距，将凸部72从子像素1A和1B隔开。在一些具体实施例中，凸部72可以是一微透镜，具有3至12μm的直径或宽度范围，以及1μm至8μm的高度范围。凸部72以及间隔部71的设计允许将入射光聚焦到光感测区3的顶表面。在一些具体实施例中，间隔部71包括实质上对入射光透明的绝缘材料。例如，间隔部71可以由聚合物材料组成。在一些具体实施例中，间隔部71的一顶表面位于第一掺杂区域10的上方。在一些具体实施例中，光学元件70的凸部72包括与各光敏区3A、3B、3C及3D一一对应设置的多个透镜(例如，在第一光敏区3A、第二光敏区3B、第三光敏区3C以及第四光敏区3B上方各一个透镜)。
此外，藉由减小子像素的1A及1B的尺寸，允许凸部72的尺寸相应地减小。在单个大像素区域耦合于光纤的比较具体实施例中，可以使用巨型微透镜(GML)来提供对这种大像素区域的足够覆盖。虽然GML可以覆盖较大的区域(例如，50μm×50μm)，但在制造上的困难可能导致较低的产率和且通常导致较高的成本。
因此，在本公开内容提供的一些具体实施例中，光学元件70包括多个微透镜。每个微透镜的尺寸小于GML的尺寸，因此可以与光感测区3的各光敏区一一对应设置，在某些具体实施例中，凸部72的形状是正方形时，其占据的面积约为10μm x 10μm。在一些具体实施例中，各凸部72具有3至12μm的直径或宽度范围。在一些现有的具体实施例中，微透镜具有1μm至8μm的高度范围。相较于制造GML，制造微透镜的难度较低和生产成本也较低。在一些具体实施例中，相邻的微透镜可以以连续的方式相连接，即，彼此实体连接，进而进一步提高微透镜的布局设计的弹性。在图2B所示的具体实施例中，四个凸部72具有四个连接在一起的微透镜，尽管各微透镜之间形成有一间隙70X，但透过适当的微透镜布局设计，间隙70X的面积可以减小至，例如，光侦测装置200的间距P的平方的10％或小于光侦测装置200的间距P的平方的10％，以达到约90％的光学填充因子。在一些具体实施例中，各光敏区3A、3B的第一掺杂部位10A、10B分别被布置为偏离间隙70X的一投影区域，以减小光纤1111及光侦测装置200之间的耦合损耗。
在一些具体实施例中，相对于使用一GML，凸部72以微透镜阵列的方式实现，增加对于光纤1111和底下的光侦测装置200之间的平移或旋转而造成之偏离的允许误差。具体地，即使，当光源的中心、例如光纤1111，与光侦测装置200的中心偏离，例如偏离一子像素的1A或1B的宽度WAP的距离，光学讯号仍然有很大一部分可以透过实施的微透镜阵列来让光感测区3所吸收。然而，当以GML实现时，在上述未对准条件下，收集效率会大大降低。对组装、封装或机械误差所导致严重的光耦合损耗之因素而言，利用各光敏区一一对应微透镜阵列的复数微透镜之方式可以是更棒的解决方案。
应当注意的是，图1A至图1L中所讨论的光侦测装置100以及图2A与图2B中所讨论的光侦测装置200并不限于一个前照式配置。可替代的，本领域具有通常知识者可以实现一个背照式(backside illumination,BSI)配置。例如，光学元件70可以配置在基板9的背侧，而且配置为接收光学讯号。基板9的背侧可以是远离第二掺杂区域20的表面。入射的光学讯号透过光学元件70被聚焦，而传播到基板9的前侧，且由设置在基板9前侧的光感测区3所吸收。
在一些具体实施例中，图3A至图6B中所讨论的光侦测装置减轻了光纤与光侦测装置之间的耦合损耗。
请参考图3A及图3B。根据本公开内容的一些具体实施例，图3A示出了光侦测装置的俯视图，图3B示出了图3A沿A-A'线的剖面图。一子像素1*至少包括一光敏区3*，由基板9*所支撑；一第一掺杂部位10*，具有一第一导电类型且耦合于光敏区3*；以及一第二掺杂区域20*，具有不同于第一导电类型的一第二导电类型且耦合于光敏区3*。第一掺杂部位10*由光敏区3*与第二掺杂区域20*隔开。在一些具体实施例中，第一掺杂部位10*、光敏区3*和第二掺杂区域20*可以形成p-i-n结构。在一些具体实施例中，子像素1*的光敏区3*由一隔离区域4*围绕。在一些具体实施例中，光敏区3*的一顶表面FS、第一掺杂部位10*的一顶表面以及第二掺杂区域20*的一顶表面暴露在基板9*的同一侧。在一些具体实施例中，光敏区3*完全嵌入于基板9*中。在一些具体实施例中，光敏区3*部分地嵌入在基板9*中。
如图3A及图3B所示，第一掺杂部位10*位于光敏区3*的顶表面FS处而且侧边被光敏区3*所围绕。第一掺杂部位10*的具体布局包括掺杂分布的合适深度或形状，例如在1×1018cm-3至5×1021cm-3之间，而且可以根据不同的设计、制造程序或测试考量而变化。第二掺杂区域20*的一部分位在光敏区3*和基板9*之间，即，第二掺杂区域20*的一部分围绕光敏区3*的侧边，且第二掺杂区域20*的一部分可以位于光敏区3*正下方。在一些具体实施例中，第二掺杂区域20*还包括在基板9*的顶表面下方的一延伸部分，而且围绕光敏区3*和第一掺杂部位10*的侧边。第二掺杂区域20*的具体布局包括掺杂分布的合适的深度或形状，例如在1×1018cm-3至5×1021cm-3之间，而且可根据不同的设计，制造程序或测试考量而变化。第二掺杂区域20*可以被隔离区域4*所围绕或接触。
请参考图3A、图3B及图4A，根据本公开内容的一些具体实施例，图4A绘示了光侦测装置的俯视图。在一些具体实施例中，为了提高光学讯号的收集效率并减轻耦合损耗，合并多个子像素的1*以构成像素1X**，用于接收例如─但不限于─来自单根光纤的光学讯号。在一些具体实施例中，在诸如2D和3D影像感测的应用中，光学讯号来自自由空间，并不需要光纤。类似于图1A至图2B所讨论的，合并的子像素1*分解了一个大感测区域成若干个有效的小感测域区，使得一个微透镜阵列中的复数透镜可以一对一对应于各子像素1*设置。
光侦测装置100X*的一像素1X**可以配置为耦合到一个单一的光纤，而且可以包括多于一个的子像素1*。在图4A中提供的示例中，示出了四个子像素1*(分别表示为第一子像素1A*、第二子像素1B*、第三子像素1C*以及第四子像素1D*)。应当注意的是，光侦测装置100X*中构成像素1X**的子像素1*的数量不限于四个，而且可以是任何其他大于1的数量，例如2、9、16、25、100。
在一些具体实施例中，第一子像素1A*具有沿着一主轴线PD的一第一侧以及沿着一副轴线SD的一第二侧。第一侧具有一第一长度，大于第二侧的一第二长度。第二子像素1B*具有沿着主轴线PD的一第三侧和沿着副轴线SD的一第四侧，其中第二子像素1B*的第三侧具有一第三长度，大于第二子像素1B*的第四侧的一第四长度。在一些具体实施例中，主轴线PD可以与副轴线SD实质上垂直。在图4A所示的具体实施例中，光侦测装置100X*中像素1X**的第三子像素1C*以及第四子像素1D*皆具有沿主轴线PD的一长边以及沿着副轴线SD的一短边。在一些具体实施例中，如果光侦测装置100X*的像素1X**包括多于四个的子像素1*，各子像素1*皆可以具有沿主轴线PD的一长边以及沿着副轴线SD的一短边。
请参考图4A，从一俯视方向来看，光敏区3A*、3B*、3C*、3D*加总的面积小于像素1X**的面积。在一些具体实施例中，其中一子像素1*的中心和另一个相邻的子像素1*的中心之间所量出的间距约为10μm，而且子像素1*的光敏区3*的一侧边是在约1.5μm到约8.5μm的范围内。如先前在图2A与图2B所讨论的，这样的尺寸是更适合以一对一对应的方式将复数微透镜以一对一的方式对准至各子像素1*的光敏区3*。
一布线层5*设置于基板9*上方，电性耦合于第一掺杂部位10*以及第二掺杂区域20*。布线层5*包括一第一端5A*，配置为连接多个子像素1*的多个第一掺杂部位10*；以及一第二端5B*，配置为连接多个子像素1*的多个第二掺杂区域20*。在一些具体实施例中，第一端5A*和第二端5B*分别连接到不同的偏压。在一些具体实施例中，布线层5*还连接至另一基板上的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路。在一些具体实施例中，图3B所示的光侦测装置100X*的子像素1*具备背照式之配置，其中于基板9*的背侧接收入射光。类似于先前在图2A及图2B中描述的具体实施例，可以在背照式之配置下，将包括微透镜阵列和间隔部的光学元件设置在基板9*的背侧。
请参考图3A、图3B及图4B，根据一些本公开内容的具体实施例，图4B示出了光侦测装置100Y*的俯视图。除了子像素1*的布置不同外，光侦测装置100Y*的一像素1Y**相似于光侦测装置100X*的像素1X**。在图4B中提供的示例中，示出了四个子像素1*(分别表示为一第一子像素1A*、一第二子像素1B*、在相同排列上相邻于第一子像素1A*的一第三子像素1C*，以及在相同排列上相邻于第二子像素1B*的一第四子像素1D*)。
第一子像素1A*具有沿一主轴线PD的一第一侧以及沿着一副轴线SD的一第二侧。第一侧具有一第一长度，大于第二侧的一第二长度，而且第二子像素1B*具有沿着副轴线SD的一第三侧以及沿着主轴线PD的一第四侧。第二子像素1B*的第三侧具有一第三长度，大于第二子像素1B*的第四侧的一第四长度。在一些具体实施例中，第三子像素1C*具有沿着主轴线PD的一第一侧以及沿着副轴线SD的一第二侧。第三子像素1C*的第一侧具有一第一长度，大于第三子像素1C*的第二侧的一第二长度。第四子像素1D*具有沿着副轴线SD的一第一侧以及沿着主轴线PD的一第二侧。第四子像素1D*的第一侧具有一第一长度，大于第二侧的一第二长度。在一些具体实施例中，主轴线PD可以与副轴线SD实质上垂直。应当指出的是，光侦测装置100Y*中构成像素1Y**的子像素1*的数量不限于四个，而且可以是任何大于1其他数量，例如2、9、16、25、100。
藉由图4B的布置，各像素1Y**的光敏区3A*、3B*、3C*、3D*的面积密度可以相对于图4A的布置更为增加。在一些具体实施例中，第一子像素1A*、第二子像素1B*、第三子像素1C*，以及第四子像素1D*相对于像素1Y**的中心是对称的。在一些具体实施例中，第一子像素1A*、第二子像素1B*、第三子像素1C*，以及所述第四子像素1D*中的至少一个，沿主轴线PD延伸越过中间平面PD1、沿着副轴线SD延伸越过中间平面SD1，或两者都是，以便实现一个更密集的子像素1*布局。应当注意，如果像素1Y**包括多于四个的子像素1*，则各子像素1*可以以类似的方式布置。
请参考图5A以及图5B。根据本公开内容的一些具体实施例，图5A绘示了光侦测装置的俯视图，图5B绘示了图5A沿B-B'线的剖面图。图5A及图5B中提供了另一种类型的子像素1'。子像素1'中至少包括在基板9'上方的一光敏区3'；一第一掺杂部位10'，具有一第一导电类型且耦合于光敏区3'；以及一第二掺杂区域20'，具有不同于第一导电类型的一第二导电类型且耦合于光敏区3'。第一掺杂部位10'由光敏区3'隔开第二掺杂区域20'。在一些具体实施例中，第一掺杂部位10'、光敏区3'以及第二掺杂区域20'可以形成p-i-n结构。在一些具体实施例中，光敏区3'从基板9'所暴露且被基板9'从侧边围绕。在一些具体实施例中，光敏区3'、第一掺杂部位10'和第二掺杂区域20'被一隔离区域4'从侧边围绕。隔离区域4'围绕基板9'的侧边。第一掺杂部位10'和第二掺杂区域20'的具体布局包括掺杂分布的合适深度或形状，例如在1×1018cm-3至5×1021cm-3之间，而且可以是根据不同的设计、制造程序或测试考量而有所变化。
如图5A和图5B所示，第一掺杂部位10'以及第二掺杂区域20'两者都是设置在靠近光敏区3'的一顶表面FS。在一些具体实施例中，第一掺杂部位10'包括一第一部分10P'，沿着一主轴线PD延伸，且第二掺杂区域20'包括一第一部分20P'，沿着主轴线PD延伸。第一掺杂部位10'还包括朝向第二掺杂区域20'延伸的一第二部分10Q'，而且第二掺杂区域20'还包括朝向第一掺杂部位10'延伸的一第二部分20Q'。在一些具体实施例中，第一掺杂部位10'的第二部分10Q'和第二掺杂区域20'的第二部分20Q'实质上沿着一副轴线SD延伸。在一些具体实施例中，主轴线PD是沿着一子像素1'的一第一侧，而且副轴线SD是沿着子像素1'的一第二侧，其中，第二侧比第一侧短。在一些具体实施例中，副轴线SD可以与主轴线PD实质上垂直。在一些实施方式中，第一部分10P'及/或第一部分20P'可以是选择性的。
在一些具体实施例中，从一俯视方向来看，第一掺杂部位10'与第二掺杂区域20'交错。在一些具体实施例中，第一掺杂部位10'的第二部分10Q'包括一个或多个延伸部分(表示为10Q'_1、10Q'_2、10Q'_3...)，朝向第二掺杂区域20'延伸。第二掺杂区域20'的第二部分20Q'包括一个或多个延伸部分(表示为20Q'_1、20Q'_2...)，朝向第一掺杂部位10'延伸。第一掺杂部位10'的延伸部分和第二掺杂区域20'的延伸部分交错地沿主轴线PD交替布置，即，第二掺杂区域20'的一个延伸部分是在第一掺杂部位10'的两个延伸部分之间，反之亦然。第一掺杂部位10'的延伸部分以及第二掺杂区域20'的延伸部分皆被光敏区3'的一部分分开。
请参考图6A，根据本公开内容的一些具体实施例，图6A绘示了光侦测装置100X'的俯视图。子像素1'的布置可以类似于如图4A中讨论的子像素1*的布置。在图6A中提供的示例中，示出了四个子像素1'(分别表示为第一子像素1A'、第二子像素1B'、第三子像素1C'以及第四子像素1D')。应当注意的是，光侦测装置100X'中构成像素1X"的子像素1'的数量不限于四个而且可以是任何大于1的其他数目，例如2、9、16、25、100。
在一些具体实施例中，第一子像素1A'具有沿一主轴线PD的一第一侧以及沿一副轴线SD的一第二侧。第一子像素1A'的第一侧具有一第一长度，大于第一子像素1A第二侧的一第二长度。第二子像素1B'具有沿着主轴线PD的一第一侧和沿着副轴线SD的一第二侧。第二子像素1B'的第一侧具有一第一长度，大于第一子像素1A'的第二侧的一第二长度。在一些具体实施例中，主轴线PD可以与副轴线SD实质上垂直。在图6A所示的具体实施例中，光侦测装置100X'的第三子像素1C'和第四子像素1D'皆具有沿主轴线PD的一长边和沿着副轴线SD的一短边。在一些具体实施例中，如果光侦测装置100X'的像素1X"包括多于四个的子像素1'，每个子像素1'可以具有沿主轴线PD的一长边及沿着副轴线SD的一短边。在一些具体实施例中，如先前在图1A及图2A中所描述的，光侦测装置100X'的一个像素1X"配置可为从单个光纤接收光学讯号。
在一些具体实施例中，为了提高光学讯号收集效率和减轻耦合损耗，在光侦测装置100X'中的多个子像素1'合并构成像素1X”，用于从例如，但不限于，单一光纤接收光学讯号。在一些具体实施例中，在诸如2D和3D影像感测的应用中，光学讯号来自自由空间，并不需要光纤。类似于图1A、图2B及图4A所讨论的，藉由合并的子像素1'将一个大感测区域分成若干个有效的小感测区域，使得一个微透镜阵列中的复数透镜可以一对一对应于各子像素1'设置。
请参考图6A，从一俯视方向来看，光敏区3A'、3B'、3C'、3D'加总的面积小于像素1X”的面积。在一些具体实施例中，其中一子像素1'的中心和另一个相邻的子像素1'的中心之间所量出的间距约为10μm，而且子像素1'的光敏区3'的一侧边是在约1.5μm到约8.5μm的范围内。如先前在图2A与图2B所讨论的，这样的尺寸是更适合以一对一对应的方式将一个复数微透镜以一对一的方式对准至各子像素1'的光敏区3'。
请参考图6B，根据本公开内容的一些具体实施例，图6B示出光侦测装置的俯视图。光侦测装置100Y'的像素1Y"的布置类似于光侦测装置100Y*的像素1Y**的布置。在图6B中提供的示例，示出了四个子像素1'(分别表示为一第一子像素1A'、一第二子像素1B'、一第三子像素1C'，以及一第四子像素1D')。第一子像素1A'具有沿一主轴线PD的一第一侧和沿着一副轴线SD的一第二侧。第一子像素1A'的第一侧具有一第一长度，大于第一子像素1A'的第二侧的一第二长度。第二子像素1B'具有沿着副轴线SD的一第一侧和沿着主轴线PD的一第二侧。第二子像素1B'的第一侧具有一第一长度，大于第二子像素1B'的第二侧的一第二长度。在一些具体实施例中，第三子像素1C'具有沿着主轴线PD的一第一侧及沿着副轴线SD的第二侧。第三子像素1C'的第一侧具有一第一长度，大于第三子像素1C'的第二侧的一第二长度。第四子像素1D'具有沿着副轴线SD的一第一侧以及沿着主轴线PD的一第二侧。第四子像素1D'的第一侧具有一第一长度，大于第四子像素1D'的第二侧的一第二长度。在一些具体实施例中，主轴线PD可以与副轴线SD实质上垂直。应当指出的是，光侦测装置100Y'中构成像素1Y"的子像素1'的数量不限，而且可以是任何大于1其他数量，例如2、9、16、25、100。
藉由图6B的布置，各像素1Y"的光敏区3A'、3B'、3C'、3D'的面积密度可以相对于图6A的布置更为增加。在一些具体实施例中，第一子像素1A'、第二子像素1B'、第三子像素1C'，以及第四子像素1D'相对于像素1Y"的中心是对称的。在一些具体实施例中，第一子像素1A'、第二子像素1B'、第三子像素1C'，以及所述第四子像素1D'中的至少一个，沿主轴线PD延伸越过中间平面PD1、沿着副轴线SD延伸越过中间平面SD1，或两者都是，以便实现一个更密集的子像素1'布局。应当注意，如果像素1Y"包括多于四个的子像素1'，则各子像素1'可以以类似的方式布置。
请参考图5A至图6B，一布线层5'设置于基板9'上方，类似于图3B所例示的方式。布线层5'包括一第一端5A'，配置为连接多个子像素1'的多个第一掺杂部位10'；以及一第二端5B'，配置为连接多个子像素1'的多个第二掺杂区域20'。在一些具体实施例中，第一端5A'和第二端5B'分别连接到不同的偏压。在一些具体实施例中，布线层5'还连接至另一基板上的互补金属氧化物半导体(CMOS)电路。在一些具体实施例中，图5B所示的光侦测装置100Y*的子像素1'具备背照式配置，其中于基板9'的背侧接收入射光。类似于先前在图2A及图2B中描述的具体实施例，可以在背照式之配置下，将包括微透镜阵列和间隔部的光学元件设置在基板9'的背侧。在一些实施方式中，当第一部分10P'及/或第一部分20P'不存在，可存在多个第一端5A'，连接到第二部分10Q'，来代替第一部分10P'，并有可能是多个第二端5B'连接到第二部分20Q'，而代替第一部分20P'。
除了光敏区的总面积之外，提高入射光学讯号的收集效率并减轻耦合损耗也很重要。因此，在本具体实施例中公开的用于从单一光纤接收光学讯号的各像素1X**、1Y**、1X”或1Y”包括多于一个的子像素，而且以合并的方式布置，以补偿因光敏区尺寸减小而导致的光学讯号损耗。诸如微透镜或微透镜阵列之类的光学元件的凸部可以以一对一的对应方式配置在每个子像素上方，从而减轻了耦合损耗。还应当注意的是，每个子像素的光敏区设计成适合于易于制造的微透镜或微透镜阵列的尺寸。
基板9*或9'的材料类似于基板9，而且光敏区3'或3*的材料可以类似于图1A至图1L中光感测区3的材料。应当注意的是，在本公开内容中所讨论的光侦测装置的结构和方法，是适合于基板9、9*或9'包括硅且光感测区3、光敏区3'，或光敏区3*包括锗或锗-硅的情况。
在一些具体实施例中，光侦测装置100、200、100X*、100Y*、100X'以及100Y'和在本公开内容中讨论的方法可以适用于光通信装置、光纤传感器、光接收器、光学驱动器或光检测和测距(光达，light detection and ranging，LIDAR)的应用中。其中，降低暗电流对于LIDAR应用尤其重要。
透过微透镜或微透镜阵列的实现，可以减少光侦测装置100、200、100X*、100Y*、100X'以及100Y'的暗电流。一般来说，暗电流的大小与光学孔径或主动区域的总面积成反向关联。例如，通过将100μm x 100μm的单个大像素分解为10x10的子像素阵列(即，每个子像素的尺寸约为10μm x 10μm)，并实现10x10透镜阵列一对一对应10x10子像素阵列的方式，以将入射光聚焦到每个子像素中约2.5μm x2.5μm的光学孔径或主动区域，暗电流能够有效地减少16倍(即，(10/2.5)2)。
另一示例，透过将100μm x 100μm的单个大像素分解为2x2的子像素阵列(即，每个子像素的尺寸约为50μm x 50μm)，并实现将2x2GML阵列与2x2子像素阵列一一对应，以将入射光聚焦到每个子像素中约2.5μm x 2.5μm的光学孔径或主动区域时，暗电流可以有效地减少400倍(即，(50/2.5)2)。在一些实现一个GML阵列的具体实施例中，光侦测装置100、200、100X*、100Y*、100X'以及100Y'的暗电流，可减少的程度比先前所讨论的在10×10子像素阵列中实现微透镜阵列的方式更低。然而，GML或GML阵列的制造过程是困难的，而且通常需要比微透镜或微透镜阵列更高的成本。
在以微透镜或微透镜阵列实现的具体实施例中，进一步减少一个数量级的暗电流，可以透过，例如，操作光侦测装置100、200、100X*、100Y*、100X'以及100Y'于低反向偏压而实现。对于本公开内容中所揭露的合并子像素配置，包括但不限于凸块、读出积体电路、打线接合和板接(boarding)等制造程序，皆可导入以对光侦测装置的改变的电路。此外，该等变化还可以于输入参考电压到各光侦测装置的各放大器(例如，在TIA电路中)中体现。为了消除上述的制造程序变化所可能导致暗电流的产生(例如，正向偏压机制下操作)，每个光侦测装置的压降可以控制在一个适当的负值，以便保持光侦测装置操作在低反向偏压机制。
对于LIDAR应用，除了暗电流之外，光侦测装置的灵敏度还会受到各种因子的影响。关于光侦测装置的三个主要杂讯来源可以表征为(1)暗电流杂讯，(2)环境杂讯和(3)由转阻放大器(transimpedanceamplifier，TIA)电路或其他CMOS电路产生的电流杂讯。光通讯模型的灵敏度可以透过以下公式来估算：
灵敏度
其中Q代表Q因子(或通常称为Q值)，C1及C2是常数(可以称为Personik常数)，BW是光侦测器的频宽，η代表量子效率，是光子的能量，iTIA是转阻放大器(TIA)电路的电流，Ia是环境光杂讯光电流，而Id是暗电流。
根据光通讯模型的实证，此处iTIA和Ia都经常在一个数百奈安培(nA)的范围内。因此，只要本公开内容所造成的暗电流是可比于环境杂讯和TIA电路的杂讯的话，例如，在数百奈安培的范围内，暗电流的杂讯可能不再算是主杂讯源，而且光侦测装置的灵敏度也不会降低。
如本文所使用且没有另外定义，术语「实质上」、「大致」和「大约」用于描述和说明微小的变化。当与事件或情况结合使用时，这些术语可以涵盖精确发生的事件或情况以及非常接近发生的事件或情况。例如，当与数值结合使用时，这些术语可包含小于或等于该数值的±10％的范围变化，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％。作为另一示例，如果线或平面的高点或低点不大于5μm、不大于1μm或不大于0.5μm，则线或平面可以是实质上平坦的。
尽管已经以本发明的特定具体实施例且配合标号的绘示来说明本发明，但是这些描述及绘示不是限制性的。本领域具有通常知识者应当理解，在不脱离由申请专利范围所限定的本发明的真实精神和范围的情况下，可以进行各种改变而且可以由均等物所替代。附图不一定按比例绘制。由于制造程序和公差的原因，在本发明中的艺术表现形式与实际设备之间可能存在区别。可能存在未具体示出的本发明的其他具体实施例。说明书以及附图应被认为是说明性的而不是限制性的。为了符合本发明的目的、精神和范围，特定情况、材料、物质的组成、方法或程序可以进行修改。所有这些修改旨在落入所附的申请专利范围内。尽管已经配合标号以特定顺序执行的特定操作描述了本文公开的方法，但是应当理解，在不脱离本发明的教导的情况下，可以将这些操作组合、细分或重新排序以形成等效方法。因此，除非在此特别指出，否则操作的顺序和分组不是限制性的
符号说明
1、1*、1' 子像素
1A、1A*、1A' 第一子像素
1B、1B*、1B' 第二子像素
1C、1C*、1C' 第三子像素
1D、1D*、1D' 第四子像素
1X**、1Y**、1X”、1Y” 像素
3 光感测区
3*、3' 光敏区
3A、3A*、3A' 第一光敏区
3B、3B*、3B' 第二光敏区
3C、3C*、3C' 第三光敏区
3D、3D*、3D' 第四光敏区
3M 感光材料
4*、4' 隔离区域
5、5*、5' 布线层
5A*、5A' 第一端
5B*、5B' 第二端
9、9*、9' 基板
10 第一掺杂区域
10*、10' 掺杂部位
10A 第一掺杂部位
10B 第一掺杂部位
10C 第一掺杂部位
10D 第一掺杂部位
10P' 第一部分
10Q' 第二部分
10Q'_1、10Q'_2、10Q'_3 延伸部分
20、20*、20' 第二掺杂区域
20P' 第一部分
20Q' 第二部分
20Q'_1、20Q'_2 延伸部分
31 第一介电层
32 第二介电层
32V 通孔
70 光学元件
70X 间隙
71 间隔部
72 凸部
100、200、100X*、100Y*、100X'、100Y' 光侦测装置
1000 方法
1004 操作
1007 操作
1013 操作
1018 操作
1022 操作
1111 光纤
1111A 纤芯
1111B 包覆层
2004 子操作
2007 子操作
2013 子操作
2018 子操作
2020 子操作
AP 主动区域
AR 光学孔径面积
BS 底表面
FS 顶表面
P 间矩
PD 主轴线
PD1 中间平面
SD 副轴线
SD1 中间平面
TS 顶表面
WAP 宽度
WAR 宽度

Claims (17)

1.一种光侦测装置，包括：
一基板；
一第一光敏区，由该基板所支撑；
一第二光敏区，由该基板所支撑而且相邻于该第一光敏区，该第一光敏区与该第二光敏区各耦合于：
一第一掺杂部位，具有一第一导电类型；以及
一第二掺杂区域，具有不同于该第一导电类型的一第二导电类型；以及
一光学元件，覆盖该第一光敏区与该第二光敏区，该光学元件包括一间隔部以及位在该间隔部上的一凸部，
其中该第一光敏区与该第二光敏区分离，而且耦合于该第一光敏区的该第一掺杂部位电性连接至耦合于该第二光敏区的该第一掺杂部位。
2.如权利要求第1项所述的光侦测装置，还包括一布线层，连接耦合于该第一光敏区的该第一掺杂部位以及耦合于该第二光敏区的该第一掺杂部位。
3.如权利要求第1项所述的光侦测装置，其中耦合于该第一光敏区与该第二光敏区的该第二掺杂区域是连续区域。
4.如权利要求第1项所述的光侦测装置，还包括一绝缘层，间隔于该第一光敏区与该第二光敏区之间。
5.如权利要求第4项所述的光侦测装置，其中该凸部包括多个透镜，与该第一光敏区及该第二光敏区一对一设置。
6.如权利要求第1项所述的光侦测装置，其中该第二掺杂区域的一部分暴露于间隔在该第一光敏区与该第二光敏区之间的一空间。
7.一种光侦测装置，包括：
一基板；
一第一光敏区，由该基板所支撑；
一第二光敏区，由该基板所支撑并且相邻于该第一光敏区，该第一光敏区与该第二光敏区各具有一顶表面以及一底表面，该顶表面面对远离该基板的方向，且该底表面与该顶表面相对，其中该第一光敏区与该第二光敏区皆耦合于：
一第一掺杂部位，具有一第一导电类型且靠近于该顶表面；以及
一第二掺杂区域，具有不同于该第一导电类型的一第二导电类型且靠近于该底表面，其中该第一光敏区与该第二光敏区分离；以及
一光学元件，位在该第一光敏区与该第二光敏区上，其中该光学元件包括：
一间隔部，位在该基板上以及位于该第一光敏区与该第二光敏区上；以及
一凸部，位在该间隔部上。
8.如权利要求第7项所述的光侦测装置，还包括一布线层，连接耦合于该第一光敏区的该第一掺杂部位以及耦合于该第二光敏区的该第一掺杂部位。
9.如权利要求第7项所述的光侦测装置，其中该第二掺杂区域的总面积大于该第一光敏区的该第一掺杂部位与该第二光敏区的该第一掺杂部位相加的总面积。
10.如权利要求第7项所述的光侦测装置，其中该第二掺杂区域的一部分暴露于间隔在该第一光敏区与该第二光敏区之间的一空间。
11.如权利要求第7项所述的光侦测装置，其中该间隔部将该凸部和该第二光敏区分开以及将该凸部和该第一光敏区分开。
12.如权利要求第7项所述的光侦测装置，其中该凸部包括多个透镜，与该第一光敏区及该第二光敏区一对一设置，并且所述多个透镜彼此实体连接。
13.一种光侦测装置，包括：
一第一子像素，包括：
一第一光敏区，具有一顶表面以及一底表面；
一第一掺杂部位，具有一第一导电类型并暴露于该第一光敏区的该顶表面；以及
一第二掺杂区域，具有一第二导电类型并耦合于该第一光敏区；
一隔离区域，围绕该第一子像素；以及
一第二子像素，相邻于该第一子像素，并透过该隔离区域与该第一子像素分开，
其中，该第一掺杂部位被该第一光敏区从侧边围绕，以及该第一光敏区被该第二掺杂区域从侧边围绕。
14.如权利要求第13项所述的光侦测装置，其中：
该第一子像素具有沿一主轴线的一第一侧以及沿一副轴线的一第二侧，其中该第一侧具有一第一长度，该第二侧具有一第二长度，且该第一长度大于该第二长度；以及
该第二子像素具有沿该主轴线的一第三侧以及沿该副轴线的一第四侧，其中该第三侧具有一第三长度，该第四侧具有一第四长度，且该第三长度大于该第四长度。
15.如权利要求第13项所述的光侦测装置，其中：
该第一子像素具有沿着一主轴线的一第一侧以及沿着一副轴线的一第二侧，其中该第一侧具有一第一长度，该第二侧具有一第二长度，且该第一长度大于该第二长度；以及
该第二子像素具有沿着该副轴线的一第三侧以及沿着该主轴线的一第四侧，其中该第三侧具有一第三长度，该第四侧具有一第四长度，且该第三长度大于该第四长度。
16.如权利要求第13项所述的光侦测装置，其中该第二掺杂区域暴露于该第一光敏区的该顶表面，并且该第一掺杂部位在一俯视方向上与该第二掺杂区域交错。
17.如权利要求第13项所述的光侦测装置，更包括一布线层电性耦合于该第一掺杂部位以及该第二掺杂区域。
CN201911291380.8A 2018-12-17 2019-12-16 增强收集效率的光侦测装置 Active CN111508980B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862780337P 2018-12-17 2018-12-17
US62/780,337 2018-12-17
US201862786389P 2018-12-29 2018-12-29
US62/786,389 2018-12-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111508980A CN111508980A (zh) 2020-08-07
CN111508980B true CN111508980B (zh) 2024-07-05

Family

ID=68944326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911291380.8A Active CN111508980B (zh) 2018-12-17 2019-12-16 增强收集效率的光侦测装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11610932B2 (zh)
EP (1) EP3675183A1 (zh)
CN (1) CN111508980B (zh)
TW (1) TWI837251B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI837251B (zh) * 2018-12-17 2024-04-01 美商光程研創股份有限公司 增強收集效率的光偵測裝置
CN112564786B (zh) * 2020-12-08 2021-11-23 成都新易盛通信技术股份有限公司 一种判断光模块收端串扰的方法及***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015004235A1 (fr) * 2013-07-12 2015-01-15 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Photodetecteur semi-transparent a jonction p-n structuree

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100809323B1 (ko) * 2006-01-31 2008-03-05 삼성전자주식회사 크로스토크가 감소하고 감도가 증가한 이미지 센서
US7923801B2 (en) * 2007-04-18 2011-04-12 Invisage Technologies, Inc. Materials, systems and methods for optoelectronic devices
US20160111562A1 (en) * 2008-09-04 2016-04-21 Zena Technologies, Inc. Multispectral and polarization-selective detector
US8946795B2 (en) * 2011-03-17 2015-02-03 Omnivision Technologies, Inc. Backside-illuminated (BSI) image sensor with reduced blooming and electrical shutter
CN104576810B (zh) * 2014-08-12 2016-04-20 深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司 共面电极模拟光电探测器芯片及其制作方法
US10418407B2 (en) * 2015-11-06 2019-09-17 Artilux, Inc. High-speed light sensing apparatus III
US10254389B2 (en) * 2015-11-06 2019-04-09 Artilux Corporation High-speed light sensing apparatus
US10484590B2 (en) * 2016-03-04 2019-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit device
US10110839B2 (en) * 2016-05-03 2018-10-23 Semiconductor Components Industries, Llc Dual-photodiode image pixel
JP7007088B2 (ja) 2016-12-07 2022-01-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子、撮像素子および電子機器
EP3346508B1 (en) * 2017-01-10 2023-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical sensor and image sensor including graphene quantum dots
TWI758599B (zh) * 2018-04-08 2022-03-21 美商光程研創股份有限公司 光偵測裝置
KR102574973B1 (ko) * 2018-09-17 2023-09-06 에스케이하이닉스 주식회사 P-형 분리 구조를 갖는 이미지 센서
KR102629334B1 (ko) * 2018-10-11 2024-01-26 에스케이하이닉스 주식회사 중앙에 배치된 p-형 웰-탭 영역을 갖는 활성 영역들을 포함하는 이미지 센서
TWI837251B (zh) * 2018-12-17 2024-04-01 美商光程研創股份有限公司 增強收集效率的光偵測裝置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015004235A1 (fr) * 2013-07-12 2015-01-15 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Photodetecteur semi-transparent a jonction p-n structuree

Also Published As

Publication number Publication date
CN111508980A (zh) 2020-08-07
US11610932B2 (en) 2023-03-21
US20200194486A1 (en) 2020-06-18
US20230197758A1 (en) 2023-06-22
TW202038463A (zh) 2020-10-16
TWI837251B (zh) 2024-04-01
EP3675183A1 (en) 2020-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI740769B (zh) 光學感測器
US10707254B2 (en) Semiconductor devices
US7893468B2 (en) Optical sensor including stacked photodiodes
TWI774545B (zh) 高速光偵測裝置
US10714531B2 (en) Infrared detector devices and focal plane arrays having a transparent common ground structure and methods of fabricating the same
US7535033B2 (en) Multicolor photodiode array and method of manufacturing
US20230197758A1 (en) Photodetecting device with enhanced collection efficiency
EP1540733A2 (en) Light-sensing device
US7732886B2 (en) Pin photodiode structure
US20210327942A1 (en) Germanium based focal plane array for the short infrared spectral regime
US8053853B2 (en) Color filter-embedded MSM image sensor
CN114256376A (zh) 雪崩光电探测器及其制备方法
CN114256375A (zh) 雪崩光电探测器及其制备方法
CN111433918A (zh) 在短波红外线内针对cmos成像器的绝缘体上的锗
US7115910B2 (en) Multicolor photodiode array and method of manufacturing thereof
US8716822B2 (en) Back-illuminated type solid-state imaging device and method of manufacturing the same
US20230036152A1 (en) Image sensor
CN114256374A (zh) 雪崩光电探测器及其制备方法
JP7109718B2 (ja) 化合物半導体フォトダイオードアレイ
TW202418573A (zh) 增強收集效率的光偵測裝置
TWI419347B (zh) 一種ｐｉｎ光二極體結構及其製法
CN117894812A (zh) 单光子雪崩二极管的结构和制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant