CN113494894A - 使用薄金属硅化物阳极的自对准光角度传感器 - Google Patents

使用薄金属硅化物阳极的自对准光角度传感器 Download PDF

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Abstract

本公开涉及使用薄金属硅化物阳极的自对准光角度传感器。实施例的各方面针对用于以精确角度光学检测空间中的对象的非接触***、方法和装置。此方法包括使用自对准肖特基硅化铂(PtSi)PIN光电二极管(夹在中间的本征层的PN二极管)设计和制造用于测量角度响应的光电二极管阵列，该二极管可从多个维度的入射光提供线性角度测量。自对准装置被定义为对光掩模层配准不敏感的器件。与更传统的PIN二极管结构相比，该设计消除了法向入射光在“左”和“右”通道之间的器件偏移。

Description

使用薄金属硅化物阳极的自对准光角度传感器
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2013年6月24日提交的、名称为“光学角度测量”的美国实用专利申请No.13/924,797、目前被授予美国专利No.9,435,641、以及涉及于2011年12月19日提交的、名称为“无镜片光学位置测量传感器”的美国实用专利申请No.13/329,510、目前被授予美国专利No.9,702,690，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种自对准光角度传感器。更具体地，本公开描述了与使用薄金属硅化物阳极来制造自对准光角度传感器有关的设备和方法及其应用。
背景技术
光线角度传感器可用于多种应用，例如，用于便携式设备中用户界面控制的手势、对象位置跟踪、工业和自动化监控、角度感测、接近感测以及对象距离测量(三角测量)。使用角度传感器的***可能需要针对入射光的零角度进行校准。这可能成为及时和昂贵的事情。
光学传感技术已用于在多个维度上定位和跟踪对象的运动。传统的光学位置敏感检测器使用光学透镜将入射光聚焦在检测器的特定区域上，以确定发射或反射光的对象的角位置。透镜将从对象发出的光线聚焦并映射到传感器表面上的特定位置。可以根据光线在传感器处的映射位置和透镜的特性来计算发射光的对象的角位置。虽然需要透镜将光聚焦在检测器的特定区域上以测量从光源发出的光的特性，但是在这些检测器中使用透镜有一些限制。
首先，需要将光学透镜放置在至少等于光检测表面上方的透镜的焦距的高度处。透镜和光检测表面之间的这种所需间隔消耗了电子设备中的额外空间，这使得难以减小设备的尺寸。其次，透镜也代表检测器的成本成分。因此，从这些检测器上消除透镜将减小检测器的高度，并使它们的制造成本降低。
现有的无透镜检测器解决方案使用两个或多个通过其间的沟槽彼此隔离的光电检测器。沟槽与孔对准，使得通过孔之后到达每个光电检测器的入射光的量将随着孔上入射光的角度的改变而改变。然而，沟槽降低了这些光电检测器的光收集效率，因为穿过到达沟槽的孔的光将不会被光电检测器检测到。
在微机械装置中，沟槽的宽度可能为几微米，并且根据狭缝宽度的不同，光检测器的集光效率可能会降低10％到50％。另外，已经难以在基于锗的外延层上制造沟槽，这提供了比基于硅的外延层更高的光检测能力。
因此，需要无沟槽光学检测器生成用于计算关于光源的角度信息的输出。本公开的发明人已经发现了这些缺点，并且认识到对新的对准传感器的需要是自对准的，并且不需要困难的对准和/或校准。
本公开旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本发明的排他性或详尽的解释。通过将这样的***与在本申请的其余部分中参照附图所阐述的本发明的某些方面进行比较，对于本领域的技术人员而言，传统和传统方法的进一步的限制和缺点将变得显而易见。
发明内容
实施例的各方面针对用于以精确角度光学检测空间中的对象的非接触***、方法和装置。此方法涉及使用自对准肖特基硅化铂(PtSi)PIN光电二极管(夹在中间的本征层的PN二极管)设计和制造用于测量角度响应的光电二极管阵列，该二极管可从多个维度的入射光提供线性角度测量。自对准装置被定义为对光掩模层配准不敏感的器件。与更传统的PIN二极管结构相比，该设计消除了法向入射光在“左”和“右”通道之间的器件偏移。
根据本公开的一个方面是一种光学检测设备，包括基板、本征层、金属硅化物阳极二极管(肖特基二极管)和排列成阵列的金属灯块，该阵列由左右一对光电二极管组成。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中每一侧面与结构顶部上方的滤光器涂层平行连接。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中该设备是自对准的，使得设计可保证零(法向)角(无偏移误差)。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中阴影金属和光学收集层之间没有多重反射。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中超薄阴影金属的配置可避免金属厚边的反射。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中基于理想菲涅尔方程的运算适用于角度传感器。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中该设备可以针对不同的波长进行调整。
根据本公开的另一方面是一种设备，其中与传统设计相比，制造工艺简化。
根据本公开的另一方面是一种用于无需校准的自对准光角度传感器的设备，包括基板、设置在所述基板上的阴极、设置在所述阴极上的本征层。
根据本公开的另一方面，左和右通道被配置为包括左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光。
第一和第二方面还包括：钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和在所述左阳极和所述右阳极附近设置的阻挡件。
根据本公开的一个或多个方面，所述左阳极和所述右阳极包含金属。
根据本公开的另一方面，所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
根据本公开的另一方面，所述金属硅化物被配置为肖特基二极管。
根据本公开的一个或多个方面，所述阻挡件包含金属。
根据本公开的另一方面，所述本征层包含未掺杂的硅。
根据本公开的另一方面，自对准光角度传感器还包括设置在阻挡件上的介电层。
根据本公开的另一方面，自对准光角度传感器还包括滤光器。
根据本公开的另一方面，基板被配置为是阴极。
根据本公开的一个或多个方面，一种自对准光角度传感器的制造方法包括：提供基板；在所述基板上沉积阴极；在所述阴极上外延生长本征层；提供左阳极和右阳极；均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光。
根据本公开的另一方面，该方法还包括：沉积钝化层；至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和在所述左阳极和右阳极附近放置阻挡件。
根据本公开的另一方面，所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
根据本公开的另一方面，该方法还包括：配置金属硅化物以用作肖特基二极管。
根据本公开的另一方面，所述阻挡件包括非常薄的金属层。
根据本公开的另一方面，所述本征层包含未掺杂的硅。
根据本公开的另一方面，该方法还包括沉积滤光器。
根据本公开的另一方面，该方法还包括测量在左阳极上的第一电流和在右阳极上的第二电流。
根据本公开的另一方面，该方法还包括计算所述第一电流和所述第二电流的比率。
根据本公开的另一方面，该方法还包括基于所述第一电流和所述第二电流的比率来推导入射角。
根据本公开的一个或多个方面，设备，包括：构件，用于提供基板；构件，用于在所述基板上沉积阴极；构件，用于在所述阴极上外延生长本征层；构件，用于提供左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光；构件，用于沉积钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和构件，用于在所述左阳极和右阳极附近放置阻挡件。
根据本公开的另一方面，所述设备还包括模拟前端，该模拟前端被配置为分别基于来自所述左阳极和所述右阳极的所述第一电流测量值和所述第二电流测量值的比率得出入射角。
附图示出了用于在多种应用及其配置中测量传感器的示例性稳定、鲁棒的方法。这些电路的变化，例如改变电路中某些元件的位置、增加或去除某些元件，都不超出本发明的范围。所示出的稳定测量电路装置和配置旨在与在详细描述中找到的支持物互补。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中将最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征不一定按比例绘制，并且仅用于说明目的。在显式或隐式显示比例尺的地方，它仅提供一个说明性示例。在其他实施例中，为了清楚起见，可以任意增加或减小各种特征的尺寸。
为了更全面地理解本发明的本质和优点，结合附图，请参考以下对优选实施例的详细描述，其中：
图1A示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器的示例性俯视图。
图1B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器的示例性侧视图。
图1C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的，相对于图1B中的光角度传感器的，作为位置的函数的收集概率的示例性曲线图；
图2A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的光角度传感器的示例性俯视图。
图2B示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的光角度传感器的示例性侧视图。
图3A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的在制造期间的光角度传感器的示例性侧视图。
图3B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在制造期间的光角度传感器的示例性侧视图。
图4A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的在替代的制造过程期间的光角度传感器的示例性侧视图。
图4B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在制造期间的光角度传感器的示例性侧视图。
图5A示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器的示例性俯视图。
图5B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器的示例性纵向视图。
图6示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的偏置的光角度传感器的示例性侧视图。
图7示出了在操作中并且根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器的示例性侧视图；
图8示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在光角度传感器内的硅基板中的不同波长处的光吸收深度的示例性曲线图；
图9示出了在此提供的本公开的实施例中的第二二维光学检测器的示例性俯视图。
图10描绘了根据本发明的一个或多个实施例的示例性应用，其中无透镜光学检测器可用于基于从对象反射的发射光来在多个维度上追踪对象或设备的运动。本文提供的公开内容；
图11示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的示例性应用，其中可以基于穿过对象或从对象反射的发射光来测量关于对象的光谱信息。
图12示出了在操作中并且根据本文提供的本公开的替代实施例的光角度传感器的示例性侧视图。
具体实施方式
自对准光角度传感器技术领域本发明涉及一种自对准光角度传感器。更具体地，本公开描述了与使用薄金属硅化物阳极来制造自对准光角度传感器有关的设备和方法及其应用。
以下描述和附图详细阐述了本公开的某些说明性实施方式，其指示了可以执行本公开的各种原理的几种示例性方式。然而，说明性示例并未穷尽本公开的许多可能的实施例。在适用的情况下，在进行中的附图中阐述了本公开的其他目的、优点和新颖特征。
在当前的现有技术中，光角度传感器通常在制造(包装)期间需要光圈的高度精确度。这需要多层注册，增加了注册标记的复杂性。可替代地，孔径对准可以具有更高的公差，但是，这通常需要在工厂进行校准。在校准期间，正交光入射在光角度传感器上。测量左右声道之间的比率。该比率在运行中得到补偿。两者都具有几个缺点，因为它们对于制造者和最终用户都需要额外的复杂性、零件和/或人工。
在不同的实施例中，可以在基板的表面上提供外延层。外延层可以被光学检测器的***表面覆盖。***表面可以包括用于入射光穿过并到达外延层的孔。可以将两个或更多个电极布置在与孔相比在外延层中的不同位置处，使得当入射光的角度改变时，由穿过孔并到达外延层的入射光在外延层中产生的电子-空穴对具有被每个电极收集的变化的概率。
电极可以布置在外延层中的不同深度处。在一些情况下，电极可以仅部分地穿透与接触基板相反的外延层的表面。在其他情况下，一个或多个电极可以进一步定位在外延层中，并且在所有侧面上全部由外延层容纳。
每个电极的特定概率可以取决于与其他电极的位置相比的电极位置以及由入射光到达外延层的部分引起的在外延层中产生的电子-空穴对的位置。特定概率还可以取决于施加到基板的偏置电压、外延层的电阻率、外延层的厚度、孔和外延层之间的距离以及在***和外延层之间的填充剂的类型和厚度(如果有)。
外延层可以是连续的，并且在与特定孔相关联的每个电极之间具有面向孔的连续表面。当外延层表面不包含阻碍外延层中入射光吸收的沟槽或其他电隔离器时，该外延层表面可以是连续的，从而导致在外延层中产生电子-空穴对。
由于不包括隔离器，因此穿过孔的光在包含与该孔相关的电极的外延层的连续表面的任何和所有部分上都是可吸收的，并且随后可被检测到。由于连续表面消除了现有技术中与沟槽相关联的外延层中的任何死区，因此通过***外延层中的电极导致了改善的光检测能力。
另外，外延层的连续表面允许较小尺寸的孔，这些孔提供入射光的角度的较高角分辨率。之所以能够使用较小尺寸的孔，是因为尽管较小的孔允许较少的光到达外延层，但是由于连续表面外延层的光检测能力提高了，因此所需的光也较少。
这些具有连续表面外延层的光学检测器的光检测能力可以通过包括一个或多个透镜或用透镜代替孔来进一步提高。如果对于入射光的波长，外延层的光吸收深度较浅，则可以将透镜配置为将入射光聚焦在外延层的表面处或附近。然而，如果入射光的波长具有更深的吸收深度，则透镜可以被配置为将入射光聚焦在外延层中的不同深度处。
连续表面外延层也可能比带有沟槽或其他隔离层的外延层更容易制造。可以容易地产生某些类型的外延层，例如基于锗的层，包括但不限于锗或锗-硅层，以具有连续的表面。基于成本或资源限制，使用沟槽或其他隔离器将这些类型的外延层细分为电隔离区域在商业上是不切实际的。另外，用于隔离光电探测器的任何沟槽也减小了可用于吸收和检测入射光的外延层的表面积。这种减小的表面积降低了用于特定尺寸的光电检测器的光学检测器的检测效率。
在本公开的一个或多个实施例中，孔可以由紧邻外延层设置的电极和/或阻挡构件限定。在一些实施例中，光学检测器可以包括具有在集成电路的表面中的孔的集成电路和至少两个电隔离的光电检测器，所述至少两个电隔离的光电检测器可以相对于孔对准，因此，随着入射光相对于光圈的角度的变化，在每个光电检测器处检测到的来自光源的入射光的量也发生变化。
在某些情况下，可以在硅或其他半导体的单个芯片之中或之上单片地制造孔径和光检测器，以形成集成电路。在其他情况下，光圈和光电检测器不必是集成电路的一部分。在某些情况下，光学检测器还可以包括测量装置，以量化通过孔之后在光电检测器处检测到的来自光源的入射光的角度。
孔可以被包括在形成光学检测器的集成电路的第一表面中。光电检测器可以被嵌入在第一表面下方的集成电路中。在某些情况下，孔可以与检测器整体地构造，以确保孔和光电检测器的精确对准。改善孔和光电检测器之间的对准的精度可以改善所测量的光源的角位置的精度。检测器不需要外部镜头。
在一些情况下，具有孔的集成电路的表面可以由金属或不透明的薄膜材料制成。在这些情况下，可以提供狭缝、开口、孔或其他不存在的金属或材料以形成孔。孔可以位于光源和光电检测器之间，以允许光穿过孔并到达光电检测器。
光电探测器可以彼此电隔离，以并排配置彼此相邻，然后与光圈对齐，以使在光检测器处检测到的光的比例随着入射到光圈的光的角度的变化而变化。有许多用于使彼此紧邻的光电探测器电隔离的技术。这些技术包括使用诸如部分蚀刻和完全隔离沟槽之类的沟槽，或结隔离方法以使光电检测器彼此电隔离，尽管在其他实施例中，可以使用其他绝缘体或技术。
光电检测器可以包括PIN结光电二极管，其在p型和n型半导体区域之间的本征半导体区域附近具有轻掺杂。可以构造PIN结光电二极管，以使由于偏置以及内在的势力引起的内部电场引起光生载流子的基本垂直运动。这可以通过形成PIN结的硅的高电阻率外延生长来实现。
测量装置可以包括使得能够使用光电流来量化在光电检测器处检测到的光的电路。替代地，测量装置可以包括使得能够由光检测器发起的对电路的电阻或电导率参数的改变的电路，以量化在光检测器处检测到的光。也可以使用其他技术来量化在光电检测器处检测到的光。
集成电路的表面可以包括缝隙、圆孔、方孔或其他形状的孔，例如多边形、椭圆形或自由形状。
可以选择孔和光电检测器的尺寸和形状，以随着来自入射到孔的光源的光的角度变化而在每个光电检测器上提供变化的阴影。该测量装置可以包括电路，该电路根据在光电检测器处检测到的光的定量来计算入射到孔径的光的角度。
在包含孔的集成电路的表面是金属或其他反射介质的某些情况下，孔径的边缘可能会倾斜，以使孔径边缘的反射最小化，这可能会错误地使光从孔径边缘反射并反射到光电探测器的不正确的光检测表面上。在一些情况下，倾斜的孔口边缘可以被定向为远离光电检测器，以使照射到倾斜的边缘上的光被反射离开光电检测器，尽管在其他情况下，倾斜的孔口边缘可以被定向为另一方向。
图1A示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器100的示例性俯视图。光角度传感器100包括阻挡金属130、n型掺杂的框架140、p型阳极160和本征体150。左右通道在块内分叉，稍后将在本公开中对其进行详细讨论。
在一个或多个实施例中，阻挡金属包括任何光学不透明的材料。如本领域技术人员将理解的那样，光学不透明并不一定意味着可见光谱。如稍后将描述的，较长波长的光被频繁使用。例如，在光角度传感器100中可以使用近红外(NIR)和中波红外(MWIR)。然而，其他波长不超出本公开的范围。
在一优选实施例中，阻挡材料通常是：超过穿透深度的、导电的、基本上反射的和/或基本上有损耗的。即，该材料将具有其复数阻抗的虚部，从而在很大程度上防止电磁波从中通过、消逝或以其他方式通过。
在一或多个实施例中，外延块体150包括一层或多层本征硅的外延层。然而，其他外延层材料也不超出本发明的范围。外延是指晶体生长或材料沉积的一种类型，其中新的晶体层相对于晶体基板具有明确定义的方向形成。形成的新层称为外延膜或外延层。
外延层相对于晶体基板的相对取向是根据每种材料的晶格的取向来定义的。对于外延生长，新层将是结晶的，并且相对于基板都具有单一取向；具有无定形晶体取向的无定形生长或多晶生长不满足该标准。
在一些实施方案中，n型框架140是具有n型III族材料的掺杂的n型半导体，例如n型GaN。但是，其他半导体材料也不超出本发明的范围。N型框架140可以通过将杂质添加到诸如硅或锗的纯半导体中来制成。所使用的杂质可以是磷、砷、锑、铋或某些其他化学元素。如本领域中已知的，这些被称为施主杂质。杂质被称为施主，因为它给半导体提供了自由电子。这样做的目的是使材料中有更多的电荷载流子或电子线可用于传导。最终的材料比原始的硅或锗具有更好的导电性。
在一个或多个实施方案中，p型电极160包括p型半导体。将一种或多种三价杂质添加到本征或纯半导体(硅或锗)中，然后称为p型半导体。硼(B)、镓(Ga)、铟(In)、铝(Al)等三价杂质称为受体杂质。普通的半导体由不能很好地传导(或承载)电流但不能很好地抵抗这种电流的材料制成。它们介于导体和绝缘体之间。电子移动通过材料时会产生电流。为了移动，材料中必须有一个电子“洞”，以使电子移动到其中。p型半导体比电子具有更多的空穴。这允许电流沿着材料从一个孔流到另一个孔，但仅在一个方向上流动。
半导体通常由硅制成。硅是一种在外壳中具有四个电子的元素。为了制造p型半导体，需要在硅中添加诸如硼或铝之类的额外材料。这些材料的外壳中只有三个电子。当多余的材料代替某些硅时，如果半导体是纯硅，它会留下一个“空穴”，第四个电子本来是“空穴”的。
图1B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器200的示例性侧视图。光角度传感器100包括阻挡金属130、n型掺杂的框架140、p型阳极160和本征体150以及n层基板110。在一些实施例中，n层基板包括n型掺杂的硅并用作阴极，这将被本领域技术人员所理解。
实际上，p型阳极160、本征体150和n型框架140被配置为用于收集光170的PIN二极管。PIN二极管是在p型半导体和n型半导体区域之间具有较宽的未掺杂本征半导体区域的二极管。p型和n型区域通常被重掺杂，因为它们用于欧姆接触。较宽的本征区与普通的p–n二极管相反。宽广的本征区域使PIN二极管成为劣质的整流器(二极管的一种典型功能)，但它使其适用于衰减器、快速开关、光电检测器和高压电力电子应用。
用作光检测器的光角度传感器100可以包括***，例如外表面或外壳。在光角度传感器100由半导体形成的那些情况下，***可以是半导体的外表面。在将光角度传感器100形成为集成电路的那些情况下，***可以是集成电路的外表面。***可以是金属的或由不透光的另一种物质制成。在某些情况下，***可以被嵌入在诸如玻璃或通常用于半导体制造的其他材料的介电材料中或作为其一部分。
***可以具有孔，该孔允许入射光170穿过该孔(未示出)。孔可以是透明的或在***的部分中的任何类型的开口。在某些情况下，孔可以是***上的物理开口或孔。在其他情况下，孔可以是***的一部分，其被改变以使其对光透明或可渗透，而不必创建物理开口或孔。在某些情况下，可以通过去除覆盖***部分的不透明涂层以使其透明，用透明材料替换***部分或通过其他技术来发生这种改变。孔可以是狭缝或针孔，或者可以具有任何其他形状或形式。
孔的一个或多个边缘可以是斜角的。在一些情况下，指向远离外延层的孔的每个边缘可以被斜切以减少从边缘反射并重定向到外延层上的入射光的量。在本实施例中，为了讨论的目的，阻挡元件130用作孔。
光角度传感器100的内部可以包括具有外延层的n层基板110。可将外延层施加在基板110的面向孔110的表面上。在某些情况下，外延层可以是基于锗的，基于硅的或基于锗和硅的外延层。在其他实施例中可以使用其他类型的外延层。在本实施例中，本征体150外延生长在基板110上。
两个或更多个p型电极160可以至少部分地位于本征体150中或本征体150上，以便电接触本征体150。p型电极160与本征体150的接触可以使p型电极160能够收集本征体150中的入射光120的吸收所产生的本征体150中的电子-空穴对，以检测在本征体150处接收到的光的量。可以选择p型电极160位于本征体150中的深度，以对应于要检测的入射光170的波长的预期穿透深度，以使电极在该穿透深度处最大程度地收集电子-空穴对。
p型电极160可以具有任何形状。例如，在某些情况下，电极可以是离散的、点状的电极。在其他情况下，电极可以是连续电极，其长度或其他尺寸对应于孔的长度，该长度对应于孔的缝的长度或对应于矩形孔的矩形的形状。
两个或更多个p型电极160可以位于相对于孔(阻挡元件130之间的空间)的预定位置处。例如，在某些情况下，例如图1B所示，p型电极160可以位于距孔的中心相等的距离处。在其他情况下，一个或多个p型电极160可以与孔的中心相比位于与其他p型电极160不同的距离处。在某些情况下，p型电极160也可以相对于孔的中心彼此相对放置，但是在其他情况下，p型电极160可以以不同的取向放置。
本征体150也可以是连续的，并且在每个电极之间具有连续的表面。这种连续性确保了位于p型电极160之间的外延层的整个部分可用于吸收光并产生电子-空穴对。过去，将本征体150分隔开的沟槽和其他隔离器的存在阻止了到达本征体150的入射光的最大吸收以及电极收集的电子-空穴对的产生。
通常，光电二极管可以由p型电极160和基板110形成。如果基板110是n型半导体，则基板110可以用作公共阴极接触，而两个p型电极160可以用作形成p型电极的阳极。在某些情况下，可能会发生相反的情况-基板110可以是p型半导体阳极，而p型电极160可以是n型阴极。在一些情况下，可以通过减少本征体150的掺杂或使本征体150与公共电极基板110相似和/或相同类型来提高光电二极管的光检测能力。这可以确保耗尽层围绕p型电极160，从而有效地将两个电极彼此隔离。电极将彼此隔离，因为两个p型电极160之间的电阻Reff将非常大，约为数百兆欧。光电二极管也可以被偏置以在光电导模式或光伏模式下测量入射光。
在光电导模式下，p型电极160可以电耦合至一个或多个电流感测装置，该电流感测装置能够通过吸收本征体150中的入射光170，确定在每个电极处在本征体150中产生的在每个电极处收集的电子-空穴对的相对量。
图1C示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的，相对于图1B中的光角度传感器的，作为位置的函数的收集概率的示例性曲线图。图1C描绘了概率151的概率分布函数，在本征体150中沿轴150的不同位置生成的电子-空穴对将由图1C左侧152上的任一电极收集(如实线所示)或图1C右侧153上的电极(如虚线所示)。
基于该已知的概率分布，可以比较分别在左152和右153p型电极160(iL和iR)处测得的电流，以计算p型电极160之间的入射光170的预期质心。然后可以基于期望的质心来计算入射光170的角度。可能的分布函数可以通过实验确定。使用概率分布函数来计算入射光170的角度的这种方法可能仅在p型电极160之间的小分离距离上精确到几十微米，而不是构建传统的角度测量光电二极管检测器所需的几毫米。在需要毫米级光电检测器的情况下，可以将几个光学检测器耦合在一起以达到毫米级。
可以根据在每个p型电极160处测得的电流来计算通过孔111并到达本征体150的入射光170的角度。在如图1B所示的两个p型电极160的情况下，入射光170的角度θ可以根据左右电流iL和iR计算为：
Figure BDA0002983395570000141
p型电极160之间的本征体150的连续性质可导致在每个p型电极160之间的电阻等于电极之间的有效电阻器Reff。Reff的实际尺寸可以根据电极之间的距离、电极的数量、本征体150的电阻率、本征体150的厚度以及施加到基板的偏置电压VS而变化。施加偏置电压VS的电压源可以耦合到基板并且可以将偏置电压施加到本征体150，以通过改变在本征体150中吸收以产生电子-空穴对所需的光量来改变p型电极160的光检测灵敏度。
光学检测器100可以被设计为具有大的Reff，以抑制连接到每个电极的电路之间的噪声并且减小约翰逊噪声。可以通过在p型电极160周围的本征体150中形成实质的耗尽区来使Reff变大。这可以通过使用具有p型电极160的略为n型的高电阻率本征体150来实现，以确保电极周围有足够的耗尽区。在其他情况下，p型本征体150可以与n型p型电极160一起使用。
在一些情况下，孔和/或***可以直接定位在本征体150的顶部。在其他情况下，本征体150可以通过透明介质与孔和/或***分开。透明介质可以是透明的固体、液体或气体，并且可以包括诸如空气，聚合物和玻璃的物质。在本征体150与孔和/或***分开的一些情况下，***和/或孔可以定位在本征体150上方的各种高度，包括但不限于小于30微米的高度和/或小于10微米的高度。
光角度传感器100不需要包括任何透镜或其他聚焦光的装置。因此，孔和介质不需要聚焦通过它们的入射光170。通过不包括任何透镜或其他聚光装置，可以减小光角度传感器100的尺寸、制造成本和制造时间。在某些情况下，通过使用一个或多个透镜将光聚焦在本征体150的连续表面上或下方，可以提高光角度传感器100的光检测效率。在某些情况下，可以用透镜代替光圈。
图2A示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器200的示例性俯视图。光角传感器200包括阻挡金属230、n型掺杂的框架240、p型阳极260和本征体250。左右通道在主体内分叉，稍后将在本公开中更详细地讨论其操作。
在一个或多个实施方案中，本公开的目的在于提供一种基于角度的光电二极管传感器阵列及其制造方法，其基于使用金属硅化物作为薄的阴影金属来阻止光进入“左”和“右”光电二极管之间。这种自对准器件构造方法将特定的金属硅化物，即硅化铂(PtSi)用于阳极端子。考虑能够与硅反应形成硅化物的金属时，有几种选择(IVA、VA和VIA类难熔金属和VIII类中的贵金属或贵金属硅化物)。
就器件性能而言，硅化物类型的选择很重要。对于足够厚的膜，铂是基于其电性能、高导电性、光学性能、透射率和高温稳定性而为宜的几种金属之一。但是，其他金属和材料也不超出本发明的范围。
在一个或多个实施方案中，阻挡金属包括任何不透光的材料。如本领域技术人员将理解的那样，光学不透明并不一定意味着可见光谱。如稍后将描述的，较长波长的光被频繁使用。例如，在光角度传感器200中可以使用近红外(NIR)和中波红外(MWIR)。然而，其他波长不超出本公开的范围。
在优选的实施方案中，阻挡材料通常是：超出穿透深度的导电的、基本反射的和/或基本有损的。即，该材料将具有其复数阻抗的虚部，从而在很大程度上防止电磁波从中通过、消逝或以其他方式通过。
在一个或多个实施方案中，外延块体250包括一层或多层本征硅的外延层。然而，其他外延层材料也不超出本发明的范围。外延是指一种晶体生长或材料沉积的类型，其中新的晶体层相对于晶体基板具有明确定义的方向形成。形成的新层称为外延膜或外延层。
外延层相对于晶体基板的相对取向是根据每种材料的晶格的取向来定义的。对于外延生长，新层将是结晶的，并且相对于基板都具有单一取向；具有无定形晶体取向的无定形生长或多晶生长不满足该标准。
在一些实施方案中，n型框架240是具有n型III族材料的掺杂的n型半导体，例如n型GaN。但是，其他半导体材料也不超出本发明的范围。N型框架240可以通过将杂质添加到诸如硅或锗的纯半导体中来制成。所使用的杂质可以是磷、砷、锑、铋或某些其他化学元素。
在一个或多个实施方案中，p型电极260包括p型半导体。将一种或多种三价杂质添加到本征或纯半导体(硅或锗)中，然后称为p型半导体。P型电极260包含三价杂质，例如硼(B)、镓(Ga)、铟(In)、铝(Al)等。
图2B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器200的示例性侧视图。光角度传感器200包括阻挡金属230、n型掺杂框架240、p型阳极260和本征体250、n层基板210和电介质280。在一些实施例中，n层基板210包括n型掺杂硅并用作阴极，这将为本领域技术人员所理解。
实际上，p型阳极260、本征体250和n型框架240被配置为用于收集光的PIN二极管。PIN二极管是在p型半导体和n型半导体区域之间具有较宽的未掺杂本征半导体区域的二极管。p型和n型区域通常被重掺杂，因为它们用于欧姆接触。较宽的本征区与普通的p–n二极管相反。宽广的本征区域使PIN二极管成为劣质整流器(二极管的一种典型功能)，但它使其适用于衰减器、快速开关、光电检测器和高压电力电子应用。
在一些实施方案中，在阻挡元件230和p型电极之间铺设一层很薄的辩证法，其重要性将在本公开的后面进行讨论。在一些实施例中，p型电极260包括金属硅化物。具体地，p型电极260可包括用于阳极端子的硅化铂(PtSi)。在其他实施例中，当考虑能够与硅反应形成硅化物的金属时，有几种选择(在第VIII组中发现的IVA、VA和VIA类难熔金属和近贵金属或贵金属硅化物)，所有这些都不超出本发明的范围。
本公开的目的是使电极阻挡入射光。特别地，电极应该在穿透深度之外是导电的，基本反射的和/或基本有损耗的。即，该材料将具有其复数阻抗的虚部，从而在很大程度上防止电磁波从中通过、消逝或以其他方式通过。
图3A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的在制造期间的光角度传感器300的示例性侧视图。光角度传感器300包括基板310和本征层350。
在一个或多个实施方案中，基板310是包括n型掺杂硅并用作阴极的n层基板。在制造期间，本征层350在基板310上外延生长。在一些实施例中，本征层350包括硅。其他材料，例如氮化镓，也不超出本公开的范围。
在一些实施方案中，凹陷355被蚀刻到本征层350中。这些凹陷355将被用于沉积电极，这将在本公开的后面部分中更详细地讨论。具体地，通过抵抗蚀刻的“掩膜”材料来保护晶片的一部分不受蚀刻剂的腐蚀。在某些情况下，掩模材料是已经使用光刻法图案化的光致抗蚀剂。在其他情况下，则需要使用更耐用的掩模，例如氮化硅。湿蚀刻、各向异性湿蚀刻(取决于方向的蚀刻)和等离子体蚀刻在本公开的范围内。
“干式”(等离子)蚀刻用于电路定义步骤，而“湿式”蚀刻(使用化学浴)主要用于清洁晶圆。干蚀刻是半导体制造中最常用的工艺之一。在蚀刻开始之前，在晶片上涂光刻胶或硬掩模(通常是氧化物或氮化物)，并在光刻过程中将其暴露于电路图案。蚀刻仅从图案迹线中除去材料。在芯片制造过程中，该图案化和蚀刻的序列被重复多次。
蚀刻工艺称为导体蚀刻，电介质蚀刻或多晶硅蚀刻，以指示从晶圆上去除的薄膜类型。例如，当蚀刻氧化物层以留下“氧化物隔离器”将器件彼此分离时，将涉及介电蚀刻；多晶硅蚀刻用于在晶体管中创建栅极；电介质蚀刻用于蚀刻金属导电路径的通孔和沟槽；金属蚀刻去除了铝、钨或铜层，从而在器件结构逐渐提高的水平上揭示了电路的图案。
通过向包含化学反应性元素(例如氟或氯)的气体施加电磁能(通常是射频，RF)来执行等离子体蚀刻。等离子体释放带正电的离子，该离子轰击晶片以去除(蚀刻)材料以及与蚀刻后的材料反应形成挥发性或非挥发性副产物的化学反应性自由基。离子的电荷将其垂直导向晶圆。这产生了几乎垂直的刻蚀轮廓，这对于当今密集封装的芯片设计中的微小功能至关重要。通常，期望高蚀刻速率(在给定时间内去除的材料量)。
图3B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在制造期间的光角度传感器300的示例性侧视图。光角度传感器300包括基板310、本征层350、p型电极360、阻挡件330、钝化层335和电介质380。
在一个或多个实施方案中，基板310是包括n型掺杂硅并用作阴极的n层基板。然而，在其他实施例中，基板310可以用作阳极的p型掺杂基板。本征层350外延生长在基板310上。如上所述，本征层350不必一定是硅。其他材料，例如氮化镓，也不超出本公开的范围。
在根据与图3A相关的讨论进行蚀刻之后，将p型电极360沉积到凹口355中。在一个或多个实施例中，p型电极360是薄金属硅化物层。在优选的实施方式中，这些是用于阳极端子的硅化铂(PtSi)。硅化物是具有硅(通常)带有更多正电元素的化合物。硅比碳更具电正性。硅化物在结构上更接近硼化物，而不是碳化物。
与硼化物和碳化物相似，硅化物的组成不易指定为共价分子。硅化物中的化学键范围从类似导电金属的结构到共价或离子型。已经描述了除铍之外的所有非过渡金属的硅化物。
硅化铂铂，也称为单硅化铂，是具有式PtSi的无机化合物，在合成时会形成正交晶的晶体结构。可以多种方式合成PtSi。在一种或多种方法中，制造涉及在硅晶片(本征层350)上沉积纯铂薄膜，并在惰性环境中在常规炉中在450–600℃的温度下加热半小时。该工艺通常不能在含氧环境中进行，因为这会导致在硅上形成氧化层，从而阻止了PtSi的形成。
在其他实施例中，用于合成的第二技术需要在硅基板上沉积溅射的铂膜。由于PtSi容易被氧气污染，因此报告了几种方法的变化。快速热处理已经显示出可以增加所形成的PtSi层的纯度。较低的温度(200–450℃)也被认为是成功的，较高的温度会产生更厚的PtSi层，尽管超过950℃的温度会形成PtSi，并且由于大的PtSi晶粒簇而增加了电阻率。
实际上，PtSi是具有高稳定性和良好灵敏度的半导体和肖特基势垒，可用于红外检测、热成像或欧姆和肖特基接触。硅化铂由于其量子效率低而变得越来越不常用。在光传感器中，PtSi是理想的材料，因为它可用于检测的波长更长。PtSi可以在高达0.05℃的温度下稳定运行。硅化铂可提供成像阵列的高度均匀性。低成本和稳定性使其适用于预防性维护和科学的IR成像。
在替代实施例中，p型阳极360可以是自对准硅化物。术语硅化物是指在微电子工业中用于在半导体器件和支撑互连结构之间形成电接触的技术。自对准硅化物工艺涉及在器件的有源区域中金属薄膜与硅的反应，最终通过一系列退火和/或蚀刻工艺形成金属硅化物接触。术语“硅化物”是短语自对准硅化物的压实。描述“自对准”表明接触形成不需要光刻图案化过程，这与诸如聚硅化物的非对准技术相反。
术语硅化物也用于指通过接触形成过程形成的金属硅化物，例如“硅化铂”，尽管这种用法与化学上公认的命名惯例不一致。
然后施加钝化层335以防止通过阻挡构件330的短路。在物理化学和工程学中，钝化是指材料变得“钝化”，即较少受到未来使用环境的影响或腐蚀。钝化涉及屏蔽材料的外层的形成，该外层用作微涂层，可通过与基材的化学反应来形成，或通过空气中的自发氧化而形成。作为一种技术，钝化是使用保护性材料(例如金属氧化物)的轻涂层来形成抗腐蚀的外壳。钝化只能在某些条件下发生，并且用于微电子学中以增强硅。
钝化技术增强并保留了金属的外观。在水的电化学处理中，钝化会通过增加电路电阻来降低处理的效率，并且通常采用主动措施来克服这种影响，最常见的是极性反转，这导致污垢层的排斥率受到限制。
阻挡件330起到阻挡通常在p型电极360之间通过的光的作用。这改善了左通道和右通道之间的串扰。在一些实施例中，电介质380被施加在钝化层335和阻挡件330的顶部上。
电介质(或电介质材料)是可以被施加的电场极化的电绝缘体。当将介电材料置于电场中时，电荷不会像在电导体中那样流过材料，而只会从其平均平衡位置稍微偏移，从而引起介电极化。由于介电极化，正电荷在电场方向上发生位移，而负电荷在与电场相反的方向上发生位移(例如，如果磁场沿x轴正方向移动，则负电荷将沿x轴负方向移动)。这产生了内部电场，该电场减小了电介质本身内的整个电场。如果电介质由弱键合的分子组成，则这些分子不仅会极化，而且还会重新定向，以使它们的对称轴与电场对齐。
在一些实施方案中，电介质380不一定必须由电介质材料制成。可以使用在预定波长下透明或高度半透明的任何合适的材料。通常从照明装置中选择预定波长。例如，某些光角度传感器使用IR、近红外(NIR)或中波红外(MWIR)。
图4A示出了根据本文提供的本公开的一些实施例的在替代的制造过程期间的光角度传感器400的示例性侧视图。光角度传感器400包括基板410和本征层450。在本实施例中，牺牲层490被放置。这将用于定义PtSi电极的空间。在制造期间，使用本领域已知的合适方法，例如干/等离子体、湿法、化学、反应性离子等，蚀刻掉牺牲层490。实际上，图4A表示将铂硅化物阳极限定在光学收集区域中的装置的截面图。
图4B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在制造期间的光角度传感器400的示例性侧视图。光角度传感器400包括基板410、本征层450、p型电极460、阻挡件430、钝化层435、滤光器425和电介质480。实际上，图4B表示最终装置的截面图，示出了金属灯块、铂硅化物阳极、用于光学收集的本征层、保护钝化层以及用作光电二极管阴极的基板。
在一个或多个实施方案中，基板410是包括n型掺杂硅并用作阴极的n层基板。然而，在其他实施例中，基板410可以用作阳极的p型掺杂基板。本征层450外延生长在基板310上。如上所述，本征层450不必一定是硅。其他材料，例如氮化镓，也不超出本公开的范围。
在根据与图4A相关的讨论进行蚀刻之后，将p型电极460沉积到由牺牲层490产生的凹槽中。在一个或多个实施例中，p型电极460是薄金属硅化物层。在优选的实施方式中，这些是用于阳极端子的硅化铂(PtSi)。
然后，施加钝化层435以防止通过阻挡件430的短路。阻挡件430起到阻挡通常将在p型电极460之间通过的光的作用。在一些实施例中，将电介质480施加在钝化层435和阻挡件430的顶部上。在替代实施例中，电介质380不一定必须由电介质材料制成，因为任何合适的透射材料都在本公开的范围内。
在一个或多个实施方案中，滤光器425是干涉滤光器。干涉滤光片由具有不同折射率的介电材料的多个薄层组成。也可能有金属层。从最广泛的意义上讲，干扰滤波器还包括标准具，这些标准具可以实现为可调干扰滤波器。干涉滤光片由于在薄膜边界处的入射波和反射波之间发生的干涉效应而具有波长选择性。
沉积可以通过例如但不限于：直接金属沉积(DMD)；激光金属沉积(LMD)、薄膜沉积；化学溶液沉积(CSD)、化学浴沉积(CBD)、化学气相沉积(CVD)、等离子增强CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、分子层沉积(MLD)、物理气相沉积(PVD)、电镀和溅射。
在其他实施例中，滤光器是二向色滤光片，其可以用于特定目的，例如透镜上那些通过或阻挡预定波长的波段的滤光片。其他滤光器也不超出本发明的范围，例如干涉、吸收、衍射、光栅、法布里-珀罗(Fabry-Perot)等。
图5A示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器500的示例性俯视图。光角度传感器500包括两个光电二极管，这些光电二极管具有金属灯块530、硅化铂阳极560和用于光学收集的本征层550。
图5B示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器500的示例性纵向视图。图5B表示具有金属灯块530、薄硅化金属层560、钝化层585和用于光学收集的本征层550的装置的截面图。
图6示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的偏置的光角度传感器600的示例性侧视图。光角度传感器600包括阻挡金属630、n型掺杂框架640、p型阳极660和本征体650、n层基板610和电介质680。在一些实施例中，n层基板610包含n型掺杂的硅并用作阴极，这将为本领域技术人员所理解。在一些实施例中，在阻挡件630和p型阳极660之间放置非常薄的辩证法层。
实际上，p型阳极660是金属硅化物阳极。它们与本征体650和n型框架640一起配置为用于收集光的PIN二极管。在操作中，耗尽区695(也称为耗尽层、耗尽区、结区、空间电荷区或空间电荷层)是导电的掺杂半导体材料内的绝缘区域，其中移动电荷载流子已被扩散或被电场驱除。耗尽区中剩下的唯一元素是离子化的施主或受主杂质。
耗尽区在p–n结上瞬间形成。当结处于热平衡状态或稳定状态时，最容易描述：在这两种情况下，***的特性都不会随时间变化；他们被称为动态平衡。电子和空穴扩散到浓度较低的区域，就像墨水扩散到水中直到均匀分布一样。
根据定义，与P型半导体相比，N型半导体具有过量的自由电子(在导带中)，与N型半导体相比，P型具有过多的空穴(在价带中)。因此，当将N掺杂和P掺杂半导体放置在一起以形成结时，N侧导带中的自由电子迁移(扩散)到P侧导带中，并且P侧价带中的空穴迁移到N侧价带中。
转移后，扩散的电子与空穴接触，并通过P侧的复合被消除。同样，扩散的空穴与自由电子复合，因此在N侧被消除。最终结果是扩散的电子和空穴消失了。在靠近结界面的N侧区域中，由于(1)电子向P侧的扩散和(2)电子与从P侧扩散的空穴的再结合，导带中的自由电子消失。由于类似的原因，在靠近界面的P侧区域中的孔也消失了。结果，多数电荷载流子(用于N型半导体的自由电子和用于P型半导体的空穴)在结界面周围的区域中被耗尽，因此该区域被称为耗尽区或耗尽区。
由于上述多数载流子扩散，耗尽区带电；它的N侧带正电，而其P侧带负电。这将产生一个电场，该电场提供与电荷扩散相反的作用力。当电场足够强以阻止空穴和电子进一步扩散时，耗尽区达到平衡。对整个耗尽区的电场进行积分可以确定所谓的内置电压(也称为结电压或势垒电压或接触电势)。
在操作中，可以根据施加到电路的偏置(即，PIN)来改变耗尽区695。例如，耗尽区695可以通过较大的反向偏置来增大。这增加了本征体650中的光子收集宽度和光子收集区域的潜在深度。这导致实现了更灵敏的光角度传感器600。作为本领域的技术人员，通过在主体650中缺乏掺杂而使期望的条件复杂化，这也增加了光子收集宽度和光子收集区域的潜在深度。
图7示出了在操作中并且根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的光角度传感器70的示例性侧视图。光角度传感器700包括阻挡金属730、n掺杂框架740、p型阳极760和本征体750，以及电介质710。在操作中，图7表示入射光的光线轨迹，展示了在“左”对“右”光电二极管组上的光收集量与入射光的角度成正比。
实际上，p型阳极760是金属硅化物阳极。它们与本征体750和n型框架740一起配置为PIN二极管，用于收集光。在操作中，光745以任意的第一角度入射在电介质710上。然后，光745穿过电介质710，并入射在本征体750上的面上，并以第二角度在其中通过。如本领域中已知的，第二角度是第一角度和电介质710和本征体750这两种材料的两个折射率的函数。
在进一步的操作中，左(“L”)和右(“R”)光电探测器分别具有一个p–n结，可将745个光子转换为电流。被吸收的光子在耗尽区产生电子-空穴对。如前所述，可以测量L/R通道之间的比率(或实际上是任何比较)，并由此确定入射角。注意，在本公开中，在工厂不需要校准。这与需要校准，配准或两者兼有的现有技术相反。
在一些实施方案中，在阻挡件730和p型阳极760之间放置一层非常薄的辩证法。该厚度的目的是减轻在它们之间通过的任何光，这些光在相邻通道处可能被不正确地检测到。创建一个非常薄的边界将保持电气绝缘，同时最大程度地减少入射“孔径”。它还将确保使阻挡元件730和p型阳极760之间的内部反射最大化，这导致光通过散射和/或吸收而消失。
图8示出了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的在光角度传感器内的硅基板中的不同波长处的光吸收深度的示例性曲线图。在许多半导体中，包括诸如硅或锗半导体之类的间接带隙半导体，入射光120的吸收深度是光120的波长的函数。
图8示出了在硅半导体中对于不同波长的光的示例性光吸收深度图。如图8所示，从350nm到700nm的大部分可见光谱在几微米的相对较浅的区域中被吸收。但是，诸如从遥控器LED在850nm或940nm处发出的近红外(NIR)光会被相对较深地吸收。使外延层足够深以收集大部分的该NIR光可以导致电极收集大部分的NIR光，但是实际上没有可见光。改变电极的偏压可进而改变每个电极收集不同颜色和波长的光的可能性。
在一些情况下，在电极处产生的光电流的相对量可以用于计算环境光的量，诸如人眼看到的光。
图9示出了本文提供的本公开的实施例中的第二二维光学检测器的示例性俯视透视图。图9示出了包括垂直阵列965和水平阵列975的光角度传感器的实施例，水平阵列975跨过阻挡件930和相应的电极组937。图9示出了垂直阵列965中的六个示例性垂直L/R通道和水平阵列975中的六个示例性水平U/D(上/下)通道。每个通道对可具有一组在一个方向或多个电极上的电极，该电极在两侧沿阻挡件的纵向平行于阻挡件930。
阻挡件930还可以具有倾斜的边缘，该倾斜的边缘背离外延层950，以最小化入射光将被反射离开边缘并重定向到外延层950上的可能性。每个电极937可以布置在外延层950中，以检测穿过每个空间的相应量的入射光。
一些电极937可以是矩形的并且纵向延伸至少与与电极937相关联的各个阻挡件930相似的距离。一些电极937还可以平行于其相关联的阻挡件930定位，并且在一些情况下，如图3-4所示，成对的这些电极937可以距相关联的阻挡件930的两侧相等的距离并位于其两侧。这些电极937中的每对也可以以其对应的阻挡件930的中心为中心。在其他情况下，一个或多个电极或电极对可以从其对应的阻挡件930的中心偏移。
在一些情况下，电极937可以包括多个点电极，诸如示出为平行于最左阻挡件930的两个纵向侧的那些点电极。点电极可以沿着平行于阻挡件930定向的两条或更多条假想线定位。在图9所示的示例中，两条假想线沿最左阻挡件930的两侧垂直地延伸。沿着与特定孔相关联的每条假想线延伸的各个点电极可以电耦合在一起。
垂直阵列965中的垂直阻挡件930可以彼此平行并且垂直于水平阵列975中的水平阻挡件930布置。与不同阻挡件930相关联的不同电极937可以被耦合在一起，只要电极937相对于其相应的阻挡件的取向是相似的。
例如，如图9所示，位于不同阻挡件930的左侧上的所有电极可以被电耦合以产生聚集的左电流iL并增加光角度传感器的光检测效率。类似地，阻挡件930的右侧、顶侧和底侧上的所有电极也可以耦合在一起以产生合计的右iR、顶iT和底iB电流，并进一步提高光检测效率。
在一些情况下，电信号隔离器985可以被***或形成在外延层950中以将外延层950细分成多个单独的连续表面。隔离器985可围绕一个或多个电极937，以隔离电极937仅收集在围绕电极937的隔离区域内产生的那些电子-空穴对的能力。
在一些情况下，隔离器985可以用于使与每个阻挡件相关联的每组电极周围的外延层950分隔开，使得到达外延层950的由相应的电极937可检测的光的质量仅与实际上穿过局部空间的入射光隔离。在图9所示的示例中，隔离器985是将外延层950细分为两个连续部分的沟槽，第一部分包围垂直阵列965中的电极937，第二部分包围水平阵列975中的电极937。
图10示出了示例性应用，其中根据本文提供的本公开的一个或多个实施方式，无透镜光学检测器1000可以基于从对象反射的发射光，用于跟踪对象或设备在多个维度上的运动。光学检测器1000包括光角度传感器1010、光角度传感器1020和发射器1030。
在一个或多个实施例中，发射器1030包括MWIR LED，该MWIR LED投射具有大约20度的外部发散角的圆锥形光锥1040。在操作中，对象1050的特定位置可以通过简单的几何形状来确定。光角度传感器1010测量θA、光角度传感器1020测量θB，由此本领域任何技术人员之一可以计算参数a、b、c和距离z。
转到图10，本实施例示出了如何基于从对象1050反射的发射光104来跟踪对象。在该示例中，诸如发射器1030的一个或多个光源可以被唯一地调制到空间区域中。当对象1050进入空间区域时，发射的光可被反射离开对象并撞击光角度传感器1010和光角度传感器1020中的传感器中的光电检测器。每个传感器可包括类似于前面附图中所示的光电检测器和/或光电检测器阵列。每个传感器还可被配置为识别来自一个或多个光源的唯一调制的光波。
如先前所讨论的，来自传感器中的每个光电检测器的光电流可以用于确定在光角度传感器1010和光角度传感器1020中的传感器处检测到的反射光的角度。然后可以使用几何形状和/或三角测量从反射光的角度计算对象1050的位置。
因此，本发明的实施例可以在汽车中用作停车传感器或行人检测装置，以向驾驶员警告可能在车辆附近的对象1050，例如行人、树木或其他汽车。实施例还可以用在诸如智能电话、计算机和平板电脑之类的电子设备中，以检测诸如手指之类的对象的存在或运动。实施例还可用于通过跟踪手指或其他对象(例如鼠标)的移动来提供与轨迹球、触摸板或鼠标类似的功能。实施例还可用于检测运动并提供对运动部件的机器人控制。
与传统的基于透镜的传感器相比，无透镜传感器还可提供更长的响应时间和对检测到的光强度变化的敏感性。与基于透镜的传感器相比，无透镜传感器也可能能够在更大的检测器表面上检测光。这些特性使无透镜传感器能够使用可能通过空气传输的数百千赫兹至千兆赫兹范围内的调制光来支持高频数据通信。
其他设备不在本公开的范围之内。例如，可以使用其他光源，诸如宽带灯、非相干灯泡、激光器和相干光源等。另外，尽管当使用硅块时优选大于1μm的颜色，但是其他颜色也在本公开的上下文和意图之内。
图11描绘了根据本文提供的本公开的一个或多个实施例的示例性应用，其中可以基于穿过对象或从对象反射的发射光来测量关于对象的光谱信息。
在一些实施方案中，除了前面描述的空间信息之外，还可以测量有关对象的光谱信息。例如，可以使用两种颜色的光(有很多选择，但通常选择660nm和940nm附近的波长)来测量血氧水平，以对体内血液进行光谱测定。心率、光电容积描记器(PPG)和其他血氧饱和度测量值可以通过无透镜传感器通过人或动物的血流或被血流反射后获得的光来获得。
图11示出了可以测量对象1160的PPG 1180中的示例实施例。在该示例中，诸如LED1172、1173和1174的一个或多个光源可以被唯一地调制到空间区域中。当对象(例如具有血流的对象1160)进入空间区域时，发出的光可能会反射或穿过血流1160，并撞击传感器1171和1175中的光电探测器。
每个传感器1171和1175可以包括类似于在前面的附图中所示的那些的光电检测器和/或光电检测器阵列。每个传感器1171和1175还可以被配置为识别来自一个或多个光源1172、1173和1174的唯一调制的光波。如前所述，来自传感器1171和1175中的每个光电检测器的光电流可以用于确定在传感器1171和1175处检测到的反射光的角度。然后可以基于所接收的光的波长λ1、λ2来计算具有血流1160的对象的PPG 1180。
用于脉搏血氧饱和度的PPG信号可以通过以下两种方法来测量：在穿过或被人或动物的血流反射后，从两个波长λ1、λ2中的每个波长处的检测到的光中计算出直流电流的直流信号电平和交流电流的交流幅度。以下比率可用于测量饱和血氧：
Figure BDA0002983395570000261
R和实际血氧之间的联系可以基于简单的物理理论，也可以基于经验测得的R和血氧水平之间的拟合度。在一个实施例中，可以结合对象跟踪和/或空间定位功能来提供该医学信息。
图12示出了在操作中并且根据本文提供的本公开的替代实施例的光角度传感器1200的示例性侧视图。光角度传感器1200包括阻挡层1230、p型阳极1260和本征体1250以及n层基板1210。在一些实施例中，n层基板1210包括n型掺杂的硅并且用作阴极，这将被本领域技术人员所理解。
实际上，p型阳极1260、本征体1250和n层基板1210被配置为用于收集光的PIN二极管。PIN二极管是在p型半导体和n型半导体区域之间具有较宽的未掺杂本征半导体区域的二极管。p型和n型区域通常被重掺杂，因为它们用于欧姆接触。较宽的本征区与普通的p–n二极管相反。
本公开的目的是使电极阻挡入射光。特别地，电极应该在穿透深度之外是导电的，基本反射的和/或基本有损耗的。即，该材料将具有其复数阻抗的虚部，从而在很大程度上防止电磁波从中通过、消逝或以其他方式通过。
转到图12，单位为μm。在一个或多个实施例中，以下关系式也以μm表示：
Figure BDA0002983395570000271
WMet1＝Wpd-5
间隙可以设置为2um，但是会根据应用情况而有所不同。阻挡层1230约为钝化层的4.5倍，该钝化层设置在阻挡层1230与p型阳极1260之间。
出于说明和描述的目的已经给出了前面的描述。它不是穷举性的，并且不将本发明的实施例限于所公开的精确形式。鉴于以上教导，修改和变型是可能的，或者可以从与本发明一致的实践实施例中获得修改和变型。例如，一些所描述的实施例讨论了水平和垂直对准的光角度传感器和/或光电检测器阵列的使用，但是在其他实施例中，一些光角度传感器和/或光电检测器可以在其他非水平和非垂直方向上对准。
此外，替代的材料和装置也不超出本发明的范围。例如，在某些情况下，外延层可以是锗基或其他合适的材料，而不是硅。
同样，可以用更传统的肖特基二极管代替金属硅化物。肖特基二极管(也称为肖特基势垒二极管或热载流子二极管)是通过半导体与金属的结而形成的半导体二极管。它具有低的正向压降和非常快的开关动作。
选择例子
例子1提供一种用于无需校准的自对准光角度传感器的设备，包括：基板、设置在所述基板上的阴极、设置在所述阴极上的本征层。
在第一例子中，左和右沟道被配置为包括：左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光。第一例子还包括：钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和在所述左阳极和所述右阳极附近设置的阻挡件。
例子2提供根据例子1的自对准光角度传感器，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属。
例子3提供根据例子1的自对准光角度传感器，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
例子4提供根据例子3的自对准光角度传感器，其中所述金属硅化物被配置为肖特基二极管。
例子5提供根据例子1的自对准光角度传感器，其中所述阻挡件包含金属。
例子6提供根据例子1的自对准光角度传感器，其中所述本征层包含未掺杂的硅。
例子7提供根据例子1的自对准光角度传感器，还包括设置在所述阻挡件上的介电层。
例子8提供根据例子7的自对准光角度传感器，还包括滤光器。
例子9提供根据例子1的自对准光角度传感器，其中基板被配置为是阴极。
例子10提供一种自对准光角度传感器的制造方法，该方法包括：提供基板；在所述基板上沉积阴极；在所述阴极上外延生长本征层；提供左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光。
在第十例子中，该方法还包括：沉积钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和在所述左阳极和右阳极附近放置阻挡件。
例子11提供根据例子10的方法，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
例子12提供根据例子11的方法，还包括配置金属硅化物以用作肖特基二极管。
例子13提供根据例子10的方法，其中所述阻挡件包括非常薄的金属层。
例子14提供根据例子10的方法，其中所述本征层包含未掺杂的硅。
例子15提供根据例子10的方法，还包括沉积滤光器。
例子16提供根据例子10的方法，还包括测量所述左阳极上的第一电流和所述右阳极上的第二电流。
例子17提供根据例子16的方法，还包括计算所述第一电流和所述第二电流的比率。
例子18提供根据例子17的方法，还包括基于所述第一电流和所述第二电流的比率来推导入射角。
例子19提供设备，包括：构件，用于提供基板；构件，用于在所述基板上沉积阴极；构件，用于在所述阴极上外延生长本征层；构件，用于提供左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光；构件，用于沉积钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和构件，用于在所述左阳极和右阳极附近放置阻挡件。
例子20提供根据例子19的设备，还包括模拟前端，该模拟前端被配置为分别基于来自所述左阳极和所述右阳极的所述第一电流测量值和所述第二电流测量值的比率得出入射角。
因此已经描述了本申请技术的几个方面和实施例，应当理解，本领域普通技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在在本申请中描述的技术的精神和范围内。例如，本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文描述的一个或多个优点的各种其他手段和/或结构，并且，这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本文描述的实施例的范围内。
仅使用常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文所述的特定实施方案的许多等同方案。因此，应当理解，前述实施方式仅以示例的方式给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述的方式来实践本发明的实施方式。另外，如果这些功能、***、物品、材料、套件和/或方法没有相互矛盾，本文所述的两个或更多个特征、***、物品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合都包括在本公开的范围内。
上文概述了本文公开的主题的一个或多个实施例的特征。提供这些实施例以使本领域普通技术人员(PHOSITA)能够更好地理解本公开的各个方面。在不详细描述的情况下，可以引用某些易于理解的术语以及基础技术和/或标准。可以预期的是，PHOSITA将拥有或有权使用足以实践本公开内容的教导的那些技术和标准中的背景知识或信息。
PHOSITA将意识到，他们可以容易地将本公开用作设计或修改其他过程、结构或变体的基础，以实现与本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。PHOSITA还将认识到，这样的等效构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，它们可以进行各种改变、替换和变更。
可以以多种方式中的任何一种来实现上述实施例。涉及过程或方法的执行的本申请的一个或多个方面和实施例可以利用可由设备(例如，计算机、处理器或其他设备)执行的程序指令来执行或控制过程或方法的执行。
在这方面，各种发明构思可以体现为用一个或多个程序编码的计算机可读存储介质(或多种计算机可读存储介质)(例如，计算机内存、一个或多个软盘、光盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其他半导体设备中的电路配置、或其他有形的计算机存储介质)，当在一个或多个计算机或其他处理器上执行该程序时，该程序执行实现上述各个实施例中的一个或多个的方法。
一个或多个计算机可读介质可以是可移动的，从而可以将存储在其上的一个或多个程序加载到一个或多个不同的计算机或其他处理器上，以实现上述各个方面。在一些实施方案中，计算机可读介质可以是非暂时性介质。
注意，以上参考附图所讨论的活动适用于涉及信号处理的任何集成电路(例如，手势信号处理、视频信号处理、音频信号处理、模数转换、数模转换)，特别是那些可以执行专用软件程序或算法的集成电路，其中一些可以与处理数字化实时数据相关联。
在一些情况下，本公开的教导可以被编码到其上存储有可执行指令的一种或多种有形的非暂时性计算机可读介质中，该可执行指令在被执行时指示可编程装置(例如处理器或DSP)执行本文公开的方法或功能。在本文的教导至少部分地体现在硬件设备(例如ASIC、IP块或SoC)中的情况下，非暂时性介质可以包括用逻辑编程以执行本文公开的方法或功能的硬件设备。教导也可以以寄存器传送级别(RTL)或其他硬件描述语言(例如，VHDL或Verilog)的形式来实践，其可以用于对制造过程进行编程以产生所公开的硬件元件。
在示例实施方式中，本文概述的处理活动的至少一些部分也可以在软件中实施。在一些实施例中，这些特征中的一个或多个可以在公开的附图的元件外部提供的硬件中实现，或者以任何适当的方式合并以实现预期的功能。各种组件可以包括可以进行协调以实现本文概述的操作的软件(或往复软件)。在其他实施例中，这些元素可以包括促进其操作的任何合适的算法、硬件、软件、组件、模块、接口或对象。
任何适当配置的处理器组件都可以执行与数据相关联的任何类型的指令，以实现本文详述的操作。本文公开的任何处理器都可以将元素或物品(例如，数据)从一种状态或事物转换为另一种状态或事物。在另一个示例中，本文概述的一些活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件和/或计算机指令)来实现，并且此处标识的元素可以是某种类型的可编程处理器，可编程数字逻辑(例如，FPGA、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、包括以下内容的ASIC：数字逻辑、软件、代码、电子指令、闪存、光盘、CD-ROM、DVD ROM、磁卡或光卡、适用于存储电子指令的其他类型的机器可读介质、或其任何合适的组合。
在操作中，处理器可以将信息存储在任何合适类型的非暂时性存储介质中(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、FPGA、EPROM、电可擦除可编程ROM(EEPROM)等))、软件、硬件、或在适当的情况下并根据特定需要在任何其他合适的组件、设备、元素或对象中使用。此外，基于特定的需求和实现，可以在任何数据库、寄存器、表、高速缓存、队列、控制列表或存储结构中提供正在跟踪、发送、接收或存储在处理器中的信息，所有这些都可以在任何合适的时间范围内引用。
本文讨论的任何存储项都应解释为包含在广义的“内存”之内。类似地，本文描述的任何潜在处理元件、模块和机器都应解释为包含在广义的“微处理器”或“微处理器”之内。此外，在各种实施例中，此处描述的处理器、存储器、网卡、总线、存储设备、相关***设备和其他硬件元素可以通过处理器，存储器以及其他相关设备来实现，这些处理器、存储器和其他相关设备由软件或固件配置以模拟或虚拟化那些硬件元素的功能。
此外，应当理解，作为非限制性示例，计算机可以以多种形式中的任何一种来体现，诸如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。此外，计算机可以嵌入通常不被视为计算机但具有合适处理能力的设备中，包括个人数字助理(PDA)，智能电话，移动电话，iPad或任何其他合适的便携式或固定电子设备。
另外，计算机可能具有一个或多个输入和输出设备。这些设备尤其可以用于呈现用户界面。可以用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于视觉呈现输出的打印机或显示屏以及用于听觉呈现输出的扬声器或其他声音生成设备。可以用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和指示设备，例如鼠标、触摸板和数字化平板电脑。作为另一个示例，计算机可以通过语音识别或其他可听格式接收输入信息。
这样的计算机可以通过任何适当形式的一个或多个网络互连，包括局域网或诸如企业网络之类的广域网，以及智能网络(IN)或因特网。这样的网络可以基于任何适当的技术，并且可以根据任何适当的协议进行操作，并且可以包括无线网络或有线网络。
计算机可执行指令可以采用许多形式，例如由一个或多个计算机或其他设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施例中，程序模块的功能可以根据需要进行组合或分布。
本文在一般意义上使用术语“程序”或“软件”来指代可用于对计算机或其他处理器进行编程以实现如上所述的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应理解，根据一个方面，当执行本发明的方法时，一个或多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上，但是可以以模块化的方式分布在许多不同的计算机或处理器中以实现本申请的各个方面。
而且，数据结构可以以任何合适的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，可以显示数据结构具有通过数据结构中的位置而相关的字段。这样的关系同样可以通过在计算机可读介质中为字段分配具有传达字段之间的关系的位置的存储来实现。但是，可以使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或在数据元素之间建立关系的其他机制。
当以软件实施时，无论在单个计算机中提供还是在多台计算机之间分布，软件代码都可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行。
实现本文所述功能的全部或部分的计算机程序逻辑以各种形式体现，包括但绝不限于源代码形式、计算机可执行形式、硬件描述形式和各种中间形式(例如，遮罩作品、或由汇编器、编译器、链接器或***生成的形式)。在示例中，源代码包括以各种编程语言(例如目标代码、汇编语言或高级语言(例如OpenCL、RTL、Verilog、VHDL、Fortran、C、C++、JAVA或HTML))或用于各种操作***或操作环境的HTML实现的一系列计算机程序指令。源代码可以定义和使用各种数据结构和通信消息。源代码可以是计算机可执行形式(例如，经由解释器)，或者源代码可以被转换(例如，经由翻译器、汇编器或编译器)成计算机可执行形式。
在一些实施方案中，可以在关联的电子设备的板上实现任意数量的附图的电路。该板可以是通用电路板，其可以容纳电子设备的内部电子***的各种组件，并且还可以提供用于其他***设备的连接器。更具体地说，该板可提供电连接，***的其他组件可通过该电连接进行电通信。可以基于特定的配置需求、处理需求、计算机设计等，将任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、支持芯片组等)、存储元件等适当地耦合到板上。
其他组件(例如外部存储器、附加传感器、用于音频/视频显示的控制器和***设备)可以通过电缆作为***卡连接到板上，也可以集成到板上。在另一个示例实施例中，附图的电路可以被实现为独立模块(例如，具有被配置为执行特定应用或功能的相关组件和电路的设备)，或作为***模块实现到电子设备的专用硬件中。
注意，利用本文提供的众多示例，可以根据两个、三个、四个或更多个电子组件来描述交互。但是，这样做只是出于清楚和示例的目的。应当理解，可以以任何合适的方式来合并***。沿着类似的设计替代方案，附图中所示的任何组件、模块和元件可以以各种可能的配置进行组合，所有这些配置显然都在本公开的广泛范围内。
在某些情况下，仅参考有限数量的电气元件来描述一组给定流程的一个或多个功能可能会更容易。应当理解，附图的电路及其教导易于扩展，并且可以容纳大量的组件，以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，所提供的示例不应限制范围或抑制可能潜在地应用于无数其他架构的电子电路的广泛教导。
而且，如所描述的，一些方面可以体现为一种或多种方法。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造实施例，其中以与所示出的顺序不同的顺序执行动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作，该动作也可以包括同时执行一些动作。
条款解释
如本文中定义和使用的所有定义应被理解为控制字典定义，通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义。除非上下文另外明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中：
“包括”、“包含”等应理解为包含性含义，而不是排他性或穷举性含义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
“连接”、“耦合”或其任何变体是指两个或多个元素之间直接或间接的任何连接或耦合；元件之间的耦合或连接可以是物理的、逻辑的或其组合。
当用于描述本说明书时，“本文”、“上方”、“以下”和类似含义的词应整体上引用本说明书，而不是本说明书的任何特定部分。
提及两个或多个项目的列表时，“或”涵盖该词的以下所有解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目以及列表中项目的任何组合。
单数形式“一个”、“一种”和“该”也包括任何适当的复数形式的含义。
指示在本说明书和任何所附权利要求书中使用的方向的词语(例如“垂直”、“横向”、“水平”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“向内”、“向外”、“向左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”等)取决于所描述和图示的设备的特定方向。本文描述的主题可以采取各种替代的取向。因此，这些方向性术语没有严格定义并且不应狭义地解释。
除非明确相反地指出，否则本文中在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个”和“一种”应理解为表示“至少一个”。
在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应该理解为是指这样结合的元素中的“一个或两个”，即在某些情况下联合存在而在其他情况下联合存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即，如此连接的元素中的“一个或多个”。
除了由“和/或”子句专门标识的元素外，还可以选择存在其他元素，无论与那些具体标识的元素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以仅指A(可选地包括除B)；在另一个实施例中，仅针对B(可选地包括除A以外的元素)；在又一个实施例中，对A和B(可选地包括其他元素)；等等。
如在本说明书和权利要求书中所使用的，在提及一个或多个元素的列表时，短语“至少一个”应被理解为是指从元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元件列表中特别识别的元件之外的元件可以可选地存在，无论与那些特别识别的元件有关还是无关。
因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”)在一实施例中可以是指至少一个，可选地包括一个以上的A，不存在B(并且可选地包括除B以外的元素)；在另一实施例中指至少一个(可选地包括一个以上的)B，且不存在A(并且可选地包括除A之外的其他元素)；在另一实施例中指至少一个，可选地包括一个以上的A，以及至少一个，可选地包括一个以上的B(以及可选地包括其他元素)；等等。
如本文所用，除非另外指出，否则术语“在...之间”应包括在内。例如，除非另外指出，否则“在A和B之间”包括A和B。
同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“包含”、“涉及”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。
在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡性短语，例如“包括”、“携带”、“具有”、“包含”、“涉及”、“持有”、“组成”等等，应理解为开放式的，即意指包括但不限于。仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……构成”应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。
本领域技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变更和修改，并且意图是本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有这样的改变、替换、变化、变更和修改。
为了帮助美国专利商标局(USPTO)，以及与此申请相关的任何专利的任何读者解释本申请所附的权利要求，申请人希望注意，申请人：(a)除非在特定的权利要求中特别使用了“用于……的手段”或“用于……的步骤”一词，否则不希望任何所附权利要求书援引其在提交本申请之日的35U.S.C.§112(f)；(b)无意通过本公开中的任何陈述以任何未在所附权利要求中反映的方式来限制本公开。
因此，本发明不应被认为限于上述特定实施例。在阅读本公开后，本发明所针对的本领域技术人员将容易明白本发明可适用的各种修改、等效过程以及多种结构。

Claims (20)

1.一种无需校准的自对准光角度传感器，包括：
基板；
设置在所述基板上的阴极；
设置在所述阴极上的本征层；
左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光；
钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和
在所述左阳极和所述右阳极附近设置的阻挡件。
2.根据权利要求1所述的自对准光角度传感器，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属。
3.根据权利要求1所述的自对准光角度传感器，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
4.根据权利要求3所述的自对准光角度传感器，其中所述金属硅化物被配置为肖特基二极管。
5.根据权利要求1所述的自对准光角度传感器，其中所述阻挡件包含金属。
6.根据权利要求1所述的自对准光角度传感器，其中所述本征层包含未掺杂的硅。
7.根据权利要求1所述的自对准光角度传感器，还包括设置在所述阻挡件上的介电层。
8.根据权利要求7所述的自对准光角度传感器，还包括滤光器。
9.一种设备，其包括根据权利要求1-8中任一项所述的自对准光角度传感器。
10.一种自对准光角度传感器的制造方法，该方法包括：
提供基板；
在所述基板上沉积阴极；
在所述阴极上外延生长本征层；
提供左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为感测其中的光；
沉积钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和
在所述左阳极和右阳极附近放置阻挡件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述左阳极和所述右阳极包含金属硅化物。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括配置金属硅化物以用作肖特基二极管。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述阻挡件包括非常薄的金属层。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述本征层包含未掺杂的硅。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括沉积滤光器。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括测量所述左阳极上的第一电流和所述右阳极上的第二电流。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括计算所述第一电流和所述第二电流的比率。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括基于所述第一电流和所述第二电流的比率来推导入射角。
19.一种光角度传感器，包括：
阴极；
在所述阴极上的本征层；
左阳极和右阳极，均布置在所述本征层上并被配置为在其中感测光；
钝化层，至少部分覆盖所述左阳极和右阳极；和
阻挡件，放置在所述左阳极和右阳极附近，
其中所述左阳极和右阳极包括金属硅化物。
20.根据权利要求19所述的光角度传感器，还包括：
所述金属硅化物被配置来作为肖特基二极管。
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