[发明专利]光检测装置及其光检测方法

说明书

一种光检测装置包括半导体衬底。第一锗基光吸收材料由半导体衬底支撑并且被配置成吸收具有大于800nm的第一波长的第一光信号。第一金属线被电耦合到第一锗基光吸收材料的第一区。第二金属线被电耦合到第一锗基光吸收材料的第二区。第一区是未掺杂的或被掺杂有第一类型的掺杂剂。第二区被掺杂有第二类型的掺杂剂。第一金属线被配置成控制在第一锗基光吸收材料内部产生以由第二区收集的第一类型的光生载流子的量。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求以下各项的权益：2018年2月23日提交的美国临时专利申请号62/634,741、2018年4月8日提交的美国临时专利申请号62/654,454、2018年4月20日提交的美国临时专利申请号62/660,252、2018年7月15日提交的美国临时专利申请号62/698,263、2018年6月8日提交的美国临时专利申请号62/682,254、2018年6月19日提交的美国临时专利申请号62/686,697、2018年7月8日提交的美国临时专利申请号62/695,060、2018年7月8日提交的美国临时专利申请号62/695,058、2018年10月29日提交的美国临时专利申请号62/752,285、2018年8月13日提交的美国临时专利申请号62/717,908、2018年11月5日提交的美国临时专利申请号62/755,581、2018年11月21日提交的美国临时专利申请号62/770,196和2018年12月7日提交的美国临时专利申请号62/776,995，其通过引用并入本文中。

背景技术

光检测器可以用于检测光信号并且将光信号转换为可以由另一电路进一步处理的电信号。可以在消费电子产品、图像传感器、数据通信、飞行时间(TOF)测距或成像传感器、医疗设备和许多其它合适的应用中使用光检测器。然而，当将光检测器以单个或阵列配置应用于这些应用时，泄漏电流、暗电流、电/光串扰和功耗可能使性能降级。

发明内容

根据本公开的实施例，提供了一种光检测装置。该光检测装置包括半导体衬底。第一锗基光吸收材料由该半导体衬底支撑并且被配置成吸收具有大于800nm的第一波长的第一光信号。第一金属线被电耦合到第一锗基光吸收材料的第一区。第二金属线被电耦合到第一锗基光吸收材料的第二区。第一区是未掺杂的或被掺杂有第一类型的掺杂剂。第二区被掺杂有第二类型的掺杂剂。第一金属线被配置成控制在第一锗基光吸收材料内部产生以由第二区收集的第一类型的光生载流子的量。

根据本公开的实施例，提供了一种光检测方法。该光检测方法包括：发送通过第一调制信号调制的光信号，其中该光信号通过对于多个时间帧具有一个或多个预定相位的第一调制信号被调制。所反射的光信号由光检测器接收。所反射的光信号通过一个或多个解调信号被解调，其中一个或多个解调信号是对于多个时间帧具有一个或多个预定相位的信号。在电容器上输出至少一个电压信号。

在本文公开的实施例的其它优点和益处当中，实施例提供了一种能够有效率地吸收至少但限于近红外(NIR)光或短波红外(SWIR)光的光检测装置。在一些实施例中，光检测装置提供高解调对比度、低泄漏电流、低暗电流、低功耗、低电/光串扰和/或用于芯片尺寸小型化的架构。在一些实施例中，光检测装置能够处理具有多种波长的入射光信号，包括不同的调制方案和/或时间分割功能。此外，能够在飞行时间(ToF)应用中使用光检测装置，这些ToF应用可以在与可见波长比较更长的波长(例如，NIR和SWIR范围)下操作。设备/材料实现者能够设计/制作100％的锗或具有预定百分比的锗(例如，大于80％的Ge)的合金(例如，GeSi)(本征的或非本征的)作为吸收前述波长下的光的光吸收材料。

在阅读了在各个图和附图中图示的替选实施例的以下详细描述之后，本公开的这些和其它目的将变得对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。

附图说明

本申请的前述方面和许多附带优点将变得更容易领会，因为当结合附图参考以下详细描述时，本申请的前述方面和许多附带优点变得更好地理解，其中：

图1A-1F图示根据一些实施例的光检测装置的横截面视图。