[发明专利]飞行时间传感器设备和飞行时间传感器布置

说明书

本公开涉及飞行时间传感器设备和飞行时间传感器布置。飞行时间传感器设备包括半导体衬底，其包括转换区域，以转换在光生电荷载流子中的电磁信号，并且半导体衬底包括衬底掺杂区域，衬底掺杂区域具有n掺杂类型，其中衬底掺杂区域从半导体衬底的第一主表面区域延伸到半导体衬底中，其中半导体衬底具有与衬底掺杂区域相邻的p掺杂区域，以及其中衬底掺杂区域至少部分地形成半导体衬底中的转换区域；读出节点，被布置在衬底掺杂区域内的半导体衬底中，并且读出节点具有n掺杂类型，其中读出节点配置为读出光生电荷载流子；以及控制电极，其被布置在半导体衬底的衬底掺杂区域中，并且控制电极被布置在衬底掺杂区域中并具有p掺杂类型。

技术领域

实施例总体上涉及集成电路领域，并且更具体地，涉及适配于检测电磁信号的飞行时间的光学传感器设备的领域。因此，实施例涉及飞行时间(TOF)传感器设备。其它实施例涉及在半导体衬底(例如，体或外延生长的半导体衬底)中具有n掺杂的半导体区域的N-epi飞行时间传感器设备。

背景技术

现有光学飞行时间传感器采用光电门结构以用于将在半导体衬底中的光生电荷载流子重新引导到读出节点，以用于获得由辐射源生成的经调幅电磁信号的飞行时间信息，其中电磁信号被引导到物体并被反射到飞行时间传感器设备。

然而，光学飞行时间传感器设备的现有设计受到传感器信号质量(即，在将光生电荷传递到(多个)读出节点的传输效率上)的限制，无法获得较好的信噪比和高温可操作性(即，在将光生电荷传递到(多个)读出节点的传输效率上)。

因此，具有增强能力的经改善光学飞行时间传感器设备需要将接收的光信号转换成电信号。

此类需要可以通过根据独立权利要求的飞行时间传感器设备来解决。另外，飞行时间传感器的不同实施例的指定实现在独立权利要求中被定义。

发明内容

根据一个实施例，飞行时间传感器设备包括：半导体衬底，其包括转换区域以转换在光生电荷载流子中的电磁信号，并且包括具有n掺杂类型的衬底掺杂区域，其中衬底掺杂区域从半导体衬底的第一主表面区域延伸到半导体衬底中，其中半导体衬底具有与衬底掺杂区域相邻的p掺杂区域，并且其中半导体衬底具有与衬底掺杂区域相邻的p掺杂区域，以及其中衬底掺杂区域至少部分地形成半导体衬底中的转换区域；读出节点，其被布置在衬底掺杂区域内的半导体衬底中，并且该读出节点具有p掺杂类型，其中读出节点被配置为读出光生电荷载流子；以及控制电极，其被布置在衬底掺杂区域中，并且控制电极具有p掺杂类型。

根据另一实施例，飞行时间传感器设备包括：半导体衬底，其包括转换区域以转换在光生电荷载流子中的电磁信号，并且包括具有n掺杂类型的衬底掺杂区域，其中衬底掺杂区域从半导体衬底的第一主表面区域延伸到半导体衬底中，其中半导体衬底具有与衬底掺杂区域相邻的p掺杂区域，并且其中衬底掺杂区域至少部分地形成半导体衬底中的转换区域；读出节点，被布置在衬底掺杂区域内的半导体衬底中，并且读出节点具有n掺杂类型，其中读出节点被配置为读出光生电荷载流子；控制电极，被布置在半导体衬底的衬底掺杂区域中，或者该控制电极被布置在半导体衬底的衬底掺杂区域上；以及掩埋掺杂层，相比于与衬底掺杂区域相邻的半导体衬底的p掺杂区域，掩埋掺杂层具有更高的p掺杂类型的浓度，其中掩埋掺杂层被形成在半导体衬底中，并且在半导体衬底中的衬底掺杂区域竖直下方。

根据另一实施例，飞行时间传感器设备包括：半导体衬底，其包括转换区域以转换在光生电荷载流子中的电磁信号，并且半导体衬底包括具有n掺杂类型的衬底掺杂区域，其中衬底掺杂区域从半导体衬底的第一主表面区域延伸到半导体衬底中，其中半导体衬底具有与衬底掺杂区域相邻的p掺杂区域，以及其中衬底掺杂区域至少部分地形成半导体衬底中的转换区域；读出节点，其被布置在衬底掺杂区域内的半导体衬底中，并且该读出节点具有n掺杂类型，其中读出节点被配置为读出光生电荷载流子；控制电极，被布置在半导体衬底的衬底掺杂区域中，或是被布置在半导体衬底的衬底掺杂区域上，以及沟槽结构，该沟槽结构被相对于衬底掺杂区域横向布置，并且该沟槽结构相对于半导体衬底的第一主表面区域在半导体衬底中竖直延伸。