[发明专利]用于确定辐射强度的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件制造，更具体地，涉及台式光学传感器及其制造方法。

背景技术

传统的光电二极管和光栅可以被用来探测电磁辐射。传统的光电二极管可以包括具有耗尽区的反向偏置的PN结。响应于辐射，电子/空穴对可以形成在耗尽区中。穿过耗尽区的电场引起这样的电子/空穴对的电子和空穴的相互漂移远离，这产生了光电二极管两端的电压的可探测的改变(比如在光电二极管在被预充电后保持浮动时)。

但是，一些传统的光电二极管可能包括未耗尽区，辐射在到达耗尽区之前经过该未耗尽区。辐射可以被未耗尽区吸收，且电子/空穴对在其中可以以慢于在耗尽区中的漂移率扩散开，这使光电二极管对辐射的响应速度减慢。

此外，一些传统的采用平面技术的光电二极管的耗尽区可能较浅，因此不能探测所有类型的辐射(例如，在被探测到之前必须很深地穿透耗尽区的辐射)。为了补偿浅耗尽区，一些传统光电二极管扩大了耗尽区的表面积。但是，这种解决方案无效率地消耗了芯片面积。或者，一些传统光电二极管的耗尽区形成于沟槽中。但是，响应于辐射，电子/空穴对只能形成于耗尽区空间的一小部分中，这对探测有不利的影响。

光电二极管的PN结中的晶体缺陷可以导致产生热噪声，这也负面地影响辐射探测。传统的光栅可以应用平面技术来提供具有大面积和小PN结的耗尽区。该小PN结可以减少上述的噪声问题。但是，这样的光栅的耗尽区可能较浅，因此，可能受因其带来的问题的困扰。由于传统光电二极管和光栅的缺点，希望有改进的光学传感器及其制造方法。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了确定辐射强度的第一方法。第一方法包括以下步骤：(1)提供具有(a)硅台；(b)沿该硅台的至少三个侧壁的光栅导体材料；(2)在该硅台中形成耗尽区；以及(3)响应于入射半导体器件的辐射，在该半导体器件中产生信号，该信号具有对应于该辐射强度的强度。

在本发明的第二方面中，提供了用于确定辐射强度的第一装置。所述第一装置包括半导体器件，该半导体器件具有(1)硅台；以及(2)沿该硅台的至少三个侧壁的光栅导体材料。使所述半导体器件(a)在该硅台中形成耗尽区；以及(b)响应于入射半导体器件的辐射，在该半导体器件中产生信号，其中该信号具有与该辐射强度相关的强度。

在本发明的第三方面中，提供了用于确定辐射强度的第一系统。所述第一系统包括(1)衬底；以及(2)形成在该衬底上的至少一个半导体器件。该半导体器件具有(a)硅台；以及(b)沿该硅台的至少三个侧壁的光栅导体材料。使所述半导体器件(i)在该硅台中形成耗尽区；以及(ii)响应于入射半导体器件的辐射，在该半导体器件中产生信号，其中该信号具有与该辐射强度相关的强度。和根据本发明的这些以及其它方面的系统和装置一样，提供了大量其它方面。

通过下面的详细说明、权利要求和附图将更全面地理解本发明的其它特征和方面。

附图说明

图1图解了根据本发明的一种实施方式的用于确定辐射强度的装置的垂直剖面图。

图2图解了根据本发明的一种实施方式的第一示例装置的模拟结构的水平剖面图。

图3图解了根据本发明的一种实施方式的第二示例装置的模拟结构的水平剖面图。

图4为根据本发明的一种实施方式的用于确定辐射强度的第一示例系统的俯视图。

图5为根据本发明的一种实施方式的图4的系统的示意电路图。

图6为根据本发明的一种实施方式的用于确定辐射强度的第二示例系统的俯视图。

图7图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第一步骤之后的衬底的剖面侧视图。

图8图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第二步骤之后的衬底的剖面侧视图。

图9A-B分别图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第三步骤之后的衬底的俯视图和剖面侧视图。

图10A-B分别图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第四步骤之后的衬底的俯视图和剖面侧视图。

图11A-C分别图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第五步骤之后的衬底的俯视图、剖面侧视图和剖面正视图。

图12A-C分别图解了根据本发明的一种实施方式在制造用于确定辐射强度的装置的方法的第六步骤之后的衬底的俯视图、剖面侧视图和剖面正视图。