光侦测装置的制作方法

1.本技术主要关于侦测装置。具体而言，本技术提供一种光侦测装置。


背景技术：

2.光侦测器可用于侦测光学信号，并将光学信号转换成可由其他电路系统处理的电性信号。光侦测器可用于消费电子产品、接近传感、生物特征传感、影像传感、高速光学接收器、数据通信、直接/间接飞时(tof)测距或成像传感器、医疗设备以及其他许多适当应用。


技术实现要素：

3.通过以下说明或经由实施本技术实施例将可得知并理解本技术实施例的各种态样及优点。
4.本技术描述用于光侦测的系统、设备、装置、方法和技术。
5.本技术的一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，其包括第一材料；吸收区，其包括第二材料，其中吸收区受基底所支撑，且其中吸收区是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子；及多个读出电极，其电性连接至同一个读出电路。吸收区是设置在多个读出电极中的至少两个读出电极之间。
6.本技术的另一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，其包括第一材料；吸收区，其包括第二材料，其中吸收区受基底所支撑，且其中吸收区是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子；及多组开关，包括一第一组及一第二组。吸收区是设置在第一组与第二组开关之间。多个组开关个别包括一控制区及一读出区。多组开关的控制区是配置成接收同一控制信号，且多组开关的读出区是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，其用于取得与光学信号相关的飞时信息。
7.于某些实施方式中，光侦测装置还包括一或多个至少部分形成在基底中且与吸收区接触的载子导引区，且一或多个载子导引区各电性耦接至多组开关中相应的一组开关。一或多个载子导引区可各为n型掺杂。
8.于某些实施方式中，吸收区是以一渐变掺杂分布掺杂。吸收区可包含第一表面及位于吸收区的第一表面与基底表面之间的第二表面，且吸收区的渐变掺杂分布可以是沿吸收区第二表面到吸收区第一表面的方向逐渐降低。
9.于某些实施方式中，吸收区还包括多个载子输出区，各接触一或多个载子导引区中相应的载子导引区。
10.于某些实施方式中，吸收区属于一第一传导类型，一或多个载子导引区是属于与一不同于第一传导类型的第二传导类型，基底属于第一传导类型，每一控制区包括属于第一传导类型的载子控制区，每一读出区包括属于第二传导类型的载子采集区，且一或多个载子导引区是与载子控制区及载子采集区分离。基底还可以包括至少部分重叠于其中一个载子控制区的反掺杂区，且反掺杂区可以是属于第二传导类型。
11.本技术的另一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，包括第一表面及与第一表面
相反的第二表面；吸收区，受基底所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子；及n组开关，其电性耦接于吸收区，其中各组开关个别包括第一开关及第二开关，其中第一开关及第二开关个别包括设置在第一表面上的控制电极及个别读出电极，且其中n≥2。吸收区是设置在n组开关中的两组开关之间。n组开关中的第一开关是配置成受控于第一控制信号，以共同操作为第一单一开关。n组开关中的第二开关是配置成受控于与第一控制信号不同的第二控制信号，以共同操作为第二单一开关。
12.于某些实施方式中，光侦测装置还包括一或n个至少部分形成在基底中且接触吸收区的载子导引区，且一或n个载子导引区各电性耦接于n组开关中的相应组开关。
13.于某些实施方式中，吸收区属于一第一传导类型，且一或n个载子导引区各属于一不同于第一传导类型的第二传导类型。于某些实施方式中，吸收区是以渐变掺杂分布掺杂。吸收区可包含一第一表面及及一第二表面，其中，第二表面位于吸收区的第一表面与基底的第二表面之间，且吸收区的渐变掺杂分布可以是沿从吸收区的第二表面到吸收区的第一表面的方向逐渐降低。吸收区还可以包括多个载子输出区，与一或n个载子导引区的相应的载子导引区接触。
14.一或n个载子导引区可各为n型掺杂。基底的材料可以与吸收区的材料不同。吸收区可包含m个侧边，且n组开关可各分别设置在吸收区的m个侧边中相应的一侧边，其中m≥n。
15.于某些实施方式中，吸收区属于一第一传导类型，一或n个载子导引区属于一不同于第一传导类型的第二传导类型，且基底属于第一传导类型。第一开关及第二开关可各包括属于第一传导类型的载子控制区及属于第二传导类型的载子采集区。于某些实施方式中，各载子控制区是位在相应的控制电极下，各载子采集区是位在相应的读出电极下，且一或n个载子导引区是与各载子控制区及各载子采集区分离。
16.于某些实施方式中，基底还包括反掺杂区，各反掺杂区至少部分重叠于相应的载子控制区，其中反掺杂区是属于第二传导类型。反掺杂区可以是与一或n个载子导引区分离。
17.于某些实施方式中，一或n个载子导引区的深度小于吸收区的深度。于某些实施方式中，吸收区是位在一或n个载子导引区之间。
18.于某些实施方式中，多个开关的个别读出电极是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，用于取得与光学信号相关的飞时信息。
19.本技术的另一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，具有第一表面及与第一表面相反的第二表面；吸收区，受基底所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子，其中吸收区及基底是属于第一传导类型；一或多个载子导引区，其至少部分形成在基底中且接触吸收区，其中一或多个载子导引区是属于一不同于第一传导类型的第二传导类型；及一或多个组开关，其电性耦接于吸收区，其中一或多组开关中的各组开关包括第一开关及第二开关。第一开关及第二开关各包括设置在第一表面上的控制电极及读出电极。第一开关及第二开关各包括位于相应的读出电极下的载子采集区及位于相应的载子控制区下的控制电极，且一或多个载子导引区是与各载子采集区及各载子控制区分离。
20.于某些实施方式中，基底还包括反掺杂区，各至少部分重叠于相应的载子控制区，且反掺杂区是属于第二传导类型。反掺杂区可以是与一或多个载子导引区分离。
21.于某些实施方式中，一或多个载子导引区的深度小于吸收区的深度。
22.于某些实施方式中，吸收区是以渐变掺杂分布掺杂。吸收区包括一第一表面及一第二表面，其中，该第二表面位于吸收区的第一表面与基底的第二表面之间，且该吸收区的渐变掺杂分布是沿从吸收区的第二表面到吸收区的第一表面的方向逐渐降低。吸收区还可以包括多个载子输出区，各接触一或多个载子导引区中相应的载子导引区。
23.于某些实施方式中，基底的材料与吸收区的材料不同。于某些实施方式中，多个开关的个别读出电极是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，用于取得与光学信号相关的飞时信息。
24.本技术的另一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，包括第一表面及与第一表面相反的第二表面；吸收区，受基底所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成一或多个光载子，其中吸收区属于一第一传导类型；一第一接触区，其电性耦接于吸收区；以及n组增益组件，各包括：多个第二接触区，各为第一传导类型且是形成于基底中，及多个第三接触区，各具有一不同于第一传导类型的第二传导类型，且是形成于基底中。n组增益组件中的至少两组是分别设置在吸收区两个相反侧边。多个第二接触区是配置成被施加于第一电压，且多个第三接触区是配置成被施加于第二电压。
25.于某些实施方式中，光侦测装置还包括：多个倍增区，其是形成在相应的第二接触区与相应的第三接触区之间且能够在接收到由吸收区所生成的一或多个光载子时生成一或多个额外电荷载子。多个倍增区中的至少两个可以是形成在吸收区的相反两侧。
26.于某些实施方式中，吸收区是以渐变掺杂分布掺杂。吸收区包括一第一表面及一第二表面，其中，该第二表面位于吸收区的第一表面与基底的第二表面之间，且吸收区的渐变掺杂分布可以是沿从吸收区第二表面到吸收区第一表面的方向逐渐降低。
27.于某些实施方式中，光侦测装置还包括一或多个至少形成于基底中且接触吸收区的载子导引区，且一或多个载子导引区各电性耦接于n组增益组件中相应的一组。
28.于某些实施方式中，吸收区还包括一或多个各接触一或多个载子导引区中相应的载子导引区的载子输出区，且一或多个载子输出区是掺杂有吸收区中的最低掺杂浓度。
29.于某些实施方式中，基底的材料与吸收区的材料不同。于某些实施方式中，第三接触区是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，用于取得与光学信号相关的飞时信息。
30.本技术的另一态样提供一种光侦测装置，包括：基底，具有第一表面及与第一表面相反的第二表面；吸收区，受基底所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子，其中吸收区及基底属于第一传导类型；一或多个载子导引区，至少部分形成在基底中且接触吸收区，其中一或多个载子导引区属于一不同于第一传导类型的第二传导类型；以及一或多组开关，其电性耦接于吸收区，其中各组开关个别包括设置在第一表面上的控制电极及读出电极、位在相应的读出电极下的载子采集区以及位在相应的控制电极下的个别载子控制区，其中一或多个载子导引区是与各载子采集区及各载子控制区分离。
31.本技术的另一态样提供一种传感模块，包括发射器单元、接收器单元、及与接收器单元电性通信的信号处理器；以及与处理器和发射器单元电性通信的控制器；其中接收器单元包括一或多个如本技术的光侦测装置。于某些实施方式中，传感模块可以是近接传感模块或tof传感模块。
32.附图及以下说明中提出一或多种公开实施方式的细节。其他特征、态样和优点将可通过描述、附图和权利要求而得知。
附图说明
33.以下详细说明连同附图将使读者更轻易领会并理解以上态样及本技术的诸多优点，于附图中：
34.图1a为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
35.图1b为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1a中a-a’线的剖视图；
36.图1c为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
37.图1d为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
38.图1e为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1d中a-a’线的剖视图；
39.图1f为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1e中c-c’线的渐变掺杂分布；
40.图1g为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1e中c-c’线的剖视图；
41.图2a为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
42.图2b为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图2a中a-a’线的剖视图；
43.图2c为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图2a中b-b’线的剖视图；
44.图2d为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
45.图2e为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
46.图2f为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图2e中b-b’线的剖视图；
47.图2g为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
48.图2h为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
49.图2i为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
50.图3a为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
51.图3b为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图3a中a-a’线的剖视图；
52.图4a为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
53.图4b为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图4a中a-a’线的剖视图；
54.图4c为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
55.图4d为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图4c中a-a’线的剖视图；
56.图4e为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的顶视图；
57.图4f为依据本技术的一或多个实施例描绘沿图4e中a-a’线的剖视图；
58.图5a-图5c为依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置的部分剖视图；
59.图6a-图6d为依据本技术的一或多个实施例显示光侦测装置的控制区c1a、c1b、c1c、c1d、c2a、c2b、c2c、c2d范例；
60.图7a为依据本技术的一或多个实施例的影像系统范例实施例方块图；及
61.图7b为依据本技术的一或多个实施例显示范例接收器单元或控制器的方块图。
62.相似的元件是使用相似的参考标号和名称来表示。
63.图中符号说明
64.10：吸收区
65.100a：光侦测装置
66.100c：光侦测装置
67.100d：光侦测装置
68.102a：第一组开关/开关
69.102b：第二组开关/开关
70.102c：第三组开关/开关
71.102d：第四组开关/开关
72.104a：载子输出区
73.104b：载子输出区
74.105a：增益组件
75.105b：增益组件
76.108：第一接触区
77.101：层体
78.102：层体
79.103：层体
80.11：第一表面
81.110：控制单元
82.112：读出电路
83.112a：第一读出电路
84.112b：第二读出电路
85.12：第二表面
86.13：侧边表面
87.20：基底
88.200a：光侦测装置
89.200d：光侦测装置
90.200e：光侦测装置
91.200g：光侦测装置
92.200h：光侦测装置
93.200i：光侦测装置
94.201：载子导引区
95.201a：载子导引区
96.201b：载子导引区
97.201c：载子导引区
98.201d：载子导引区
99.202a：第二接触区
100.202b：第二接触区
101.203a：第三接触区
102.203b：第三接触区
103.21：第一表面
104.22：第二表面
105.300a：光侦测装置
106.302a：载子采集区
107.302b：载子采集区
108.303：载子控制区
109.304a：载子控制区
110.304b：载子控制区
111.305a：载子采集区
112.305b：载子采集区
113.306a：载子控制区
114.330a：读出电极
115.330b：读出电极
116.330c：读出电极
117.330d：读出电极
118.370a：读出电极
119.370b：读出电极
120.370c：读出电极
121.370d：读出电极
122.350a：反掺杂区
123.350b：反掺杂区
124.380a：反掺杂区
125.380b：反掺杂区
126.340：控制电极
127.340a：控制电极
128.340b：控制电极
129.340c：控制电极
130.340d：控制电极
131.360a：控制电极
132.360b：控制电极
133.360c：控制电极
134.360d：控制电极
135.342：介电层
136.400a：光侦测装置
137.400c：光侦测装置
138.400e：光侦测装置
139.500a：结构
140.500b：结构
141.500c：结构
142.60：第一电极
143.700：影像系统
144.702：目标物件
145.703：发射光
146.705：反射光
147.710：传感模块
148.712：控制器
149.714：发射器单元
150.716：接收器单元
151.720：软件模块
152.730：3d模型
153.750：设备
154.752：影像传感器阵列
155.754：读出电路
156.756：模拟-数字转换器(adc)
157.758：信号处理器
158.760：内存
159.762：电压调节器
160.764：温度传感器
161.766：集成电路(ic)控制器
162.768：可编程延迟线
163.770：锁相回路电路
164.772：时序产生器
165.774：输出接口
166.776：mipi接口
167.780：照明驱动器
168.a：峰值掺杂浓度
169.b：峰值掺杂浓度
170.c：峰值掺杂浓度
171.ar：光信号接收区
172.c1：控制区
173.c1a：控制区
174.c1b：控制区
175.c1c：控制区
176.c1d：控制区
177.c2：控制区
178.c2a：控制区
179.c2b：控制区
180.c2c：控制区
181.c2d：控制区
182.ma：倍增区
183.mb：倍增区
184.r1a：读出区
185.r1b：读出区
186.r1c：读出区
187.r1d：读出区
188.r2a：第二读出区
189.r2b：第二读出区
190.r2c：第二读出区
191.r2d：第二读出区
192.s1a：第一开关
193.s1b：第一开关
194.s1c：第一开关
195.s1d：第一开关
196.s2a：第二开关
197.s2b：第二开关
198.s2c：第二开关
199.s2d：第二开关
具体实施方式
200.本技术主张的申请权益是基于2021年3月19日提出申请的美国临时专利申请第63/163,057号，上述案件的整体内容经参照并入本文。
201.在本文中，例如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”等用语可描述各种组件、组件、区域、层体及/或部分，这些组件、组件、区域、层体及/或部分不应受限于这些用语。这些用语可能仅是用于区分不同的组件、组件、区域、层体或部分。除非上下文另有指明，否则当本文中使用例如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”和“第五”等用语时，并不表示特定的顺序或次序。“光侦测”、“光传感”、“光线侦测”、“光线传感”及其他任何类似用语可以替换使用。
202.空间描述，例如“上方”、“顶部”和“底部”等等，除非另有指明，否则就是指示关于图中所显示的定向。应理解的是，本文所使用的空间描述只是属于说明目的，在此所描述结构的实际实施可能在空间上以不同的定向或方式安排，只要本技术实施例的优点不脱离这样的安排即可。
203.在本文中，“本征”表示半导体材料没有刻意添加掺杂物。
204.图1a根据一或多个实施例描绘光侦测装置100a的顶视图。图1b根据一或多个实施例描绘沿图1a中a-a’线的剖视图。
205.光侦测装置100a包括具有第一材料的基底20以及具有第二材料的吸收区10，且吸收区10受基底20所支撑。于某些实施方式中，吸收区10包括光信号接收区ar，由设有光窗的遮光罩(图未示)所定义。光信号接收区ar是一个虚拟区域，其接收自光窗通过的入射光学信号。吸收区10是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子。
206.于某些实施方式中，基底20包括一第一表面21及一与第一表面21相反的第二表面
22。于某些实施方式中，吸收区10包括一第一表面11、一第二表面12及一或多个侧边表面13。吸收区10的第二表面12是位在吸收区10的第一表面11与基底20的第二表面22之间。吸收区10的第一表面11、第二表面12及一或多个侧边表面13中的至少一个是至少部分与基底20直接接触，且因此在吸收区10与基底20之间形成一个异质界面。
207.在某些实施方式中，如图1a所示，光侦测装置100a具有多组开关，包括第一组开关102a及第二组开关102b，且吸收区10是设置在第一组开关102a与第二组开关102b之间。第一组开关102a及第二组102b各包括一个控制区c1a、c1b及一个读出区r1a、r1b。
208.于某些实施方式中，读出区r1a、r1b个别包括设置在基底20的第一表面21上的读出电极330a、330b。于某些实施方式中，如图1b所示，读出区r1a、r1b个别还包括位在相应读出电极330a、330b下的载子采集区302a、302b。
209.于某些实施方式中，如图1b所示，多组开关中的第一组开关102a及第二组开关102b的控制区c1a及c1b是耦接于控制单元110，且配置成接收来自控制单元110的同一控制信号。于某些实施方式中，如图1a及1b所示，控制区c1a、c1b个别包括设置在基底20第一表面21上且电性耦接于控制单元110的控制电极340a、340b。即，由来自控制单元110的同一控制信号控制的多组开关(例如第一组开关102a与第二组开关102b)共同操作为单一开关。单一开关与同一吸收区10或同一光信号接收区ar电性连接，藉以控制来自同一吸收区10或同一光信号接收区ar的光载子的流动方向以及收集来自同一吸收区10或同一光信号接收区ar的光载子。
210.通过将吸收区10设置在受控于来自控制单元110的同一个控制信号的第一组开关102a与第二组开关102b之间，可以由较接近吸收区10中待收集的光载子的读出区r1a，r1b的读出电极330a、330b的一者收集在吸收区10生成的光载子。如此一来，光载子的移动距离可以缩短，使得光侦测装置100a的速度提高。
211.于某些实施方式中，如图1b所示，多组开关中第一组开关102a及第二组开关102b的读出区r1a、r1b是耦接于一个读出电路112，且配置成对读出电路112提供一或多个电性信号。一或多个电性信号可代表第一集合信息，用于取得与光学信号相关的飞时(tof)信息。
212.于某些实施方式中，读出电路112可采用三晶体管配置，其具有一个重设门、一个源极随耦器以及一个选择门，或是采用四晶体管配置，多包括一个传输门，或任何能够对读出区所收集的电荷进行处理的适当电路系统。于某些实施方式中，多组开关电性耦接于同一个读出电路112，且共同输出一个单一信号，例如，第一组开关102a与第二组开关102b可共同输出一个单一总输出信号。
213.于某些实施方式中，光侦测装置100a还包括一或多个至少部分形成在基底20中且接触吸收区10的载子导引区201a及201b。各载子导引区201a、201b电性耦接于多组开关中相应的组开关。例如，参照图1a，载子导引区201a是电性耦接于第一组开关102a，且载子导引区201b是电性耦接于第二组开关102b。
214.于某些实施方式中，吸收区10掺杂有第一传导类型(例如p掺杂)的掺杂物，且载子导引区201a、201b掺杂有不同于第一传导类型且属于第二传导类型(例如n型掺杂)的第二掺杂物。于某些实施方式中，基底20掺杂有第一传导类型的掺杂物。载子导引区201a、201b可配置成限制从同一吸收区10或同一光信号接收区ar生成的光载子朝向第一组开关102a
及/或第二组开关102b移动的路径。于某些实施方式中，载子导引区201a、201b的峰值掺杂浓度都介于1x 10
12
cm-3
与1x 10
18
cm-3
之间。
215.于某些实施方式中，在一或多个载子导引区201a、201b与吸收区10之间的异质界面处，吸收区10中第一掺杂物的掺杂浓度相对于一或多个载子导引区201a、201b中第二掺杂物的掺杂浓度的比值是等于或大于10，因而使得光侦测装置100a可在降低异质界面上暗电流的同时，达成良好的量子效率。
216.于某些实施方式中，例如图1b所示，光侦测装置100a还包括位于吸收区10中且接近吸收区10第一表面11的第一接触区108。第一接触区108是以与吸收区10的第一传导类型相同的传导类型掺杂(例如p型掺杂)。于某些实施方式中，第一接触区108中的掺杂物峰值掺杂浓度高于吸收区10的峰值掺杂浓度。例如，第一接触区108的峰值掺杂浓度可在1x10
18 cm-3
与5x10
20 cm-3
之间。第一接触区108所收集的载子不同于载子采集区302a、302b所收集的载子。例如，若载子采集区302a是n型掺杂，用于收集电子，则第一接触区108为p型掺杂，用于收集空穴。
217.于某些实施方式中，例如图1b所示，光侦测装置100a还包括电性耦接于第一接触区108的第一电极60。取决于第一电极60的材料及第一接触区108的峰值掺杂浓度，第一电极60与第一接触区108之间可形成有欧姆接触。第一电极60是设置在吸收区10的第一表面11上。
218.于某些实施方式中，第一接触区108可形成在基底20中且接触吸收区10，而第一电极60是设置在基底20的第一表面21上，详情可同时参照图2e及图2i。
219.图1c依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置100c的顶视图。依据本技术的一或多个实施例，沿图1c中a-a’线的剖视图类似于图1b。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。不同之处说明如下。
220.相较于图1a-图1b具有两组开关的光侦测装置100a，光侦测装置100c包括四组开关。如图1c所示，吸收区10是设置在四组开关之间。四组开关都是受控于来自控制单元110的同一个控制信号。四组开关电性耦接于同一个读出电路112且共同输出一个单一信号，例如四组开关共同输出一个单一总输出信号。于某些实施方式中，光侦测装置的开关所包含的组数不限于两组或四组。组数可以是不小于2的正整数。
221.图1d依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置100d的顶视图。图1e依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1d中a-a’线的剖视图。图1f依据本技术的一或多个实施例描绘沿图1e中c-c’线的渐变掺杂分布。与上述相似的元件是使用相似的标号和名称表示。不同之处说明如下。
222.于某些实施方式中，吸收区10是以一渐变掺杂分布掺杂，使得吸收区10在沿水平方向且接触一或多个载子导引区201a、201b的至少一部分具有吸收区10中最低的掺杂浓度。水平方向实质上平行于基底20的第一表面21。于某些实施方式中，吸收区10的渐变掺杂分布是沿从吸收区10第二表面12到吸收区10第一表面11的方向逐渐降低。于某些实施方式中，吸收区10是完全嵌入基底20。例如，参照图1e及图1f，吸收区10可包含多个层体，例如但不限于三层体101、102、103，分别具有不同的峰值掺杂浓度a、b及c。层体102位于层体101与层体103之间。峰值掺杂浓度a高于峰值掺杂浓度b，而峰值掺杂浓度b又高于峰值掺杂浓度c。参照图1f，渐变掺杂分布可以是步阶式的浓度分布。于另一范例中，参照图1g，渐变掺杂
分布可以是梯度式的分布。由于吸收区10的渐变掺杂分布是沿从吸收区10第二表面12向吸收区10第一表面11的方向逐渐降低，待收集的载子(例如电子，当载子导引区201a、201b为n型掺杂时)可受驱动而朝向接近吸收区10第一表面11的一或多个载子导引区201a、201b移动。
223.于某些实施方式中，如图1d及图1e所示，吸收区10还包括多个载子输出区104a、104b，各接触相应的载子导引区201a、201b。于某些实施方式中，载子输出区104a、104b的峰值掺杂浓度低于吸收区10主体的峰值掺杂浓度c。载子输出区104a、104b进一步促进载子从吸收区10向载子导引区201a、201b移动。
224.图2a依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200a的顶视图。图2b依据本技术的一或多个实施例描绘沿图2a中a-a’线的剖视图。图2c依据本技术的一或多个实施例描绘沿图2a中b-b’线的剖视图。于某些实施方式中，沿图2a中c-c’线的剖视图类似于图2b的剖视图，但参考标号可能有所出入。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。以下将就本技术的光侦测装置200a详细说明。
225.于某些实施方式中，光侦测装置200a包括多组开关102a、102b。吸收区10受基底20所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子。在某些实施方式中，光侦测装置200a包括n组(n≥2)电性耦接于吸收区10的开关，其中各组开关102a、102b个别包括一第一开关s1a、s1b及一第二开关s2a、s2b。第一开关s1a、s1b及第二开关s2a、s2b各包括设置在第一表面21上的一个控制电极340a、340b、360a、360b及一个读出电极330a、330b、370a、370b。例如，第一组开关102a包括第一开关s1a及第二开关s2a，且第二组开关102b包括第一开关s1b及第二开关s2b。第一开关s1a可包含控制电极340a及读出电极330a。第二开关s2a可包含控制电极360a及读出电极370a。第一开关s1b可包含控制电极340b及读出电极330b。第二开关s2b可包含控制电极360b及读出电极370b。
226.吸收区10可设置在n组开关中的两组之间，例如图2a中的两组开关102a、102b。例如，参照图2a，吸收区10是设置在两组开关102a、102b之间。n组开关的第一开关s1a、s1b受控于第一控制信号而可共同操作为单一开关，例如为第一单一开关，且n组开关的第二开关s2a、s2b受控于与第一控制信号不同的第二控制信号，而可共同操作为另一单一开关，例如为第二单一开关。第一单一开关以及第二单一开关与同一吸收区10或同一光信号接收区ar电性连接，藉以控制来自同一吸收区10或同一光信号接收区ar的光载子的流动方向以及收集来自同一吸收区10或同一光信号接收区ar的光载子。
227.通过将吸收区10设置在n组开关中的至少两组之间，其中两组开关的第一开关s1a、s1b受控于相同的第一控制信号，且两组开关的第二开关s2a、s2b受控于相同的第二控制信号，当第一开关s1a、s1b开启时，由吸收区10生成的光载子可以由第一开关s1a、s1b的读出电极330a或330b中较接近吸收区10中待收集光载子的一者所收集。当第二开关s2a、s2b开启时，由吸收区10生成的光载子可以受第二开关s2a、s2b的读出电极370a或370b中较接近吸收区10中待收集光载子的一者所收集。如此一来，光载子的移动距离缩短，可以提高光侦测装置200a的速度。由所有第一开关s1a、s1b收集的光载子可共同处理而操作为一个单一开关，且由所有第二开关s2a、s2b收集的光载子可共同处理而操作为另一单一开关。虽然图中并未示出，图2a至2c中所描绘的多组开关也可使用超过两个开关来实施。
228.于某些实施方式中，光侦测装置200a包括一或多个载子导引区201a、201b，一或多
个载子导引区201a、201b至少部分形成在基底20中且接触吸收区10，其中一或多个载子导引区201a、201b各电性耦接于n组开关中相应的组开关102a、102b。
229.于某些实施方式中，光侦测装置200a还包括一或多个电气连接于个别开关的读出电路(例如图2b的第一读出电路112a以及第二读出电路112b)。于某些实施方式中，由n组开关的第一开关s1a、s1b所收集到的光载子可一起由第一读出电路处理，且由n组开关的第二开关s2a、s2b所收集到的光载子可一起由第二读出电路处理。于某些实施方式中，第一读出电路或第二读出电路可采用三晶体管配置，其具有一个重设门、一个源极随耦器以及一个选择门，或是采用四晶体管配置，多包括一个传输门，或任何够对能收集的电荷进行处理的适当电路系统。
230.于某些实施方式中，第一控制信号及第二控制信号分别控制第一开关s1a、s1b的控制区c1a、c1b及第二开关s2a、s2b的控制区c2a、c2b，用以控制由吸收区10中所吸收光子产生的电子或空穴的移动方向。于某些实施方式中，第一控制信号与第二控制信号不同。例如，使用控制信号提供不同电压而产生偏压时，个别开关的控制电极的正下方两个部分之间会产生电场，例如第一开关s1a、s1b的控制电极340a、340b正下方的两个部分与第二开关s2a、s2b的控制电极360a、360b正下方的两个部分，以及吸收区10之中会产生电场。吸收区10内的自由载子会依据电场方向和距离而向其中一个读出电极330a、330b，370a、370b的正下方部分漂移，而后被读出电极330a、330b、370a、370b收集。例如，使用控制信号提供不同电压而产生偏压时，开启第一开关s1a、s1b，进而产生电场，驱使吸收区10中的光载子流向读出电极330a、340a。而后光载子会被读出电极330a、340a中较接近吸收区10中待收集光载子的那一个读出电极所收集。收集的光载子随后由电性耦接于读出电极330a、340a的同一个读出电路(例如第一读出电路112a)进一步处理。因此，光载子的移动距离缩短，可提高光侦测装置200a的速度。
231.于某些实施方式中，第一控制信号包括第一控制相位，且第二控制信号包括第二控制相位，其中第一控制相位并不重叠于第二控制相位。于某些实施方式中，第一控制信号是固定在一个电压值v，且第二控制信号是在电压值v
±△
v之间交替。于某些实施方式中，
△
v是由变动电压信号生成，例如在0v与3v之间操作的正弦信号、时脉信号或脉冲信号。吸收区10生成载子的漂流方向取决于偏压值方向。于某些实施方式中，控制信号是调制信号。
232.参照图2c，于某些实施方式中，吸收区10至少部分嵌入基底20中。于某些实施方式中，一或多个载子导引区201a、201b在基底20中的深度d1小于吸收区10在基底20中的深度d2。由于一或多个载子导引区201a、201b的深度d1小于吸收区10的深度d2，载子导引区201与吸收区10之间的界面面积缩小，因此可以减少光侦测装置200a的暗电流。
233.图2d依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200d的顶视图。光侦测装置200d可以类似于图2a-2c的光侦测装置200a。但不同于光侦测装置200a的是，光侦测装置200d包括一个使用渐变掺杂分布的吸收区10，如图1d、1e、1f或1g所示。例如，类似于图1d及1e中光侦测装置100d的吸收区10，在光侦测装置200d中，吸收区10可包含多个载子输出区104a、104b，各接触一个相应的载子导引区201a、201b。于某些实施方式中，载子输出区104a、104b的峰值掺杂浓度低于吸收区10本体的峰值掺杂浓度c。载子输出区104a、104b进一步促进载子从吸收区10向载子导引区201a、201b移动。
234.图2e依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200e的顶视图。图2f依据本申
请的一或多个实施例描绘沿图2e中b-b’线的剖视图。光侦测装置200e可以类似于图2a-2c的光侦测装置200a。沿图2e中a-a’线与c-c’线的剖视图可以类似于图2b的剖视图，但参考标号可能有所出入。与上述相似的元件是使用相似的标号和名称表示。不同之处说明如下。
235.相较于具有一个形成于吸收区10的第一接触区108的光侦测装置200a，光侦测装置200e，如图2e所示，可包含多个形成于基底20中且接触吸收区10的第一接触区108。多个第一电极60可设于基底20的第一表面21上且电性耦接于相应的第一接触区108。由于第一电极60、读出电极330a、330b，370a、370b及控制电极340a、340b、360a、360b可以形成于基底20的相同第一表面21上，因此电极之间的高度差异可以缩小。
236.图2g依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200g的顶视图。光侦测装置200g可以类似于图2a-图2c的光侦测装置200a。与上述相似的元件是使用相似的标号和名称表示。不同之处说明如下。
237.于某些实施方式中，吸收区10包括m个侧边，且n组开关各分别设于吸收区10的其中一侧，其中m及n是整数且m≥n。例如，参照图2g，吸收区10包括四边。四组开关102a、102b、102c、102d各设于这四边中的一边。于某些实施方式中，吸收区10位在载子导引区201a、201b、201c、201d之间。
238.开关102a、102b、102c、102d的组数是四组且载子导引区201a、201b、201c、201d的数量是四个。于某些实施方式中，开关的组数并不限于两个或四个。组数为正整数且≥2。
239.如图2g所示，第一组开关102a包括：第一开关s1a，其具有包含控制电极340a的第一控制区c1a及包含读出电极330a的第一读出区r1a，以及第二开关s2a，其具有包含控制电极360a的第二控制区c2a及包含读出电极370a的第二读出区r2a。第二组开关102b包括：第一开关s1b，其具有包含控制电极340b的第一控制区c1b及包含读出电极330b的第一读出区r1b，以及第二开关s2b，其具有包含控制电极360b的第二控制区c2b及包含读出电极370b的第二读出区r2b。第三组开关102c包括：第一开关s1c，其具有包含控制电极340c的第一控制区c1c及包含读出电极330c的第一读出区r1c，以及第二开关s2c，其具有包含控制电极360c的第二控制区c2b及包含读出电极370c的第二读出区r2c。第四组开关102d包括：第一开关s1d，其具有包含控制电极340d的第一控制区c1d及包含读出电极330d的第一读出区r1d，以及第二开关s2d，其具有包含控制电极360d的第二控制区c2d及包含读出电极370d的第二读出区r2d。
240.于某些实施方式中，第一控制信号控制第一开关s1a、s1b、s1c、s1d的控制区c1a、c1b、c1c、c1d及第二控制信号控制第二开关s2a、s2b，s2c、s2d的控制区c2a、c2b、c2c、c2d，以针对由吸收区10中吸收的光子所生成的电子或空穴控制移动方向。例如，在四组开关102a、102b、102c、102d的第一开关s1a、s1b、s1c、s1d开启时，光载子被读出电极330a、330b、330c、330d中较接近吸收区10中待收集光载子的那一个读出电极收集。
241.图2h依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200h的顶视图。光侦测装置200h类似于图2g的光侦测装置200g。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。
242.在光侦测装置200g中，吸收区10是位在四个载子导引区201a、201b、201c、201d之间，且四组开关102a、102b、102c、102d是电性耦接于相应的载子导引区201a、201b、201c、201d。相较之下，在光侦测装置200h中，四组开关102a、102b、102c、102d是电性耦接于同一
个载子导引区201，且吸收区10是受载子导引区201所包围。
243.图2i依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置200i的顶视图。光侦测装置200i类似于图2g的光侦测装置200g。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。不同之处说明如下。
244.在光侦测装置200g中，第一接触区108是形成在吸收区10中。相较之下，在光侦测装置200i中，如图2i所示，多个第一接触区108可形成在基底20中，且位于吸收区10之外，但接触吸收区10。多个第一电极60是设置在基底20的第一表面21上且电性耦接于相应的第一接触区108。由于第一电极60、读出电极330a、330b、330c、330d、370a、370b、370c、370d及控制电极340a、340b、340c、340d、360a、360b、360c、360d可形成在基底20的同一第一表面21上，电极之间的高度差异可以缩小。
245.图3a依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置300a的顶视图。图3b依据本技术的一或多个实施例描绘沿图3a中a-a’线的剖视图。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。
246.光侦测装置300a包括：基底20，具有第一表面21及与第一表面21相反的第二表面22；吸收区10，受基底20所支撑且是配置成接收光学信号并响应光学信号而生成光载子。吸收区10可掺杂有第一传导类型(例如p型掺杂)的掺杂物。
247.光侦测装置300a还包括一个第一接触区108，其电性耦接于吸收区10且可掺杂有第一传导类型的掺杂物。光侦测装置300a还可以包括n组增益组件105a、105b，各包括多个第二接触区202a、202b，各属于第一传导类型，且形成于基底20中，以及多个第三接触区203a、203b，各属于不同于第一传导类型的第二传导类型(例如n型掺杂)，且形成于基底20中。至少两组增益组件105a、105b分别设置在吸收区10的相反两侧，其中多个第二接触区202a、202b是配置被施加于第一电压，且多个第三接触区203a、203b是配置成被施加于第二电压。
248.于某些实施方式中，光侦测装置300a具有雪崩光敏晶体管的功能。于某些实施方式中，光侦测装置300a还包括多个分别形成在相应的第二接触区202a、202b与相应的第三接触区203a、203b之间的倍增区ma、mb。倍增区ma、mb能够在接收到吸收区10所生成的一或多个光载子时生成一或多个额外电荷载子。于某些实施方式中，多个倍增区ma、mb中的至少两个形成在吸收区10的相反两侧。
249.通过在吸收区10的相反两侧分别设置至少两组增益组件105a、105b，可将从吸收区10生成的光载子扫至倍增区ma、mb中较接近吸收区10中的光载子的那一个，而后光载子可在倍增区ma、mb中放大。如此能够缩短光载子的移动距离，提升光侦测装置300a的速度。
250.于某些实施方式中，光侦测装置300a还包括一或多个至少形成于基底20中且接触吸收区10的载子导引区201a、201b，其中一或多个载子导引区201a、201b各电性耦接于n组增益组件105a、105b中相应的一组，以导引载子向多个倍增区ma、mb移动。
251.于某些实施方式中，第三接触区203a、203b是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，用于取得与光学信号相关的飞时信息。
252.图4a依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置400a的顶视图。图4b依据本技术的一或多个实施例描绘沿图4a中a-a’线的剖视图。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。详细说明如下。
253.如图4a-图4b所示，光侦测装置400a包括具有控制电极340a的控制区c1a以及包含位于吸收区10一侧的读出电极330a的读出区r1a。于某些实施方式中，控制区c1a包括属于第一传导类型(例如p型掺杂)的载子控制区304a。载子控制区304a的详细说明参照图6b及图6d。光侦测装置400a还包括一个至少部分形成在基底20中且接触吸收区10的载子导引区201。
254.于某些实施方式中，基底20还可以包括一个至少部分重叠于或环绕载子控制区304a的反掺杂区350a，且反掺杂区350a可属于第二传导类型(例如n型掺杂)，其不同于基底20的传导类型。反掺杂区350a与载子导引区201可具有相同传导类型。在某些范例中，吸收区10可为p型掺杂，载子控制区304a可为p型掺杂，载子采集区302a可为n型掺杂，反掺杂区350a可为n型掺杂，且基底20可为p型掺杂。
255.于某些实施方式中，反掺杂区350a的至少一部分是位在载子控制区304a与载子导引区201之间。于某些实施方式中，反掺杂区350a与载子导引区201分离。通过使载子导引区201与载子控制区304a、载子采集区302a及反掺杂区350a分离，可更容易地驱动光载子朝向载子控制区304a移动。具体而言，反掺杂区350a与基底20之间可形成高阻值界面，且行经载子导引区201的光载子(例如电子)可受吸引而朝向反掺杂区350a移动，因此受到载子控制区304a进行解调。于某些实施方式中，反掺杂区350a的峰值掺杂浓度都介于1x 10
12
cm-3
与1x 10
18
cm-3
之间。
256.图4c依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置400c的顶视图。图4d依据本技术的一或多个实施例描绘沿图4c中a-a’线的剖视图。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示。详细实施例说明如下。
257.光侦测装置400c包括一或多个至少部分形成在基底20中且接触吸收区10的载子导引区201a、201b。于某些实施方式中，一或多个载子导引区201a、201b是属于一不同于吸收区10的第一传导类型的第二传导类型(例如n型掺杂)。
258.于某些实施方式中，光侦测装置400c包括一或多组电性耦接于吸收区10的开关102a、102b，其中各组开关个别包括设在第一表面21上的一个控制电极340a、340b及一个读出电极330a、330b。每一开关102a、102b还包括一个位在相应的读出电极330a、330b下方的载子采集区302a、302b以及一个位在相应的个别控制电极340a、340b下方的载子控制区304a、304b。
259.于某些实施方式中，一或多个载子导引区201a、201b与载子采集区302a、302b及载子控制区304a、304b分离。
260.通过使载子导引区201a、201b与载子控制区304a、304b及载子采集区302a、302b分离，可在各载子采集区302a、302b与基底20之间形成较强电场，进而驱使光载子朝向载子控制区304a、304b移动且被载子采集区302a、302b收集
261.图4e依据本技术的一或多个实施例描绘光侦测装置400e的顶视图。图4f依据本技术的一或多个实施例描绘图4e沿a-a’线的剖视图。沿图4e中c-c’线的剖视图可以类似于图4f的剖视图，但参考标号可能有所出入。光侦测装置400e类似于图4c-图4d的光侦测装置400c。不同于在多组开关中各包括一个开关的光侦测装置400c，光侦测装置400e包括多组开关，各包括第一开关(例如s1a、s1b、s1c或s1d)及第二开关(例如s2a、s2b、s2c或s2d)，如图2a-图2i所示。
262.于某些实施方式中，根据某一或某些实施例沿图4e中c-c’线绘制的剖视图与图4f的剖视图类似，但参考标号可能有所出入。与上述相似的元件是使用相似的参考标号和名称表示，例如图2a。
263.于某些实施方式中，如图4e及4f所描绘，光侦测装置400e包括两组开关102a、102b。第一组开关102a包括第一开关s1a及第二开关s2a，且第二组开关102b包括第一开关s1b及第二开关s2b。第一开关s1a及第二开关s2a各包括位在相应的读出电极330a、370a下的载子采集区302a、305a，以及位在相应的控制电极340a、360a下的载子控制区304a、306a。同样地，第一开关s1b及第二开关s2b可各包含位在相应的读出电极330b、370b下方的载子采集区，以及位在相应的控制电极340b、360b下方的载子控制区。
264.光侦测装置400e包括一或多个至少部分形成在基底20中且接触吸收区10的载子导引区201a、201b。一或多个载子导引区201a、201b是与载子采集区(例如302a、305a)及载子控制区(例如304a、306a)分离。通过使载子导引区201a、201b与载子控制区及载子采集区分离，可在载子采集区与基底20形成更强的电场，减轻位在吸收区10同侧的同组开关(例如102a)的载子采集区(例如302a、305a)之间耦接的问题。
265.于某些实施方式中，基底20还包括反掺杂区350a、350b、380a、380b各至少部分重叠于相应的载子控制区304a、306a，其中反掺杂区350a、350b、380a、380b属于第二传导类型(例如n型)。于某些实施方式中，反掺杂区350a、350b、380a、380b是与一或多个载子导引区201a、201b分离。于某些实施方式中，载子控制区304a、306a可完全重叠于相应的反掺杂区350a、380a。
266.通过使载子导引区201a、201b与载子控制区304a、306a分离，且使载子采集区302a、305a及反掺杂区350a、350b、380a、380b各至少部分重叠于相应的载子控制区304a、306a，可更容易地将驱使电子朝向载子控制区304a、306a移动。具体而言，反掺杂区350a、350b、380a、380b与基底20之间可形成一个高阻值界面，通过载子导引区201a、201b移动的载子，例如，电子，可受吸引而朝向反掺杂区350a、350b、380a、380b移动，随后由载子控制区304a、306a基于第一控制信号及第二控制信号的控制而对之进行解调。
267.于某些实施方式中，光侦测装置，例如100a、100c、100d、200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400a、400c或400e，可应用于直接tof系统或间接tof系统。于某些实施方式中，光侦测装置，例如100a，可应用于直接tof系统。例如，多个开关的读出电极(例如图1a中的330a、330b、370a、370b)是配置成提供一或多个代表第一集合信息的电性信号，用于取得与吸收区10所需收的光学信号相关的飞时信息。
268.应理解的是，在此所提及的组件能够以任何方式和任何数量结合，产生更多实施例。例如，光侦测装置200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400a、400c或400e的吸收区10也可以一渐变掺杂分布掺杂，如图1d至图1g所述。又例如，光侦测装置200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400a、400c或400e的吸收区10也可包括多个载子输出区104a、104b，如图1d及图1e所述。
269.图5a-图5c显示依据本技术的一或多个实施例的光侦测装置不同部分的剖视图。各光侦测装置可包括结构500a、500b、500c，其与上述实施方式任一者实质上相同，例如100a、100c、100d、200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400a、400c或400e。
270.于某些实施方式中，如图5a所示，吸收区10可完全地在基底20的第一表面21上。于
某些实施方式中，如图5b所示，吸收区10可部分地嵌入于基底20。换言之，部分吸收区10的侧表面与基底20接触。于某些实施方式中，如图5c所示，吸收区10可完全地嵌入于基底20。换言之，吸收区10的侧表面完全与基底20接触。
271.图6a-图6d显示依据本技术的一或多个实施例的光侦测装置的控制区(例如c1a、c1b、c1c、c1d、c2a、c2b、c2c、c2d)。光侦测装置可包含一与上述实施例任一者实质上相同的结构例如100a、100c、100d、200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400a、400c或400e。
272.于某些实施方式中，如图6a所示，控制电极340可在基底20的第一表面21之上，并在控制电极340之下具有一本征区。根据包含基底20的材料、或位于第一表面21之上的一钝化层的材料、及/或控制电极340的材料、及/或基底20或钝化层的掺杂物或缺陷程度等不同的因素，控制电极340可能形成一肖特基接触、一欧姆接触、或两者间具有中间特性的组合。控制电极340可为控制电极340a、340b、340c、340d、360a、360b、360c、360d的任一者。
273.如图6b所示，于某些实施方式中，开关的控制区还包括在控制电极340之下且在基底20中的一载子控制区303(例如304a、304b或306a)。于某些实施方式中，载子控制区303具有与载子采集区302a、302b的传导类型不同的传导类型。于某些实施方式中，载子控制区303包括一掺杂物及一掺杂分布。载子控制区303的峰值掺杂浓度是取决于控制电极340的材料、及或基底20的材料、及或基底20的掺杂物或缺陷程度，例如，在1x 10
17
cm-3
至5x 10
20
cm-3
间。载子控制区303可与控制电极340形成一肖特基接触、或一欧姆接触、或其组合。载子控制区303用于根据控制信号的控制，解调吸收区10生成的载子。控制电极340可为控制电极340a、340b、340c、340d、360a、360b、360c、360d的任一者。
274.如图6c所示，于某些实施方式中，开关的控制区还包含在基底20与控制电极340间的一介电层342。介电层342避免自控制电极340至基底20直接电流导通，但回应于施加至控制电极340的一电压，允许在基底20中产生一电场。在两个控制区间(例如，在控制区c1，c2)产生的电场可吸引或排斥基底20中的电荷载子。控制电极340可为控制电极340a、340b、340c、340d、360a、360b、360c、360d的任一者。
275.如图6d所示，于某些实施方式中，开关的控制区包含在控制电极340之下且在基底20中的一载子控制区303，并包含在基底20与控制电极340间的一介电层342。控制电极340可为控制电极340a、340b，340c，340d、360a、360b、360c、360d的任一者。
276.于某些实施方式中，介电层342可包含但不限于二氧化硅(sio2)。于某些实施方式中，介电层342可包含高介电系数材料包含但不限于氮化硅(si3n4)、氮氧化硅(sion)、氮化硅(sin
x
)、氧化硅(sio
x
)、氧化锗(geo
x
)、氧化铝(al2o3)、氧化钇(y2o3)、二氧化钛(tio2)、二氧化铪(hfo2)或二氧化锆(zro2)。于某些实施方式中，介电层342可包含半导体材料，但不限于非晶硅、多晶硅、结晶硅、硅化锗、或其组合。
277.图7a是一影像系统700的一实施方式的一方块图。影像系统700可包含一传感模块710及一软件模块720，软件模块720配置以重建一受侦测对象的一3d模型730。影像系统700或传感模块710可被实施于一移动式装置(例如智能型手机、一平板、汽车、无人机等)，用于一移动式装置的一辅助装置(例如一穿戴式装置)、在一汽车或在一固定设施(例如，一工厂)的一计算系统、一机器人系统、一监控系统、或任何合适的装置及/或系统。
278.传感模块710包含一发射器单元714，一接收器单元716及一控制器712。在操作中，发射器单元714可往一目标物件702发射一发射光703。接收器单元716可接收从目标物件
702反射的反射光705。控制器712至少可驱动发射器单元714及接收器单元716。在一些实施方式中，接收器单元716及控制器712被实施于一个半导体芯片上，例如一系统单芯片(system-on-a-chip,soc)。在一些实施方式中，发射器单元714由两个不同半导体芯片实施，例如在iii-v族基底的一激光发射器芯片及在硅基底的一硅激光驱动器芯片。
279.发射器单元714可包含一或多个光源、控制一或多个光源的控制电路、及/或用以操控自一或多个光源发射的光的光学结构。在一些实施方式中，光源可包含一或多个发光二极管(light-emitting diode，led)或垂直共振腔面射型激光器(vertical cavity surface emitting laser，vcsel)，其发射的光可由光侦测装置中的吸收区吸收。例如，一或多个led或vcsel可发射具有一峰值波长在一可见光范围(例如，人眼可见的一波长)，例如，570nm、670nm、或任何其他适用的波长的光。另一例，一或多个led或vcsel可发射具有一峰值波长在一可见光范围之上，例如850nm、940nm、1050nm、1064nm、1310nm，1350nm、1550nm、或任何其他适用的波长的光。
280.在一些实施方式中，来自光源的发射光可由一或多个光学结构对准。例如，光学结构可包含一或多个对准透镜。
281.接收器单元716可包含根据如上述的任一实施方式的一或多个光侦测装置，例如100a、100c、100d、200a、200d、200e、200g、200h、200i、300a、400c或400e。接收器单元716可还包含用来控制电路及/或光学结构的一控制电路，藉以用于调控由目标对象反射的光往一或多个光侦测装置。在一些实施方式中，光学结构包含接收一对准光并将对准光往一或多个光侦测装置聚焦的一或多个透镜。
282.于某些实施方式中，控制器712包含一时序产生器(例如图7b所示的772)及一处理单元。时序产生器772接收一基准时脉信号，并提供时序信号至发射器单元714以调制发射光703。时序信号也被提供至接收器单元716以控制光载子的收集。处理单元处理由接收器单元716产生及收集的光载子，并判定目标物件702的原始数据。处理单元可包含控制电路用来处理自光侦测装置输出的信息的一或多个信号处理器758、及/或计算机储存介质，此计算机储存介质可储存用来判定目标物件702的原始数据的指令、或储存目标物件702的原始数据。作为一例，在一间接飞时测距(indirect tof，i-tof)传感器中的控制器712通过利用发射器单元714所发射的光与接收器单元716所接收的光间的相位差，来判定两个点间的一距离。
283.软件模块720可被实施以执行在例如，脸部辨识、眼球追踪、手势辨识、三维模块扫描/视信录像、动作追踪、自驾车、及/或扩增/虚拟现实等应用中。
284.图7b显示一例示设备750其可为接收器单元(例如716)或控制器(例如712)的一方块图。于此，利用如前述的光侦测装置的任一实施方式(例如，100a,100c,100d,200a,200d,200e,200g,200h,200i,300a,400c,or 400e)的一影像传感器阵列752(例如，240x 180像素阵列)可被实施。一锁相回路(phase-locked loop，pll)电路770(例如整数倍分频锁相回路(integer-n pll)可产生一时脉信号(例如四相系统时脉)以调制及解调制。在发送至影像传感器阵列752及外部照明驱动器780前，这些时脉信号可由一时序产生器772门控及/或调制为一预设积分时间及不同的操作模式。一可编程延迟线768可被加入至照明驱动器780路径以延迟时脉信号。
285.一电压调节器762可被利用以控制影像传感器阵列752的一操作电压。例如，n电压
域可被利用于一影像传感器。一温度传感器764可被实施以可利用深度校准及电源控制，并且集成电路(ic)控制器766可由温度传感器764取得温度信息。
286.侦测装置的读出电路754桥接影像传感器阵列752的各光侦测装置至一行模拟-数字转换器(analog-to-digital converter，adc)756，其中模拟-数字转换器756的输出可被进一步处理，并在到达输出接口774前由一信号处理器758在数字域(digital domain)中整合。输出接口774耦合于时序产生器772。于某些实施方式中，读出电路754可以是三晶体管配置，其具有一个重设门、一个源极随耦器以及一个选择门，或是采用四晶体管配置，多包括一个传输门，或任何能够对各读出区所收集的电荷进行处理的适当电路系统。
287.一内存760可被利用以储存信号处理器758的输出。在一些实施方式中，输出接口774可利用一2-通道(2-lane)，1.2gb/s d-phy移动产业处理器接口(mobile industry processor interface，mipi)发射器，或对低速/低成本系统利用cmos输出来实施。由信号处理器758进一步调制的数字数据通过mipi接口776发送出去以进行进一步处理。
288.一集成电路总线(i2c)接口可被利用来存取于此所述的全部功能区块。
289.在一些实施方式中，基底20的一能隙是大于吸收区10的一能隙。在一些实施方式中，吸收区10包含或由一半导体材料组成。在一些实施方式中，基底20包含或由一半导体材料组成。在一些实施方式中，吸收区10包含或由iii-v族半导体材料组成。在一些实施方式中，基底20包含或由iii-v族半导体材料组成。iii-v族半导体材料可包含，但不限于，砷化镓/砷化铝(gaas/alas)、磷化铟/铟镓砷(inp/ingaas)、锑化镓/砷化铟(gasb/inas)、或锑化铟(insb)。例如，在一些实施方式中，吸收区10包含或由ingaas组成，且基底20包含或由inp组成。在一些实施方式中，吸收区10包含或由包含iv族元素的半导体材料组成。例如，锗(ge)、硅(si)或锡(sn)。在一些实施方式中，吸收区10包含或由si
x
geysn
1-x-y
组成，其中0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1。在一些实施方式中，吸收区10包含或由g
e1-a
sna组成，其中0≦a≦0.1。于某些实施方式中，吸收区10包括或由ge
x
si
1-x
组成，其中0≦x≦1。在一些实施方式中，吸收区10由p型的本征锗组成，p型的原因为在吸收区形成时所形成的材料缺陷，其中缺陷密度是从1x 10
14
cm-3
至1x 10
16
cm-3
。在一些实施方式中，载子导引区201，201a、201b、201c、201d，包含或由包含iv族元素的半导体材料组成。例如，锗(ge)、硅(si)或锡(sn)。在一些实施方式中，基底20包含或由si
x
geysn
1-x-y
组成，其中0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1。在一些实施方式中，基底20包含或由ge
1-a
sna组成，其中0≦a≦0.1。在一些实施方式中，基底20包含或由ge
x
si
1-x
组成，其中0≦x≦1。例如，在一些实施方式中，吸收区10由锗组成，且基底20包含或由硅组成。
290.在一些实施方式中，本公开的光侦测装置还包含在像素之上的一光学组件(未显示)。在一些实施方式中，本公开的光侦测装置还包含在n个像素之上的n个光学组件(未显示)。光学组件汇聚一传入的光信号以使其进入吸光区。在一些实施方式中，光学组件包含多个透镜。
291.在一些实施方式中，p型掺杂物包含一iii族元素。在一些实施方式中，p型掺杂物是硼。在一些实施方式中，n型掺杂物包含一v族元素。在一些实施方式中，n型掺杂物是磷。
292.在本公开中，若未特别说明，吸收区是配置以吸收具有一峰值波长在一等于或大于800nm(例如，850nm、940nm、1050nm、1064nm、1310nm、1350nm、或1550nm、或任何合适的波长范围)的不可见波长范围中的光子。在一些实施方式中，吸收区接收一光学信号，并将光
学信号转换为电性信号。吸收区可为任何合适的形状，例如但不限于，圆柱状、矩形棱柱。
293.在本公开中，若未特别说明，吸收区具有取决于欲侦测的光子的波长及吸收区的材料的一厚度。在一些实施方式中，当吸收区包含锗并设计为吸收具有一波长等于或大于800nm的光子，吸收区具有一厚度等于或大于0.1μm。在一些实施方式中，吸收区包含锗并设计为吸收具有一波长在800nm与2000nm间的光子，吸收区具有在0.1μm与2.5μm间的一厚度。在一些实施方式中，吸收区具有在1μm与2.5μm间的一厚度以取得较高的量子效率。在一些实施方式中，吸收区可利用一覆盖式外延(blanket epitaxy)、一选择性外延(selective epitaxy)或其他适用的技术来生长。
294.在本公开中，若未特别说明，光屏蔽具有用以定义吸收区中的光信号接收区的位置的光学窗口。换言之，光学窗口是用以准许入射的光学信号进入吸收区，并定义光信号接收区。在一些实施方式中，当一入射光从基底的远离吸收区的一第二表面进入吸收区，光屏蔽是在基底的一第二表面之上。在一些实施方式中，由光学窗口的俯视图，光学窗口的形状可为椭圆形、圆形、矩形、正方形、菱形、八角形或其他任何合适的形状。
295.在本公开中，若未特别说明，在一相同的像素中，多个开关的一者的载子采集区所收集的光载子的类型，是与多个开关的另一者的载子采集区所收集的光载子的类型相同。例如，若光侦测装置是配置以收集电子，当第一开关被开启且第二开关被关闭，第一开关中的载子采集区收集吸收区所产生的光载子的电子，而当第二开关被开启且第一开关被关闭，第二开关中的载子采集区也收集吸收区所产生的光载子的电子。
296.在本公开中，若未特别说明，“电极”用语是包含金属或合金。例如，第一电极、第二电极、读出电极及控制电极包含铝、铜、钨、钛、钽-氮化钽-铜堆叠、或钛-氮化钛-钨堆叠。
297.在一些实施方式中，若未特别说明，本公开所示的剖视图可为沿一光侦测装置的任何可能剖面线的一剖视图。
298.使用于此且未另外定义，“实质上”及“大约”用语是用于描述及叙述小变化。当结合于一事件或情况，该用语可包含事件或情况发生精确的当下、以及事件或情况发生至一接近的近似点。例如，当结合于一数值，该用语可包含一变化范围小于或等于该数值的
±
10％，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％。
299.虽然以上是针对优选实施例来举例说明本技术，但应理解这些优选实施例并不对本技术构成限制。相反的，本技术应涵盖各种修改及类似安排和流程，且因此权利要求的范围应符合最广义的解释，而能包含所有修改及类似安排和流程。