專利名稱：入射電容式傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電容式傳感器，更具體地涉及入射電容式傳感器。
背景技術：
電容式傳感器是一種其電容基于被測量的參數而變化的傳感器。


通過參考附圖，本發(fā)明可以更好地理解，其多個目的、特征以及益處對本領域技術人員變得非常明顯。
圖1-3是根據本發(fā)明一個實施例，展示制作入射電容式傳感器器件的不同階段的 部分截面圖。
圖4是根據本發(fā)明一個實施例，展示入射電容式傳感器器件的部分截面圖。
圖5是根據本發(fā)明一個實施例的入射電容式傳感器器件的部分截面圖。
圖6是根據本發(fā)明一個實施例的傳感器陣列的頂視圖。
圖7是根據本發(fā)明一個實施例的傳感器系統(tǒng)的電路圖。
圖8是根據本發(fā)明一個實施例的流程圖，該流程圖展示操作傳感器系統(tǒng)的方法。
圖9是根據本發(fā)明一個實施例的曲線圖，所述曲線圖展示施加到電容器的一個板 上的各種可能電壓值。
圖10是根據本發(fā)明一個實施例，展示入射電容式傳感器器件的部分截面圖。
圖11是根據本發(fā)明一個實施例的傳感器陣列的頂視圖。
不同附圖中所用的相同的參考符號表示相同的要素，除非另有說明。附圖沒有必 要按比例繪制。
具體實施方式
以下內容闡明了實施本發(fā)明一個模式的詳細描述。所述描述意圖例示本發(fā)明，而 不應解釋為限制性的。
正如本發(fā)明所描述的，公開了入射電容式傳感器器件，所述電容式傳感器器件包 括傳感器區(qū)域，在傳感器區(qū)域中，由于每個傳感器區(qū)域導致的電容可以獨立進行測量并且 用于確定穿過窗口的輻射的參數。在一些例子中，根據被測輻射的方向，頂板或其它結構會 (部分地或完全地)阻止來自傳感器的輻射。影響電容的輻射可以是可見范圍或不可見范圍 中(例如，紫外線、紅外線、X射線)的波長輻射或粒子輻射(例如，阿爾法粒子或重離子)。電 容測量可用于確定輻射入射角度的一個分量。
圖1-3是電容式傳感器器件在其制作的不同階段的部分截面圖。圖1是晶圓101 的部分截面圖。在所示的實施例中，晶圓101包括在絕緣體配置上的半導體(S0I)，其中半 導體材料層105位于絕緣層103上面。在一個實施例中，層103由二氧化硅構成，但在其它 實施例中可以由其它電介質構成。在一些實施例中，層103可位于主體襯底層(例如娃)(未顯不)上面。在其它實施例中，晶圓101可以是體晶圓，而絕緣層103不存在。
在一個實施例中，層105由單晶硅構成，但可以由其它半導體材料(例如硅鍺、碳化硅、氮化鎵、鎵砷化物或其它II1-V族半導體材料)或其它材料類型構成。在所示的實施例中，層105輕微摻雜導電摻雜劑。在一個實施例中，層105摻雜有P類型摻雜劑(例如， 硼)，所述摻雜劑具有在每立方厘米IO16 — IO18的原子范圍的濃度，但在其它實施例中，可以以其它濃度或用其它雜質摻雜。
在一些實施例中，層103是通過將離子植入到襯底形成的。在其它實施例中，層 105沉積在層103上面。在一些實施例中，層105是從施主晶圓形成的(未顯不)。
在一些實施例中，層105的材料類型將根據電容式傳感器測量的輻射類型而定。 在一些用于測量波長輻射的實施例中，層105的材料具有光子吸收截面，要被測量的期望波長輻射下的光子在所述截面被吸收以產生電子-空穴對。以下表格中所列的是襯底材料以及波長范圍，在所述波長范圍，入射輻射在襯底中被吸收以產生空穴電子對。材料類型_波長范圍娃190-11 OOnm
鍺400-1700 nm 銦鎵砷化物 800-2600 nm鉛(丨丨)疏化物<1000-3500 nm
在一些測量粒子輻射的實施例中，碰撞材料的晶格的粒子會擾亂晶格并將能量轉移給 材料的原子，從而導致產生電子-空穴對。在一個實施例中，所用的材料類型具有一個吸收截面，所述截面相關于被測輻射的粒子能量和/或粒子大小。在一些實施例中，在任何電子-空穴對產生之前，輻射可以高于特定閾值。
分離區(qū)域107位于層105內，所述分離區(qū)域用于將層105的阱區(qū)域108以及層105 的阱區(qū)域109進行分離。區(qū)域107由一種材料構成，所述材料阻止由入射輻射撞擊阱區(qū)域產生的電子-空穴對的電子遷移到其它阱區(qū)域。在所示的實施例中，區(qū)域107從層105的頂端延伸到層103的頂端。在一個實施例中，區(qū)域107由一種材料構成，所述材料具有高于層 105的其余部分的導電摻雜濃度。在一個例子中，區(qū)域107的形成是通過以下步驟實現在層105上形成保護氧化物層(未顯示)，在保護氧化物層上形成一個光致抗蝕劑層(未顯示)， 在區(qū)域107位置在光致抗蝕劑中形成開口，然后以較高濃度的導電摻雜劑(例如，每立方厘米1019-1021)對區(qū)域107進行植入，所述導電摻雜劑與用于摻雜層105的導電摻雜劑屬于同樣的導電類型。隨后，移除光致抗蝕劑以及氧化物層。
在其它實施例中，區(qū)域107可以通過不同方法和/或由不同材料構成。例如，區(qū)域 107可以由二氧化硅或其它電介質材料構成。在一個實施例中，層105內會形成一個開口， 所述形成是在晶圓101上形成一個電介質材料(氧化和/或沉積)之后發(fā)生的。所述晶圓之后被平坦化，其結構如圖1所示。
圖2是晶圓101在制作中的另一個階段的部分截面圖。圖2顯示了頂板203以及電介質201在晶圓101上形成后的晶圓101。在一個實施例中，電介質201由二氧化硅構成并具有20-200埃的厚度，但在其它實施例中可能有其它厚度和/或由其它材料構成(例如，高K電介質或其它類型的電介質)。
在一個實施例中，頂板203由導電材料(例如，摻雜的多晶硅、鎢、鋁、其它金屬、或 不同導電材料層)構成。在一個實施例中，頂板203具有800埃到1000埃的厚度，但在其它 實施例中可以是其它厚度。頂板203以及電介質201可以通過在晶圓101上形成這些材料 的層，之后對所述材料進行后續(xù)圖案化來形成。在一些實施例中，圖案化電介質201以形成 柵電介質，所述柵電介質是為建立在晶圓其它部分上的晶體管提供的，并且用于形成板203 的層被圖案化以為這些晶體管形成柵。板203將被用作為電容器的一個電極以及電介質 201被用作電介質。
在頂板203以及電介質201形成之后，連接區(qū)域205以及207通過植入離子到這 些區(qū)域，在層105中形成。在所示實施例中，植入連接區(qū)域205以及207的摻雜劑與植入阱 區(qū)域108以及109的導電類型相反。在P類型摻雜劑被植入層105的實施例中，區(qū)域205 以及207以每立方厘米IO19-1O21的濃度被植入N類型摻雜劑(例如，砷、磷)，或在其它實施 例中用其它濃度。區(qū)域205以及207具有一個深度(例如，30-1000nm)，所述深度小于層105 的厚度，但在其它實施例中可能有其它深度。植入之后，植入的摻雜劑被退火，摻雜劑在頂 板203下擴散。在其它實施例中,摻雜劑會以一個角度植入，以在頂板203下被驅動。在一 個實施例中，多個輕微摻雜的延伸區(qū)可以在區(qū)域205以及207的植入之前形成，所述延伸區(qū) 具有相同傳導類型的摻雜劑。
圖3顯示了在間隔物303和間隔物301以及硅化物結構309和311形成之后的晶 圓101。在所示實施例中，間隔物301由薄氧化物內襯構成以及間隔物303由氮化物構成。 間隔物301以及間隔物303通過形成氧化物層，然后在晶圓101上形成一層氮化物，然后各 向異性地蝕刻各層以留下間隔物而形成。
在各向異性蝕刻之后，氧化物層305以及氮化物層307在晶圓101上形成，然后被 蝕刻確定開口以暴露連接區(qū)域205以及207。然后硅化物結構309以及311在這些連接區(qū) 域的暴露部分形成。在一個實施例中，硅化物結構309以及311通過在晶圓101上形成一 層金屬(例如鈦、鎳、或鈷)以及加熱所述晶圓以形成硅化物而形成。然后移除未反應的金 屬。形成層307以及層305，然后對他們進行圖案化，以為硅化物結構形成開口，從而允許硅 化物結構的位置遠離頂板203。隨后，移除層307以及層305。在其它實施例中，不會形成 間隔物301以及303。此外，在其它實施例中，不移除層305以及307。
在其它實施例中，會形成(通過各向異性蝕刻過程)其它間隔物，所述間隔物與間 隔物301以及303相鄰以在硅化物結構309和311以及頂板203 (相反或另外形成層307 以及305)之間提供進一步的分離。此外，在一個實施例中，一個開口會形成于層307以及 層305中，以暴露頂板203的頂部，以便在頂板203上形成硅化物結構。
圖4顯示了電容式傳感器器件的視圖。在圖4的實施例中，層305和層307被移 除。移除層305以及307之后，電互連體、電通孔、以及層間電介質層(未顯示)在晶圓101 上形成。互連體以及通孔電耦合于結構309、311，以及頂板203將這些結構電耦合于其它電 路，以施加電壓以及測量電壓。這些其它電路可以在與傳感器器件相同的晶圓上形成，或可 以在單獨晶圓上形成，隨后被電耦合。此外圖4也未顯示位于窗口 415、420以及頂板203 上面的電介質和鈍化層。這些材料給互連層的電互連體提供絕緣，并給傳感器器件提供物 理保護。相對于被測量的輻射類型，至少位于傳感器器件上面的電介質和鈍化材料是半透明的。
在晶圓101加工完成后，晶圓被分割成單個管芯，每個管芯包括至少一個圖4所示的傳感器器件。
圖4顯示了相對于層105的平面，輻射以一個入射水平角度Θη403入射在傳感器器件上。在所示實施例中，頂板203、硅化物結構309、以及硅化物結構311具有不允許被測量輻射穿過到達層105的材料和厚度。頂板203以及結構309之間的空間確定了用于一個電容式傳感器的第一窗口 415,頂板203以及結構311之間的空間確定了用于另一個電容式傳感器的另一個窗口 420。在所示的實施例中，間隔物301以及303的間隔物材料(氧化硅以及氮化硅)允許被測量的輻射通過。在一些實施例中，結構309以及311的材料是允許被測量的輻射通過的材料和厚度。通過這樣的實施例，窗口的寬度將更大。
阱區(qū)域108以及109充當電容式傳感器區(qū)域。根據層105的材料類型，當輻射撞擊層105時，電子-空穴對405在阱區(qū)域108以及109中形成。形成在阱中的電子_空穴對的數量相關于通過與阱相關聯(lián)的每一個窗口的輻射的量。當電壓施加到頂板203時，由輻射形成的電子-空穴對的電子被拉至頂板203之下的層105的頂部以在層105的頂部形成負電荷(反轉層)407 (以及409)。負電荷407的這個區(qū)域充當電容器的一個電極，頂板203 充當另一個電極。在圖4中，針對阱區(qū)域109的這個電容是通過電容器符號Cot1表示的，針對阱區(qū)域108的這個電容是通過電容器符號Cot2表示的。在其它實施例中，電容式傳感器區(qū)域可以通過其它結構實施。
通過窗口的輻射所產生的電容取決于穿過窗口以產生電子-空穴對的輻射的量及能量。產生的對越多，阱頂端的電子數量越多，從而測量的電容越大。產生的孔延伸到與層105的接觸(未顯示，但在針對區(qū)域109的箭頭411的方向)。電容Cot2在頂板203以及硅化物結構309之間被測量，所述硅化物結構309與連接區(qū)域207接觸。電容Cot1在頂板203 以及硅化物結構311之間被測量，所述硅化物結構309與連接區(qū)域205接觸。由阱 區(qū)域109 頂部的負電荷407的電子形成的反轉區(qū)域電耦合于連接區(qū)域205，從而允許相對于頂板203 反轉層電極的電容測量。同樣，電子409形成的反轉區(qū)域電耦合于連接區(qū)域207，以允許相對于頂板203反轉層電極的電容測量。圖4中的線461確定了當正電壓施加到頂板203時形成的耗盡區(qū)域的底部。
在所示的實施例中，如果沒有輻射穿過窗口 415以及420入射，那么所測量的頂板 203和硅化物結構309之間的電容值以及所測量的頂板203和硅化物結構311之間的電容值將會是比入射輻射穿過窗口情況下的值低的值。只要穿過窗口的輻射量以及能量增加， 層105表面的電子濃度也增加，因此，電容Cot2以及Cot1也增加。
由于頂板203由不允許所測量的輻射穿過的阻擋材料構成，來自非垂直方向的輻射將部分地被窗口 415以及420中的至少一個阻擋，這要取決于輻射進入窗口的入射角度。 例如，如果輻射從圖4右側進入，水平角度(Θη)將小于90度。利用這樣的入射角度，由于頂板203將阻擋一些輻射，窗口 420將比窗口 415接收更多的輻射。如果輻射以相同角度來自相反方向，那么窗口 415將比窗口 420接收到更多的輻射。
因此，根據入射角度，電容Cot2或Cot1將會有較高電容值。如果Oh(如圖所示)是 90度，那么Cot2等于COTl。因此，通過測量Cot2或Cot1之間的電容差異可以確定針對某入射角度的 H的值。
在其它實施例中，電容式傳感器器件可在一塊何半導體材料的襯底上制作。在這 樣的實施例中，在層103位置的襯底的一個層可以以與阱區(qū)域108以及109的摻雜劑相反 導電性的摻雜劑(例如，N+類型)重摻雜。層103中的摻雜劑與阱區(qū)域108以及109的摻雜 劑類型相反，以便層103提供結隔離。此外在其它實施例中，摻雜劑的導電性可以被轉換。 例如，層105可以摻雜N型摻雜劑，以及區(qū)域205和207將摻雜P型摻雜劑。對于N型摻雜 的阱，電容板(在電荷407的位置處)將由孔構成。
在另一個實施例中，頂板將具有一個內部開口，設置所述開口以暴露至少兩個不 同阱區(qū)域的部分。阱區(qū)域將被一個分離區(qū)域分開，至少一部分分離區(qū)域通過開口暴露。輻 射通過開口入射到部分暴露的阱區(qū)域。連接區(qū)域在頂板外部形成。測量板開口內每個阱區(qū) 域的電容以確定通過內部開口入射到阱區(qū)域的輻射的入射角度。
圖9是一個曲線圖，示出了用于測量由于入射輻射通過窗口入射到阱區(qū)域而產生 的電容的頂板電壓(施加到頂板203的電壓)的期望操作區(qū)。在圖9中，Y軸代表在連接區(qū) 域(例如205)以及頂板(203)之間測量的電容。X軸代表施加到頂板(例如203)的電壓。
如圖所示，當頂板電壓處于初始低電壓時，所測量的電容由于阱區(qū)域內產生的最 小耗盡深度(圖4中的461)而處在相對高的值。隨著頂板電壓的增加，耗盡區(qū)域深度也增 加，直到當電壓處在點903時其達到最大深度。隨著頂板電壓的進一步增加，所測量的電容 由于在頂板下方的阱頂端的反轉層的形成(見電荷407)也增加。隨著電壓的進一步增加， 反轉層變的更加密集，直到反轉層達到飽和(例如，當頂板電壓處于點905)。此時，隨著頂板 電壓的增加或通過窗口入射到阱的入射輻射的增加，電容不會增加。
因此，由于入射輻射是提供由于輻射變化引起的測量電容的最大變化的電壓值， 施加電壓到頂板以測量電容是希望的。在一些實施例中，測量電容的頂板位于點903的電 壓和點905的電壓之間。一個例子是在點907的電壓。所使用的最佳電壓將根據這些因 素，例如電介質厚度、電介質材料類型、頂板材料類型、窗口大小、阱區(qū)域108以及109的摻 雜濃度、連接區(qū)域205以及207的摻雜濃度、施加到阱區(qū)域108和109以及連接區(qū)域205和 207的電壓、位于窗口內的任何材料的透明度、所測量的輻射敏感性的希望范圍以及所測量 的輻射類型。
圖5顯示了根據本發(fā)明的電容式傳感器器件的另一個實施例。圖5的實施例與圖 4的實施例類似，不同之處在于頂板結構522有倒T形。另外，那些類似于圖4相應結構的 結構具有相同的參考號碼。
在圖5的實施例中，結構522的頂端部分523具有不允許被測量的波長輻射穿透 到達層105的高度和材料。然而，頂板結構的底部部分521具有允許被測量的輻射穿過到 達層105的高度和材料。在一個實施例中，部分521由多晶硅構成，并且足夠薄(如100-300 埃)，以允許所測量的輻射通過到達層105。在其它實施例中，部分521由氮化鉭或氮化鎢構 成。所述氮化鉭或氮化鎢相對于頂端部分523被選擇性蝕刻。在一個實施例中，部分523 的材料由具有足夠厚度的多晶硅或金屬構成，以阻止輻射穿透。舉一個例子，部分523由多 晶硅構成，部分523具有800-10000埃的厚度(如圖5中的尺寸“H”所示)，但在其它實施例 中可以具有其它厚度。
制作部分521以便輻射可以通過，在頂板結構522下面，窗口 529以及531的位置 可以至少部分被移動，如圖5所示的尺寸“W”。由于在頂板結構下，尤其是頂板結構W部分下產生的電子-空穴對比較密集，這就起到了增加所測量電容的信號強度的作用。在這樣一個實施例中，電子-空穴對密度的增加產生了一個更加敏感的器件。
可設置窗口 529以及531的寬度與頂端部分523的高度“H”的差異比，以在一個特定范圍中調整分辨率以測量水平角度。例如，如果阻擋部分523的厚度(“H”尺寸表示) 比窗口的寬度相對大一些，那么圖5中電容式傳感器器件能夠提供接近90度的有更好分辨率的水平角度。這是由于相對“高”的頂端部分523，當入射的水平角度從90度偏離時，大大阻擋了窗口(529或531 )。在其它實施例中，相對于窗口寬度，部分523可做的相對短些以能夠供一個范圍更廣的水平角度測量。
在一個實施例中，生成的頂板結構可以通過利用具有部分523的寬度的光致抗蝕劑圖案(或通過光致抗蝕劑圖案圖案化的硬掩模圖案)圖案化一個層(例如，多晶硅層)形成。定時地蝕刻使層的一部分在圖案外具有部分521的厚度。之后，犧牲間隔物(未顯示) 在頂端部分523 —側形成。間隔物有W的寬度。之后，所述層經受各向異性蝕刻以移除底層的剩余部分。如果間隔物對被測量的輻射半透明，那么就不需要間隔物。
在其它實施例中，部分523和521可由不同材料構成。在一個實施例中，不同材料的兩層將在晶圓101上形成。部分523首先被圖案化，然后在部分523周圍形成犧牲間隔物。部分523以及間隔物被用作蝕刻掩模，以通過各向異性蝕刻形成部分521。在其它實施例中，頂端部分523以及底部521由不同的光致抗蝕劑掩模圖案形成。然而，使用位于部分 523 一側的犧牲間隔物更優(yōu)選，因為可以避免兩個掩模圖案對齊的挑戰(zhàn)。
在另一個實施例中，部分523可能不導電可以沒有電耦合到部分521。在這樣一個實施例中，部分521是傳感器的頂板。利用這樣一個實施例，部分521將進一步向外延伸到一個超出部分523的區(qū)域(位于頁面內或頁面外)，以便形成到部分521的接觸。
此外在其它實施例中，電介質519具有給利用部分521形成的電容器提供足夠的電容的介電常數，當入射福射撞擊層105時，電子位于層105頂端。
在其它實施例中，硅化物結構311以及309可以位于離間隔物301的更大的距離或更小的距離內。在一些實施例中，硅化物結構309以及311延長到間隔物301。
圖6顯示了根據本發(fā)明一個實施例的傳感器單元的陣列603的頂視圖。陣列603 包括很多在襯底601上形成的傳感器單元(635、643、627、639、633、641、631以及637)。這些單元以不同的位置取向以允許陣列603測量輻射入射角的輻射方向角度(Od)以及水平角度(ΘΗ)。水平角度 H是相對于襯底601的平面所測量的輻射角度。方向角度 D是如圖6所示的從12點鐘方向所測量的輻射角。例如，參考圖6，來自頁面頂部(12點鐘)的輻射會有O度的方向角度(0D)。來自頁面底部(6點)的輻射會有180度的方向角度(0D)。 來自一個特定方向的入射輻射不但有方向角度 D分量，而且有水平角度 H分量。
在所示實施例中，每個傳感器單元(如635)類似于圖4的傳感器器件。關于傳感器單元627，頂板605類似于頂板203，硅化物結構607類似于硅化物結構309，硅化物結構 608類似于硅化物結構311，以及隔離區(qū)域617 (虛線所示)類似于隔離區(qū)域107。在所示實施例中，窗口 651類似于窗口 420,而窗口 653類似于窗口 415。在一個實施例中，講區(qū)域 (例如108和以及109)位于襯底601內，在硅化物部分下以及窗戶區(qū)域中。陣列603的阱區(qū)域形成了被隔離區(qū)域(例如617)分離的環(huán)段(或其它實施例中的其它封閉循環(huán)結構)，如圖6所示。襯底601包括電介質材料602，所述材料不但圍繞位阱區(qū)域，而且為了阱區(qū)域的電隔離，所述材料位于阱區(qū)域內。在實施例中，環(huán)結構具有由電容式傳感器阱區(qū)域所形成的 邊，其中分離區(qū)域(例如，617)與環(huán)各邊的位置正交定位。
陣列603包括多個頂板接觸(613)以及硅化物結構接觸(615)，以在傳感器陣列 603的各個點提供對測量電容的電接觸。所述接觸電耦合于在襯底601以及陣列603上形 成的電互連體(未顯不)?；ミB體位于同樣在襯底601以及陣列603上形成的電介質材料中 (未顯示)。
在所示的實施例中，每個硅化物接觸615用于測量針對兩個阱區(qū)域的電容。例如， 接觸615用于測量來自窗口 653的阱區(qū)域的電容(如通過頂板605和硅化物結構607之間 的電容的差異所顯示)并用于測量窗口 655的阱區(qū)域的電容(如通過來自硅化物結構607和 頂板606的電容的差異所顯示)。因此，在所示的實施例中，每個電容式傳感器與相鄰的傳 感器共享連接區(qū)域以及阱區(qū)域。
在一個實施例中，陣列包括體接觸(未顯示)，所述體接觸用于吸引入射到阱區(qū)域 的輻射形成的孔。在一些實施例中，傳感器陣列在絕緣體上硅結構(SOI)的襯底上實現，每 個傳感器區(qū)域包括一個體連接。然而，在實施在SOI襯底上的其它實施例中，陣列可能包括單一阱連接。
傳感器單元以不同方向角度設置，以便能夠測量輻射的方向角度(Od)。例如，如 果入射輻射具有O度的方向角度(來自頁面頂端)的方向角度( D)或180度(來自頁面底 部)的方向角度，單元631以及627會顯示它們兩個窗口之間的電容的最大差異。這是因為 頂板結構(例如605)阻擋與頂板結構相鄰的兩個窗口中的任何一個接收全額輻射。例如， 如果方向角度是180度(輻射來自頁面底部)，那么板605會阻擋(或至少部分地阻擋)輻射 通過窗口 651，而窗口 653不會受到阻擋。因此，頂板605和硅化物結構607之間以及頂板 605和娃化物結構608之間的電容讀數差異,連同其它傳感器的相對電容讀數將表明方向 角度是180度。
單元635以及633將針對270度(從頁面左側)或90度(從頁面右側)的輻射方向 角度顯示電容的最大差異。單元637以及633將針對45度和225度的輻射方向角度顯示 電容的最大差異。單元643以及641將針對135度或315度的輻射方向角度顯示電容的最大差異。
如上所述，單元對設置成針對0、45、90、135、180、225、270以及315度的輻射方向角度提供電容最大差異。此外，可以比較每個傳感器單元的電容測量以確定位于這些值之 間的方向角度以及水平角度。
舉一個例子，為了測定輻射的一個方向角度，將測量每一個單元以確定哪些單元 提供單元的阱之間的最大差異電容。例如，如果單元631以及627提供最大差異，那么根據 窗口 651 (指示O度)或窗口 653 (指示180度)是否具有更大的測量結果，方向角度將很有 可能接近O度或180度。測量單元對637和633以及單元對643和641 (以及單元對635 和633)可以用于確定方向角度是大于180度還是小于180度。例如，如果單元對641以及 643提供比單元對633以及637更大的電容差異，那么方向角度小于180度。但是如果單元 對633以及637提供更大的電容差異，那么方向角度大于180度。如果相鄰單元對(對633 和637以及對641和643)之間的電容差異是相同的，那么方向角度正好是180度。因此， 通過測量以及比較陣列的每個單元之間的電容差異，可以確定對輻射的方向角度的準確估計。
利用所確定的方向角度，基于單元之間的實際電容差異，水平角度也可以確定。例 如，如果最大電容差異的單元有小電容差異，那么水平角度接近90度。如果最大差異很大， 那么水平角度接近O度。
通過及時或幾乎同時在單一點添加陣列所有單元總電容測量，可以測量單一點處 的輻射劑量。總的測量越大，輻射劑量越大。在一些實施例中，水平角度劑量可用于計算劑 量以補償具有低水平值(例如，接近零)的角度。劑量可以相對于時間積分以測量累積劑量。
在所示的實施例中，陣列603針對每個角都具有多余的單元。例如,將單元635以 及633以O度的方向角度放置在一條線上。向陣列提供放置在同樣方向角度的冗余單元， 將提供更精確的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以容忍制造缺陷。然而，在其它實施例中，其它陣列不包 括冗余單元。
在一些實施例中，電耦合(如通過電互連體(未顯示))冗余單元的頂板以便可實現 一個反映兩個單元的電容的測量。例如，單元635以及633的頂板電耦合在一起。在這樣的 實施例中，環(huán)的相對邊上的硅化物結構也電耦合在一起。例如，為了測量單元對641和643 以及單元對631和627的組合電容，硅化物結構608將電耦合于硅化物結構656。在其它實 施例中，一個陣列可能包括更多數量(多于兩個)的冗余單元。
在圖6中，顯示單元位于環(huán)內，其中硅化物結構以及阱區(qū)域在相鄰單元之間共享。 然而，在其它實施例中，一個陣列的阱以及硅化物結構可能彼此隔離(例如，通過電介質材 料或大劑量地植入導電性雜質)，這樣就防止電子在阱區(qū)域之間的遷移。
其它陣列可能包括不同數量的單元和/或可以相對于彼此放置在不同角度，例 如，一個陣列可能包括更多位于環(huán)內(或在另一種配置中)的傳感器單元以提供對方向輻射 角度( D)測量的更好的分辨率。然而，一個陣列可能包括更少的、例如2個單元，一個傳感 器單元的頂板相對于另一個傳感器單元的頂板以90度取向。在另一個實施例中，一個陣列 包括3個單元，其中頂板以120度彼此取向。
在其它實施例中，陣列的各個單元可能位于不同配置中而不是環(huán)中。例如，放置在 陣列上每個方向角度的單元可以定位在陣列的行或列中，位于襯底的不同行或列中的單元 以其它角度取向。
在其它實施例中，窗口以及頂板可以具有不同于圖6所示的形狀的形狀。例如，窗 口和/或頂板可能有圓形、橢圓形、方形或其它形狀，其可設計成最大化針對特定入射角度 或入射角范圍獲得的電容差異。此外在一些實施例中，頂板可能會阻擋不止一個到窗口的 方向角度。此外，在其它實施例中，窗口相對于頂板的尺寸可以不同。
在其它實施例中，相對于陣列中的其它單元，陣列中的單元可以具有不同的頂板 高度、窗口大小、和/或窗口位置，以在陣列中提供角度測量的不同分辨率。例如，單元627 的頂板605可以高于單元631的頂板，以便單元627可以提供接近90度水平角度的更好的 分辨率以及單元631可以提供接近O度水平角度的更好的分辨率。
在一些實施例中，一個單元將包括多于兩個的環(huán)繞單一頂板結構的區(qū)域。例如， 圖11顯示了傳感器陣列1101的頂視圖，該傳感器陣列包括8個阱區(qū)域(1105、1107、1109、 1111、1113、1115、1117以及1119)，這些區(qū)域位于環(huán)繞頂板1103的襯底1102內。每個阱區(qū) 域與一個硅化物結構(如1121)相關聯(lián)，所述硅化物結構用于獲取阱區(qū)域以及頂板1103之間的電容測量。在每個硅化物結構(I 121)上形成接觸(如1123)，用于通過電互連體(未顯 示)電耦合所述硅化物結構和電容測量電路。頂板1103包括接觸1125，用于通過互連體電 耦合于電容測量電路(未顯示)。圖11沒有顯示位于陣列1101上的電介質層。此外，圖11 沒有顯示用于吸引由入射到阱區(qū)域的輻射所形成的孔的至少一個阱連接。
在一些實施例中，接觸1125的多個互連體將以相等的距離方向從頂板1103的中 心延伸，從而等同地影響由于頂板互連對每個區(qū)域的覆蓋。此外在其它實施例中，導電通道 可以從頂板1103形成，通過襯底1102，到達襯底1102的背面，用于電耦合頂板1103。
在一個實施例中，電容式測量電容順序測量陣列1101的每個阱區(qū)域以及頂板 1103之間的電容。入射輻射的方向角度以及水平角度可以通過不同阱區(qū)域以及頂板1103 的電容讀數的差異進行確定。相對于入射輻射的方向角度，在頂板1103背面上區(qū)域由于頂 板1103遮住了這些區(qū)域，將提供最低電容讀數。
在其它實施例中，阱區(qū)域、硅化物結構以及頂板可能具有不同于圖11所示的大小 和/或形狀。此外，陣列1101可能包含不同于圖11所示的數量的阱。此外，在其它實施例 中，頂板結構可能具有多個電絕緣的導電結構，所述結構用作不同阱區(qū)域的頂板結構。在一 個這樣的實施例中，每個阱區(qū)域有其自身的導電頂板結構。
圖7是系統(tǒng)701的電路圖，所述系統(tǒng)用于測量輻射的方向角度、水平角度以及劑 量。系統(tǒng)701包括傳感器陣列703、705以及708。在一個實施例中，系統(tǒng)701的每個陣列類 似于陣列603或類似于傳感器陣列1101。在一個實施例中，調整每個傳感器陣列以測量不 同波長范圍的波長輻射。在一些實施例中，調整每個陣列以測量不同類型的粒子輻射。例 如在一個實施例中，傳感器陣列703被設計為測量波長在100-1000納米范圍中的輻射，傳 感器陣列705被設計為測量波長在1000-2000納米范圍中的輻射，傳感器陣列708被設計 為測量波長在2000-3000納米范圍中的輻射。為了測量不同波長的輻射，傳感器陣列可以 具有不同材料的傳感器區(qū)域，和/或可以具有過濾不同波長輻射的覆蓋電介質材料。在一 些實施例中，傳感器陣列可能測量水平角度的不同范圍或方向角度的不同范圍。在一些實 施例中，系統(tǒng)701只包括一個陣列。在一些實施例中，陣列可能只有一個傳感器。
在一個實施例中，覆蓋傳感器陣列中的一個以便沒有輻射影響其電容值。這樣一 個陣列被用于提供參考電容值，以將所述參考電容值與從其它傳感器陣列的測量的電容值 進行比較。
系統(tǒng)701包括電路707，所述電路707用于測量陣列的傳感器的電容以及使用測 量的電容計算輻射的水平角度、方向角度以及劑量。電路707 (需要一個新的編號)包括復 用器711，所述復用器711的輸入耦合于每個陣列的每個頂板以及每個阱連接區(qū)域。復用 器711包括兩個輸入，以將所測量的頂板以及阱連接區(qū)域耦合到電容測量電路713以測量 傳感器的電容。在一個實施例中，每個傳感器(頂板-阱連接區(qū)域的組合)順次耦合到電路 713以確定頂板-阱連接區(qū)域的電容值(或者在一些實施例中，冗余結構連接在一起以測量 冗余結構的總電容值)。在其它實施例中，每個單元陣列703、705以及708將與其自身的電 容測量電路相關聯(lián)。仍然在其它實施例中，每個傳感器將與其自身的電容測量電路相關聯(lián)。 在包括圖11的陣列的實施例中，頂板1103將耦合到電路713而不使用復用器。
在所示的實施例中，電路713包括振蕩器715，所述振蕩器715在預定的頻率給所 測量的電容式傳感器的頂板或阱連接區(qū)域提供信號以確定電容。在一個實施例中，直流電流施加到頂板/阱連接區(qū)域的組合，其中測量頂板以及阱連接區(qū)域之間電壓變化率。在另 一個實施例中，AC電流施加到頂板/阱連接區(qū)域的組合，其中測量產生的電壓差。在又一 個實施例中，電路713實施平衡電橋法。在一些實施例中，O伏電壓施加到頂板，較高的電壓 施加到阱連接區(qū)域。然而，在其它實施例中，頂板/阱連接區(qū)域的組合的電容可以通過其它 方法測量。
每個頂板連接區(qū)域的測量值通過模擬數字轉換器(A/D) 717提供給處理器719。在 一個實施例中，所測量的電容值提供給處理器719。在其它實施例中，處理器719接收測量 值(例如電壓、電流)并計算電容值。每個電容值存儲在存儲器721中。在所示的實施例中， 在頂板-阱連接區(qū)域的電容確定后，為了測量電容，處理器719控制復用器711以將不同的 頂板/阱連接區(qū)域耦合至用于測量電容的電路713。
當陣列的所有電容值被確定后，處理器719使用這些值來計算入射到陣列的輻射 的方向角度、水平角度、以及劑量值。在系統(tǒng)701包括不接收任何輻射的“虛擬陣列”的實施 例中，處理器719在其計算方向、水平、以及劑量值時，使用來自虛擬陣列的參考電容測量。
在一個實施例中，存儲器721包括陣列的各個單元的歸一化電容值條目的表格 722。每個條目與不同的水平角度/方向角度組合相關聯(lián)。為了確定入射到傳感器陣列的 輻射的水平角度，處理器719將搜尋表格722，尋找具有最接近匹配所確定的電容值的電容 值的條目(例如，作為每個傳感器的值或存儲為關聯(lián)傳感器對的差分值)。在一些實施例中， 來自表格722的所確定的水平角度值以及方向角度值將基于所確定的電容值以及表格條 目電容值之間的差異從表格條目值進一步推算。
在其它實施例中，處理器719使用確定的電容值作為方程的變量，通過執(zhí)行方程 (例如存儲在存儲器721中)計算水平角度、方向角度、和/或光劑量。其它實施例可以利用 以不同技術和/或電路內測量的電容值計算方向角度、水平角度、和/或劑量值。
電路707包括輸出762，所述輸出762用于給外部源(例如，使用控制電路中的數據 的用戶顯示器或系統(tǒng))提供測量的水平角度、方向角度以及劑量值。在一個實施例中，處理 器719是使用測量的信息控制裝置(例如，太陽能陣列)的器件的控制電路的一部分。
在其它實施例中，電路707可能具有其它配置和/或使用其它組件。例如，電路 707可能包括邏輯器或其它類型的“硬線電路”，用于根據所測量的電容值計算水平值以及 方向值。此外，在一些實施例中，電路713的一些功能可通過處理器719進行。
在一些實施例中，電路707包括校準電路(未顯示)，所述校準電路用于校準陣列的 電容測量以產生對水平角度、方向角度以及劑量值的精確測定。舉一個例子，校準電路包括 用于設置校準值的熔絲。在一個實施例中，傳感器會受到預定水平以及方向角度以及劑量 的輻射。在各角度處所測量的電容值將被歸一化并存儲在表格722的條目中。在其它實施 例中，所述值是可以例如通過修整修改的。
在一些實施例中，電路707位于與陣列703、705以及708相同的集成電路上。然 而在其它實施例中，部分或全部電路707位于不同的集成電路上。此外，在一些實施例中， 每個陣列(703、705以及708)可以位于單獨的集成電路上。
在一些實施例中，電路707僅計算方向角度或水平角度。在一些實施例中，每個電 容式傳感器包括其自身的電容測量電路(例如713)。此外在一些實施例中，用于利用電容式 傳感器測量輻射分量的系統(tǒng)僅僅包括與圖4的相似的電容式傳感器器件。在另一個實施例中，用于利用電容式傳感器測量輻射分量的系統(tǒng)僅僅包括一個傳感器(例如，一個阱-頂板 結構)，其中電容式測量電路耦合到所述傳感器。
圖8顯示了用于通過系統(tǒng)(例如,類似于系統(tǒng)701)確定輻射的方向角度、水平角度 以及劑量的流程圖。在操作801，測量陣列的每個傳感器的電容值(例如，圖4所示實施例的 Covl以及Cot2)。在803，計算在單元的這些電容值之間的差異，并且這些差異用于確定入射 到單元的波長輻射的方向角度以及水平角度。在805，通過添加單元總的測量電容值確定輻 射劑量。在一些實施例中，劑量的計算利用了 803中所確定的水平以及方向值。
在一些實施例中，傳感器單元的兩個傳感器之間的電容差異被明確計算(例如通 過處理器)。那些差值用于計算(或在表中查找)水平以及方向角度。在其它實施例中，每個 傳感器的值被用于公式中或用作表格條目以計算方向以及水平角度，其中，表格條目或公 式內在地使用單元的傳感器之間的電容差異來計算方向以及水平角度。
圖10是根據本發(fā)明另一個實施例在制作傳感器單元1000中的一個階段的晶圓的 部分側面圖。單元1000在襯底1001上形成。阱1021以及1023由一種材料(例如硅)構 成，當輻射入射到所述材料時，所述材料形成空穴-電子對。阱1021以及1023位于埋入氧 化物層1005上。阱區(qū)域1021位于隔離區(qū)域1007和1009之間，阱區(qū)域1023位于隔離區(qū)域 1007和1010之間。在一個實施例中，隔離區(qū)域由氧化物構成。連接區(qū)域1013以及1015以 P類型摻雜劑重摻雜，阱區(qū)域1021和1023以P類型摻雜劑輕摻雜。因為連接區(qū)域和阱以相 同導電類型的摻雜劑輕摻雜，所以阱區(qū)域被隔離區(qū)域1009以及1010隔離，這與同其它單元 的其它阱區(qū)域共享相反。頂板1027在電介質層1026上形成。硅化物結構1017以及1019 分別在連接區(qū)域1013以及1015上形成。阱區(qū)域1021的窗口 1025是硅化物結構1017以及 頂板1027之間的空間，阱區(qū)域1023的窗口 1028是頂板1027以及硅化物結構1019之間的 空間。與P+連接區(qū)域1013以及1015對比，反轉層電極是相反的極性類型。在一個實施例 中，傳感器像在反向模式下的變容二級管那樣操作，這不是正常的模式。在其它實施例中， 負電壓施加到頂板，其中，傳感器像正常變容二極管那樣在累積模式下操作。
在一個實施例中，電容式傳感器器件包括襯底，所述襯底包括第一傳感器區(qū)域以 及第二傳感器區(qū)域。所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域具有當輻射入射到其時 有助于電子-空穴對產生的材料，所述輻射具有在輻射參數值范圍中的參數。所述電容式 傳感器器件包括在所述襯底內的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域位于所述第一傳感器區(qū)域以及所 述第二傳感器區(qū)域之間。所述分離區(qū)域抑制所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域 之間的載流子流動。所述器件包括位于所述襯底上的頂板結構。所述頂板結構包括對具有 在所述范圍中的參數的輻射不透明的阻擋結構。所述頂板結構包括導電結構以及位于導電 結構以及襯底之間的電介質。所述頂板結構位于所述第一傳感器區(qū)域的第一部分上，以及 所述第二傳感器區(qū)域的第一部分上。所述阻擋結構相對于所述第一傳感器區(qū)域以及所述第 二傳感器區(qū)域定位以選擇性地以及區(qū)別性地阻擋來自所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二 傳感器區(qū)域的具有所述范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相對于所述第 二傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響所述第一傳感器區(qū)域的電子-空穴對的 產生。
在另一個實施例中，一種形成電容式傳感器的方法包括形成第一傳感器區(qū)域、第 二傳感器區(qū)域、以及分離區(qū)域。所述分離區(qū)域位于所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域之間。所述分離區(qū)域阻止所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域之間的載流 子流動。所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域具有當輻射入射到其時有助于電 子-空穴對產生的材料，所述輻射具有輻射參數值范圍中的參數值。所述方法包括在所述 第一傳感器區(qū)域的第一部分以及所述第二傳感器區(qū)域的第一部分上形成頂板結構，其中所 述頂板結構包括對具有在所述范圍中的參數的輻射不透明的阻擋結構。所述頂板結構包括 導電結構以及位于導電結構下面的電介質層。所述阻擋結構相對于所述第一傳感器區(qū)域以 及所述第二傳感器區(qū)域定位，以選擇性地以及區(qū)別性地阻擋來自所述第一傳感器區(qū)域以及 所述第二傳感器區(qū)域的具有在所述范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相 對于在所述第二傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響在所述第一傳感器區(qū)域 中電子-空穴對的產生。所述阻擋結構不放置在所述第一傳感器區(qū)域的一個第二部分上以 及所述第二傳感器區(qū)域的一個第二部分上。
盡管已經顯示以及描述了本發(fā)明的特定實施例，但是本領域技術人員應所述認識 到基于本專利的教導，在不脫離本發(fā)明以及其寬范圍的情況下可以做進一步的改變和修 改，因此所附權利要求意圖在其范圍中涵蓋這些改變和修改，就像其在本發(fā)明真正的精神 和范圍中那樣。
權利要求
1.一種電容式傳感器器件,包括包括第一傳感器區(qū)域以及第二傳感器區(qū)域的襯底，所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域具有當具有輻射參數值范圍中的參數值的輻射入射到其時有助于電子-空穴對產生的材料；所述襯底內的位于所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域之間的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域抑制在所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域之間的載流子流動；位于所述襯底上的頂板結構，其中所述頂板結構包括對于具有所述范圍中的參數值的輻射不透明的阻擋結構，所述頂板結構包括導電結構以及位于所述導電結構和所述襯底之間的電介質層，其中所述頂板結構位于所述第一傳感器區(qū)域的第一部分上以及所述第二傳感器區(qū)域的第一部分上；其中所述阻擋結構相對于所述第一傳感器區(qū)域和所述第二傳感器區(qū)域定位，以選擇性且區(qū)別性地阻擋來自所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域的具有所述范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相對于所述第二傳感器區(qū)域中的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響所述第一傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生。
2.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述阻擋結構包括導電結構。
3.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述材料是具有第一濃度的第一導電類型的導電雜質的半導體材料，所述分離區(qū)域由包括具有第二濃度的第一導電類型的導電雜質的相同的半導體材料構成，其中所述第二濃度大于所述第一濃度。
4.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，還包括電耦合到所述第一傳感器區(qū)域的第一連接區(qū)域；電耦合到所述第二傳感器區(qū)域的第二連接區(qū)域；其中所述材料是具有凈摻雜濃度的第一導電類型的導電雜質的半導體材料，其中所述第一連接區(qū)域以及所述第二連接區(qū)域由所述半導體材料構成，并且具有凈摻雜濃度的與所述第一導電類型相反的第二導電類型的導電雜質；其中與所述第一傳感器區(qū)域和導電結構相關聯(lián)的電容通過所述第一連接區(qū)域測量，以及與所述第二傳感器區(qū)域和導電結構相關聯(lián)的電容通過所述第二連接區(qū)域測量。
5.根據權利要求4所述的電容式傳感器器件，還包括與所述第一連接區(qū)域電接觸的第一硅化物結構以及與所述第二連接區(qū)域電接觸的第二硅化物結構。
6.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述頂板結構位于所述分離區(qū)域之上。
7.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述頂板結構包括位于所述襯底上的在所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域之間的位置處的部分。
8.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中對于輻射入射到所述第一傳感器區(qū)域和所述第二傳感器區(qū)域的至少一個入射角度，所述阻擋結構設置成允許具有所述范圍中的參數值的輻射入射到所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域，使得所述第一傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生等于所述第二傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生。
9.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述輻射是波長輻射以及所述參數是波長大小。
10.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述輻射是粒子輻射以及所述參數是包括粒子大小和粒子能量的組中的至少ー個。
11.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中所述頂板結構具有第一部分以及位于所述第一部分之上的第二部分，所述第二部分具有短于所述第一部分的寬度的寬度，其中所述第一部分導電并對具有在所述范圍中的參數值的輻射半透明，其中所述第二部分對具有所述范圍中的參數值的輻射不透明，其中所述阻擋結構包括所述第二部分。
12.ー種電容式傳感器陣列，包括多個根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，每個電容式傳感器器件包括所述襯底內的所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域。
13.根據權利要求12所述的電容式傳感器陣列，其中所述多個電容式傳感器器件中的每個電容式傳感器器件還包括 與所述第一傳感器區(qū)域電接觸的第一連接區(qū)域； 與所述第二傳感器區(qū)域電接觸的第二連接區(qū)域； 其中所述材料是具有凈摻雜濃度的第一導電類型的導電雜質的半導體材料，其中所述第一連接區(qū)域以及所述第二連接區(qū)域由所述半導體材料構成，并且具有凈摻雜濃度的與所述第一導電類型相反的第二導電類型的導電雜質； 其中與所述第一傳感器區(qū)域和導電結構相關聯(lián)的電容通過所述第一連接區(qū)域測量，以及與所述第二傳感器區(qū)域和導電結構相關聯(lián)的電容通過所述第二連接區(qū)域測量， 其中所述多個電容式傳感器器件中的第一電容式傳感器器件的第一連接區(qū)域與所述傳感器陣列的所述多個電容式傳感器器件中的相鄰電容式傳感器器件的第二連接區(qū)域共用。
14.根據權利要求1所述的電容式傳感器器件，其中 所述襯底包括第三傳感器區(qū)域，所述第三傳感器區(qū)域具有當具有輻射參數值范圍中的參數值的輻射入射到其時有助于電子-空穴對產生的材料； 其中所述頂板結構位于所述第三傳感器區(qū)域的第一部分之上； 其中所述阻擋結構相對于所述第一傳感器區(qū)域、所述第二傳感器區(qū)域和所述第三傳感器區(qū)域定位，以選擇性且區(qū)別性地阻擋來自所述第一傳感器區(qū)域、所述第二傳感器區(qū)域和所述第三傳感器區(qū)域的具有所述范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相對于所述第一傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生且相對于所述第二傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響所述第三傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生。
15.根據權利要求1所述的電容式傳感器,其中 所述第一傳感器區(qū)域與允許具有在所述范圍中的參數值的輻射入射到所述第一傳感器區(qū)域的第一窗ロ相關聯(lián)； 所述第二傳感器區(qū)域與允許具有在所述范圍中的參數值的輻射入射到所述第二傳感器區(qū)域的第二窗ロ相關聯(lián)； 其中所述第一窗ロ位于所述阻擋結構的第一側，以及所述第二窗ロ位于所述阻擋結構與所述第一側相對的第二側。
16.—種形成電容式傳感器的方法,包括 形成第一傳感器區(qū)域、第二傳感器區(qū)域、以及分離區(qū)域，其中所述分離區(qū)域位于所述第一傳感器區(qū)域與所述第二傳感器區(qū)域之間，所述分離區(qū)域阻止在所述第一傳感器區(qū)域與所述第二傳感器區(qū)域之間的載流子流動，所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域具有當具有輻射參數值范圍中的參數值的輻射入射到其時有助于電子-空穴對產生的材料； 在所述第一傳感器區(qū)域的第一部分以及所述第二傳感器區(qū)域的第一部分上形成頂板結構，其中所述頂板結構包括對于具有所述范圍中的參數值的輻射不透明的阻擋結構，所述頂板結構包括導電結構以及位于所述導電結構之下的電介質層； 其中所述阻擋結構相對于所述第一傳感器區(qū)域和所述第二傳感器區(qū)域定位，以選擇性且區(qū)別性地阻擋來自所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域的具有所述范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相對于所述第二傳感器區(qū)域中的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響所述第一傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生，其中所述阻擋結構不位于所述第一傳感器區(qū)域的第二部分以及所述第二傳感器區(qū)域的第二部分之上。
17.根據權利要求16所述的方法，其中形成所述頂板結構包括在所述第一傳感器區(qū)域、所述第二傳感器區(qū)域、以及所述分離區(qū)域之上形成電介質材料層，在所述電介質材料層上形成導電材料層，以及圖案化所述電介質材料層以及所述導電材料層，其中圖案化所述導電材料層形成所述導電結構的至少一部分。
18.根據權利要求17所述的方法，其中 形成所述頂板結構還包括在所述導電材料層上形成阻擋材料層，所述阻擋材料層的材料和厚度使得其對于具有在所述范圍中的參數值的輻射不透明； 形成所述頂板結構還包括圖案化所述阻擋材料層，其中所述阻擋結構的寬度短于所述導電結構的寬度。
19.根據權利要求16所述的方法，其中所述材料是具有凈摻雜濃度的第一導電類型的導電雜質的半導體材料，所述方法還包括 形成所述第一傳感器區(qū)域中的第一連接區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域中的第二連接區(qū)域，其中所述形成包括在所述第一傳感器區(qū)域的所述第一連接區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域的所述第二連接區(qū)域植入第二導電類型的導電摻雜劑，其中所述第二導電類型與所述第一導電類型相反。
20.根據權利要求19所述的方法，還包括 形成與所述第一連接區(qū)域電接觸的第一硅化物結構以及與所述第二連接區(qū)域電接觸的第二硅化物結構。
21.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一傳感器區(qū)域以及所述第二傳感器區(qū)域各自實現為摻雜有導電摻雜劑的襯底的半導體材料的阱區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及入射電容式傳感器，公開了用于測量輻射的電容式傳感器器件。所述器件包括兩個傳感器區(qū)域(108，109)以及頂板結構(203)。所述傳感器區(qū)域具有當輻射入射到其時產生電子-空穴對的材料。分離區(qū)域位于所述兩個傳感器區(qū)域之間。傳感器區(qū)域與頂板結構之間的所述電容取決于入射到所述傳感器區(qū)域的輻射。阻擋結構選擇性地并且區(qū)別性地阻擋來自傳感器區(qū)域具有一個范圍中的參數值的輻射，以便在選定的輻射入射角下相對于其它傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生區(qū)別性地影響一個傳感器區(qū)域的電子-空穴對的產生。
文檔編號G01D5/24GK102997944SQ201210328798
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者M·D·豪爾, M·D·施洛夫 申請人:飛思卡爾半導體公司