CN103000645B - 具有可控制的光谱响应的光电探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有可控制的光谱响应的光电探测器。光电探测器包括具有辐射区的半导体衬底，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子。所述光电探测器还包括反型区生成器，所述反型区生成器被配置为：在至少两个操作状态中操作以在衬底内生成不同反型区，其中在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同，以及其中所述第一反型区和所述第二反型区具有所述半导体衬底中的不同延伸。还描述了用于制造光电探测器的对应方法和用于确定辐射的光谱特性的方法。

Description

具有可控制的光谱响应的光电探测器
技术领域
根据本发明的一些实施例涉及一种光电探测器。根据本发明的一些实施例涉及一种用于制造光电探测器的方法。根据本发明的一些实施例涉及一种用于确定辐射的光谱特性的方法。
背景技术
在本文档中公开的内容的上下文中，光电探测器是能够将电磁辐射转换为电量（诸如，电压、电流、电阻等）的器件。典型地，电磁辐射的波长处于对人眼来说可见的范围内或者与可见波长范围相邻（诸如，红外光或紫外光）。然而，还可能的是，具体光电探测器被配置为探测其他波长范围内的电磁辐射。
单个光电探测器可以用于提供指示例如入射辐射的亮度或强度的单个电信号。光电探测器的另一种可能应用是在图像传感器内，其中多个光电探测器布置在阵列中。典型地，光电探测器响应于固定或预定波长范围。
发明内容
根据这里公开的教导的至少一些实施例的光电探测器包括具有辐射区的半导体衬底，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子。所述光电探测器还包括反型区生成器，所述反型区生成器被配置为：在至少两个操作状态中操作，以在衬底内生成不同反型区。在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同。所述第一反型区和所述第二反型区具有所述半导体衬底中的不同延伸。
根据这里公开的教导的另一实施例提供了一种包括半导体衬底和反型区生成器的光电探测器。所述半导体衬底具有辐射区，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子对。所述反型区生成器被配置为：在多个不同操作状态中操作，以在所述半导体衬底内生成多个不同反型区，其中不同反型区的不同延伸在所述半导体衬底中连续可调谐。
根据这里公开的教导的另一实施例提供了一种用于制造光电探测器的方法。所述方法包括：提供半导体衬底并形成反型区生成器。所述半导体衬底具有辐射区，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，在所述辐射区中生成相反电荷载流子类型的电荷载流子。所述反型区生成器被配置为：在至少两个操作状态中操作，以在所述半导体衬底内生成反型区。在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同。所述第一反型区和所述第二反型区具有所述半导体衬底中的不同延伸。
根据这里公开的教导的另一实施例提供了一种用于确定半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的方法。所述方法包括：在所述半导体衬底中生成第一反型区，所述第一反型区具有所述半导体衬底中的第一延伸，其中第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分选择性地经由所述第一反型区而导通至接触区以提供第一光信号。所述方法还包括：在所述半导体衬底中生成第二反型区，所述第二反型区具有所述半导体衬底中的第二延伸，其中所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分选择性地经由所述第二反型区而导通至所述接触区以提供第二光信号。然后，对所述第一光信号和所述第二光信号进行评估，以得到所述半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。
附图说明
接着将参照附图来描述根据这里公开的教导的实施例，在附图中：
图1示出了根据这里公开的教导的光电探测器的示意横截面。
图2示出了根据这里公开的教导的另一实施例的光电探测器的示意横截面。
图3示出了根据这里公开的教导的另一实施例的光电探测器的示意横截面。
图4A示出了处于第一操作状态的根据这里公开的教导的另一实施例的光电探测器的示意横截面。
图4B示出了处于第二操作状态的图4A的光电探测器的示意横截面。
图5示出了根据这里公开的教导的另一实施例的连续可变光电探测器的示意横截面。
图6示出了根据这里公开的教导的另一实施例的光电探测器的示意横截面，该光电探测器具有横向配置。
图7示出了根据这里公开的教导的用于制造光电探测器的方法的示意流程图。
图8示出了用于确定辐射的光谱特性的方法的示意流程图。
在以下描述中，具有同样或等价功能的同样或等价元素由同样参考标记或类似参考标记表示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本发明的实施例的更透彻说明。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的结构和器件在示意横截面视图或顶视图中示出而非详细示出，以避免使本发明的实施例模糊。此外，可以将下文中描述的不同实施例的特征与其他实施例的其他特征进行组合，除非另有具体指出。
光电探测器的许多可能应用之一是测量光谱特性，例如入射辐射（例如，光）的亮度和/或光谱组成。对于具有光学用户界面的许多设备（显示器、屏幕、监视器等），期望基于环境光来调整显示面板的亮度或另一光谱参数。这些设备的示例包括移动电话、智能电话、数码静物摄像机、笔记本计算机和计算机监视器。典型地，这些设备的制造商采用包括光接收机和专用集成电路（ASIC）的系统来调整亮度。为此，所期望的是，光电探测器具有与人眼的光谱灵敏度类似的光谱灵敏度或者光电探测器提供具有与可以针对人眼的光谱灵敏度而评估的入射辐射有关的光谱信息的输出信号。
至此，出于上述目的，一方面，使用了采用与ASIC分离的光电二极管的组件——那么其可以由与硅不同的半导体材料制成。可替换地，供应了集成系统，其中在ASIC芯片上提供光电二极管。一方面，后一种解决方案具有以下优势：减小总体系统的大小。另一方面，由于光电流与二极管面积成比例，因此光电二极管依赖于最小大小，该最小大小依赖于下游电路的放大性能。
由此导致了缺陷。在对电路进行连续小型化的情况下，强烈地增大了光电二极管面积的相对部分。然而，由于每单位的生产成本增大，芯片区域应当主要用于可扩缩的设备。
另一缺陷在于硅材料的电子特性——作为带隙为近似1.1eV的半导体，利用体光电二极管对红外部分强烈地评价过高。需要在光电二极管之上应用成本密集型光谱滤波器，或者需要评估表面活性和体活性光电二极管之间的信号差。关于集成的增大努力与后一种变型相关联。
对于一些光电器件，将光学生成的电荷载流子引导至反型区中的接触部。该技术的示例是CCD结构（电荷耦合器件）。在CCD中，通过电介质与半导体分离的外部电极引发了反型区。通过将多个这些结构合适地串在一起，那么将电荷从一个基本CCD结构顺序地传递至相邻基本CCD结构。
在光电子装置的一些应用中，可以期望不实现对电荷离散地传输而是保证连续传递。这不仅适用于水平应用（CCD）而且还适用于垂直器件（用于评估颜色分量的堆叠光电二极管）。
在以下中说明MIS（金属绝缘体半导体）光电池的功能原理。为此，首先考虑包括具有n掺杂区和p掺杂区这两个不同掺杂区的半导体的光电池的简单布置。在这两个区之间的边界区中，形成了耗尽区（或空间电荷区），其中静止带电掺杂剂原子表示绝大多数电荷。在例如硅半导体的p掺杂边界区中，存在带负电受主（例如，硼原子）。在相邻的n区中，定位了带正电施主（例如，磷原子）。这些电荷引起作用于移动电荷（负电子和正空穴）的电场。
由光生成的电子/空穴对可以通过这种电场而分离。然而，其先决条件在于：当存在电荷载流子的合适浓度梯度并且粒子对在到达耗尽区（复合）之前未再次遭破坏时，电荷载流子在耗尽区（空间电荷区）中生成或者可以通过扩散到达耗尽区（空间电荷区）。由此，当合适地接触所述区时，光电压导致可以引起外部电流流动。
等价地，取代n掺杂区，可以使用反型区。这里，通过合适的外部电势（例如，由通过绝缘体（例如，氧化物）而与半导体绝缘的导电板引起），可以改变表面电荷载流子浓度，使得在半导体的体积内的深处，电子浓度高于空穴浓度。因此，形成了反型区与深体积之间的耗尽区，其能够将电荷载流子对分离。
因此，光电流是局部场（例如，在耗尽区中）和移动电荷的浓度梯度的协作的结果。浓度梯度由空间变化的生成和复合过程以及由传输过程定义。
呈现了以下示例，以示意局部场和移动电荷的浓度梯度之间的协作。在半导体的表面处，存在不饱和的结合（键合），其导致电子和空穴的增大复合。在均衡浓度以上的电荷载流子浓度的情况下，例如由于光生成，移动电子和移动空穴在半导体的表面处遭到破坏（即，它们复合）。因此，形成浓度梯度，其使电荷载流子从半导体的内部扩散至（一个或多个）表面，使得这些移动电荷载流子还在表面缺陷/杂质处复合。因此，经受在（一个或多个）表面处复合的这些电荷载流子对光电流没有贡献。因此，在pn结处（或者在MIS结构的情况下在反型区处），半导体的内部体积中的耗尽区还创建少数电荷载流子（在p半导体中这些为电子，在n半导体中为空穴）的电荷载流子漏极，这是由于所描述的场将其提取至相反的区中（或者至反型区中）。当以合适的方式采集这些电荷载流子时，这些电荷载流子可以贡献于光电流。
更具体地，在经由反型区将电荷载流子传输至外部接触部、然后作为光电流传输至外部电路的情况下，甚至在半导体衬底中的电荷载流子的光生成期间，在与耗尽区/反型区相邻（或者边界处）的半导体衬底的材料中将电荷载流子浓度维持在均衡浓度处或附近。因此，响应于辐射区中的电荷载流子的光生成，沿去往耗尽区（和与其相邻的反型区）的方向在辐射区中形成电荷载流子浓度梯度。该电荷载流子浓度梯度实现了向耗尽区/反型区的少数电荷载流子扩散。因此，耗尽区充当在辐射区中光生成的少数电荷载流子的电荷载流子漏极。
在光生成（由光生成电子/空穴对）的情况下，所描述的过程由空间变化的生成过程覆盖。一方面，每波长单位生成相同数目的电荷载流子对的光束引起半导体中的按指数衰减的辐射强度（瞬逝光场）。另一方面，吸收（生成）依赖于波长——在硅中吸收蓝光比红光或红外光实质上更快。因此，仅通过半导体的辐射，引起电荷载流子的局部变化的浓度。特别地，吸收对光波长的依赖性可以用于实现通过对光电探测器的有利空间建立而对光的光谱评估。在以下中描述的设备中利用了这种可能性。
图1示出了根据这里公开的教导的光电探测器1的示意横截面。光电探测器包括半导体衬底10，半导体衬底10具有第一主表面101和第二主表面102。入射辐射（诸如，可见光、紫外光、红外光或者另一类型的辐射）可以进入半导体衬底10内的辐射区26。因此，半导体衬底10的至少一部分半导体材料或整个半导体材料可以形成辐射区26。在辐射区内，可以响应于半导体衬底10的辐射而生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子（例如，带负电电子和带正电空穴）。典型地，辐射区26由其上述功能定义并可以在部分半导体衬底10内或者在整个半导体衬底10内延伸。
图1所示的光电探测器1还包括反型区生成器12。反型区生成器12被配置为在半导体衬底10内生成反型区22，其中耗尽区24与反型区22一起由反型区生成器12生成。典型地，耗尽区24比反型区22具有半导体衬底10内的更大延伸。如上所说明，反型区可以由合适的外部电势生成，例如由作为反型区生成器12的一部分且与半导体10绝缘的电导体引起。相应地，改变反型区生成器12与衬底10之间的界面处的表面电荷载流子浓度，使得在p掺杂半导体衬底10的情况下，靠近反型区生成器的电子浓度高于半导体10的体积内深处的空穴浓度。
反型区生成器12被配置为在第一操作状态中和在第二操作状态中操作。第一操作状态和第二操作状态在由反型区生成器12生成的反型区22在衬底10内（或者相对于衬底10）的延伸（特别地，该延伸进入辐射区26或关于该辐射区）方面不同。图1示意了处于第一操作状态时的光电探测器。在第一操作状态中，反型区22延伸至反型区生成器12的深度的近似一半。在第二操作状态（未示出）中，反型区22可以延伸至反型区生成器12的近似整个深度。反型区22的延伸的（离散或连续）可调整性或变化在图1中由箭头23指示。除反型区22向衬底中的深度延伸的变化外，还可能可以改变例如反型区22的位置或者反型区22在衬底内的横向延伸。
图1所示的光电探测器1还包括接触区32和衬底接触部（或衬底接触区）36。接触区32被配置为将第一电荷载流子类型的光生电荷载流子（典型地，少数电荷载流子）提供给外部电路，例如提供给后续评估电路（未示出）。在图1所示的实施例中，接触区32位于衬底10的处于反型区生成器12附近的第一主表面101处。第一电荷载流子类型的电荷载流子沿反型区22从半导体衬底10的深处导通至第一主表面101，在第一主表面101处可以经由接触区32将这些电荷载流子提供给后续评估电路。由于经由反型区22和接触区32对电荷载流子的提取，对应数目的相反类型的电荷载流子未找到复合伙伴。可以经由衬底接触部36将相反类型的这些电荷载流子提供给评估电路。
在以下中讨论光电探测器1的多个可能配置和实现。
反型区生成器12可以被配置为生成第一耗尽区24，第一耗尽区24用于将相反电荷载流子类型的两个联合光生的电荷载流子分离。第一耗尽区24与第一反型区22相邻或与第一反型区22直接接触。反型区生成器12还可以被配置为生成第二耗尽区，第二耗尽区用于将相反电荷载流子类型的两个联合光生的电荷载流子分离，第二耗尽区与第二反型区相邻。
可以响应于在辐射区26中光生电荷载流子，在辐射区26中形成电荷载流子浓度梯度。可以在第一操作状态中沿去往（或向着）第一反型区22和与其相邻的第一耗尽区24的方向，以及在第二操作状态中沿去往（或向着）第二反型区和与其相邻的第二耗尽区的方向，形成电荷载流子浓度梯度。电荷载流子浓度梯度的这种形成还适用于其他操作状态，其中生成具有向辐射区中或关于辐射区的不同延伸的其他反型区。
光电探测器1还可以包括接触区32，接触区32被配置为提供第一电荷载流子类型的光生电荷载流子。在第一操作状态中，第一反型区22被配置为选择性地采集第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分并将所采集的光生电荷载流子的第一部分导通至接触区32。在第二操作状态中，第二反型区被配置为选择性地采集第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分并将所采集的光生电荷载流子的第二部分导通至接触区32。
反型区生成器12可以包括电极装置，该电极装置被配置为在半导体衬底10内创建电场以便生成反型区22。反型区生成器12还可以包括绝缘体装置，该绝缘体装置被配置为使电极装置与半导体衬底10绝缘。
电极装置和绝缘体装置可以布置在多个沟槽中，该多个沟槽中的至少一个沟槽具有与该多个沟槽中的至少另一个沟槽不同的深度。电极装置的至少一个电极可以布置在该多个沟槽中的具有第一深度的沟槽中，并且电极装置的至少另一个电极可以布置在该多个沟槽中的具有与第一深度不同的第二深度的沟槽中。该至少一个电极和该至少另一个电极是可彼此独立地控制的，使得电极装置被配置为根据对电极装置施加的控制信号而选择性地在具有第一深度的沟槽处或在具有第二深度的沟槽处形成第一反型区22。
至少一个沟槽中的电极可以在沟槽的底部处连接至半导体衬底10，以提供接触。
电极装置和绝缘体装置可以沿与半导体衬底10的主表面（例如，第一主表面101或第二主表面102）实质上正交的方向延伸。以下属性中的至少一个可以沿与半导体衬底10的主表面实质上正交的方向变化：
-绝缘体装置的厚度；以及
-绝缘体装置的介电性。
绝缘体装置可以包括衬里氧化物。电极装置可以包括多晶硅电极材料。辐射区26中的半导体衬底10可以包括单掺杂型半导体材料。
电极装置和绝缘体装置可以沿与半导体衬底10的主表面101、102实质上正交的方向延伸。单掺杂型材料的掺杂浓度可以沿与半导体衬底10的主表面101、102实质上正交的方向变化。
单掺杂型材料可以从反型区生成器12延伸单掺杂型材料内的第一电荷载流子类型的扩散长度的至少十分之一（即，扩散长度的10%）。也可以考虑单掺杂型材料的更大延伸，诸如扩散长度的至少20%、至少30%、至少50%、至少80%或至少100%。
反型区生成器12可以具有与半导体衬底10的主界面。以下属性中的至少一个可以沿与该界面平行的方向变化：
-反型区生成器12与半导体衬底10之间的绝缘装置的介电性；以及
-反型区生成器12与半导体衬底10之间的绝缘装置的厚度。
辐射区26中的半导体衬底10可以包括单掺杂型半导体材料。反型区生成器12可以具有与半导体衬底10的主界面，并且单掺杂型材料的掺杂浓度可以沿与该界面平行的方向变化。掺杂浓度可以以连续方式或者以实质上逐步或阶梯式的方式变化。
辐射区26可能不包括pn结。
反型区生成器12可以布置在半导体衬底10中形成的至少一个沟槽中。
光电探测器1还可以包括反型区控制器（未示出），该反型区控制器被配置为给反型区生成器12提供用于对反型区22的形状和位置中的至少一个进行控制的控制信号。
半导体衬底10可以被配置为从衬底10的背侧（即，第二主表面102）接收辐射。
光电探测器1还可以包括评估电路（未示出），该评估电路被配置为评估从第一反型区22和第二反型区获得的光生电荷载流子。光电探测器还可以包括衬底接触部36，衬底接触部36连接至评估电路并被配置为接触半导体衬底10中的、第一反型区22和第二反型区未延伸到的区域。此外，光电探测器1可以包括接触区32，接触区32连接至评估电路并被配置为将光生电荷载流子提供给评估电路。在第一操作状态中，第一反型区22被配置为将光生电荷载流子从辐射区26（或其第一部分）导通至接触区32。在第二操作状态中，第二反型区被配置为将光生电荷载流子从辐射区26（或其第二部分）导通至接触区32。
反型区生成器12可以被配置为在多个不同操作状态中操作，以在半导体衬底内生成多个不同反型区。不同反型区的不同延伸可以是关于半导体衬底的辐射区连续可调谐的。
在图2中，示意了例如包括n掺杂半导体或p掺杂半导体（即，半导体衬底10）的器件。图2示出了用于评估来自芯片背侧102的辐射（来自正侧101的辐射也是可能的）的MIS结构的示意横截面。在半导体衬底10内，定位所谓的深沟槽218，其中深沟槽218在侧表面和底部处提供有薄电介质216。在沟槽218内，薄电介质216所留下的腔填充有导电电极材料214。薄电介质216和导电电极材料214是反型区生成器212的一部分。当对电极214施加合适电势时，在半导体区的相邻区中形成（典型地，若干nm宽）反型区22。那么该布置能够将由入射光生成的电子/空穴对分离，如以上关于MIS结构示例性地描述。现在，电荷载流子可以通过接触而在表面上（即，在半导体衬底10的第一主表面101处）贡献于外部光电流。
在图2的示意性示例中，半导体衬底10是p掺杂半导体。为了将电荷载流子从反型区22导通至外侧，在沟槽218的（直接）周围，将接触部设置为局部n区232以便充当上述接触区。同样地，将衬底接触部设置为局部p区236。n区232可以是n-SD注入，而p区236可以是p-SD注入。现在，两种操作情况是可能的。当接通反型区22时，来自半导体深处的电荷载流子可以贡献于尚未到达在不存在反型区（由于先前复合）的情况下p掺杂衬底10与接触区232之间的表面pn结的光电流。当关断反型区22时，仅采集通过扩散而到达衬底10与接触区232之间的pn结且通过复合之前未遭破坏的电荷载流子。
更一般地，反型区生成器212包括电极装置214，电极装置214被配置为在半导体衬底10内创建电场以便生成反型区22。反型区生成器212还包括绝缘体装置216，绝缘体216被配置为使电极装置214与半导体衬底10绝缘。电极装置214连接至导体237，导体237被配置为对电极装置214施加期望电势。该电势充当电极装置214的控制信号并可以由反型区控制器239提供。光电探测器1还可以包括或者可连接至评估电路235，评估电路235被配置为从充当接触区的n区232和充当衬底接触部的p区236接收光电流Iphot。
如果从正侧101对图2所示的器件进行照明，则当接通反型区22时，红和红外范围内的光谱灵敏度得以改进，这是由于这些波长的光在硅内深处生成电荷载流子对，其现在可以被提取。
在来自背侧102的照明下（如针对三个不同波长的辐射而示意），反向条件适用。那么，反型区22使更短波长的光（例如，蓝光）能够更好地贡献于光电流，这是由于可以更高效地提取或吸取出靠近背侧102生成的电荷载流子。
可以仅出于信息提供而绝非限制目的，如下选择光电探测器的尺寸。充当衬底接触部的p区236可以具有宽度a1，其处于从40μm至160μm的范围内，典型值为80μm。两个沟槽218之间的间隙具有宽度a2，其范围可以从约50μm至约200μm。a2的典型值可以是100μm。半导体衬底10具有厚度d2，其可以处于从40μm至500μm的范围内，例如225μm。半导体衬底10的第二主表面102与反型区生成器12的下端之间的距离在图2中由d1指示，d1可以包括在从1μm至10μm的范围内，例如2μm、5μm或8μm以及其间的值。
从上述图2所示的结构的基本功能原理，可以导出该器件的其他变型，这将在下面进行描述。可以分离地切换的不同深度的沟槽电极实现了随每个沟槽深度而变化的离散光谱响应。通过信号随分别接通的反型区的差分形成，因此对输入光的光谱评估是可能的。当反型区的阈值电压沿沟槽向深处变化时，实现了用于实现对光谱的连续评估的更简洁变型。然后，反型区随较小电压的形成仅在沟槽电极的上区中给出，而随增大的电压迁移至深处。例如，当掺杂剂浓度向深处增大或者成圆锥形地实现电介质时，可以获取这种布置。
除用作分光计的可能性外，该器件具有以下优势：在正侧101上的最小空间需求下，可以评估来自背侧102的辐射。因此，在周围区中的沟槽电极之间存在针对评估电路235的足够空间。那么，辐射区的空间需求实质上与在正侧上使用的区域分离。该优势是在该设备的背侧102上不需要图案化或结构化工艺的情况下实现的。
图3示出了用于对来自芯片的背侧102的辐射进行评估的MIS结构的示意图。图3所示的光电探测器与图2所示的光电探测器类似。图2和3所示的实施例关于接触区232和332以及还关于衬底接触部236和336不同。
根据这里公开的教导的至少一些实施例，从芯片正侧101结构化（深）沟槽218（或多个沟槽218）。沟槽218与衬里氧化物216相并列，并填充有电极材料（例如，多晶硅）214。与周围的衬底材料10一起，该沟槽218表示MIS结构。电极装置214经由导体337连接至反型区控制器239，以便从反型区生成器接收控制信号。在图3所示的操作状态中，对电极装置214施加相对于半导体衬底10的电势的正电势，如导体337处的加号所指示。这使p掺杂半导体衬底10中的电子形成在沟槽218周围的反型区22。
图3所示的光电探测器的接触区332包括绝缘体装置216附近的、半导体衬底10的直接接触部，使得可以经由接触区332将沿反型区22导通的少数电荷载流子提供给后续评估电路235。同样地，衬底接触部336是可以位于与该沟槽218或这些沟槽218相对遥远的、半导体衬底10的直接接触部。在图3所示的实施例中，衬底接触部336处于两个相邻沟槽218之间近似中途，但也可以位于另一位置处。例如，衬底接触部336可以位于沿横向方向距沟槽几微米和几百微米之间的距离处。
所示意的基本结构实现了充足的变化和修改。例如，还可以通过沟槽将p接触部336埋入衬底10中。
为了实现光谱评估，可以使用如图4A和4B所示的具有不同深度MIS沟槽的结构。然后通过施加用于衬底反型的电压，所示意的结构可以利用具有不同深度的沟槽（作为反型区生成器）来扫描不同衬底深度，因此通过不同光电流的不同放大的合适方法来得到光谱评估。
光电探测器包括第一沟槽或第一沟槽组418和第二沟槽或第二沟槽组419。在从第一主表面101测量时，（一个或多个）第一沟槽418具有进入半导体衬底10的第一深度而（一个或多个）第二沟槽419具有进入半导体衬底10的第二深度。
在图4A中，示意了处于第一操作状态的光电探测器，并且仅不太深的沟槽418是活动的（深沟槽419处于例如相对于衬底10近似0V的参考电势处）。这样，对强红外光谱分量进行评估。图4B示出了处于第二操作状态的光电探测器。深沟槽419是活动的，并且还可以对靠近第二主表面102的电荷载流子（由更短波长的光生成）进行评估。
在一个实施例中，所绘制的沟槽可以具有近似几百纳米上至3μm、5μm或10μm的直径（例如，400nm、600nm、800nm、1μm、2μm以及这些直径之间的值）和1μm或更多、5μm或更多、50μm或更多、可能上至几百微米的典型距离（例如，80μm、90μm、150μm或200μm以及这些距离之间的值）。因此，沟槽418、419可以位于可能存在的ASIC组件之间，并仅在可忽略的程度上占用芯片面积。所指示的值也可以适用于在其他图中示意或在其他文本位置处描述的根据这里公开的教导的其他实施例。
图4A和4B所示的实施例的思想是：提供一种用于利用MIS（金属绝缘体半导体）电池对环境光的光谱分布进行评估的装置，通过光子撞击到芯片背侧上，MIS电池能够将电荷载流子提供给评估电子装置。这里，使用了填充有多晶硅的深沟槽。通过在多晶接触部处施加合适的电势，可以在沟槽紧邻处生成反型层22（或多个反型层22）。那么，（一个或多个）反型层22一方面用于将电子和空穴分离而另一方面用作电流沟道以便将电荷载流子引导至芯片正侧101。在多晶接触部处施加的电势由反型区控制器239生成。反型区控制器239包括两个输出。反型区控制器239的两个输出中的第一输出经由电连接438连接至（一个或多个）第一沟槽418。反型区控制器的第二输出经由第二电连接437连接至（一个或多个）第二沟槽419。在图4A中，对第二沟槽419施加相对于半导体衬底10的参考电势的正电势，而对第一沟槽418施加参考电势。在图4B中，对第一沟槽419施加相对于半导体衬底10的参考电势的正电势，而对第二沟槽418施加参考电势。
通过采用不同深度的沟槽，可以在不同操作状态期间评估不同光谱分量。
图4A和4B所示的概念可以扩展至其他深度变化。通过不同深度的MIS沟槽的级联，可以顺序地扫描不同光谱范围。此外，沟槽的一部分可以用于深的p接触部（其中移除了沟槽底部处的氧化物416）。
图4A和4B所示的结构离散地扫描不同光谱分量——分别以不同深度的沟槽的数目步进。
现在转至图5，这里公开的教导还提供了以下配置。半导体材料10并未被均匀驱动至反型，在半导体材料10中当对电极装置514施加合适的电极电压时，电荷载流子浓度发生偏移。结构或掺杂中的合适供应实现了随电压的增大而变大的反型区22。
这里公开的教导的该方面的垂直实现包括图2或3中描述的形式作为基本结构。
图5所示且在以下中描述的实施例提供了要形成到深处的反型区22的电压相关延伸。特别地，可以利用沟槽接触部514处的电势，关于其深度延伸来调谐反型区22（和相邻耗尽区24）。
原理上，存在生成（连续地或逐渐地）延伸至深处的反型区22的多种可能性（一些示例）：
沟槽电介质516在沟槽518中随深度的增大而变厚。由于电介质516中的电场是恒定的，因此与周围衬底硅10的边界处的表面电势与电介质516的厚度线性相关联（电势等等是恒定的）。
沟槽电介质516朝着深度而改变其介电特性——例如通过减小氮化。因此，在沟槽底部处，电介质516中的电场的幅度更低。
周围硅10中的掺杂随深度的增大而增大。因此，在深处，在沟槽接触部537处需要更高的电压以便能够引起反型。
所描述的度量的结果是类似的。在沟槽接触部537处有小正电势的情况下，仅反型了周围衬底硅10的顶部分。随着电势的增大，反型区22也迁移至更低区中（即，向着第二主表面102）。因此，反型区22的延伸是连续/逐渐可调整的。这样，如果连续地调整辐射区的不同延伸，则与反型区22相邻的耗尽区24出现不同的电荷载流子浓度梯度，使得光电探测器的光谱灵敏度也是连续/逐渐可调整的。
根据反型区22的延伸，可以（经由接触区532和衬底接触部536）采集由不同穿透深度的光生成的电荷载流子。假定来自半导体衬底10的第二主表面102的辐射，那么光电探测器1可以例如表现如下。在沟槽接触部537处有低正电势的情况下，光电池主要是红外敏感的，随着电压更高，其对可见光也越来越敏感。
利用对电压相关光电流（或所累积的电荷）的合适评估，可以确定光的光谱组合或色温。
现在转至图6，原理上，可以在半导体器件的表面101处实现与图5所示的配置类似的配置。因此，感光灵敏度横向变化。
图6所示的实施例包括电极装置614，电极装置614以与场效应晶体管的栅极类似的方式工作。通过电介质或绝缘体装置616，使电极装置614与半导体衬底10绝缘。接触区632提供了从半导体衬底10的第一主表面101至绝缘体装置616的表面的电连接。当对电极装置614施加合适的电势（在p掺杂半导体衬底10的情况下，相对于半导体衬底10的正电势；在n掺杂半导体衬底10的情况下，相对于半导体衬底10的负电势）时，半导体衬底10中的少数电荷载流子在半导体衬底10与电极装置614之下的绝缘体装置616之间的界面处收集，因此形成反型区22。反型区22还延伸至接触区632，使得可以经由接触区632将少数电荷载流子提供给后续评估电路（未示出）。
图5和6所示的实施例的共同点为：它们使得能够在半导体衬底10的材料中垂直地（图5）或横向地（图6）形成可用连续方式调谐的反型区22。
通过对接触部537或637施加的电压的连续变化，可以对连续不同的光谱分量进行评估。
对于图5和6所示的实施例，可以选择性地从顶部（经由第一主表面101）或从底部（经由第二主表面102）辐射光（如以上讨论的其他实施例的情况那样）。在图6所示的实施例的情况下，还可以经由侧表面103或104从侧面辐射光。
图7是根据这里公开的教导的用于制造光电探测器的方法的示意流程图。该示意流程图仅示意了关于这里公开的教导的制造方法的那些步骤或动作。因此，未示出其他过程步骤或动作，这是由于本领域技术人员将能够根据这里公开的教导来适配现有的制造过程。
在用于制造光电探测器的方法的步骤702处，提供了半导体衬底。该半导体衬底具有或提供辐射区，该辐射区被配置为在辐射区中生成相反电荷载流子类型的电荷载流子。电荷载流子的生成是由于入射辐射与衬底的半导体材料的相互作用而引起的，这意味着：应当合适地选择半导体材料和例如其厚度，以便实现辐射与半导体衬底之间的期望程度的相互作用。注意，典型地，半导体衬底的专用结构化不是为定义辐射区所必需的。
该制造方法继续以形成反型区生成器，如图7中的步骤704所指示。反型区生成器被配置为在半导体衬底内生成反型区。在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同。第一反型区和第二反型区具有半导体衬底中和/或关于半导体衬底的辐射区的不同延伸。
特别地，反型区生成器的形成可以包括：在辐射区内或与辐射区相邻地形成绝缘体装置；以及在绝缘体装置的与半导体衬底相对的一侧，在绝缘体装置内或与绝缘体装置相邻地形成电极装置。这样，通过绝缘体装置，使电极装置与半导体衬底绝缘。绝缘体装置的形成可以包括形成衬里氧化物。电极装置的形成可以包括形成多晶硅电极材料。绝缘体装置的形成可以包括沉积步骤或氧化步骤。此外，可以经由沉积步骤或氧化步骤来获得电极装置。还可以在形成电极装置和/或绝缘体装置的上下文中使用结构化制造技术，诸如光刻和/或蚀刻。
此外，绝缘体装置的形成可以包括以下步骤：对绝缘体材料的介电性和绝缘体材料的厚度中的至少一个进行空间变化。
根据这里公开的教导的一些实施例，用于制造光电探测器的方法可以包括：在半导体衬底中形成至少一个沟槽。然后，可以在该至少一个沟槽内形成反型区生成器或其一部分。特别地，反型区生成器可以分布在多个沟槽当中。
在该至少一个沟槽内形成反型区生成器可以包括：将绝缘体材料沉积在沟槽的内面处，从而留下腔。然后，该腔可以填充有电极材料。
可以以从沟槽的底部至沟槽的开口变化的掺杂浓度对沟槽的壁进行掺杂。特别地，可以在制造过程的较早阶段期间执行该掺杂，使得在可变掺杂的半导体衬底中结构化沟槽。这样，沟槽的壁展现出可变掺杂浓度（例如，以线性方式或逐步方式从沟槽的底部至开口增大或减小）。
作为可变掺杂浓度的替换，绝缘体材料的沉积可以创建在沟槽的底部处与在沟槽的开口处具有不同厚度的绝缘体材料的层。
作为用于制造的方法的另一选项，可以在半导体衬底中形成多个沟槽。该多个沟槽中的第一沟槽可以具有第一深度，而该多个沟槽中的第二沟槽可以具有与第一深度不同的第二深度。然后，可以在第一沟槽内形成反型区生成器的第一电极，并可以在第二沟槽内形成反型区生成器的第二电极。在光电探测器的操作期间，可以激活第一沟槽内的第一电极（即，对第一电极施加与半导体衬底的电势不同的电势），以便将反型区生成器带入第一操作状态。在第二操作状态中，以类似的方式激活第二沟槽中的第二电极。
可以根据单掺杂型来对半导体衬底的区进行掺杂，以提供辐射区。不是如光电二极管的情况那样依赖于一个或多个pn结以将相反电荷类型的电荷载流子分离，而是通过电荷载流子浓度梯度和局部电场来实现分离。电荷载流子浓度梯度和局部电场由反型区生成器直接或间接引起。
在根据单掺杂型的衬底的区的掺杂期间，可以以空间可变掺杂浓度对该区的至少一部分进行掺杂。
图8示意了根据这里公开的教导的实施例的用于确定辐射的光谱特性的方法的示意流程图。
在作为根据这里公开的教导的光电探测器的一部分的反型区生成器的第一操作状态期间，在半导体衬底中生成第一反型区，如在802处所指示。第一反型区具有半导体衬底中且向辐射区中或关于辐射区的第一延伸。由此，第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分选择性地经由第一反型区而导通至接触区，以提供第一光信号。典型地，第一反型区不仅用于将光生电荷载流子的第一部分导通至接触区，而且用于选择性地从辐射区采集第一部分。由于第一电荷载流子类型的光生电荷载流子利用第一反型区和接触区而移走，使得第一电荷载流子类型的电荷载流子的浓度在第一反型区和相邻耗尽区附近（以及之外）处于或几乎处于均衡浓度。因此，电荷载流子浓度梯度在辐射区内以指向第一反型区的梯度方向出现。该电荷载流子浓度梯度能够（利用扩散）将第一电荷载流子类型的光生电荷载流子（主要）从辐射区的第一部分传输至第一反型区。
在反型区生成器的第二操作状态期间，在半导体衬底中生成第二反型区，如在804处所指示。第二反型区具有半导体衬底中的关于辐射区/向辐射区中的第二延伸，典型地第二延伸与在第一操作状态期间有效的第一延伸不同。因此，第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分选择性地经由第二反型区而导通至接触区，以提供第二光信号。以与在第一操作状态期间类似的方式，通过电荷载流子浓度梯度将第一电荷载流子类型的光生电荷载流子（主要）从辐射区的第二部分引导至第二反型区。
可以基于反型区的不同的可调整延伸来选择电荷载流子的第一和第二部分。
在用于确定辐射的光谱特性的方法的步骤806处，对第一和第二光信号进行评估，以得到或确定半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。例如，可以对第一和第二光信号进行评估，以便确定第一操作状态期间和第二操作状态期间光生电荷载流子的数目。根据第一和第二光信号，可以确定不同波长范围内的辐射的幅度。根据光电探测器的配置，与第一光信号相对应的第一波长范围和与第二光信号相对应的第二波长范围可以重叠。例如，第一波长范围可以跨越从红外至红光的不同波长，而第二波长范围可以跨越从例如红外至绿光（即，包括红光）的不同波长。通过确定第一和第二光信号之间的差异，可以确定与绿光相对应的波长范围内的辐射。
用于确定光谱特性的方法还可以包括：在第三操作状态期间，在半导体衬底中生成第三反型区。第三反型区具有半导体衬底中和/或关于辐射区的第三延伸，其中第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第三部分选择性地经由第三反型区而导通至接触区，以提供第三光信号。
此外，用于确定光谱特性的方法还可以包括：交替和重复生成第一和第二反型区以及（在适用时）第三反型区。然后，可以对第一和第二光信号（以及可能还有第三光信号）进行评估，以得到半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。推广至四个或更多个操作状态以及具有向辐射区中的不同延伸的四个或更多个不同反型区也是可能的。根据这里公开的教导的用于确定光谱特性的方法还可以提供连续可调整的反型区。
根据用于确定光谱特性的方法的另一选项，不同反型区的不同延伸可以是在半导体衬底内和/或关于半导体衬底的辐射区连续可调谐的。可以通过扫描反型区控制信号，随后或连续生成多个反型区。然后，可以对所收集的多个光电流进行评估，以得到半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。
尽管在设备的上下文中描述了一些方面，但是要清楚，这些方面还表示制造和/或确定辐射的光谱特性的对应方法的描述，其中块或器件与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面还表示对应设备（光电探测器）的对应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以由（或使用）硬件设备（比如例如，微处理器、可编程计算机或电子电路）执行。在一些实施例中，某一个或多个最重要的方法步骤可以由这种设备执行。
上述实施例对本发明的原理来说仅是示意性的。要理解，这里描述的布置和细节的修改和变型将对于本领域技术人员来说将显而易见。因此，所预期的是，仅受待决专利权利要求的范围限制，而不受通过这里实施例的描述和说明方式而提出的具体细节限制。

Claims (42)

1.一种光电探测器，包括：
具有辐射区的半导体衬底，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子；以及
反型区生成器，被配置为：在至少两个操作状态中操作以在衬底内生成不同反型区，其中在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同，以及其中所述第一反型区和所述第二反型区具有所述半导体衬底中的不同延伸；
还包括接触区，所述接触区被配置为提供第一电荷载流子类型的光生电荷载流子，其中在所述第一操作状态中，所述第一反型区被配置为选择性地采集所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分并将所采集的光生电荷载流子的第一部分导通至所述接触区，以及其中在所述第二操作状态中，所述第二反型区被配置为选择性地采集所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分并将所采集的光生电荷载流子的第二部分导通至所述接触区。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述第一反型区和所述第二反型区具有所述辐射区中或关于所述辐射区的不同延伸。
3.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述反型区生成器被配置为：生成用于将相反电荷载流子类型的两个联合光生的电荷载流子分离的第一耗尽区，所述第一耗尽区与所述第一反型区相邻；以及生成用于将相反电荷载流子类型的两个联合光生的电荷载流子分离的第二耗尽区，所述第二耗尽区与所述第二反型区相邻。
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其中响应于在所述辐射区中光生电荷载流子，在所述第一操作状态中沿向着所述第一反型区和与其相邻的第一耗尽区的方向而在所述第二操作状态中沿向着所述第二反型区和与其相邻的第二耗尽区的方向，在所述辐射区中形成电荷载流子浓度梯度。
5.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述反型区生成器包括：电极装置，被配置为在所述半导体衬底内创建电场以便生成所述反型区；以及绝缘体装置，被配置为使所述电极装置与所述半导体衬底绝缘。
6.根据权利要求5所述的光电探测器，其中所述电极装置和所述绝缘体装置布置在多个沟槽中，所述多个沟槽中的至少一个沟槽具有与所述多个沟槽中的至少另一个沟槽不同的深度；
其中所述电极装置的至少一个电极布置在所述多个沟槽中的具有第一深度的沟槽中；
其中所述电极装置的至少另一个电极布置在所述多个沟槽中的具有与所述第一深度不同的第二深度的沟槽中；以及
其中所述至少一个电极和所述至少另一个电极是能够彼此独立地控制的，使得所述电极装置被配置为根据对所述电极装置施加的控制信号而选择性地在具有所述第一深度的沟槽处或在具有所述第二深度的沟槽处形成所述第一反型区。
7.根据权利要求6所述的光电探测器，其中至少一个沟槽中的电极在所述沟槽的底部处连接至所述半导体衬底以提供接触。
8.根据权利要求5所述的光电探测器，其中所述电极装置和所述绝缘体装置沿与所述半导体衬底的主表面实质上正交的方向延伸，以及其中以下属性中的至少一个沿与所述半导体衬底的主表面实质上正交的方向变化：
所述绝缘体装置的厚度；以及
所述绝缘体装置的介电性。
9.根据权利要求5所述的光电探测器，其中所述绝缘体装置包括衬里氧化物。
10.根据权利要求5所述的光电探测器，其中所述电极装置包括多晶硅电极材料。
11.根据权利要求5所述的光电探测器，其中所述辐射区中的半导体衬底包括单掺杂型半导体材料。
12.根据权利要求11所述的光电探测器，其中所述电极装置和所述绝缘体装置沿与所述半导体衬底的主表面实质上正交的方向延伸，以及其中所述单掺杂型半导体材料的掺杂浓度沿与所述半导体衬底的主表面实质上正交的方向变化。
13.根据权利要求11所述的光电探测器，其中所述单掺杂型半导体材料从所述反型区生成器延伸所述单掺杂型半导体材料内的第一电荷载流子类型的扩散长度的至少十分之一。
14.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述反型区生成器具有与所述半导体衬底的主界面，以及其中以下属性中的至少一个沿与该界面平行的方向变化：
所述反型区生成器与所述半导体衬底之间的绝缘装置的介电性；以及
所述反型区生成器与所述半导体衬底之间的绝缘装置的厚度。
15.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述辐射区中的半导体衬底包括单掺杂型半导体材料，其中所述反型区生成器具有与所述半导体衬底的主界面，以及其中所述单掺杂型半导体材料的掺杂浓度沿与该界面平行的方向变化。
16.根据权利要求15所述的光电探测器，其中所述掺杂浓度以连续的方式变化。
17.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述辐射区不包括pn结。
18.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述反型区生成器布置在所述半导体衬底中形成的至少一个沟槽中。
19.根据权利要求1所述的光电探测器，还包括反型区控制器，所述反型区控制器被配置为给所述反型区生成器提供用于对所述反型区的形状和位置中的至少一个进行控制的控制信号。
20.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述半导体衬底被配置为从衬底的背侧接收辐射。
21.根据权利要求1所述的光电探测器，还包括评估电路，所述评估电路被配置为评估从所述第一反型区和所述第二反型区获得的光生电荷载流子。
22.根据权利要求21所述的光电探测器，还包括：
衬底接触部，连接至所述评估电路并被配置为接触衬底中的、所述第一反型区和所述第二反型区未延伸到的区域；以及
接触区，连接至所述评估电路并被配置为将所述光生电荷载流子提供给所述评估电路，其中在所述第一操作状态中，所述第一反型区被配置为将所述光生电荷载流子从所述辐射区导通至所述接触区，以及其中在所述第二操作状态中，所述第二反型区被配置为将所述光生电荷载流子从所述辐射区导通至所述接触区。
23.根据权利要求1所述的光电探测器，其中所述反型区生成器被配置为在多个不同操作状态中操作以在所述半导体衬底内生成多个不同反型区，其中不同反型区的不同延伸是关于所述半导体衬底的辐射区可调谐的。
24.一种光电探测器，包括：
具有辐射区的半导体衬底，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，生成具有相反电荷载流子类型的电荷载流子；
反型区生成器，被配置为：在多个不同操作状态中操作以在所述半导体衬底内生成多个不同反型区，其中不同反型区的不同延伸在所述半导体衬底中连续可调谐；以及
接触区，所述接触区被配置为提供相反电荷载流子类型的光生电荷载流子，其中在所述多个不同操作状态中，所述反型区被配置为选择性地采集所述相反电荷载流子类型的光生电荷载流子的部分并将所采集的光生电荷载流子的部分导通至所述接触区。
25.一种用于制造光电探测器的方法，所述方法包括：
提供具有辐射区的半导体衬底，所述辐射区被配置为：响应于所述半导体衬底的辐射，在所述辐射区中生成相反电荷载流子类型的电荷载流子；以及
形成反型区生成器，所述反型区生成器被配置为：在至少两个操作状态中操作以在所述半导体衬底内生成反型区，其中在第一操作状态中生成的第一反型区与在第二操作状态中生成的第二反型区不同，以及其中所述第一反型区和所述第二反型区具有向所述半导体衬底中的不同延伸；
还提供接触区，所述接触区被配置为提供第一电荷载流子类型的光生电荷载流子，其中在所述第一操作状态中，所述第一反型区被配置为选择性地采集所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分并将所采集的光生电荷载流子的第一部分导通至所述接触区，以及其中在所述第二操作状态中，所述第二反型区被配置为选择性地采集所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分并将所采集的光生电荷载流子的第二部分导通至所述接触区。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述反型区生成器的形成包括：
在所述辐射区内或与所述辐射区相邻地形成绝缘体装置；以及
在所述绝缘体装置的与所述半导体衬底相对的一侧，在所述绝缘体装置内或与所述绝缘体装置相邻地形成电极装置。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述绝缘体装置的形成包括形成衬里氧化物。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述电极装置的形成包括形成多晶硅电极材料。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述绝缘体装置的形成包括：对绝缘体材料的介电性和所述绝缘体材料的厚度中的至少一个进行空间变化。
30.根据权利要求25所述的方法，还包括：
在所述半导体衬底中形成至少一个沟槽，其中在所述至少一个沟槽内形成所述反型区生成器或所述反型区生成器的一部分。
31.根据权利要求30所述的方法，其中在所述至少一个沟槽内形成所述反型区生成器包括：
将绝缘体材料沿沟槽的内面沉积，从而留下腔；以及
利用电极材料来填充所述腔。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括：
以从沟槽的底部至沟槽的开口变化的掺杂浓度对沟槽的壁进行掺杂。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述绝缘体材料的沉积创建在沟槽的底部处与在沟槽的开口处具有不同厚度的所述绝缘体材料的层。
34.根据权利要求25所述的方法，还包括：
在所述半导体衬底中形成多个沟槽，其中所述多个沟槽中的第一沟槽具有第一深度而所述多个沟槽中的第二沟槽具有与所述第一深度不同的第二深度；
在所述第一沟槽内形成所述反型区生成器的第一电极并在所述第二沟槽内形成所述反型区生成器的第二电极。
35.根据权利要求25所述的方法，还包括：
根据单掺杂型来对所述半导体衬底的区进行掺杂，以提供所述辐射区。
36.根据权利要求35所述的方法，其中在衬底的区的掺杂期间，所述区的至少一部分以空间可变的掺杂浓度被掺杂。
37.一种用于确定半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的方法，所述方法包括：
在所述半导体衬底中生成第一反型区，所述第一反型区具有所述半导体衬底中的第一延伸，其中第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第一部分选择性地经由所述第一反型区而导通至接触区以提供第一光信号；
在所述半导体衬底中生成第二反型区，所述第二反型区具有所述半导体衬底中的第二延伸，其中所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第二部分选择性地经由所述第二反型区而导通至所述接触区以提供第二光信号；以及
对所述第一光信号和所述第二光信号进行评估，以获得所述半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述第一反型区的第一延伸是向所述辐射区中或关于所述辐射区的，而所述第二反型区的第二延伸是向所述辐射区中或关于所述辐射区的。
39.根据权利要求37所述的方法，还包括：
在所述半导体衬底中生成第三反型区，所述第三反型区具有关于所述辐射区的第三延伸，其中所述第一电荷载流子类型的光生电荷载流子的第三部分选择性地经由所述第三反型区而导通至所述接触区以提供第三光信号。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括：
交替和重复生成所述第一反型区、所述第二反型区和所述第三反型区；以及
对所述第一光信号、所述第二光信号和所述第三光信号进行评估，以得到所述半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。
41.根据权利要求37所述的方法，还包括：
生成具有所述半导体衬底中的不同延伸的多个反型区，其中不同反型区的不同延伸是关于所述半导体衬底的辐射区可调谐的。
42.根据权利要求37所述的方法，还包括：
通过扫描反型区控制信号，随后生成多个反型区；以及
对从所述接触区收集的多个光电流进行评估，以得到所述半导体衬底的辐射区中的辐射的光谱特性的信息。
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