采用集成滤波器的红外光学检测器制造技术

本发明专利技术涉及一种光学检测器(110)，用于光学检测，特别是红外光谱范围内的辐射的光学检测，具体地说，涉及感测对象(112)的至少一种光学可设想的特性。更具体地，光学检测器(110)可以用于确定至少一个对象(112)的透射率、吸收、发射、反射率和/或位置。此外，本发明专利技术涉及用于制造光学检测器(110)的方法以及光学检测器(110)的各种用途。光学检测器(110)包括：具有至少第一表面(116)和第二表面(118)的光学滤波器(114)，第二表面(118)相对于第一表面(116)相对设置，其中光学滤波器(114)被设计用于允许由第一表面(116)接收的入射光束(120)穿过光学滤波器(114)到达第二表面(118)，从而通过修改入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；‑传感器层(128)，其包括沉积在光学滤波器(114)的第二表面(118)上的光敏材料(130)，其中传感器层(128)设计成以取决于修改光束(122)对于传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；以及‑评估设备(140)，其被设计为通过评估传感器信号来生成由入射光束(120)提供的至少一信息项。光学检测器(110)构成改进的简单、成本有效且仍然可靠的检测器，该检测器用于检测光学辐射，特别是在红外光谱范围内，特别是关于感测透射率、吸收、发射和反射率中的至少一个。因此，光学检测器(110)能够尽可能有效地去除杂散光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用集成滤波器的红外光学检测器
本专利技术涉及用于光学检测的光学检测器，特别是用于光学检测在红外光谱范围内的辐射的光学检测器，具体地说，涉及感测对象的至少一种光学可想象的特性。更具体地，检测器可用于确定至少一个对象的透射率、吸收、发射、反射率和/或位置。此外，本专利技术涉及人机界面、娱乐设备、扫描系统、跟踪系统、立体系统和相机。此外，本专利技术涉及用于制造光学检测器的方法和光学检测器的各种用途。这些设备、方法和用途可用于例如日常生活、游戏、交通技术、空间映射、生产技术、安全技术、医疗技术或科学的各种领域。但是，另外的应用是可能的。
技术介绍
设计用于特别是在红外光谱范围进行感测的光学检测器(IR检测器)，特别是硫化铅(PbS)或硒化铅(PbSe)光电导体，通常用于如下的应用中，其中紫外线(UV)、可见(VIS)或近红外(NIR)光谱范围中的至少一个的杂散光优选地被去除进入光学检测器，尤其是通过采用针对所需波长的滤波器。为此目的，通常使用包括至少一个过滤玻璃的封装。更具体地，所谓的“TO封装”，即通常用于诸如晶体管或二极管的分立电子元件的小引脚数封装，可以另外配备长通滤波器。如通常所使用的，术语“长通滤波器”是指彩色玻璃滤波器或光学干涉滤波器，其设计用于衰减较短波长并同时传输较长波长，由此截止波长实现对所需光谱范围的滤光。对于一些应用，可以使用多个滤波器。举例来说，在纸张水分测量的应用中，可以使用四个单独的滤波器，其中第一滤波器可以适于测量水吸收，第二滤波器用于确定纤维素吸收，而剩余的两个滤波器可以用作参考通道。然而，就消除各个检测器之间的串扰而言，使用多个滤波器可能是非常具有挑战性的。WO2016/120392A1公开了一种纵向光学传感器，其被设计成以取决于传感器区域的照射的方式产生至少一个传感器信号。根据所谓的“FiP效应”，在给定相同的照射总功率的情况下，传感器信号因此取决于照射的几何形状，特别是取决于传感器区域上的照射的光束横截面。此外，公开了一种光学检测器，其具有至少一个评估设备，该评估设备被指定为从传感器信号生成至少一项几何信息，特别是关于照射和/或对象的至少一项几何信息。这里，纵向光学传感器的传感器区域包括光电导材料，其中在给定相同的照射总功率的情况下，光电导材料中的导电性取决于传感器区域中光束的光束横截面。因此，纵向传感器信号取决于光电导材料的导电性。优选地，光电导材料选自硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)、碲化镉(CdTe)、磷化铟(InP)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、锑化铟(InSb)、碲镉汞(HgCdTe；MCT)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)或铜锌锡硫化物(CZTS)。此外，固溶体和/或其掺杂变体也是可行的。此外，公开了一种具有传感器区域的横向光学传感器，其中传感器区域包括优选地嵌入在两层透明导电氧化物之间的光电导材料层和至少两个电极。优选地，至少一个电极是具有至少两个部分电极的分裂电极，其中由部分电极提供的横向传感器信号指示传感器区域内的入射光束的x位置和/或y位置。US4,602,158A公开了提供硅(Si)晶片，其不在红外(IR)敏感元件和多路复用器的输入级之间采用单独结合的引线。晶片首先在第一检测器阵列区域中涂覆硒化铅(PbSe)，然后在第二检测器阵列区域内涂覆硫化铅(PbS)。因此，PbSe和PbS在Si晶片上的直接化学沉积允许消除单独的引线结合、形成凸点(bumping)、芯片倒装、将检测器阵列元件连接到例如多路复用器的Si芯片电路的平面互连方法，以使得能够容易制造非常长的阵列。相对于常规的电极配置，对于给定体积的检测器材料，所采用的电极结构产生电极之间的电场梯度的增加。L.Pintilie、E.Pentia、I.Matei、I.Pintilie和E.Ozbay，Field-effect-assistedphotoconductivityinPbSfilmsdepositedonsilicondioxide(沉积在二氧化硅上的PbS膜中的场效应辅助光电导率)，J.Appl.Phys.，第91卷，第5782页，2002年，描述了将化学浴中的硫化铅(PbS)薄膜沉积到SiO2/Si(n型)基板上。通过在PbS表面上蒸发源极和漏极金电极并且在Si基板上蒸发铝栅电极，来获得伪金属氧化物半导体器件。针对不同值和极性的漏极和栅极电压，可以室温下在800-2700nm波长域观察到PbS层中的场效应辅助光电导率。当两个半导体都处于耗尽状态时，获得了正栅极的最佳结果。与不存在或不使用栅电极的情况相比，可以获得约25％的光电导信号的增强。US2014/124782A1公开了一种图像传感器，其在基板上具有第一层，其中第一层包括含硫属化物的材料。图像传感器还具有检测部，该检测部连接到第一层并且被配置为检测第一层的电特性的变化。此外，图像传感器包括位于基板和第一层之间的插入层，其中插入层与基板和第一层都接触。特别地，插入层包括有限脉冲响应滤波器。除了这种类型的滤波器之外，除了基板本身之外不使用其他滤波器，基板本身可以包括半导体材料(例如，硅或锗)并且放置在入射光的传播路径上以便过滤入射光以产生“更纯净的红外光”。US2006/065833A1公开了一种响应于高达约1600nm的红外检测器。检测器包括选自Si、GaAs、Ge或其组合的基板，设置在基板上的滤光层，设置在滤光层上并包括辐射上转换材料的转换层，以及转向器，该转向器被配置成将上转换辐射引导至用于产生与上转换辐射成比例的电子信号的基板。这里，滤光层可以包括可见光透明UV衰减的材料。为此目的，可以优选使用金属氧化物、Ta2O5、SnO2、ZnO和InSb。可替换地，滤光层可以是长通滤波器，其配置用于过滤低于约1100nm的入射辐射，同时传输高于约1100nm的波长。此外，上述转换层可以选自如本文所示的大量不同材料。WO2014/12355A1公开了一种可调谐光谱仪和制造方法，其中光谱仪包括：光学滤波器；由半波间隔物隔开的第一反射器叠层和第二反射器叠层，第一反射器叠层和第二反射器叠层中的至少一个包括热光材料；加热器和散热器，该加热器和散热器与第一反射器叠层、第二反射器叠层和半波间隔器中的至少一个接触；以及检测器阵列。这里，光学滤波器优选地是具有法布里-珀罗腔的单色或窄带干涉滤波器。尽管上述设备所指示的优点，仍然需要针对简单、成本低且仍然可靠的光学检测器进行改进，特别是对于红外光谱范围的应用。本专利技术解决的问题因此，本专利技术所解决的问题是指定一种用于光学检测的设备和方法，其至少基本上避免了这种类型的已知设备和方法的缺点。特别是，提供一种改进的简单、成本低且仍然可靠的光学检测器，其用于检测光学辐射，特别是在红外光谱范围内，特别是关于感测透射率、吸收、发射和反射率中的至少一个将是期望的。因此，光学检测器优选地以能够有效地尽可能有效地去除杂散光进入传感器层的方式来布置。
技术实现思路
本专利技术利用独立权利要求的特征解决了该问题。在从属权利要求和/或以下说明书和详细实施例中给出了可以单独地或组合地实现的本专利技术的有利改进。如这里所使用的，表达“具有”、“包括”和“包含”以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学检测器(110)，包括：光学滤波器(114)，其具有至少第一表面(116)和第二表面(118)，所述第二表面(118)相对于所述第一表面(116)相对地设置，其中所述光学滤波器(114)设计用于允许由所述第一表面(116)接收的入射光束(120)穿过所述光学滤波器(114)到达所述第二表面(118)，从而通过修改所述入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；传感器层(128)，其包括沉积在所述光学滤波器(114)的所述第二表面(118)上的光敏材料(130)，其中所述传感器层(128)设计为以取决于所述修改光束(122)对于所述传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；以及评估设备(140)，其被设计为通过评估所述传感器信号来生成由所述入射光束(120)提供的至少一个信息项。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.25 EP 16195456.51.一种光学检测器(110)，包括：光学滤波器(114)，其具有至少第一表面(116)和第二表面(118)，所述第二表面(118)相对于所述第一表面(116)相对地设置，其中所述光学滤波器(114)设计用于允许由所述第一表面(116)接收的入射光束(120)穿过所述光学滤波器(114)到达所述第二表面(118)，从而通过修改所述入射光束(120)的光谱成分来生成修改光束(122)；传感器层(128)，其包括沉积在所述光学滤波器(114)的所述第二表面(118)上的光敏材料(130)，其中所述传感器层(128)设计为以取决于所述修改光束(122)对于所述传感器层(128)的照射的方式来生成至少一个传感器信号；以及评估设备(140)，其被设计为通过评估所述传感器信号来生成由所述入射光束(120)提供的至少一个信息项。2.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述检测器(110)被设计用于检测红外光谱范围的至少一个分区中的至少一个波长，所述红外光谱范围在760nm至1000μm的范围。3.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)选自带通滤波器(124)、长通滤波器、短通滤波器、单色滤波器、摄影滤波器、偏振滤波器和带阻滤波器。4.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)是彩色玻璃滤波器、金属网滤波器或光学干涉滤波器中的一种。5.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)适于进一步修改所述入射光束(120)的传播方向或偏振类型中的至少一个。6.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)适于通过应用至少一种非线性光学效应来进一步修改所述入射光束(120)。7.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，至少两个单独的电触点(136，136')接触所述传感器层(128)，其中，所述电触点(136，136')被设计为将所述传感器信号传输到所述评估设备(140)。8.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光敏材料(130)是无机光电导材料(130)，所述无机光电导材料(130)包括硒、碲、硒碲合金、金属氧化物、IV族元素或化合物、III-V族化合物、II-VI族化合物、硫属化物、氮属元素化物、卤化物、及其固溶体和/或掺杂变体中的一种或多种。9.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述硫属化物选自硫化铅(PbS)、铜铟硫化物(CIS)、铜铟镓硒化物(CIGS)、铜锌锡硫化物(CZTS)、硒化铅(PbSe)、硒化铜锌锡(CZTSe)、碲化镉(CdTe)、碲化镉汞(HgCdTe)、碲化汞锌(HgZnTe)、硫硒化铅(PbSSe)、铜锌锡硫硒硫属化物(CZTSSe)、及其固溶体和/或掺杂变体。10.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，其中，所述光学滤波器(114)是或包括电绝缘基板(126)或半导体基板(162)中的一个。11.根据前述权利要求中任一项所述的检测器(110)，还包括在所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)之间的中间层(170)。12.根据前述权利要求所述的检测器(110)，其中，所述中间层(170)包括以下中的一个：-厚绝缘层(172)，其以如下方式设计：所述光学滤波器(114)和所述传感器层(128)能够单独操作为第一光学传感器和第二光学传感器，其中所述厚绝缘层(172)表现出选择的厚度以阻止所述第一光学传感器和所述第二光学传感器之间的相互作用；或者-薄绝缘层(174)，其以如下方式设计：在所述光学滤波器(114)和所述传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·瓦鲁施，R·森德，I·布鲁德，W·赫尔梅斯，
申请(专利权)人：特里纳米克斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE