用于具有单光子雪崩二极管像素的半导体器件的改进微透镜制造技术

本发明专利技术题为“用于具有单光子雪崩二极管像素的半导体器件的改进微透镜”。本发明专利技术公开了一种成像设备，其可以包括多个单光子雪崩二极管(SPAD)像素。该SPAD像素可以与方形曲面微透镜重叠以将入射在像素上的光引导到像素的光敏区域上。方形曲面微透镜可以被形成为与每个其他SPAD像素对准的第一组和第二组微透镜，并且可以允许在相邻透镜之间没有间隙的情况下形成方形曲面微透镜。除此之外或另选地，每个方形曲面微透镜的中心部分可以由填充微透镜填充。方形曲面微透镜和填充微透镜可以一起在每个SPAD像素上方形成凸形微透镜。形成填充微透镜的材料具有比形成方形曲面微透镜的材料更高的折射率。

【技术实现步骤摘要】
用于具有单光子雪崩二极管像素的半导体器件的改进微透镜
技术介绍
本申请整体涉及成像系统，并且更具体地讲，涉及包括用于单光子检测的单光子雪崩二极管(SPAD)的成像系统。现代电子设备(诸如蜂窝电话、相机和计算机)常常使用数字图像传感器。图像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素的阵列形成。每个像素通常包括光敏元件(诸如光电二极管)，这些光敏元件接收入射光子(入射光)并把光子转变为电信号。每个像素还可以包括与光重叠并且将光聚焦在光敏元件上的微透镜。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。具有背面照明式像素的常规图像传感器可能以各种方式遭受功能受限。例如，一些常规图像传感器可能无法确定从图像传感器到正被成像的对象的距离。常规图像传感器的图像质量和分辨率也可能低于期望的图像质量和分辨率。为了改进对入射光的敏感性，有时可以在成像系统中使用单光子雪崩二极管(SPAD)。然而，SPAD可能需要比常规图像传感器更大的光敏区域，并且因此可能需要更厚的微透镜以将光聚焦在SPAD内的光敏元件上。创建足够厚以将光聚焦到下面的SP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括：/n多个单光子雪崩二极管像素；/n多个第一微透镜，其中所述第一微透镜中的至少一个覆盖所述多个单光子雪崩二极管像素中的每个；和/n多个第二微透镜，其中每个第二微透镜填充所述多个第一微透镜中的间隙。/n

【技术特征摘要】
20190313 US 62/817,954;20190503 US 16/402,4291.一种半导体器件，包括：
多个单光子雪崩二极管像素；
多个第一微透镜，其中所述第一微透镜中的至少一个覆盖所述多个单光子雪崩二极管像素中的每个；和
多个第二微透镜，其中每个第二微透镜填充所述多个第一微透镜中的间隙。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中每个第一微透镜是具有中心开口的曲面微透镜，其中每个第二微透镜填充所述第一微透镜中的中心开口中的相应的中心开口，其中所述多个单光子雪崩二极管像素各自具有第一形状，其中所述第一微透镜中的每个具有与所述第一形状匹配的第二形状，其中所述第一形状和所述第二形状都是方形，其中每个第一微透镜由具有第一折射率的材料形成，并且其中每个第二微透镜由具有比所述第一折射率更高的第二折射率的材料形成。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一微透镜和所述第二微透镜一起形成多个凸形微透镜，其中所述凸形微透镜中的每个与所述多个单光子雪崩二极管像素中的相应单光子雪崩二极管像素重叠，并且其中所述第一微透镜和所述第二微透镜至少部分地由相同材料形成。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一微透镜是球形微透镜，其中所述球形微透镜在每个单光子雪崩二极管像素上方以二乘二的阵列形成，并且其中所述第二微透镜中的每个填充每个像素上方的四个球形微透镜之间的间隙。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第一微透镜是方形曲面微透镜，其中相邻的第一微透镜彼此直接接触，并且其中所述第二微透镜填充所述方形曲面微透镜中的中心间隙。


6.一种在多个单光子雪崩二极管上方形成微透镜的方法，所述方法包括：
在半导体晶圆上方施加第一微透镜材料；
通过第一掩模来暴露所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·苏弗里德格，李秉熙，U·博提格，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US