本发明专利技术揭示一种集成波导，其包括一构造成通过一第一主表面接收一第一电磁场分布并具有一第二主表面的介电结构，其中所述第一电磁场分布在所述介电结构内产生一第二电磁场分布。所述波导进一步包括在所述介电结构中设置于所述第一主表面与所述第二主表面之间的至少一个金属元件，所述至少一个金属元件构造并定位成实现所述第二电磁场分布以增加入射到所述第二主表面的一所选区域上的所述第二电磁场分布的量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术揭示一种集成波导，其包括一构造成通过一第一主表面接收一第一电磁场分布并具有一第二主表面的介电结构，其中所述第一电磁场分布在所述介电结构内产生一第二电磁场分布。所述波导进一步包括在所述介电结构中设置于所述第一主表面与所述第二主表面之间的至少一个金属元件，所述至少一个金属元件构造并定位成实现所述第二电磁场分布，以增加入射到所述第二主表面的一所选区域上的所述第二电磁场分布的量。
技术介绍
成像技术是将图像转换为代表性信号的科学。成像系统广泛应用于许多领域中，包括商业市场、消费市场、工业市场、医疗市场、国防市场及科学市场。多数图像传感器是基于硅的半导体器件，其使用一像素阵列来捕捉光，其中每个像素均包括某种类型的光电探测器(例如光电二极管或光电门)来将入射到光电探测器上的光子转换为对应的电荷。CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器是得到最广泛认可和使用的基于半导体的图像传感器类型。图像传感器产生高质量图像的能力取决于图像传感器的光灵敏度，而图像传感器的光灵敏度又取决于其像素的量子效率(QE)和光效率(OE)。图像传感器通常用其QE或其像素QE来规定，像素QE通常定义为像素的光电探测器将入射到光电探测器上的光子转换为电荷的效率。像素的QE通常受限于工艺技术(即硅的纯度)和所使用光电探测器的类型(例如，光电二极管或光电门)。然而，不管像素的QE如何，对于入射到像素上的将转换为电荷的光来说，其必须到达光电探测器。由此可知，本文所讨论的OE是指像素将光子自像素表面转移至光电探测器的效率，且定义为入射到光电探测器上的光子数量与入射到像素表面的光子数量的比率。至少有两个因素可显著影响像素的OE。第一，像素在阵列中相对于主装置中任一成像光学器件(例如，数字相机中的透镜系统)的位置可影响像素的OE，因为它影响光入射到像素表面的角度。第二，像素探测器相对于像素结构的其它元件的几何排列可影响像素的OE，因为如果构造不当，这些结构元件可对光自像素表面传播至光电探测器产生不利影响。后者对于通常包括有源组件(例如每一像素内的复位及访问晶体管及相关的互连电路和选择电路)的CMOS图像传感器而言尤其正确。某些类型的CMOS图像传感器进一步包括每一像素内的放大及模拟-数字转换电路。人们已经做出某些努力对光电探测器相对于像素结构中其它元件的排列进行光学建模，以预测入射光将如何穿过像素并由此确定将使入射到像素上的大多数光到达光电探测器的像素构造。然而，这些努力通常依赖于并不能在图像传感器规模上对光的行为进行精确建模的标准几何光学，例如射线跟踪技术。随着技术的按比例缩放且像素元件变得与光波长相当(例如以深亚微米技术构建而成的CMOS图像传感器)，这一点尤其正确。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术提供一种集成波导。所述集成波导包括一构造成通过一第一主表面接收一第一电磁场分布且具有一第二主表面的介电结构，其中所述第一电磁场分布在所述介电结构内产生一第二电磁场分布。该波导进一步包括在介电结构中设置于第一主表面与第二主表面之间的至少一个金属元件，所述至少一个金属元件构造并定位成实现第二电磁场分布以增加入射到第二主表面中所选区域上的第二电磁场分布的量。附图说明参照如下附图可更好的理解本专利技术的实施例。附图中的元件未必相互成比例。相同的参考数字指示对应的相同部分。图1是一方框图，其大体显示一根据本专利技术使用电磁场模拟技术构建而成的图像传感器的一实施例。图2A是一示意性方框图，其大体显示一有源像素传感器的一实施例。图2B显示图2A中有源像素传感器的一实例性布局。图3是一有源像素传感器的剖面的说明性实例。图4是一显示根据本专利技术的集成波导的一实施例的示意图。图5是一有源像素传感器的剖面的说明性实例，该有源像素传感器具有一经构造以形成集成波导的结构。图6是一有源像素传感器的剖面的说明性实例，该有源像素传感器具有一经构造以形成集成波导的结构。图7是一流程图，其显示一用于确定一优化像素光效率的像素构造的过程的一实施例。图8A显示使用电磁场模拟技术模拟的入射光通过一实例性像素的传播。图8B显示使用电磁场模拟技术模拟的入射光通过一实例性像素的传播。图9是一流程图，其显示一用于确定一优化所选像素性能标准的像素构造的过程的一实施例。图10A显示一实例性像素的一部分的剖面。图10B是一曲线图，其显示使用几何模拟技术及电磁场模拟技术在图10A所示像素的衬底上得到的光强。具体实施例方式在下文的具体实施方式中，将参照构成本文一部分的附图，附图中以例解方式显示其中可实施本专利技术的具体实施例。就此而论，参照所述附图的取向来使用诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“前面的”、“后面的”等方向性术语。因为本专利技术实施例的组件可按许多不同的取向定位，所以所使用的方向性术语是用于例解而绝非限定目的。应了解，也可利用其它实施例并可作出结构或逻辑上的改变，此并不背离本专利技术的范围。因此，下文的具体实施方式不应视为具有限定性意义，且本专利技术的范围是由随附权利要求书界定。图1是一方框图，其大体显示一互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素图像传感器(APS)30的一实施例，该互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素图像传感器(APS)30包括一由在硅衬底35上形成并根据电磁场模拟技术构建而成的像素34构成的焦平面阵列32。APS 30包括控制器36、行选择电路38、及列选择及读出电路40。阵列32布置成复数个行和列，每行像素34通过行信号总线42耦接至行选择电路38且每列像素34通过输出线44耦接至列选择及读出电路40。如图1所大体所示，每个像素34包括一光电探测器46，一电荷转移部分48及一读出电路50。光电探测器46包括一用于将入射光子转换为电子的构件，例如，光电二极管或光电门。CMOS图像传感器30由控制器36操作，控制器36通过经由行选择电路38和列选择及读出电路40分别选择并激活合适的行信号线42及输出线44来控制读出在积分期间由像素34所积聚的电荷。通常，像素34的读出是一次执行一行。就此而言，一所选行中的所有像素34是通过其对应的行信号线42同时激活，且所激活的行中的像素34所积聚的电荷是通过由列选择及读出电路40激活输出线44来读出。图2A是一示意性方框图，其大体显示APS(例如，图1中的APS 34)的一实施例。APS 34包括光电探测器46、电荷转移部分48及读出电路50。电荷转移部分48进一步包括一转移门52(有时称为访问晶体管)、一浮动扩散区54及一复位晶体管56。读出电路50进一步包括一行选择晶体管58及一源跟随晶体管60。控制器36通过经由行信号总线42a提供复位、访问及行选择信号而使APS 34以两种模式工作积分模式和读出模式，如图所示，行信号总线42a包括一单独的复位信号总线62、访问信号总线64及行选择信号总线66。尽管仅显示一个像素34，但行信号总线62、64及66延伸穿过一给定行的所有像素，而且图像传感器30的每行像素34都有其自身对应的一组行信号总线62、64及66。像素34最初处于复位状态，其中转移门52及复位门56导通。在要开始积分时，复位晶体管56及转移门52关断。在积分周期期间，光电探测器46积聚光生电荷，光生电荷与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成波导，其包括：一介电结构，其构造成通过一第一主表面接收一第一电磁场分布且具有一第二主表面，所述第一电磁场分布在所述介电结构中产生一第二电磁场分布；及至少一个金属元件，其设置于所述介电结构中所述第一主表面与所述第二主表 面之间，所述至少一个金属元件经构造并定位以实现所述第二电磁场分布以增加所述第二电磁场分布中入射到所述第二主表面的一所选区域上的量。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得B卡特利塞，约翰S温斯特兰，
申请(专利权)人：安捷伦科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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