图像传感器和光学器件制造技术

本公开的实施例涉及图像传感器和光学器件。一种图像传感器，包括：第一层，由光电材料制成；以及衍射光栅，位于第一层与传感器的被配置为接收光线的面之间；其中衍射光栅被配置为衍射所接收的光线，以对于给定波长优化位于完全包含在第一层内的平面中的衍射光线的量。利用本公开的实施例有利地允许增加光辐射的吸收，从而提高光传感器的灵敏度。从而提高光传感器的灵敏度。从而提高光传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器和光学器件


[0001]本公开总体上涉及光电子器件，更优选地涉及光传感器。

技术介绍

[0002]光传感器是能够在接收光线时生成电荷的光电子器件。光传感器优选地包括光电材料(即，吸收光子并生成电荷的材料)的层或区域。
[0003]到达光电材料层的光线没有被该层完全吸收。部分光线在所述层上被反射，并且部分光线穿过所述层。结果，由光传感器接收的光线的一部分不生成电荷。因此，光传感器效率较低。
[0004]在本领域中需要解决已知光传感器的全部或一些缺点。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是提供图像传感器和光学器件，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
[0006]本公开的一方面提供了一种图像传感器，包括：第一层，由光电材料制成；以及衍射光栅，位于第一层与传感器的被配置为接收光线的面之间；其中衍射光栅被配置为衍射所接收的光线，以对于给定波长优化位于完全包含在第一层内的平面中的衍射光线的量。
[0007]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅具有周期性形状。
[0008]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅包括多个第一块。
[0009]根据一个或多个实施例，其中第一块彼此相同。
[0010]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅包括多个第二块，每个第二块具有与每个第一块不同的至少一个尺寸。
[0011]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅和第一层由第一导电电极分隔。
[0012]根据一个或多个实施例，其中第一导电电极是完全覆盖第一层的第二导电层。
[0013]根据一个或多个实施例，图像传感器包括在与衍射光栅相对的一侧上与第一层接触的第二电极。
[0014]根据一个或多个实施例，图像传感器包括衬底，第一层被放置在衬底上。
[0015]根据一个或多个实施例，其中每个第二电极包括位于衬底中的导电区域。
[0016]根据一个或多个实施例，其中每个第二电极包括第三导电层，第三导电层被放置在导电区域之一上并且部分地放置在衬底上。
[0017]本公开的另一方面提供了一种光学器件，包括：波导层；以及衍射光栅，位于波导层与光学器件的被配置为接收光线的面之间；其中衍射光栅被配置为衍射所接收的光线，以对于给定波长优化位于完全包含在波导层内的平面中的衍射光线的量。
[0018]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅具有周期性形状。
[0019]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅包括多个第一块。
[0020]根据一个或多个实施例，其中第一块彼此相同。
[0021]根据一个或多个实施例，其中衍射光栅包括多个第二块，每个第二块具有与每个第一块不同的至少一个尺寸。
[0022]根据一个或多个实施例，光学器件包括衬底，波导层被放置在衬底上。
[0023]利用本公开的实施例有利地允许增加光辐射的吸收，从而提高光传感器的灵敏度。
附图说明
[0024]前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下具体实施例的描述中参考附图以说明而非限制的方式给出，在附图中：
[0025]图1示出了光传感器的一个实施例；
[0026]图2示出了光传感器的另一个实施例；以及
[0027]图3示意性地示出了图1和2的实施例的操作。
具体实施方式
[0028]在各个附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，在各个实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构，尺寸和材料特性。
[0029]为了清楚起见，仅对可用于理解本文所述实施例的操作和元件进行了详细说明和描述。
[0030]除非另有说明，当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其它元件被耦合。
[0031]在以下公开中，除非另有说明，当提及绝对位置限定词时，例如术语“前”，“后”，“顶”，“底”，“左”，“右”等，或提及相对位置限定词时，例如术语“上”，“下”，“较高”，“较低”等，或提及取向限定词时，例如“水平”，“垂直”等，是指图中所示的取向。
[0032]除非另有说明，表述“约”，“大约”，“基本上”和“以
…
量级”表示在10％以内，优选在5％以内。
[0033]图1示出了光传感器10的一个实施例。传感器10被配置为从前侧或顶侧接收光线12或辐射。传感器10被配置为在接收到具有波长λ等于传感器10的操作波长(即，等于值λ0，或在λ01与λ02之间的波长范围内)的光线时生成电荷。值λ0、λ01和λ02例如在250nm和1500nm之间，其对应于范围可以从紫外(UV)到可见光到近红外辐射(NIR)的辐射。
[0034]传感器10包括光电材料层14。光电材料被配置为当具有波长等于操作波长的光线与该光电材料接触时生成电荷。光与光电材料接触的时间越长，生成的电荷数越多。该层优选为平面层(即，层14优选包括彼此平行的底侧和顶侧)。
[0035]层14例如是量子膜、量子阱、量子点层，III－V材料、硅、InGaS或其它光电材料。例如，材料的选择取决于传感器的操作波长。优选地，层14的顶侧和底侧是平行的。III－V型材料是指至少一种III族材料(硼、铝、镓、铟、钛)和至少一种V族材料(氮、磷、砷、锑、铋、锇)的合金。
[0036]层14被放置在支撑件16上。支撑件16是半导体衬底，例如绝缘体上半导体(SOI)衬
底。在另一示例中，支撑件16是包括导电迹线和通孔的绝缘层的堆叠。
[0037]传感器10包括至少一个底部电极17，优选地多个底部电极17。图1中示出了单个电极17。例如，底部电极17对应于光传感器的像素。电极17包括位于衬底16中的由例如诸如铜的金属制成的导电区域18。区域18优选地与保持器16的顶侧齐平。电极17包括例如诸如氮化钛的金属的导电层20。例如，导电层20优选地完全覆盖区域18并且至少部分地覆盖层16。例如，层20优选通过层14的一部分或通过绝缘材料的一部分与相邻电极的层20分隔。因此，层20在一侧与区域18接触，并且在另一侧与层14接触。
[0038]层20将层14电连接到区域18。因此，在吸收光线时在层14中生成的电荷通过电极17传输到例如数据处理电路。
[0039]传感器10包括顶部电极22。电极22优选为例如金属的导电层。例如，电极22覆盖整个层14。例如，电极22为传感器10的所有像素所共用。电极22至少部分透明。优选地，电极22在等于操作波长的波长λ处是透明的。在本文中，透明是指电极22被配置为通过波长λ等于操作波长的辐射的至少75％。顶部电极22越透明(即，允许通过的辐射的比例越高)，传感器的效率将越高。
[0040]传感器10还包括衍射光栅24。例如，衍射光栅24位于电极22上。换句话说，光栅24例如通过电极22与层14分离。光栅24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：第一层，由光电材料制成；以及衍射光栅，位于所述第一层与所述传感器的被配置为接收光线的面之间；其中所述衍射光栅被配置为衍射所接收的光线，以对于给定波长优化位于完全包含在所述第一层内的平面中的衍射光线的量。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述衍射光栅具有周期性形状。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述衍射光栅包括多个第一块。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述第一块彼此相同。5.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述衍射光栅包括多个第二块，每个第二块具有与每个第一块不同的至少一个尺寸。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述衍射光栅和所述第一层由第一导电电极分隔。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述第一导电电极是完全覆盖所述第一层的第二导电层。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，包括在与所述衍射光栅相对的一侧上与所述第一层接触的第二电极。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，包括衬底，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，
类型：新型
国别省市：