光检测器件(100)，包括多个像素(101a-101b)，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个导电的电极(112，118a-118c，202，302)的交替叠层，其中：每个光电二极管包括与掺杂非晶半导体层(116a-116c)接触的本征非晶半导体层(114a-114c)，这些非晶半导体层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在两个电极之间，且每对光电二极管包括设置在这些光电二极管之间的一个电极；在每个像素中，每个电极包括未重叠在像素的其他电极上并电连接到充满导电材料的互连孔(124a-124d)的导电部分；在每个像素中，导电材料的部分(128a-128d)大致重叠在每个所述未重叠电极部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微电子光检测器件或图像传感器领域，更具体地，涉及“ IC上”型彩色光检测器件领域，换句话说，包括置于集成电路上方的光检测器件，该集成电路用于处理所述光检测器件产生的电荷。本专利技术还涉及一种制作这种光检测器件特别是“IC上”型光检测器件的方法。
技术介绍
有几种类型的微电子图像传感器(1)所谓的CCD(耦合电荷器件)传感器，其通过晶体半导体基板中的光电效应由传感器接收的可见光子产生电子-空穴对，然后收集势阱中的电子；(2)所谓的CMOS (互补型金属氧化物半导体)传感器或者APS (主动像素传感器)， 其中，晶体半导体中产生的电荷的每个收集带附有放大器；(3)所谓“IC上”传感器是CMOS传感器族的部分，其中，在置于主要作为放大器的集成电路上方的一个或几个光检测材料中产生电荷。微电子图像传感器通常在不同图像传感器上装配并排放置的3或4滤色器，以确定接收光的色度坐标，例如遵从CIE的XYZ、RGB或实验室标准。在“A highly reliable Amorphous Silicon photosensor for above ICCMOS image sensor'^by N. Moussy et al.， International Electron Devices Meeting 2006, IEDM' 06, December 11-13 2006, page 1-3的文献中描述了这样一种图像传感器，其还在图1中被示出并被标记为参考数字1。该图像传感器1由两部分构成集成电路和位于集成电路上方(IC上)的“视网膜” (retina)。该集成电路包括其上形成CMOS晶体管4的衬底2，介电层6覆盖CMOS晶体管4，在介电层6中形成彼此电连接并连接到CMOS晶体管4的数层电互连层。在图1所示的例子中，传感器1包括第一互连层8和第二互连层10。位于介电层6上方的由元件形成的“视网膜”包括几个例如由铬构成的下部电极12。在传感器1中的每个像素都包括一个下部电极12。这些下部电极12被电连接到第二互连层10并被厚本征非晶硅层14覆盖，本征非晶硅层14本身又由掺杂非晶硅薄层16覆盖。由ITOan和Sn的氧化物)构成并且由传感器1中的所有像素共用的透明上部电极18设置在掺杂非晶硅薄层16上。钝化层20 将滤色器22 (每个像素一个滤波器，例如设置为Bayer滤波器)与上部电极18分开。平面化层M覆盖滤色器22，微透镜26 (每个像素一个)位于平面化层M上。考虑到非晶硅层14和16具有不同的掺杂(一个是本征的另一个是掺杂的)，它们形成了一个冶金结从而形成一个光电二极管，在这些非晶硅层14和16中吸收的光产生电荷，然后这些电荷被光电二极管中存在的电场分离，收集的电荷形成电信号，然后电信号被传感器1中的集成电路放大。在该图像传感器中，滤色器吸收传感器所接收的光的2/3以上，因此，对于实际的光检测来讲仅可得到接收光的1/3。众所周知，可以制作彩色图像传感器不带滤色器。例如，文献US2005/0205958 Al公开了一种没有滤色器而是在其中具有层叠的各种光检测层的图像传感器。这种传感器还包括大量通过介电层彼此分离且插入在光检测层之间的导电层形式的电极。在这种类型的叠层中，电极与集成电路放大器之间的电连接的制造复杂且具有限制性。而且，由于与制造包括滤色器的传感器的方法相比，向该器件的制作方法增加了许多步骤，所以这些连接的电隔离成为一个问题，使得这种传感器的制造成本也比包含滤色器的传感器昂贵得多。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是公开一种光检测器件或一种图像传感器，例如“IC上”型的， 对于这种光检测器件，这种结构尤其使得与进行光检测的器件的部分的电连接的制造变得容易，并且其制造成本不是非常昂贵。为了实现该目的，本专利技术公开了一种光检测器件，其包括多个像素，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层结构，每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，掺杂非晶半导体层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极。本征非晶半导体相当于非掺杂非晶半导体，换句话说，没有对其有意地加入掺杂剂。因此，这种光检测器件包括光检测结构，该光检测结构在电极之间包括几个非晶半导体层，例如非晶硅层，可能是连续的，该电极可由对所检测的光透明的导电材料构成， 例如由ITO构成。因此，在该叠层中具有电极-二极管-电极-二极管等的交替层叠。这样，叠层中彼此相邻的两个光电二极管由一个由导电材料构成的电极分开。因此，本专利技术公开了一种例如“IC上”型的光检测器件，其不具有任何滤色器，且能获得从光检测器件接收的光的色度坐标，例如像那些符合CIE XYZ、RGB或实验室标准，或者场景的热像。特别是，透明电极的尺寸可圈定器件的光检测部分的像素，即其尺寸可以略小于像素的尺寸。考虑到非晶半导体在本征或不被照亮时是不良导电体，其电隔离遮蔽或非照亮区域的电极，换而言之，周围电极。这样，该光检测器件不需要任何介电层去电隔离电极，因为这种隔离功能已经通过电极周围的未照亮非晶半导体部分完成。这种光检测器件不需要任何额外的介电层或部分来电隔离可以通过非晶半导体层与电极之间形成电接触实现的电连接，对于这些电连接不需要特定的隔离步骤。而且，在光检测结构中省去介电层使得对收集光有贡献的有效表面积大于根据现有技术的器件中对收集光有贡献的表面积。与包含滤色器的光检测器件相比，该光检测器件可以允许有较大的像素，换句话说，大约垂直于传感器所接收的光线的像素尺寸大于具有滤色器的光检测器件中的像素的尺寸，因为在该器件中，每个像素输出几个信号(每个光电二极管一个信号)，例如为了找出所接收光的色度坐标至少两个信号，而在包括设置为Bayer滤波器的滤色器的光检测器件为了获得同样的信息需要4个像素。选择检测材料使得其只对光检测器件所要检测的光谱敏感。在光检测器件意将检测可见光波长范围(在约380nm 780nm之间)内的颜色的情况下，其中，非晶半导体可以是硅，因为该种半导体对红外光透明，可以耦合到光检测器件的光学结构，例如微透镜，通常对紫外光是不透明的。因此，仅可见光谱可被不增加任何额外的通常与根据现有技术的 Bayer滤色器相关的滤色设备的光检测器件检测到。本专利技术还公开了一种光检测器件，包括多个像素，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层，其中每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，掺杂非晶半导体层不同于其他光电二极管的半导体层，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极；在每个像素中，每个电极包括至少一个未重叠在其他像素电极上并电连接到穿过所述非晶半导体层和未重叠在其他电极上的所述部分的至少一个互连孔的导电材料的部分，所述互连孔用至少一种导电材料填充；在每个像素中，导电材料的部分大致重叠在每个所述的未重叠在像素其他电极上的电极的部分上且设置在非晶半导体层上方。因此，它们未连接到的电极的电连接是电隔离的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.07 FR 09546861.光检测器件(100，200，300)，包括多个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)，每个像素包括至少一个多个光电二极管和由导电材料构成的多个电极(112，118a-118c，202， 302)的交替叠层，其中每个光电二极管包括不同于其他光电二极管中的非晶半导体层的、设置得与至少一个掺杂非晶半导体层(116a-116c)接触的至少一个本征非晶半导体层(IHa-IHc)，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极(118b-118c)，在每个像素中，每个电极包括未重叠在其他像素电极上并电连接到至少一个互连孔 (124a-124d)的至少一个导电材料的部分(U6a-126d)，所述互连孔穿过所述非晶半导体层和未重叠在其他电极上的所述部分，所述互连孔用至少一种导电材料填充，在每个像素中，导电材料的部分(128a-U8d)大致重叠在未重叠在所述像素的其他电极上的电极的每个所述部分上且设置在所述非晶半导体层上方。2.根据权利要求1所述的器件(100，200，300)，其中，每个像素(lOla-lOlb， 201a-201b,301a-301b)包括至少两个光电二极管的叠层。3.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，还包括至少一个集成电路 (102，104)，所述集成电路电连接到设置在所述集成电路(102，104)和光电二极管的所述叠层之间的至少一个电互连层(108，110)，所述互连孔的导电材料至少电连接到所述电互连层(108，110)。4.根据权利要求3所述的器件(100，200，300)，其中，在每个像素(lOla-lOlb， 201a-201b，301a-301b)中，所述电极(112,202,302)中的一个置于所述电互连层(108， 110)和光电二极管的所述叠层之间，所述像素的所述其他电极(118a-118c)由至少一种对所述光电二极管检测到的波长透明的材料构成。5.根据权利要求4所述的器件000，300)，其中，所述互连孔的所述导电材料通过设置在位于所述电互连层(108，110)与光电二极管的所述叠层之间的所述电极 (202,302)中的一个处的导电材料的至少一部分O04)电连接到所述电互连层(108，110)。6.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，其中，在每个像素 (101a-101b，201a-201b，301a-301b)中，所述电极(112，118a_118c，202，302)与相邻像素 (101a-101b，201a-201b，301a-301b)的电极(112，118a_118c，202，302)之间通过非晶半导体层(114a-114c,116a-116...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·吉东，伯努瓦·吉夫哈德，诺贝特·穆塞西，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：
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