[發明專利]光子器件及其形成方法和成像器件

在審

• 申請號: 202011294865.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN113206165A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 洪蔡豪;劉陶承;陳盈薰
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0216;H01L31/18;H01L27/146
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

提供了具有增大的量子效應長度的光子器件及其形成方法。在一些實施例中，光子器件包括具有第一表面的襯底。腔從第一表面至第二表面延伸至襯底中。半導體層設置在位于襯底的腔中的第二表面上，并且覆蓋層設置在半導體層上。半導體層配置為接收穿過襯底的入射輻射并且在半導體層和覆蓋層之間的界面處全內反射該輻射。本申請的實施例還涉及成像器件。

技術領域

本申請的實施例涉及光子器件及其形成方法和成像器件。

背景技術

光子器件，諸如圖像傳感器、光電探測器、光電傳感器等，是光或其他電磁輻射的傳感器。這樣的器件通常將入射光子轉換成電信號，諸如電流。入射光可以通過半導體材料轉換成電流，該半導體材料吸收光子，從而使得電子從材料的導帶轉換成自由電子。

光子器件通常具有受到吸收光子以生成電信號的半導體材料(或量子效應材料)的尺寸的限制的量子效率。量子效率(QE)是有助于電信號的入射光子的分數。

發明內容

本申請的一些實施例提供了一種光子器件，包括：襯底，具有第一表面和從所述第一表面至第二表面延伸至所述襯底中的腔；半導體層，位于所述襯底的所述腔中的所述第二表面上；以及覆蓋層，位于所述半導體層上，其中，所述半導體層配置為接收穿過所述襯底的入射輻射，并且在所述半導體層和所述覆蓋層之間的界面處全內反射所述輻射。

本申請的另一些實施例提供了一種形成光子器件的方法，包括：在襯底中形成腔，所述腔從第一表面至第二表面延伸至所述襯底中；在所述腔中的所述襯底的側壁上形成側壁間隔件；以及在所述襯底的所述腔中的所述第二表面上形成半導體層，所述半導體層鄰接所述腔中的所述側壁間隔件。

本申請的又一些實施例提供了一種成像器件，包括：第一襯底，具有第一表面和從所述第一表面延伸至所述第一襯底中的多個腔；光電探測器的陣列，形成在所述第一襯底的多個腔中，所述光電探測器中的每個包括：半導體層，位于所述襯底的所述腔中的所述第二表面上；以及覆蓋層，位于所述半導體層上，其中，所述半導體層配置為接收穿過所述第一襯底的入射輻射并且在所述半導體層和所述覆蓋層之間的界面處全內反射所述輻射；以及電子電路，電耦接至所述光電探測器的陣列，并且配置為響應于接收所述入射輻射而接收和處理由所述光電探測器的陣列生成的電信號。

附圖說明

當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳理解本發明的各個方面。應該指出，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。

圖1是示出根據本發明的一些實施例的器件的截面圖。

圖2示出了在位于具有第一折射率η₁的第一材料和具有第二折射率η₂的第二材料之間的界面處的光的全內反射。

圖3A至圖3E是示出在一些實施例中的形成光電探測器器件(諸如圖1中所示的器件)的方法的截面圖。

圖4是示出根據一些實施例的成像器件的截面圖。

圖5A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，并且圖5B是示出圖5A的器件的半導體層的透視圖。

圖6A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，并且圖6B是示出圖6A的器件的半導體層的透視圖。

圖7A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，并且圖7B是示出圖7A的器件的半導體層的透視圖。

圖8A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，并且圖8B是示出圖8A的器件的半導體層的透視圖。

圖9A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，圖9B是示出圖9A的器件的半導體層的透視圖。

圖10A是根據一些實施例的示出器件的截面圖，并且圖10B是示出圖10A的器件的半導體層的透視圖。

具體實施方式