[發(fā)明專利]具有通過倒錐體提高的量子效率的圖像傳感器

在審

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• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN113206113A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阿里雷薩·博納達(dá);林志強;比爾·潘;巴德里納斯·帕德瑪納班
• 申請（專利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種具有通過倒錐體提高的量子效率的圖像傳感器，包括：

半導(dǎo)體襯底，包括像素陣列，每個像素用于將入射在像素上的光轉(zhuǎn)換為電輸出信號，所述半導(dǎo)體襯底具有用于接收光的頂表面，所述頂表面在每個像素中形成多個倒錐體；以及

多個微透鏡，設(shè)置在頂表面上方并分別與多個倒錐體相對準(zhǔn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中，(i)每個微透鏡具有透鏡表面，以及(ii)對于每個像素，設(shè)置在像素上的微透鏡的透鏡表面之間在與微透鏡的光軸正交的維度上沒有間隙。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個像素具有倒錐體的2×2或3×3陣列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個像素在與微透鏡的光軸正交的平面上具有正方形截面，所述正方形截面具有邊長L_p，每個像素具有正好N×N個倒錐體，其中NL_p/(0.8微米)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個倒錐體的頂點與所述微透鏡中的相應(yīng)一個的光軸重合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個微透鏡被配置為使得用于綠光的焦點在所述倒錐體的底部上方，且用于近紅外光的焦點在所述倒錐體中。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個微透鏡被配置為使得用于綠光的焦點在所述倒錐體的底部上方，且用于近紅外光的焦點在所述底部的0.1微米內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，還包括設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底和所述微透鏡之間的濾色器陣列，所述濾色器陣列的每個濾色器覆蓋相應(yīng)的一個像素，所述濾色器陣列包括(a)透射近紅外光的近紅外濾色器組，以及(b)透射相應(yīng)的第一顏色、第二顏色和第三顏色的可見光的第一組可見光濾色器、第二組可見光濾色器和第三組可見光濾色器，其中第二顏色的波長短于第三顏色的波長且長于第一顏色的波長。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，所述濾色器陣列形成支撐所述微透鏡的平面上表面，設(shè)置在所述近紅外濾色器中的一個上方的每個所述微透鏡距所述平面上表面的高度超過設(shè)置在可見光濾色器中的一個上方的每個微透鏡距平面上表面的高度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像傳感器，設(shè)置在第二組中的可見光濾色器中的一個上方的每個微透鏡距平面上表面的高度(i)超過設(shè)置在第一組中的可見光濾色器的一個上方的每個微透鏡距平面上表面的高度以及(ii)小于設(shè)置在第三組中的可見光濾色器的一個上方的每個微透鏡距平面上表面的高度。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，所述濾色器陣列形成支撐所述微透鏡的平面上表面，其中位于近紅外濾色器中的一個下方的每個倒錐體的深度超過位于可見光濾色器中的一個下方的每個倒錐體的深度。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像傳感器，位于第二組中的可見光濾色器中的一個下方的每個倒錐體的深度(i)超過位于第一組中的可見光濾色器中的一個下方的每個倒錐體的深度以及(ii)小于位于第三組中的可見光濾色器中的一個下方的每個倒錐體的深度。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個倒錐體具有沿著所述半導(dǎo)體襯底的{111}晶面布置的四個側(cè)面。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，所述倒錐體的側(cè)面與所述微透鏡的光軸成20度和60度之間的角度。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，每個微透鏡可以具有垂直于其光軸的第一范圍，并且每個倒錐體可以具有在與相應(yīng)微透鏡的光軸正交的維度上的第二范圍，所述第二范圍小于所述第一范圍，以使倒錐體的底部位于所述頂表面的平面部分處。