CN105006478B - 光学传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光学传感器，该光学传感器包含半导体块，包含前侧与背侧。导波区位于半导体块的背侧上方，包含核心层，导波区用以引导入射光。光感测区域位于半导体块中，包含多接合光二极管。光感测区域用以感测来自导光区的发射光。本发明通过在生物样品与互连之间放置光二极管，从影像传感器的电子元件分离光学元件。金属互连将来自样品的光开通，因而降低光的损失，并且可达到高量子效率。随着光感测区域越接近样品，光感测区域暴露至更高强度的待测光。

Description

光学传感器
技术领域
本公开涉及光学传感技术领域，尤其涉及光学传感器。
背景技术
光学传感器广泛适用于不同的应用与产品中，例如摄影机、扫描器、复印机等。在不同技术领域中所使用的光学传感器设计为因应不同目的。不同形式的改良应用于合适的技术领域中。
为了改良光学传感器的效能与尺寸缩小，使用不同的光学传感器的设计。评估效能的方式之一为量测光学传感器的量子效率。量子效率为撞击光学元件的光子百分比，其产生电荷载体。其为光学传感器对于光的电子敏感性的量测。
发明内容
本公开的一些实施例提供一种光学传感器，其包括半导体块，其包括前侧与背侧；导波区，其位于该半导体块的该背侧上方，其包括核心层，该导波区用于引导入射光；以及光感测区域，其位于该半导体块中，其包括多接合光二极管，该光感测区域用于感测发射光。
本公开的一些实施例提供一种光学传感器，其包括半导体块，其包括前侧与背侧；导波区，其包括核心层，该导波区用于引导入射光；光感测区域，该光感测区域用于感测发射光；以及互连区，其位于该前侧上方，该互连区用于耦合该光感测区域，其中该互连区位于该光感测区域与该导波区之间。通过本发明提供的光学传感器，通过在生物样品与互连之间放置光二极管，从影像传感器的电子元件分离光学元件。金属互连将来自样品的光开通，因而降低光的损失，并且可达到高量子效率。随着光感测区域越接近样品，光感测区域暴露至更高强度的待测光。
附图说明
由以下详细说明与附随附图得以最佳了解本公开的各方面。注意，根据产业的标准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特征的尺寸。
图1至4为根据本公开的一些实施例说明光学传感器的剖面图。
图5至29为根据本公开的一些实施例说明制造光学传感器的方法的操作的剖面图。
图30至31为根据本公开的一些实施例说明光学传感器的剖面图。
图32为根据本公开的一些实施例说明光学传感器的剖面图。
附图标记说明：
8 光
20 入射部
21 光栅结构
23 样品放置部
25 通路结构
27 介电层、核心层
28 介电层
28 上包覆层
30 滤光层
31 阻层
33 离子植入操作
51 磊晶区
52 隔离区
53 源极区域
54 漏极区域
55 光感测区域
56 栅极介电
57 栅极电极
58 栅极结构
59 晶体管
70 介电层
71 第一层通路、接点
72 互连
73 互连区
75 层间介电(ILD)层
81 光
82 光
83 光
88 反射光
100 光学传感器
105 光学传感器
200 导波区
231 样品
278 导波部
281 覆盖层
282 介电层、下包覆层
511 半导体块
551、559、558 接点插塞
551、558、559 重掺杂区域
552 浅槽区
553 区域
554 中间槽区
555 区域
557 深槽区
561 栅极介电层
570 掺杂区
571 栅极电极层
578 高掺杂区
579 高掺杂区
800 前侧光学传感器
S1 前侧
S2 背侧
S23 侧壁
S27 上表面
S45、S235、S534、S523 界面
S55 顶部表面
S57 顶部表面
S100 暴露部
S105 暴露部
具体实施方式
以下公开内容提供许多不同的实施例或范例，用于实施本申请案的不同特征。元件与配置的特定范例的描述如下，以简化本申请案的公开内容。当然，这些仅为范例，并非用于限制本申请案。例如，以下描述在第二特征上或上方形成第一特征可包含形成直接接触的第一与第二特征的实施例，亦可包含在该第一与第二特征的间形成其他特征的实施例，因而该第一与第二特征并非直接接触。此外，本申请案可在不同范例中重复元件符号和/或字母。此重复为了简化与清楚的目的，而非支配不同实施例和/或所讨论架构之间的关系。
再者，本申请案可使用空间对应语词，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似语词的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应语词用以包括除了附图中描述的位向之外，装置于使用或操作中的不同位向。装置或可被定位(旋转90度或是其他位向)，并且可相应解释本申请案使用的空间对应描述。可理解当一特征形成于另一特征或基板上方时，可有其他特征存在于其间。再者，本申请案可使用空间对应语词，例如“之下”、“低于”、“较低”、“高于”、“较高”等类似语词的简单说明，以描述附图中一元件或特征与另一元件或特征的关系。空间对应语词用以包括除了附图中描述的位向之外，装置于使用或操作中的不同位向。装置或可被定位(旋转90度或是其他位向)，并且可相应解释本申请案使用的空间对应描述。
关于例如前侧照射光学生物传感器的前侧照射影像传感器，从生物样品发射的光移动穿过传导材料，例如金属互连，以及环绕该互连的介电材料，以到达设计用于感测所发射的光的光感测区域。金属互连可阻挡或散射部分的光，并且不可避免地削减光的强度，因而呈现低灵敏度。
通过在生物样品与互连之间放置光二极管，从影像传感器的电子元件分离光学元件。金属互连将来自样品的光开通，因而降低光的损失，并且可达到高量子效率。随着光感测区域越接近样品，光感测区域暴露至更高强度的待测光。
图1说明光学传感器100，其包含互连区73、导波区200以及光感测区域55。在一些实施例中，导波区200在互连区73和/或光感测区域55上方。光感测区域55在导波区200与互连区73之间。光感测区域55在导波区200下方并且在互连区73上方。半导体块511包含在磊晶区51中的磊晶层。光感测区域55在磊晶区51中。半导体块511包含前侧S1与背侧S2。在一些实施例中，导波区200在半导体块511的背侧S2上方。互连区73接近或接触前侧S1。
参阅图1，光8入射在入射部20的光栅结构21上。在一些实施例中，介电层28包含在光栅结构21上方的凹处，因而介电层27中的光栅结构21暴露，以及光8直接入射在介电层27上。在一些实施例中，光8的波长范围为约450纳米至约550纳米。光8从入射部20移动，并且在导波部278中传播。光8几乎都局限在介电层27中。光8可为在导波区200中移动的雷射光。光8可为在介电层27中传播的入射光。在一些实施例中，介电层27为导波区200的核心层27。导波区200导引光8从光源(未绘示)穿过导波区200的核心层27。光8到达导波区200的样品放置部23，并且照射在样品231上。由于光8局限在导波区200的核心层27中，因而光8本身可不与位于样品放置部23中的样品231反应。在一些实施例中，光8的表面消逝波(evanescentwave)耦合核心层27上方的样品231。响应光8的消散波，样品231发出某波长的光，例如萤光。例如，发射的萤光的波长可为样品231中的材料特征。例如，在一些实施例中，样品231发出不同波长的萤光，例如光81、光82与光83。光81、82与83穿过靠近导波区200底部的滤光层30。或者，从样品231发出的波长可穿透滤光层30。在一些实施例中，光81、82与83移动穿过滤光层30至磊晶区51。
在一些实施例中，滤光层30可为阻挡预定波长范围的滤波器。在一些实施例中，滤光层30设计用于过滤小于或大于光81、82与83的波长的光8的波长，因而光81、82与83系可穿透滤光层30，而光8无法穿透。光81、82与83穿过磊晶区51并且进入光感测区域55。
光感测区域55感测光，例如来自导波区200的发射光。在光感测区域55中，发射光，例如光81、82与83系分别在不同区域552、554与557被吸收。具体而言，光81、82与83分别被吸收于区域552与区域553之间、区域554与区域555之间以及区域557与磊晶区51之间的接合处。在一些实施例中，区域557是指深槽区557。在一些实施例中，区域554是指中间槽区554，以及区域552是指浅槽区552。对于不同波长的光，每一区域552、554、557的量子效率不同。例如，对于光81，接近区域557的量子效率大于对于另一光长的量子效率，该另一波长例如光82或83的波长。大部分的光81在区域557附近被吸收。在一些实施例中，光81、82、83的波长已分别增加顺序从最短至最长。在一些实施例中，光81可自约450nm至约550nm，光82可自约550nm至约650nm，以及光83可自约650nm至约800nm。
通过区域552、554或557中吸收的光81转换为区域557中的电荷载体。在一些实施例中，电荷载体可为正或负。电荷载体流至接点插塞551、559或558，因而将关于样品231特性的信息转移至互连区73中的电路，用于进一步处理和/或输出。
分别经由各区域552、554与557中的重掺杂区域551、558、559，将电荷载体转移至第一层通路71。在一些实施例中，第一层通路也可作为接点。例如，从区域552将电荷载体转移至区域552内的重掺杂区域551。在一些实施例中，重掺杂区域551与区域552包含相同型式的掺质，例如P型或是N型掺质。
在一些实施例中，区域552、554或557系经由重掺杂区域551、558或559，而耦合至另一半导体装置，例如晶体管59。在一些实施例中，重掺杂区域551、558或559经由接点71或互连72而耦合至另一半导体装置，例如晶体管59。从晶体管59将数据信息转移至互连区73中的电路。互连区73耦合接近前侧S1的光感测区域55中的多接合光二极管。多接合光二极管以与前侧S1接触的多重接合而接近前侧S1。在一些实施例中，多个晶体管59耦合至多个光感测区域55，因而转移在多个样品放置部23中关于样品231的数据信息。晶体管59的边界在前侧S1。在一些实施例中，在光学传感器100中的其他晶体管结构类似于晶体管59。
晶体管59耦合至光感测区域55中的光感测元件，以转移影像数据至电路，用于进一步处理和/或输出。在一些实施例中，光感测元件包含光感测二极管。在一些实施例中，光感测二极管包含区域557与555。
在一些实施例中，介电层28为上包覆层，其包含例如SiO2的材料。在一些实施例中，介电层27为核心层27，其包含例如Ta2O5或SiON的材料。在一些实施例中，互连72或通路结构25可由例如铝、铜、氮化钛、钨、钛、钽、氮化钽、硅化镍、硅化钴、TaC、TaSiN、TaCN、TiAl、TiAlN、其他合适的传导材料和/或其组合的材料组成。
在一些实施例中，以覆盖层取代介电层28。在一些实施例中，覆盖层包含金属或金属氧化物。该金属包含铝，以及该金属氧化物包含二氧化铝。在一些实施例中，玻璃层位于覆盖层与核心层27之间。位于核心层27上方的覆盖层包含纳米槽(nanowell)作为样品放置部23。
光感测区域55为多接合光二极管，用于侦测不同波长的光。在一些实施例中，半导体块511包含在磊晶区51中的第一导体型掺质，例如P型掺质。区域557包含第二导体型掺质，例如N型掺质。区域555包含第一传导型掺质。在一些实施例中，半导体层，例如区域555，为槽区。区域554包含第二传导型掺质。区域553包含第一传导型掺质。在一些实施例中，区域553为槽区。区域552包含第二传导型掺质。可依设计参数，变化每一半导体层的传导型。重掺杂区551、558或559包含第二传导型掺质。在一些实施例中，重掺杂区551、559或558的掺杂浓度约10E18至10E21原子/cm3。重掺杂区551、558或559较接近前侧S1而非背侧S2。在一些实施例中，重掺杂区551、558或559系与前侧S1接触。
区域552、553、554、555或557包含掺杂区570的薄层。掺杂区570系与前侧S1接触。在一些实施例中，掺杂区570比重掺杂区551、558或559更薄。在一些实施例中，掺杂区570的掺杂浓度约10E18至10E20原子/cm3。在一些实施例中，相较于光感测区域55中的其他区域，掺杂区570包含较高掺杂浓度。掺杂区570可避免载体扩散至外部环境，例如至互连区73。通过隔离接近前侧S1的表面缺陷，掺杂区570降低暗电流。
在一些实施例中，在磊晶区51以及区域552、553、554、555或557中的一些部分中的掺杂浓度约10E15至10E18原子/cm3。在一些实施例中，第一传导型掺质系P型掺杂，例如硼。磊晶区51为轻掺杂的磊晶，因而磊晶区51中的第一传导型掺质的掺杂浓度小于半导体块511的其他部分中的预定掺杂浓度。在一些实施例中，磊晶区51由SiGe组成作为P型掺杂的掺杂浓度。在一些实施例中，磊晶区51由SiC组成作为N型掺杂的掺杂浓度。在一些实施例中，磊晶区51包含SiGe或SiC的浓度分布。
区域557、554或552包含预定掺杂浓度的第二传导型掺质，例如磷。在一些实施例中，该预定掺杂浓度系实质相同。在一些实施例中，该预定掺杂浓度实质大于磊晶区51中的第一传导型掺质的掺杂浓度。
区域555或553包含一些预定掺杂浓度的第一传导型掺质，例如硼。在一些实施例中，该预定掺杂浓度实质相同。区域555或553中的第一传导型掺质的掺杂浓度实质大于区域557、554或552中的第二传导型掺质的预定掺杂浓度。
在一些实施例中，相较于区域557、554或552的另一部分，接近前侧S1的区域557、554或552的部分分别包含较高的掺杂浓度。换言之，区域557、554或552可包含每一区域内的掺质的浓度梯度。较接近重掺杂区559、558或551的区域557、554或552的部分作为区域557、554或552的终端，用于外部连接。在一些实施例中，重掺杂区559、558或551包含材料，例如金属或其他传导材料。
磊晶区51包含接近前侧S1的隔离区52。在一些实施例中，隔离区52为浅沟槽隔离(STI)特征或是硅的区域氧化作用(LOCOS)特征。隔离区52将磊晶区51中或半导体块511中的不同元件或区域定义且彼此隔离。例如，隔离区52将相邻的光感测区域55彼此隔离、隔离光感测区域55与晶体管59、或是将电路的一些元件彼此隔离等。在一些实施例中，隔离区52由介电材料制成。
晶体管59位于磊晶区51的前侧S1。晶体管59包含栅极结构58、源极区域53以及漏极区域54。栅极结构58包含栅极介电56与栅极电极57。
栅极介电56包含高k介电层或其组合。栅极介电56由任何合适的介电材料所制成，例如氧化铪(HfO)或是氧化硅铪(HfSiO)。
晶体管59的栅极结构58、源极区域53以及漏极区域54系耦合至多个第一层通路或是后续所称的“接点”71。接点71出过介电层70，因而接点71连接栅极结构58、源极区域53或漏极区域54的一些部分。接点71接触源极区域53、漏极区域54或光感测区域55下方的前侧S1的部分。在一些实施例中，接点71与介电层70在层间介电(ILD)层75中。ILD层75系在晶体管59与光感测区域55下方。晶体管59接近光感测区域55。互连区73包含晶体管59、ILD层75、介电层70以及互连72。为求简化说明，在本公开中，将通路结构与金属线概括为互连。互连区73在前侧S1下方。
图2说明光学传感器100中的各种参数。在导波区200中，样品放置部23在背侧S2上方一预定距离。在一些实施例中，该预定距离为厚度TH27与TH28的总和。介电层28的厚度为TH28。介电层27的厚度为TH27。在一些实施例中，厚度TH27约150纳米加上约5至10个百分比。在一些实施例中，滤光层20位于背侧S2与核心层27之间。滤光层30的厚度为TH30。在一些实施例中，厚度TH30约2微米。在一些实施例中，滤光层30包含一些介电层的多重堆叠，设计用以过滤光8的不同波长，因而防止光8进入磊晶区51中。在一些实施例中，介电层的堆叠包含SiO2/Ta2O5交错配置。
样品放置部23为纳米槽，其宽度为W23。样品放置部23的高度实质等于介电层28的厚度TH28。在一些实施例中，厚度TH28可为约330纳米加上或减去约10个百分比。在一些实施例中，厚度TH28与厚度TH27之间的比例约为2。
ILD层75为接触磊晶区51的前侧S1。界面S45位于磊晶区51与光感测区域55之间。样品231在光感测区域55的顶部表面上方附近，相距约一预定高度H235。该预定高度H235约为厚度TH27、厚度TH30与高度H551的总和。高度H551为从背侧S2至光感测区域55的界面S45。
光感测区域55位于半导体块511的背侧S2与前侧S1之间。光感测区域55包含多接合光二极管。多接合光二极管包含半导体层，例如区域552、553、554、555与557。
光感测区域55包含高度H55与宽度W557。高度H55为从前侧S1至磊晶区51与区域557之间的界面S45。宽度W557为区域557的宽度。在一些实施例中，高度H551约0.2微米至约0.5微米。
高度H551、H557与H555的总和为背侧S2至区域555与区域554之间接合处的距离。在一些实施例中，该总和为约0.5微米至约1.5微米。不同波长的光81、82或83在光感测区域55中具有不同的穿透深度。例如，关于约500纳米的光长，穿透深度约0.9至1微米。高度H551、H557、H555、H554与H553的总和为从背侧S2至区域553至区域552之间的接合处的距离。在一些实施例中，该总和为约2.5微米至约3微米。高度H55与高度H551的总和约为半导体块511的高度。在一些实施例中，半导体块511的高度为约2.5微米至约5微米。
在一些实施例中，区域557、555或554包含垂直部与水平部。水平部实质平行于前侧S1。前侧S1为介电层70与磊晶区51之间的界面。
磊晶区51与区域557之间的界面为p-n接合。一些水平界面为区域557与区域555的水平部之间、区域555与区域554的水平部之间、区域554与区域553的水平部之间、以及区域553与区域552的水平部之间的p-n接合。一些垂直界面为接近区域557与区域555的垂直部之间、区域555与区域554的垂直部之间、区域554与区域553的垂直部之间、以及区域553与区域552的垂直部之间的晶体管59的p-n接合。光感测区域55为多接合光二极管结构，可感测在不同界面的不同波长的光。不同波长的光在光感测区域55中具有不同的穿透深度。多接合光二极管基于硅的光吸收性质而包含多重波长侦测。例如，区域553所环绕的区域552为第一光二极管；区域555与区域553所环绕的区域554为第二光二极管；以及磊晶区51所环绕的区域557为第三光二极管。
光感测区域55为多接合光二极管结构，其包含自样品放置部23的不同深度的区域552、553、554、555与557，并且用于感测不同波长的光。位于距离样品放置部23较远的光二极管，例如第三光二极管，侦测到较多具有较长波较长的光。位于距离样品放置部23较近的光二极管，例如第一光二极管，侦测到较多波长较短的光。
在一些实施例中，每一区域552、553、554、555或557的结构具有共同轴，其平行于高度H55的量测或是垂直于前侧S1。在一些实施例中，高掺质浓度的高掺杂区579，如图17所示，其环绕光感测区域55中的光二极管的周围，因而防止外部电路的噪声影像以及其他相邻光二极管的串音干扰(cross-talk)。高掺杂区579降低光二极管的一些内部暗电流。
图3类似于图1，差别在于在核心层27下方增加介电层282。
核心层27下方的介电层282包含厚度TH282。介电层282为核心层27下方的较低的包覆层。在一些实施例中，厚度TH282实质大于厚度TH27或TH28，因而介电层282可提供支撑以握持介电层27。在一些实施例中，从样品放置部23至背侧S2的距离约为厚度TH27、TH28与TH30的总和。总和约3微米。在一些实施例中，取代在导波区200与光感测区域55之间放置互连区73(前侧光学传感器)的配置型态，通过在导波区200与互连区73之间放置光感测区域55(背侧光学传感器)的配置型态而减少高度H252。在此配置中，来自样品231的萤光，例如光81、82或83移动缩短的距离至光感测区域55。通过将光感测区域55配置较接近样品放置部23，到达界面S45、S534或S523的萤光强度增加。增加的强度造成光学传感器100的量子效率增加。通过将互连区73配置比光感测区域55更远离导波区200，光学元件与电子元件分离，该电子元件例如接点71或通路结构25，该光学元件例如介电层28或介电层27。在此替换中，萤光移动而无散射与互连区73中的金属线减少。可通过前述替换，增加萤光的信号与噪声的比例。
在图1中，核心层27下方的层系滤光层30。在一些实施例中，滤光层30包含交错介电层的堆叠的顶层，该交错介电层的堆叠包含但不限于SiO2与Ta2O5。该顶层可为具有较低折射率的前述交错介电层之一，例如SiO2。在一些实施例中，交错介电层的SiO2为接触核心层27。根据要过滤的目标波长，可设计交错介电层的重复周期数。在图3中，核心层27下方的层为介电层282。介电层282的厚度TH282约为510纳米加上或减去约十个百分比。在一些实施例中，厚度TH282实质大于高度H252，因而下包覆层282的厚度TH282与上包覆层28的厚度TH28的比例为约1至约2。在一些实施例中，介电层282由折射率小于核心层27的第一折射率的材料组成。在一些实施例中，介电层282的折射率小于、等于、或大于介电层28的第二折射率。参阅图1，光感测区域55中的区域包含由第二传导型掺质所组成的三个区域552、554与557，以及由第一传导型掺质所组成的两个区域553与555。在图3中，光感测区域55中的区域包含由第二传导型掺质所组成的两个区域552与554，以及由第一传导型掺质所组成的一个区域553。图3中的光感测区域55的详细讨论如下。
第一传导型掺质所组成的区域与第二传导型掺质所组成的另一区域之间的界面系p-n接合。在不同位置、具有不同长度或不同位向的每一界面可区别地侦测不同波长的光81、82或83。p-n接合的不同组合作为不同光二极管，可侦测不同波长的光81、82或83。例如，区域554与磊晶区51之间的界面S45系p-n接合。第一水平接合，例如界面S523，其较接近前侧S1，第二水平接合，例如界面S45，其系接近背侧S2。
第一水平接合，例如界面S523，其最接近前侧S1。第二水平接合，例如界面S45，其与前侧S1距离最远或是最接近背侧S2。从第一接合至第二接合的距离为高度H554与高度H553的总和，约2微米至约3微米。第一水平接合小于第二水平接合。第三接合，例如界面S534，其位于第一接合与第二接合之间。从背侧S2分别至第一接合、第二接合与第三接合的距离的比例介于一范围内自约4：1：2至约9：1：3。水平接合，例如界面S45、S534或S523，实质平行于前侧S1。水平接合为彼此平行。
图4说明一些光学传感器105与100之间的差别。在光学传感器100中，光感测区域55位于导波区200与互连区73之间。光感测区域55在磊晶区51下方。背侧S2位于导波区200与光感测区域55之间。来自样品放置部23的光81移动至光感测区域55的顶部表面S55。顶部表面S55包含暴露部S100，其暴露至光81的一些强度。暴露部S100具有宽度W100。光81的一些强度与距离的平方成反比，该距离例如高度H100。在与暴露部S100垂直的方向，量测高度H100。量测从来源至暴露部S100的高度H100，该来源例如样品231。
在光学传感器105中，互连区73位于导波区200与光感测区域55之间。背侧S2位于互连区73与光感测区域55之间。来自样品放置部23的光81移动至光感测区域55的顶部表面S57。顶部表面S57包含暴露部S105，其暴露至光81的一些强度。暴露部S105具有宽度W105。光81的一些强度与距离的平方成反比，该距离为例如高度H105。在垂直于暴露部S105的方向中，量测高度H105。从来源至暴露部S105量测高度H105，该来源例如样品231。
比较光学传感器105与100，高度H100小于高度H105。暴露部S100小于暴露部S105。由于在光学传感器100中，暴露部S100的尺寸以及暴露部S100至样品放置部23的距离皆缩小，因而暴露部S100与S105所接收的总照射量实质相同。暴露部S100以小于暴露部S105的尺寸可接收光81的一些强度。通过在导波区200与互连区73之间放置光感测区域55而缩短样品至暴露部S100的距离，使得暴露部S100缩小。缩小暴露部S100帮助缩小光感测区域55的尺寸。在一些实施例中，光学传感器100的像素尺寸小于光学传感器105的像素尺寸，例如小于约10倍。
在图5中，例如硅锗(SiGe)或硅(Si)的半导体材料磊晶成长于半导体基板50上方，以形成磊晶区51。在一实施例中，在成长过程(例如，原位掺杂)中，加入杂质至磊晶区51。例如，掺质包含砷、磷、锑、硼、二氟化硼、和/或其他可能的杂质。硼的来源包含在SiGe磊晶过程中使用的二硼烷气体。以原位(in-situ)方式，通过将含硼气体导入至磊晶SiGe成长，完成在SiGe掺杂硼。在一些实施例中，通过植入操作，形成硼或其他掺质，因而磊晶区51包含P型掺质。
阻层31覆盖磊晶区51的预定部分的顶部。在磊晶区51上方，进行离子植入操作。阻层31包含宽度W557的开口图案，将磊晶区51暴露至高能量离子束。在一些实施例中，在原子阶段经由高能量碰撞，将N型掺质植入磊晶区51中，因而掺质停止于前侧S1下方并与其相距预定距离。
在图6中，离子植入操作33以第一预定能量将掺质植入磊晶区51中，因而在前侧S1下方形成区域557，其深度实质等于高度H55。在区域557形成之后，剥除阻层31。
在图7中，具有开口宽度为W555的另一阻层31部分覆盖区域557。开口暴露区域557至另一离子植入操作33。在一些实施例中，宽度W555比形成区域557的宽度W557短，如图6所示。
在图8中，离子植入操作33以第二预定能量植入掺质置区域557中，因而在区域557上方高度H557与前侧S1下方深度D555形成区域555的水平部分。将第二预定能量调整为小于第一能量，因而掺质分布在比区域557更浅的区域555附近。在一些实施例中，在半导体块511的前侧S1上方，进行离子植入操作33。在一些实施例中，区域555中的掺质与磊晶区51相同型式，例如P型。在形成区域555之后，剥除阻层31。在区域55上方与下方的区域557包含掺质，例如N型掺质，其与区域555的传导型相反。形成第一半导体层，例如区域555。形成第一半导体层，其包含第一传导型。
在图9中，具有开口宽度W575的另一阻层31部分覆盖其中的区域557与区域555。开口将区域557暴露至另一离子植入操作33。该开口对准区域555的另一端。
在图10中，离子植入操作33以第三预定能量将掺质植入区域557中，以于区域555的水平部上方形成区域555的侧部。在半导体块511的前侧S1上方，进行离子植入33。区域555的侧部具有深度D555。将第三预定能量调节至小于第二能量的范围，因而从深度D555向上至前侧S1植入掺质。在一些实施例中，图10中所实施的离子植入操作包含具有不同离子能量的多重植入操作。为了形成垂直植入区，需要不同能量的离子以达到所述的掺杂状况。在一些实施例中，掺质与区域555的水平部相同型式，例如P型。在形成区域555的侧部之后，剥除阻层31。区域555上方的区域554包含与区域555相反传导型的掺质，例如N型掺质。第二半导体层例如区域554，包含第二传导型的掺质。第二半导体层例如区域554在第一半导体层中，该第一半导体层例如区域555。在一些实施例中，第二半导体层共形形成于第一半导体层内。第二半导体层的水平部较接近前侧S1而非第一半导体层的水平部。
在图11中，具有开口宽度W545的另一阻层31部分覆盖区域554。在一些实施例中，宽度W545比形成区域555的宽度W555短，如图8所示。开口将区域554暴露至离子植入操作33。开口W545对准区域554与磊晶区51之间的界面。
在图12中，离子植入操作33以第四预定能量将掺质植入区域554中，以于区域555的水平部上方形成区域553的水平部。在半导体块511的前侧S1上方，进行离子植入操作33。区域553的水平部在前侧S1下方深度D553。从深度D53向上至深度D553植入掺质。在一些实施例中，掺质与区域555相同型式，例如P型。在形成区域553的水平部之后，剥除阻层31。在区域555上方的区域554包含与区域553相反传导型的掺质，例如N型掺质。
在图13中，具有第一开口的宽度W525与第二开口的宽度W52的另一阻层31部分覆盖区域553的水平部上方的区域554。第一与第二开口将下方区域554暴露至另一离子植入操作33。第二开口对准区域553的端部。第一开口对准区域553与磊晶区51之间的界面。
在图14中，离子植入操作33以第五预定能量将掺质植入至区域554中，以于区域553的水平部上方形成区域553的侧部。区域553的侧部包含深度D553。从深度D553向上至前侧S1植入掺质。在一些实施例中，图14中的离子植入操作33包含具有不同离子能量的多重植入操作。在一些实施例中，掺质与区域555相同型式，例如P型。在形成区域555的侧部之后，剥除阻层31。被区域553部分环绕的区域552包含与区域553相反传导型的掺质，例如N型掺质。
在图15中，接点插塞551、558与559形成为半导体层中的高掺杂区，例如分别为区域552、554与557。高掺杂区接触前侧S1。在图15中，具有三个开口的另一阻层31部分覆盖区域552、554与557。三个开口将部分的下方区域552、554与557暴露至另一离子植入操作33。
离子植入操作33将掺质植入至区域552、554与557中，以形成接点插塞551、558与559。在一些实施例中，掺质与区域557、555或552相同型式，例如P型。掺质浓度实质大于区域552、554与557的掺质浓度。在形成接点插塞551、558与559之后，剥除阻层31。
在图16中，在一些其他实施例中，通过在光感测区域55外部的磊晶区51中具有开口的图案化阻层31，形成高掺杂区579。在一些其他实施例中，形成高掺杂区579，因而高掺杂区579的深度或掺杂浓度不同于区域552、554或557的深度或掺杂浓度。
在图17中，通过与形成高掺杂区579相同的操作，形成另一高掺杂区578。在一些实施例中，形成高掺杂区578的离子植入所使用的能量高于形成高掺杂区579所使用的能量，因而高掺杂区578的形成更深入至磊晶区51中。在一些实施例中，形成的高掺杂区578的掺杂浓度高于高掺杂区579或光感测区域55的掺杂浓度。所形成的高掺杂区578或579环绕光感测区域55的周围，以避免外部电路的噪声影像以及相邻光二极管(未绘示)的串音干扰(cross-talk)。在一些实施例中，高掺杂区578包含与高掺杂区579相反的传导型。例如，高掺杂区579包含第一传导型的P型掺质。高掺杂区578包含第二传导型的N型掺质。高掺杂区578或579防止负或正电荷载体到达光感测区域55。高掺杂区578与579彼此分离。
图18说明图15所示操作之后的操作。在图18中，在前侧S1上方，包含形成隔离的图案的阻层31被覆盖。
在图19，磊晶区51包含隔离区52，其形成通过在前侧S1上的磊晶区51中蚀刻沟渠，并且以绝缘材料填充该沟渠，该绝缘体材料例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
在图20中，栅极介电层561覆盖在前侧S1上方。在一实施例中，栅极介电层561由合适的沉积工艺所形成的薄膜。栅极电极层571覆盖栅极介电层561的顶部。在一实施例中，通过一些工艺，在前侧S1上方，顺序沉积栅极介电层561与栅极电极层571。在一些实施例中，仅在预先定义的区域上方，形成栅极介电层561与栅极电极层571，用于形成晶体管结构。栅极电极层571由任何合适的材料制成，例如多晶硅。通过光微影蚀刻工艺，将栅极介电层561与栅极电极层571图案化。
在图21中，转移电阻特征，以于前侧S1上与隔离区52之间形成栅极结构58。栅极结构58包含栅极电极57与栅极介电56。
在图22中，在一些实施例中，通过离子植入或磊晶成长，形成源极区53或漏极区54。离子植入或磊晶成长在源极区53或漏极区54导入掺质。在不同的实施例中，源极区53或漏极区54具有不同的掺杂概况，其由多重工艺植入所形成。
在图23中，通过任何合适的工艺，在前侧S1上方，覆盖介电层70。介电层70接触栅极结构58。在介电层70的顶部上，形成阻层31。进行蚀刻操作331，以将图案化的电阻特征转移至介电层70。
在图24中，将图案化的电阻特征转移至介电层70，因而形成沟渠。在一些实施例中，通过任何合适的蚀刻工艺而形成沟渠，例如选择性蚀刻、干式蚀刻和/或其组合。以传导材料填充沟渠而形成接点71。以合适的工艺，例如沉积工艺，填充沟渠而形成接点71。接点71电耦合栅极结构58、源极区53、漏极区54、接点插塞559、接点插塞558以及接点插塞551。调节CVD工艺中的工艺参数而控制接点71的深度。工艺参数包含总压力、反应剂浓度、沉积温度或沉积速度。
在图25中，将电阻特征转移至传导层，而沉积且图案化传导层。将电阻特征转移至传导层，因而形成凹处与互连72。以介电材料填充凹处而在ILD层75上方形成另一介电层70。互连72在介电层70之间。互连区73形成于前侧，例如传导块511的前侧S1。互连区73包含ILD层75、介电层70以及互连72。在图25中，沉积且蚀刻多层的互连72与介电层70，而形成互连区73。在一些实施例中，形成通路结构25因而耦合不同层中的金属线。
在图26中，半导体装置，例如光学传感器100，其上下翻转，因而第二侧，例如背侧S2，其位于第一侧上方，如图26所示。在一些实施例中，通过平面化操作32，将半导体基板50平面化。平面化操作21任何合适的操作，例如回蚀刻或是化学机械抛光(CMP)。进行平面化操作32，因而将位于磊晶区51上方的半导体基板50薄化。在一些实施例中，半导体基板50被薄化至暴露接近背侧S2的磊晶区51的程度(未绘示于图26中)。在前述实施例中，上方的光学堆叠，例如滤光层30与介电层(27、28)，其直接位在磊晶区51上。在其他实施例中，将半导体基板50部分薄化至接近背侧S2的磊晶区51未暴露的程度。在前述实施例中，上方的光学堆叠，例如滤光层30与介电层(27、28)，其直接位在磊晶区51上。在另一实施例中，保留半导体基板50而不进行任何薄化操作。
进行平面化操作32，因而缩小从背侧S2至界面S45的高度H252。在一些实施例中，使用终点侦测将高度H252缩小预定量。例如，以平面化操作32薄化背侧S2时，可使用光87进行终点侦测。在一些实施例中，光87单色光源，其从背侧S的表面反射。反射光88从背侧S2下方的界面78或界面S45上方反射。通过磊晶区51中一些插入的介电层或反射层形成界面78。当平面化操作32暴露界面78时，反射光88的光学性质改变，因而指示达到终点或是再一段预定距离即达到终点。
在一些其他的实施例中，终点侦测通过量测半导体块511中的一些包埋线(未绘示)的电阻。由于平面化操作32缩小厚度TH8以及任何尺寸，例如包埋线的厚度或长度，因而改变电阻。平面化操作32停止在包埋线的预定电阻。在一些实施例中，包埋线从前侧S1连接至背侧S2。
在图27中，导波区200形成在第二侧，例如与半导体块511的前侧S1对立的背侧S2。通过任何合适的工艺，例如沉积，在互连区73上方形成毯状物的滤光层30。在图27中，介电层27形成在滤光层30顶部上的毯状物。
在图27中，通过合适的沉积工艺，形成介电层27。介电层27由比介电层28的第二折射率更高的第一折射率的材料组成。
在一些其他的实施例中，在滤光层30的顶部上，形成第一覆盖层(未绘示)。而后，在第一覆盖层的顶部上，形成核心层，例如介电层27。而后，在介电层27上方，形成第二覆盖层毯状物，例如介电层28，如图28所示。
在图28中，通过任何合适的方法，例如光微影蚀刻操作中的蚀刻操作33，以样品放置部23的凹处，将介电层27上方的介电层28图案化。在一些实施例中，蚀刻操作33选择性蚀刻。
在一些实施例中，在介电层27上，沉积介电层28。而后，将介电层28图案化以于介电层27上方形成开口。通过任何合适的图案化工艺，在该开口下方与介电层27中，形成光栅结构21。
在一些实施例中，通过蚀刻操作，可形成介电层28作为图案化的上覆盖层，以形成样品放置部23，例如纳米槽。
图29说明前侧光学传感器800。在一些实施例中，取代如图26所示的上下翻转中间产物以及在背侧上形成导波区200，图29说明在半导体块511的前侧S1上，形成互连区73与导波区200。相较于使用例如光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)或电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)的外部感测装置的光学传感器，此处所描述的前侧光学传感器800为整块结构(monolithic structure)，并且提供发射萤光的样品与光感测区域之间较短的距离。可预期得到较佳的灵敏度。
在互连区73的顶部上，形成导波区200，因而互连区73在光感测区域55的顶部上。在互连区73的顶部上，形成滤光层30。通过任何合适的沉积操作，在滤光层30的顶部上形成核心层27。核心层27可为介电层，其包含任何合适的介电材料。介电层可导引入射光通过样品放置部23的下方。
在图29中，将核心层27图案化以形成光栅结构21。在核心层27的顶部上，覆盖覆盖层281。通过在核心层27的顶部上沉积任何合适的传导材料或是金属氧化物，可形成覆盖层281。在一些实施例中，传导材料由铝制成，以及金属氧化物由二氧化铝制成。
在一些实施例中，覆盖层281为介电材料制成的包覆层。通过任何合适的光微影蚀刻操作，例如类似于图29中所示的蚀刻操作331的蚀刻操作，将覆盖层281图案化。将覆盖层281图案化以暴露光栅结构21并且形成样品放置部23。可将样品放置部23图案化以于开口顶部具有宽度W231以及在开口的底部具有宽度W23。宽度W23小于入射光的波长，例如光8。在一些实施例中，样品放置部23为纳米槽。
在图30中，在一些实施例中，互连区73在半导体块511的前侧S1上方。互连区73电耦合光感测区域55的多接合光二极管。光接合二极管在半导体块511中。多接合光二极管于前侧S1邻接互连区73。互连区73位于多接合光二极管与导波区200之间。
导波区200包含核心层27。核心层27可为介电层，用以将入射光8从光栅结构21引导至样品放置部23。核心层27包含光栅结构21以引导入射光，例如光8，至核心层27中。核心层27的介电层包含预定厚度TH27，其约150纳米加上约5至10个百分比。样品放置部23可为纳米槽23。来自样品231的萤光，例如光81、82或83从纳米槽23移动经由互连区73中的介电层70而到达光感测区域55。
覆盖层281可为包含样品放置部23的包覆层，用以接收样品231，例如单分子。该单分子可吸收入射光8并且发出萤光光81、82或83。在一些实施例中，覆盖层281可为核心层27的顶部上的传导层。该传导层包含样品放置部23，以暴露核心层27。覆盖层281包含开口，其暴露导波区200的核心层27。该开口包含小于光8的波长的宽度。
与前侧S1邻接的多接合光二极管可感测来自导波区200的萤光光81、82或83。多接合光二极管包含接合S522，其可侦测发射光，例如萤光光81、82或83。接合S522接触前侧S1。
参阅图31，图31说明光学传感器100，其具有接近半导体块511的背侧S2的导波区200。在一些实施例中，光学传感器100可侦测萤光，例如从单分子样品231所发出的光81。单分子样品231的即时调度可为平行的单分子DNA调度。相较于图30所示的前侧光学传感器800，光学传感器100可侦测从单分子样品231所发出的较弱的光。关于单分子侦测，可能需要防止激发光到达光感测区域55，该激发光例如光8，以促进信号与噪声的比例。在平面波导中，例如在导波区200中，核心层27包含小于约0.3nm的表面粗糙度，以减少来自于核心层27内增加的激发光的表面散射。样品放置部23可接收单分子以进行分析。
在一些实施例中，至少在上包覆层28中，可形成至少一样品放置部23。样品放置部23的上开口可大于样品放置部23的底部。在本文中，样品放置部23的形状不受限制。例如，样品放置部23的水平剖面可为圆形、椭圆形、矩形、正方形或是菱形。
参阅图31，样品放置部23的底部尺寸是可改变的。例如，宽度W23样品放置部23的底部尺寸。宽度W23可小于约激发光的波长，例如光8。在一些实施例中，宽度W23可小于激发光长的约一半、约四分之一或约八分之一。如本文中所述，宽度W23可指样品放置部23的直径获最大尺寸，该样品放置部23包含圆形、椭圆形或矩形。关于水平剖面为正方形或菱形的样品放置部23，宽度W23可实质等于该形状的一侧的长度。在一实施例中，样品放置部23的上开口的直径可为约0.5至约10微米，以及样品放置部23的直径可为约10至约500nm。
在一些实施例中，样品放置部23的侧壁S23相对于垂直于样品放置部23的底部的方向的角度可小于约60度。此架构可确定仅单分子可进入靠近样品放置部23底部的区域并且可被侦测。
在一些实施例中，参阅图31，样品放置部23可延伸穿过上包覆层8的整个厚度。一些有效的激发区，例如有效的激发区234延伸至样品放置部23的底部。
在图31中，关于包含样品放置部23的平面光导，由于样品放置部23的底端位于核心层27的上表面S27的右部，因而有效激发区234的体积可等于表面消逝场(evanescentfield)的有效区。
图32包含光学传感器100，其类似于图2中的光学传感器100，差别在于在图32中，光感测区域55邻接导波区200。滤光层30的底部接触接近背侧S2的光感测区域55的顶部。或者，光感测区域55接近导波区200而未直接接触导波区200。在区域530的另一半导体层位于区域557上方。区域530的高度H530从背侧S2至区域557的顶部。在一些实施例中，区域530高掺杂区，其掺质浓度比区域555的掺质浓度大至少一级。在一些实施例中，区域530包含垂直部(为绘示于图32中)与水平部。水平部实质平行于前侧S1或背侧S2，以及垂直部实质垂直于水平部，其位于区域557的垂直部与隔离区52之间。
在一些实施例中，高度H530的范围约0.27微米至约0.4微米；高度H557的范围约0.5微米至约0.8微米；高度H555的范围约0.2微米至约0.3微米；高度H554的范围约0.4微米至约0.6微米；高度H553的范围约0.4微米至约0.6微米；以及高度H552的范围约0.6微米至约0.9微米。
在一些实施例中，区域530、555与553包含P型掺质，例如硼。例如区域530包含高峰掺杂浓度，其范围约8E18原子/cm3至约2E19原子/cm3。区域555包含高峰掺杂浓度，其范围约6E17原子/cm3至约1E18原子/cm3。区域553包含高掺杂浓度，其范围约2E17原子/cm3至约5E17原子/cm3。区域555中的掺杂浓度可大于区域553中的掺杂浓度。在一些实施例中，区域557、554与552包含N型掺质，例如磷。区域557包含高峰掺杂浓度，其范围约4E16原子/cm3至约1E17原子/cm3。区域554包含高峰掺杂浓度，其范围约8E16原子/cm3至约2E17原子/cm3。区域552包含高峰掺杂浓度，其约1E16原子/cm3。磊晶区51的掺杂浓度约10E15原子/cm3。
本公开的一些实施例提供光学传感器。该光学传感器包含半导体块，其包含前侧与背侧。导波区位于该半导体块的该背侧上方。导波区包含核心层。导波区用以引导入射光。光感测区域位于该半导体块中。光感测区域包含多接合光二极管。光感测区域用以感测发射光。
在本公开的一些实施例中，导波区包含上包覆层与下包覆层，以及下包覆层与上包覆层的厚度的比例为约1至约2。
在本公开的一些实施例中，多接合光二极管包含最接近前侧的第一接合，以及与前侧相距最远的第二接合，第一接合与第二接合的距离约2微米至约3微米。
在本公开的一些实施例中，多接合光二极管包含第一水平接合，其比第二水平接合更接近前侧，以及第一水平接合小于第二水平接合。
在本公开的一些实施例中，核心层包含第一折射率，以及包覆层包含第二折射率，第二折射率小于第一折射率。
在本公开的一些实施例中，导光区包含滤光层。滤光层位于背侧与核心层之间。
在本公开的一些实施例中，多接合光二极管包含最近接前侧的第一接合；最接近背侧的第二接合；以及在第一接合与第二接合之间第三接合。背侧至第一接合的距离、背侧至第二接合的距离以及背侧至第三接合的距离比例约9∶1∶3。
在本公开的一些实施例中，多接合光二极管包含与背侧相距第一预定距离的第二接合，以及该第一预定距离的范围约200nm至约500nm。
在本公开的一些实施例中，多接合光二极管包含与背侧相距第二预定距离的第一接合。该第二预定距离约2.5微米至约3微米。
在本公开的一些实施例中，进一步包括在该核心层上方的包覆层，以及该包覆层包括纳米槽。
在本公开的一些实施例中，进一步包括在该核心层上方的覆盖层，该覆盖层包括金属或金属氧化物。
在本公开的一些实施例中，进一步包括在该核心层上方的覆盖层，该覆盖层包括铝或氧化铝。
本公开的一些实施例提供光学传感器。该光学传感器包含半导体块，其包含前侧与背。导波区，其包括核心层。导波区用于引导入射光。光感测区用于感测发射光。互连区位于该前侧上方。互连区用于耦合该光感测区域。互连区位于该光感测区域与该导波区之间。
在本公开的一些实施例中，导波区包括包覆层。
在本公开的一些实施例中，包覆层包括纳米槽。
在本公开的一些实施例中，包覆层包括样品放置部，其用于接收包括单分子的样品。
在本公开的一些实施例中，核心层包括光栅结构。
在本公开的一些实施例中，核心层包括预定厚度，其约150纳米加上约5至10个百分比。
在本公开的一些实施例中，光感测区域包括多接合光二极管。多接合光二极管包括与该前侧接触的接合。
在本公开的一些实施例中，进一步包括在导波区的顶部上的覆盖层。覆盖层包括暴露该导波区的开口。覆盖层包括金属或金属氧化物。
在本公开的一些实施例中，开口的宽度小于该入射光的波长。
前述内容概述一些实施方式的特征，因而本领域技术人员可更加理解本申请案公开内容的各方面。本领域技术人员应理解可轻易使用本申请案公开内容作为基础，用于设计或修饰其他工艺与结构而实现与本申请案所述的实施方式具有相同目的和/或达到相同优点。本领域技术人员亦应理解此均等架构并不脱离本申请案公开内容的精神与范围，以及本领域技术人员可进行各种变化、取代与替换，而不脱离本申请案公开内容的精神与范围。

Claims (21)

1.一种光学传感器(100)，包括：
导波区(200)，其包括核心层(27)，该核心层用于引导入射光(8)；
光感测区域(55)，该光感测区域用于感测发射光(81-83)并且将所感测到的发射光转换成数据信息；和
互连区(73)；
其特征在于，所述光感测区域(55)位于半导体块(511)中处于前侧(S1)与背侧(S2)之间，并且所述光感测区域包括多接合光二极管，其中
所述互连区(73)电耦合所述多接合光二极管，用于进一步处理和/或输出所述数据信息，并且所述互连区在所述半导体块(511)的前侧(S1)下方，并且
所述导波区(200)在所述半导体块的背侧(S2)上方。
2.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该导波区包括上包覆层(28)与下包覆层(282)，以及该下包覆层与该上包覆层的厚度之比例为1至2。
3.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该多接合光二极管包括最接近该前侧的第一接合以及与该前侧相距最远的第二接合，以及该第一接合至该第二接合的距离2微米至3微米。
4.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该多接合光二极管包括第一水平接合，其比第二水平接合更接近该前侧，以及该第一水平接合小于该第二水平接合。
5.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该核心层包括第一折射率，以及包覆层包括第二折射率，该第二折射率小于该第一折射率。
6.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该导波区包括滤光层(30)，该滤光层位于该背侧与该核心层之间。
7.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该多接合光二极管包括：
第一接合，其最近接该前侧；
第二接合，其最接近该背侧；以及
第三接合，其位于该第一接合与该第二接合之间，
其中该背侧至该第一接合的距离、该背侧至该第二接合以及该背侧至该第三接合的距离比例介于一范围内自4：1：2至9：1：3。
8.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，该多接合光二极管包括第二接合，其与该背侧相距第一预定距离，以及该第一预定距离的范围为200纳米至500纳米。
9.如权利要求8所述的光学传感器，其特征在于，该多接合光二极管包括第一接合，其与该背侧相距第二预定距离，以及该第二预定距离为2.5微米至3微米。
10.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，包括在该核心层上方的包覆层，以及该包覆层包括纳米槽。
11.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，包括在该核心层上方的覆盖层，该覆盖层包括金属或金属氧化物。
12.如权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，包括在该核心层上方的覆盖层，该覆盖层包括铝或氧化铝。
13.一种光学传感器(105)，包括：
导波区(200)，其包括核心层(27)，该核心层用于引导入射光(8)；
光感测区域(55)，该光感测区域用于感测发射光(81-83)并且将所感测到的发射光转换成数据信息；以及
互连区(73)；
其特征在于，所述光感测区域(55)位于半导体块(511)中处于前侧(S1)与背侧(S2)之间，并且所述光感测区域包括多接合光二极管，其中，
所述互连区(73)电耦合所述多接合光二极管，用于进一步处理和/或输出所述数据信息，并且
所述互连区位于该光感测区域(55)与该导波区(200)之间，并且
所述导波区(200)在所述互连区(73)上方。
14.如权利要求13所述的光学传感器，其特征在于，该导波区包括包覆层。
15.如权利要求14所述的光学传感器，其特征在于，该包覆层包括纳米槽。
16.如权利要求14所述的光学传感器，其特征在于，该包覆层包括样品放置部(23)，并且其中，该样品放置部(23)用于接收包括单分子的样品(231)。
17.如权利要求13所述的光学传感器，其特征在于，该核心层包括光栅结构。
18.如权利要求13所述的光学传感器，其特征在于，该核心层包括预定厚度，其150纳米加上5至10个百分比。
19.如权利要求13所述的光学传感器，其特征在于，该光感测区域包括多接合光二极管，以及该多接合光二极管包括与该前侧接触的接合。
20.如权利要求13所述的光学传感器，其特征在于，包括在导波区的顶部上的覆盖层，该覆盖层包括暴露该导波区的开口，以及该覆盖层包括金属或金属氧化物。
21.如权利要求20所述的光学传感器，其特征在于，该开口的宽度小于该入射光的波长。
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