CN113363275B - 混合成像结构 - Google Patents
混合成像结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113363275B CN113363275B CN202110910810.0A CN202110910810A CN113363275B CN 113363275 B CN113363275 B CN 113363275B CN 202110910810 A CN202110910810 A CN 202110910810A CN 113363275 B CN113363275 B CN 113363275B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substrate
- detection device
- visible light
- electrodes
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 105
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 77
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 14
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 13
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
本申请提供一种混合成像结构，涉及微电子技术领域，用于解决现有的混合成像芯片结构在衬底上布局不合理，导致衬底的整体尺寸较大，增加成本的技术问题，该混合成像结构包括第一互连结构，第一互连结构位于衬底的第一侧的表面上；可见光探测器件，可见光探测器件位于容置腔内，且靠近第二侧设置，可见光探测器件与第一互连结构电性连接；可见光探测器件包括相互连接的至少一个N型掺杂区和至少两个P型掺杂区，至少一个N型掺杂区位于至少两个P型掺杂区之间；多个垂直电极，多个垂直电极在第一互连结构远离衬底的一侧间隔排布。本申请能够使衬底上的结构布局更合理，缩小衬底的整体尺寸，降低成本。
Description
技术领域
本申请涉及微电子技术领域，尤其涉及一种混合成像结构。
背景技术
随着工业和生活水平的发展，单纯的红外成像或者单纯的可见光成像已不能满足需求，具有更宽波段的成像技术越来越受到关注，特别是能同时对可见光和红外光敏感的成像技术。
市场上的混合成像技术一般是采用芯片集成的方案，将可见光和长波波段的成像处理芯片集成在一起。混合成像芯片结构具体包括：作为可见光过滤层的衬底；分别位于衬底上方和下表面的长波段光感应区域和可见光感应区域；以及用于将可见光感应区域和长波波段感应区域所输出的电信号进行计算并转换为图像的电路处理模块；其中电路处理模块位于衬底下方，且通过贯穿硅片的互连孔实现与硅片上方长波段光感应区域的电连接。
然而，上述的混合成像芯片结构在衬底上布局不合理，导致衬底的整体尺寸较大，增加成本。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种混合成像结构，能够使衬底上的结构布局更合理，缩小衬底的整体尺寸，降低成本。
为了实现上述目的，本申请实施例提供一种混合成像结构，该混合成像结构包括：
衬底，衬底上设置有容置腔，且衬底具有相对设置的第一侧和第二侧。
电路处理器件，电路处理器件位于容置腔内，且靠近第一侧设置。
第一互连结构，第一互连结构位于衬底的第一侧的表面上，第一互连结构与电路处理器件电性连接。
可见光探测器件，可见光探测器件位于容置腔内，且靠近第二侧设置，可见光探测器件与第一互连结构电性连接。可见光探测器件包括相互连接的至少一个N型掺杂区和至少两个P型掺杂区，至少一个N型掺杂区位于至少两个P型掺杂区之间。
多个垂直电极，多个垂直电极在第一互连结构远离衬底的一侧间隔排布。
红外探测器件，红外探测器件位于第一互连结构远离衬底的一侧，红外探测器件与第一互连结构电性连接。
在上述的混合成像结构中，可选的是，N型掺杂区为两个，P型掺杂区为三个，两个N型掺杂区和三个P型掺杂区相互交错排布。
在上述的混合成像结构中，可选的是，可见光探测器件包括第一叉指P型电极组和第二叉指P型电极组，第一叉指P型电极组中的叉指P型电极的数量和第二叉指P型电极组中的叉指P型电极的数量相等。
至少两个P型掺杂区包括第一P型掺杂区和第二P型掺杂区。
第一叉指P型电极组中的叉指P型电极的根部位于第一P型掺杂区上，第一叉指P型电极组中的叉指P型电极的端部朝第二P型掺杂区延伸。
第二叉指P型电极组中的叉指P型电极的根部位于第二P型掺杂区上，第二叉指P型电极组中的叉指P型电极的端部朝第一P型掺杂区延伸。
第一叉指P型电极组中的叉指P型电极与第二叉指P型电极组中的叉指P型电极依次交错排布，相邻的第一叉指P型电极组中的叉指P型电极和第二叉指P型电极组中的叉指P型电极在水平方向上至少部分相对设置，并形成电容。
在上述的混合成像结构中，可选的是，可见光探测器件在靠近第二侧的表面凹凸不平。
在上述的混合成像结构中，可选的是，可见光探测器件整体为弯折结构。
在上述的混合成像结构中，可选的是，还包括聚光层，聚光层包括相对设置的第一聚光层和第二聚光层，第一聚光层和第二聚光层位于容置腔内，且共同形成透光区，透光区在红外探测器件上的正投影和可见光探测器件在红外探测器件上的正投影至少部分重合。
透光区的透光面积由可见光探测器件的一侧朝红外探测器件的一侧逐渐减小。
在上述的混合成像结构中，可选的是，聚光层位于可见光探测器件靠近电路处理器件的一侧，且位于可见光探测器件和电路处理器件之间。
或，聚光层位于电路处理器件远离第一互连结构的一侧，且可见光探测器件位于透光区内。
在上述的混合成像结构中，可选的是，聚光层的材质包括氮化硅、氮氧化硅或氧化硅中的一种或多种。
和/或，聚光层的厚度位于10nm-1μm之间。
在上述的混合成像结构中，可选的是，容置腔内设置有隔离层，隔离层位于可见光探测器件和电路处理器件之间。
隔离层的材质包括氧化硅。
在上述的混合成像结构中，可选的是，衬底包括相互叠设的第一衬底和第二衬底，电路处理器件、第一互连结构和多个垂直电极设置在第一衬底上，可见光探测器件设置在第二衬底上，红外探测器件位于第一衬底远离第二衬底的一侧，第一衬底和第二衬底电性连接。
在上述的混合成像结构中，可选的是，还包括：第二互连结构，第二互连结构靠近第二侧设置，且与可见光探测器件中靠近第二侧的P型掺杂区电性连接。
多个硅通孔，多个硅通孔贯穿衬底，且位于可见光探测器件的两侧，多个硅通孔电性连接第一互连结构和第二互连结构。
第三互连结构，第三互连结构位于容置腔内，且位于电路处理器件的两侧，第三互连结构电性连接第一互连结构和可见光探测器件中靠近第一侧的P型掺杂区。
本申请提供的混合成像结构，通过在衬底的第一侧设置第一互连结构，将垂直电极设置在第一互连结构远离衬底的一侧，并且在衬底内靠近第一侧的区域设置电路处理器件，这样，避免了在衬底上挖槽来设置电极，并且在衬底内可以制作电路处理器件，相对于电极和电路处理器件的常规设置方式，使得衬底上的结构布局更合理，缩小了衬底的整体尺寸，降低了成本。此外，通过设置相互交错排布的至少一个N型掺杂区和至少两个P型掺杂区，增加了耗尽层的厚度，可以增加光吸收率和量子效率，提升混合成像结构的性能。
本申请的构造以及它的其他申请目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种混合成像结构的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的第二种混合成像结构的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的第三种混合成像结构的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的第四种混合成像结构的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第五种混合成像结构的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的第六种混合成像结构的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的第七种混合成像结构的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的混合成像结构中的可见光观测器件的第一种结构示意图；
图9为本申请实施例提供的混合成像结构中的可见光观测器件的第二种结构示意图。
附图标记说明：
100-混合成像结构；
1-衬底；
11-第一侧；
12-第二侧；
13-第一衬底；
14-第二衬底；
15-隔离层；
16-防反射层；
2-电路处理器件；
3-第一互连结构；
4-可见光探测器件；
41-N型掺杂区；
42-P型掺杂区；
421-第一P型掺杂区；
422-第二P型掺杂区；
43-叉指P型电极；
5-垂直电极；
6-红外探测器件；
61-导电柱；
62-叉指电极；
71-第一聚光层；
72-第二聚光层；
8-第二互连结构；
9-硅通孔；
10-第三互连结构。
具体实施方式
正如背景技术所述，在相关技术中，衬底上方制作有微桥结构和悬臂梁结构，电路处理模块位于衬底下方，衬底上方设置有凹槽，在凹槽内形成下电极，下电极和微桥结构上的平板电极构成平板电容。然而，上述设置方式存在以下问题：凹槽占用衬底的空间较大，导致衬底内无法制作电路处理模块，从而使衬底上的结构布局不合理，增大衬底的整体尺寸，增加成本。
针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种混合成像结构，通过在衬底的第一侧设置第一互连结构，将垂直电极设置在第一互连结构远离衬底的一侧，并且在衬底内靠近第一侧的区域设置电路处理器件，这样，避免了在衬底上挖槽来设置电极，并且在衬底内可以制作电路处理器件，相对于电极和电路处理器件的常规设置方式，使得衬底上的结构布局更合理，缩小了衬底的整体尺寸，降低了成本。此外，通过设置相互交错排布的至少一个N型掺杂区和至少两个P型掺杂区，增加了耗尽层的厚度，可以增加光吸收率和量子效率，提升混合成像结构的性能。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请的优选实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1为本申请实施例提供的第一种混合成像结构的结构示意图。图2为本申请实施例提供的第二种混合成像结构的结构示意图。图3为本申请实施例提供的第三种混合成像结构的结构示意图。图4为本申请实施例提供的第四种混合成像结构的结构示意图。图5为本申请实施例提供的第五种混合成像结构的结构示意图。图6为本申请实施例提供的第六种混合成像结构的结构示意图。图7为本申请实施例提供的第七种混合成像结构的结构示意图。图8为本申请实施例提供的混合成像结构中的可见光观测器件的第一种结构示意图。图9为本申请实施例提供的混合成像结构中的可见光观测器件的第二种结构示意图。
参照图1-图9所示，本申请实施例提供一种混合成像结构，该混合成像结构100包括：
衬底1，衬底1上设置有容置腔（未示出），且衬底1具有相对设置的第一侧11和第二侧12。需要说明的是，容置腔可以包括一个分容置腔或多个分容置腔，分容置腔用于容纳衬底1上的器件。可以理解的是，容置腔可以通过刻蚀形成。该衬底1的材料可以是单晶硅、多晶硅、无定型硅、硅锗化合物或绝缘体上硅(silicon-on-insulator，简称为SOI)等，或者本领域技术人员已知的其他材料，该衬底1可以为衬底1上的结构层提供支撑基础。
电路处理器件2，电路处理器件2位于容置腔内，且靠近第一侧11设置，电路处理器件2用于处理传感器信号。
第一互连结构3，第一互连结构3位于衬底1的表面上，且该表面位于衬底1的第一侧11，第一互连结构3与电路处理器件2电性连接。第一互连结构3上可以设置有焊盘，焊盘可以用于连接其他器件或垂直电极5等。
可见光探测器件4，可见光探测器件4位于容置腔内，且靠近第二侧12设置，可见光探测器件4与第一互连结构3电性连接。可见光探测器件4包括相互连接的至少一个N型掺杂区41和至少两个P型掺杂区42，至少一个N型掺杂区41位于至少两个P型掺杂区42之间。
具体的，如图1所示，可见光探测器件4包括一个N型掺杂区41和两个P型掺杂区42，通过设置上下两层P型掺杂区42，可以增加“耗尽层”的宽度。“耗尽层”是指P型半导体和N型半导体接触后，分别在N型掺杂区41和P型掺杂区42形成的空间电荷区，其中，由于载流子扩散机制导致该区域的载流子被被耗尽，仅剩下空间电荷区。“耗尽层”厚度增加，可以增加光吸收率和量子效率，特别是红外波波段的光吸收率和量子效率。
多个垂直电极5，多个垂直电极5在第一互连结构3远离衬底1的一侧间隔排布。
红外探测器件6，红外探测器件6位于第一互连结构3远离衬底1的一侧，红外探测器件6通过导电柱61与第一互连结构3电性连接。红外探测器件6上还设置有多个间隔排布的叉指电极62，多个叉指电极62和多个垂直电极5可以构成水平方向的叉指电容。可以理解的是，红外探测器件6可以为悬臂梁结构。
需要说明的是，当入射光从衬底1的第二侧12入射，进入可见光探测器件4，可见光被可见光探测器件4吸收，形成电信号，入射光经过衬底1过滤后，红外波波段光线进入红外探测器件6的红外探测区域，红外探测器件6上的吸收结构吸收光线后产生热量，引起悬臂梁结构温度上升，然后发生热变形，带动叉指电极62上翘，从而使电容间距变大导致电容变小。同时，悬臂梁结构变形时，在压变电阻上产生应力，使压变电阻变小，这使得电阻和电容的乘积进一步变小，利用谐振电路来检测该变化信号，从而生成可见光和红外波波段的混合成像。
需要说明的是，通过在衬底1的第一侧11设置第一互连结构3，将垂直电极5设置在第一互连结构3远离衬底1的一侧，并且在衬底1内靠近第一侧11的区域设置电路处理器件2，避免了在衬底1上挖槽来设置电极，并且在衬底1内可以制作电路处理器件2，相对于相关技术中电极和电路处理器件2的常规设置方式，本申请实施例中的设置方式使衬底1上的结构布局更合理，缩小了衬底1的整体尺寸，降低了成本。
具体的，该混合成像结构100还包括：
第二互连结构8，第二互连结构8靠近第二侧12设置，且与可见光探测器件4靠近第二侧12的P型掺杂区42电性连接。
多个硅通孔9，多个硅通孔9贯穿衬底1，且位于可见光探测器件4的两侧，多个硅通孔9电性连接第一互连结构3和第二互连结构8。硅通孔9可以包括绝缘层和导电层，绝缘层位于导电层和衬底1之间。硅通孔9的数量以实际需要为准，本申请对硅通孔9的数量不作限制。
第三互连结构10，第三互连结构10位于容置腔内，且位于电路处理器件2的两侧，第三互连结构10电性连接第一互连结构3和可见光探测器件4中靠近第一侧11的P型掺杂区42。第三互连结构10可以由P型半导体形成。
此外，衬底1上还可以设置有防反射层16，防反射层16位于可见光探测器件4靠近光线入射的一侧，防反射层16可以包括增强光透射的材料，来增强光的透射能力。
在一种可以实现的实施方式中，如图2所示，N型掺杂区41为两个，P型掺杂区42为三个，两个N型掺杂区41和三个P型掺杂区42相互交错排布。这样，可以在衬底1上靠近第一侧11的区域增加感光区，使两个感光区共用中间的P型掺杂区42，通过施加PN结反向电压，进一步增加“耗尽层”的厚度，增加光吸收率和量子效率。
在一种可以实现的实施方式中，如图3所示，可见光探测器件4包括第一叉指P型电极组和第二叉指P型电极组，第一叉指P型电极组中的叉指P型电极43的数量和第二叉指P型电极组中的叉指P型电极43的数量相等。
需要说明的是，在本申请实施例中，第一叉指P型电极组为靠近第一侧11的一排叉指P型电极43，第二叉指P型电极组为靠近第二侧12的一排叉指P型电极43。
具体的，至少两个P型掺杂区42包括第一P型掺杂区421和第二P型掺杂区422。第一叉指P型电极组中的叉指P型电极43的根部位于第一P型掺杂区421上，第一叉指P型电极组中的叉指P型电极43的端部朝第二P型掺杂区422延伸。第二叉指P型电极组中的叉指P型电极43的根部位于第二P型掺杂区422上，第二叉指P型电极组中的叉指P型电极43的端部朝第一P型掺杂区421延伸。第一叉指P型电极组中的叉指P型电极43与第二叉指P型电极组中的叉指P型电极43依次交错排布，相邻的第一叉指P型电极组中的叉指P型电极43和第二叉指P型电极组中的叉指P型电极43在水平方向上至少部分相对设置，相邻的两个叉指P型电极43之间形成电容。
需要说明的是，由于相互交错排布的两个P型掺杂区42和一个N型掺杂区41可以形成垂直电场，在现有结构垂直电场作用下，假设5V电压仅形成1um的耗尽层，采用上述结构后，电场有横向电场和垂直电场，可以利用横向电场形成耗尽层，这样，保持相邻叉值电压为5V，且其间距为1um，则可以在该区域形成耗尽层，同时垂直方向的耗尽层厚度可以设置为远大于1um，从而展宽了耗尽层厚度，增加光吸收率和量子效率。
在一种可以实现的实施方式中，该混合成像结构100还包括聚光层，设置聚光层，可以对入射光线形成汇聚和导向作用。具体的，聚光层包括相对设置的第一聚光层71和第二聚光层72，第一聚光层71和第二聚光层72位于容置腔内，且共同形成透光区，透光区在红外探测器件6上的正投影和可见光探测器件4在红外探测器件6上的正投影至少部分重合。可以理解的是，第一聚光层71和第二聚光层72之间的区域为透光区。
透光区的透光面积由可见光探测器件4的一侧朝红外探测器件6的一侧逐渐减小。可以理解的是，透光面积指，同一水平方向上透光区的横截面积。
由于红外探测器件6的感光区相对较小，可见光探测器件4的感光区相对较大，这样，一方面，可以便于将入射光汇聚到红外探测器件6的感光区内，提高光吸收率。另一方面，可以避免杂乱光线从衬底1侧面进入光线的照射通道上，防止光串扰。
在一种可以实现的实施方式中，如图4所示，聚光层可以位于可见光探测器件4靠近电路处理器件2的一侧，且位于可见光探测器件4和电路处理器件2之间。这样，不仅便于在衬底1上形成聚光层，而且能够提高光吸收率和降低串扰。
在另一种可以实现的实施方式中，如图5所示，聚光层位于电路处理器件2远离第一互连结构3的一侧，且可见光探测器件4位于透光区内。具体的，可见光探测器件4位于第一聚光层71和第二聚光层72之间。这样，可以使聚光层的聚光区域更大，聚光效果更好，降低串扰的能力更强。
可以理解的是，聚光层可以为板状结构或圆弧状结构，本申请对聚光层的具体结构不作限制。并且，聚光层的起始位置可以根据实际需要以及工艺难度进行设置。
在一种可以实现的实施方式中，聚光层的材质包括氮化硅、氮氧化硅或氧化硅中的一种或多种，这样，可以使聚光层的光折射率与衬底1的光折射率不同，从而达到聚光效果。
在一种可以实现的实施方式中，聚光层的厚度位于10nm-1μm之间，其中，聚光层的厚度可以是10nm、100nm、500nm或1μm。聚光层的厚度位于上述范围内，一方面可以使聚光层具有较好的聚光效果，另一方面使聚光层的厚度适中，降低用材成本和工艺难度。
在一种可以实现的实施方式中，如图6所示，容置腔内设置有隔离层15，隔离层15位于可见光探测器件4和电路处理器件2之间。由于可见光探测器件4的P型掺杂区42距离电路处理器件2较近，设置隔离层15，可以尽量避免可见光探测器件4中的电场影响电路处理器件2的正常工作。具体的，隔离层15的材质可以包括氧化硅或其他能够绝缘和隔离电场的材料。
在一种可以实现的实施方式中，如图7所示，衬底1可以包括相互叠设的第一衬底13和第二衬底14，其中，电路处理器件2、第一互连结构3和多个垂直电极5设置在第一衬底13上，可见光探测器件4设置在第二衬底14上，红外探测器件6位于第一衬底13远离第二衬底14的一侧，第一衬底13和第二衬底14电性连接。这样，可以将混合成像结构100的一部分器件设置在第一衬底13上，另一部分器件设置在第二衬底14上，第一衬底13和第二衬底14分别设置完成后，通过键合的方式形成一颗完整的芯片。这样，相对于将所有器件均设置在一个衬底1上，降低了混合成像结构100的设置难度。
在一种可以实现的实施方式中，可见光探测器件4在靠近第二侧12的表面凹凸不平。如图8所示，部分入射光在入射前，在凹凸不平的表面产生反射，多经过一道光吸收的过程，能够提高光的吸收效率。
在另一种可以实现的实施方式中，如图9所示，可见光探测器件4整体为弯折结构。这样，光线入射的表面是凹凸不平的表面，也能够使部分光线发生反射，多经过一道光吸收的过程，提高光的吸收效率。
需要说明的是，在图8和图9中，入射光线沿a方向入射，部分光线沿b方向反射，继续进入可见光探测器件4。可见光探测器件4的表面可以为规则形状或不规则形状，该凹凸不平的表面可以由多个平面组成，也可以由多个曲面组成。本申请实施例对可见光探测器件4的具体结构不作限制。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种混合成像结构，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底上设置有容置腔，且所述衬底具有相对设置的第一侧和第二侧；
电路处理器件，所述电路处理器件位于所述容置腔内，且靠近所述第一侧设置；
第一互连结构，所述第一互连结构位于所述衬底的所述第一侧的表面上，所述第一互连结构与所述电路处理器件电性连接；
可见光探测器件，所述可见光探测器件位于所述容置腔内，且靠近所述第二侧设置，所述可见光探测器件与所述第一互连结构电性连接；所述可见光探测器件包括相互连接的至少一个N型掺杂区和至少两个P型掺杂区，至少一个所述N型掺杂区位于至少两个所述P型掺杂区之间；
多个垂直电极，多个所述垂直电极在所述第一互连结构远离所述衬底的一侧间隔排布；
红外探测器件，所述红外探测器件位于所述第一互连结构远离所述衬底的一侧，所述红外探测器件与所述第一互连结构电性连接；
第二互连结构，所述第二互连结构靠近所述第二侧设置，且与所述可见光探测器件中靠近所述第二侧的所述P型掺杂区电性连接；
多个硅通孔，多个所述硅通孔贯穿所述衬底，且位于所述可见光探测器件的两侧，多个所述硅通孔电性连接所述第一互连结构和所述第二互连结构；
第三互连结构，所述第三互连结构位于所述容置腔内，且位于所述电路处理器件的两侧，所述第三互连结构电性连接所述第一互连结构和所述可见光探测器件中靠近所述第一侧的所述P型掺杂区。
2.根据权利要求1所述的混合成像结构，其特征在于，所述N型掺杂区为两个，所述P型掺杂区为三个，两个所述N型掺杂区和三个所述P型掺杂区相互交错排布。
3.根据权利要求1所述的混合成像结构，其特征在于，所述可见光探测器件包括第一叉指P型电极组和第二叉指P型电极组，所述第一叉指P型电极组中的叉指P型电极的数量和所述第二叉指P型电极组中的叉指P型电极的数量相等；
至少两个所述P型掺杂区包括第一P型掺杂区和第二P型掺杂区；
所述第一叉指P型电极组中的所述叉指P型电极的根部位于所述第一P型掺杂区上，所述第一叉指P型电极组中的所述叉指P型电极的端部朝所述第二P型掺杂区延伸；
所述第二叉指P型电极组中的所述叉指P型电极的根部位于所述第二P型掺杂区上，所述第二叉指P型电极组中的所述叉指P型电极的端部朝所述第一P型掺杂区延伸；
所述第一叉指P型电极组中的所述叉指P型电极与所述第二叉指P型电极组中的所述叉指P型电极依次交错排布，相邻的所述第一叉指P型电极组中的所述叉指P型电极和所述第二叉指P型电极组中的所述叉指P型电极在水平方向上至少部分相对设置，并形成电容。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的混合成像结构，其特征在于，所述可见光探测器件在靠近所述第二侧的表面凹凸不平。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的混合成像结构，其特征在于，所述可见光探测器件整体为弯折结构。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的混合成像结构，其特征在于，还包括聚光层，所述聚光层包括相对设置的第一聚光层和第二聚光层，所述第一聚光层和所述第二聚光层位于所述容置腔内，且共同形成透光区，所述透光区在所述红外探测器件上的正投影和所述可见光探测器件在所述红外探测器件上的正投影至少部分重合；
所述透光区的透光面积由所述可见光探测器件的一侧朝所述红外探测器件的一侧逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的混合成像结构，其特征在于，所述聚光层位于所述可见光探测器件靠近所述电路处理器件的一侧，且位于所述可见光探测器件和所述电路处理器件之间；
或，所述聚光层位于所述电路处理器件远离所述第一互连结构的一侧，且所述可见光探测器件位于所述透光区内。
8.根据权利要求6所述的混合成像结构，其特征在于，所述聚光层的材质包括氮化硅、氮氧化硅或氧化硅中的一种或多种；
和/或，所述聚光层的厚度位于10nm-1μm之间。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的混合成像结构，其特征在于，所述容置腔内设置有隔离层，所述隔离层位于所述可见光探测器件和所述电路处理器件之间；
所述隔离层的材质包括氧化硅。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的混合成像结构，其特征在于，所述衬底包括相互叠设的第一衬底和第二衬底，所述电路处理器件、所述第一互连结构和多个所述垂直电极设置在所述第一衬底上，所述可见光探测器件设置在所述第二衬底上，所述红外探测器件位于所述第一衬底远离所述第二衬底的一侧，所述第一衬底和所述第二衬底电性连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110910810.0A CN113363275B (zh) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | 混合成像结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110910810.0A CN113363275B (zh) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | 混合成像结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113363275A CN113363275A (zh) | 2021-09-07 |
| CN113363275B true CN113363275B (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=77540835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110910810.0A Active CN113363275B (zh) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | 混合成像结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113363275B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113551781B (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-21 | 西安中科立德红外科技有限公司 | 基于半导体双栅晶体管结构的红外传感器芯片及制造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4244607A1 (de) * | 1992-12-31 | 1994-07-07 | Hl Planartechnik Gmbh | Thermoelektrischer Strahlungssensor, insbesondere für infrarotes und sichtbares Licht |
| FR2844635B1 (fr) * | 2002-09-16 | 2005-08-19 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif detecteur de rayonnement electromagnetique avec boitier integre comportant deux detecteurs superposes |
| US7084010B1 (en) * | 2003-10-17 | 2006-08-01 | Raytheon Company | Integrated package design and method for a radiation sensing device |
| CN106124067B (zh) * | 2016-07-18 | 2019-01-18 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 红外探测像元结构及其制备方法、混合成像器件 |
| CN106124059B (zh) * | 2016-07-18 | 2018-11-09 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 红外探测器像元结构及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-10 CN CN202110910810.0A patent/CN113363275B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113363275A (zh) | 2021-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10050078B2 (en) | Light sensor | |
| KR102367384B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 형성 방법 | |
| KR100615916B1 (ko) | 실리콘 온 인슐레이터(ｓｏｉ) 트랜치 광다이오드 및 그제조 방법 | |
| CN103811508B (zh) | 固态图像传感器、制造固态图像传感器的方法及相机 | |
| US7893468B2 (en) | Optical sensor including stacked photodiodes | |
| CN104425531B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
| US7208811B2 (en) | Photo-detecting device | |
| US7883916B2 (en) | Optical sensor including stacked photosensitive diodes | |
| US10411057B2 (en) | Image sensor | |
| KR101709625B1 (ko) | 이미지 센서, 및 그 센서를 포함한 센서 시스템 | |
| US20060180860A1 (en) | Image sensor | |
| CN110800110A (zh) | 谐振腔增强的图像传感器 | |
| JP2001345436A (ja) | 回路内蔵受光素子 | |
| US9041133B2 (en) | BSI image sensor package with embedded absorber for even reception of different wavelengths | |
| US7737409B2 (en) | Silicon detector and method for constructing silicon detectors | |
| CN113363275B (zh) | 混合成像结构 | |
| US20100026824A1 (en) | Image sensor with reduced red light crosstalk | |
| CN112133715A (zh) | 一种图像传感器结构 | |
| CN107845651A (zh) | 图像传感器及其形成方法 | |
| JP2020167248A (ja) | 固体撮像素子 | |
| US20220085084A1 (en) | Pixel with an improved quantum efficiency | |
| WO2022024718A1 (ja) | 光検出器、固体撮像素子、及び、光検出器の製造方法 | |
| US11757060B2 (en) | Short-wave infrared focal plane arrays, and methods for utilization and manufacturing thereof | |
| CN117766460A (zh) | 蓝宝石上锗晶圆及其制造方法、阵列芯片及其制造方法 | |
| CN118111565A (zh) | 一种制冷型焦平面红外探测器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 710117 Building 8, hard technology enterprise community, No. 3000, Biyuan Second Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Applicant after: Xi'an zhongkelide Infrared Technology Co.,Ltd. Address before: 710117 Building 8, hard technology enterprise community, No. 3000, Biyuan Second Road, high tech Zone, Xi'an, Shaanxi Province Applicant before: Xi'an zhongkelide Infrared Technology Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |