CN114512501A - 具有间距不同的衍射光栅的光电检测器阵列 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种具有间距不同的衍射光栅的光电检测器阵列。一种光电检测器阵列包括：衬底；以及位于衬底上方的像素阵列。每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅。与像素阵列中的每个像素相关联的一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光。可以在锗光电检测器下方的衬底中设置空气腔以改善光吸收。还公开了一种形成光电检测器阵列的方法。

Description

具有间距不同的衍射光栅的光电检测器阵列
技术领域
本公开涉及光电检测器阵列，更具体地，涉及包括位于衬底上方的像素阵列的光电检测器阵列，其中每个像素包括位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅。
背景技术
光电检测器阵列用在光子集成电路中以将光转换为电信号。当前光电检测器阵列的一个挑战是它们无法选择性地吸收和转换具有不同波长的入射光信号(光)。当前的光电检测器阵列还使用与光信号共线(in-line with)的硅衍射光栅，从而产生背反射。
发明内容
本公开的一方面涉及一种结构，其包括：衬底；以及位于所述衬底上方的像素阵列，每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅，其中与所述像素阵列中的每个像素相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光。
本公开的另一方面包括一种结构，其包括：衬底；位于所述衬底上方的像素阵列，每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅，其中每组衍射光栅包括多晶硅和硅中的一者；位于每个半导体光电检测器周围的沟槽隔离；以及位于至少一个半导体光电检测器下方的所述衬底中的空气腔，其中与所述像素阵列中的每个像素相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光，以便所述像素阵列吸收多于一个光的波长。
本公开的一方面涉及一种方法，其包括：通过以下方式在衬底上形成像素阵列：在衬底上形成半导体光电检测器阵列，所述半导体光电检测器阵列被沟槽隔离包围；以及直接在每个半导体光电检测器上形成一组衍射光栅以创建所述像素阵列，其中与每个半导体光电检测器相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光。
通过下面对本公开的实施例的更具体的描述，本公开的上述以及其他特征将变得显而易见。
附图说明
将参考以下附图详细地描述本公开的实施例，其中相同的参考标号表示相同的元件，并且其中：
图1示出了根据本公开的实施例的包括具有不同间距的多组衍射光栅的光电检测器阵列的透视图。
图2示出了根据本公开的实施例的与图1类似但是包括具有掺杂区的半导体光电检测器的光电检测器阵列的平面图。
图3示出了根据本公开的其他实施例的包括具有不同间距的多组衍射光栅和其下方的空气腔的光电检测器阵列的透视图。
图4示出了根据本公开的另外一些实施例的包括具有不同间距的多组衍射光栅和其下方的空气腔的光电检测器阵列的透视图。
图5示出了根据本公开的实施例的光电检测器阵列的像素的截面图。
图6示出了根据本公开的替代实施例的包括PIN半导体光电检测器的像素的截面图。
图7示出了根据本公开的替代实施例的包括PIPN半导体光电检测器的雪崩光电检测器像素的截面图。
图8示出了根据本公开的替代实施例的在基层上方具有一组衍射光栅的像素的截面图。
图9示出了根据本公开的替代实施例的包括具有非均匀间距的一组衍射光栅的像素的截面图。
图10示出了根据本公开的实施例的用于形成光电检测器阵列的方法的初步结构的截面图。
图11示出了根据本公开的实施例的在初步结构中形成空气腔的截面图。
图12示出了根据本公开的实施例的形成具有多个相连的空气腔的空气腔的截面图。
图13示出了根据本公开的实施例的形成半导体光电检测器层的截面图。
图14示出了根据本公开的实施例的密封空气腔的截面图。
图15示出了根据本公开的实施例的用于像素阵列的图案化半导体光电检测器层的透视图。
应注意，本公开的附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本公开的典型方面，因此不应被视为对本公开的范围进行限制。在附图中，相似的标号表示附图之间的相似元件。
具体实施方式
在下面的描述中，参考了形成说明书一部分的附图，并且在附图中以图示的方式示出了可以实践本教导的特定示例性实施例。这些实施例的描述足够详细以使本领域技术人员能够实践本教导，并且应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以使用其他实施例并且可以进行更改。因此，以下描述仅是说明性的。
将理解，当诸如层、区域或衬底的元素被称为位于另一元素“上”或“上方”时，它可以直接地位于另一元素上、或者也可以存在中间元素。与此形成对比，当元素被称为“直接位于另一元素上”或“直接位于另一元素上方”时，不存在任何中间元素。还应当理解，当一个元素被称为“被连接”或“被耦接”到另一元素时，它可以被直接地连接或耦接到另一元素、或者可以存在中间元素。与此形成对比，当一个元素被称为“被直接连接”或“被直接耦接”到另一元素时，不存在任何中间元素。
说明书中对本公开的“一个实施例”或“实施例”及其的其他变型的提及意味着结合该实施例描述的特定特征、结构、特性等被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”以及出现在说明书各处的任何其他变型不一定都指同一实施例。应当理解，例如在“A/B”、“A和/或B”以及“A和B中的至少一个”的情况下使用“/”、“和/或”和“至少一个”中的任一个旨在包含仅选择第一个列出的选项(a)、或仅选择第二个列出的选项(B)、或同时选择这两个选项(A和B)。作为其他示例，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下，这些短语旨在包含仅选择第一个列出的选项(A)、或仅选择第二个列出的选项(B)、或仅选择第三个列出的选项(C)、或仅选择第一个和第二个列出的选项(A和B)、或仅选择第一个和第三个列出的选项(A和C)、或仅选择第二个和第三个列出的选项(B和C)、或选择所有这三个选项(A和B和C)。如本领域普通技术人员显而易见的，该情况可扩展用于所列出的许多项。
本公开的实施例提供了一种光电检测器阵列，其包括衬底和位于衬底上方的像素阵列。每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅。因此，衍射光栅与半导体光电检测器集成在一起。与像素阵列中的每个像素相关联的衍射光栅组的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与像素阵列的其他像素不同的特定波长的光。因此，半导体光电检测器可用作光信号分离器。可以在半导体光电检测器下方的衬底中设置空气腔以改善光吸收。还公开了一种形成光电检测器阵列的方法。半导体光电检测器可用作可能包括集成电子器件的兼容互补金属氧化物半导体(CMOS)的半导体光子芯片上的光子集成电路(PIC)的一部分。
图1示出了根据本公开的实施例的光电检测器阵列100的透视图，图2示出了该光电检测器阵列100的平面图。光电检测器阵列100可以包括衬底102。衬底102可以包括半导体衬底104，半导体衬底104可以包括但不限于硅、锗、硅锗、碳化硅以及基本上由具有由化学式AlX1GaX2InX3AsY1PY2NY3SbY4限定的成分的一种或多种III-V族化合物半导体构成的那些，其中X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3和Y4表示相对比例，其分别大于或等于零并且X1+X2+X3+Y1+Y2+Y3+Y4＝1(1为总相对摩尔量)。其他合适的衬底包括具有成分ZnA1CdA2SeB1TeB2的II-VI族化合物半导体，其中A1、A2、B1和B2是相对比例，其分别大于或等于零并且A1+A2+B1+B2＝1(1为总摩尔量)。此外，部分或整个半导体衬底可以是应变的。虽然未示出，但衬底102的其他区域可以包括位于其上的任何种类的集成电子器件，例如晶体管、电阻器、电容器、电感器等，以及任何种类的互连。
光电检测器阵列100还可以包括位于衬底102上方的像素阵列108。为了描述的目的，在阵列中示出四个像素110A-D。需要强调的是，根据本公开的实施例，可以在阵列中提供任意数量的像素110。像素110可以以任何期望的方式排列。每个像素110包括直接位于半导体光电检测器114上的一组衍射光栅112。衍射光栅是具有周期性光栅元件116的光学器件，这些光栅元件116根据波长将光信号(例如，光)分裂并衍射成几个单独的光束。衍射光栅组112的间距P1-P4是各个光栅元件116之间的间隔。衍射光栅的间距决定了可以通过其中以被半导体光电检测器114吸收并转换为电信号的光信号的波长。半导体光电检测器114可以包括但不限于：锗(Ge)、硅(Si)或硅锗(SiGe)。根据本公开的实施例，与像素阵列108中的每个像素110A-D相关联的衍射光栅组112的间距P1-P4是不同的，使得每个像素110能够检测到与像素阵列108的其他像素110不同的特定波长的光。例如，像素110D可以具有390纳米(nm)的间距，像素110C可以具有400nm的间距，并且像素110B可以具有410nm的间距。像素阵列108因此可以吸收大于一个波长的光。以此方式，光电检测器阵列100可以充当光信号分离器，从而隔离任意数量的期望特定波长的光。
每组衍射光栅112可以包括含有硅或多晶硅的光栅元件116。衍射光栅组112可以与选定材料的其他层一起形成，以作为在衬底102的其他区域中的集成电子器件的形成的一部分。每个像素110可以通过沟槽隔离120与相邻像素110在光学上并且在电学上分隔开。沟槽隔离120可以由任何现在已知的或以后开发的用于提供电和/或光绝缘的物质形成，并且例如可以包括：氮化硅(Si3N4)、氧化硅(SiO2)、氟化SiO2(FSG)、氢化碳氧化硅(SiCOH)、多孔SiCOH、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、倍半硅氧烷、包括硅(Si)、碳(C)、氧(O)和/或氢(H)原子的碳(C)掺杂氧化物(即，有机硅酸盐)、热固性聚亚芳基醚、旋涂含硅碳聚合物材料、近无摩擦碳(NFC)或它们构成的层。
图3-4示出了光电检测器阵列100的实施例的透视图，其中该光电检测器阵列100包括位于至少一个半导体光电检测器114下方的衬底102中的可选空气腔130。图3将空气腔130示出为衬底102中的单个一体空气腔132，而图4将空气腔130示出为多个相连的空气腔134。空气腔130接收穿过半导体光电检测器114的光并将光反射回半导体光电检测器114以被半导体光电检测器114的下侧136额外吸收。反射光的波长已经由一组衍射光栅112选择。如图1-4所示，半导体光电检测器114是平面的。图5示出了像素110(如图3所示)的放大截面图，其中示出了以平面的方式引导通过平面半导体光电检测器114的入射光。以此方式，如图5中的箭头所示，入射在像素110上的光不需要与其垂直，并且平行于衬底102传输。也就是说，来自页面外(即，不是来自与光电检测器阵列共线的激光器或波导)的目标波长的入射光被重定向以与半导体光电检测器114共面(in-plane with)行进。入射光可以(优选地)垂直于光电检测器阵列的表面，但并非必须如此。
虽然图5示出了具有空气腔130的像素110，但要强调的是，图5的教导可以应用于任何实施例，例如没有空气腔130的图1的实施例，或者如图4所示，其中空气腔130包括多个相连的空气腔134。
图6-9示出了根据多个替代实施例的像素110的放大截面图。图2和6示出了像素110，其的半导体光电检测器114包括通过本征区144(未被掺杂)与n型掺杂区142分隔开的p型掺杂区140。P型掺杂区140、本征区144和n型掺杂区142(形成PIN结)对于像素阵列108中的至少一个像素110来说是期望的以便形成光电检测器，即，允许检测到通过吸收适当波长的入射光子而产生的电流。图7示出了像素110，其的半导体光电检测器114包括通过本征区150与第二p型掺杂区148分隔开的第一p型掺杂区146，以及与第一和第二p型掺杂区146、148中的一者(如图所示，为148)相邻的n型掺杂区152。P型掺杂区146、本征区150、p型掺杂区148和n型掺杂区152(形成PIPN雪崩光电检测器)对于像素阵列108中的至少一个像素110是期望的以便形成雪崩光电二极管，即，允许检测到通过吸收适当波长的入射光子而产生的电流(由PN结放大)。图8示出了包括一组衍射光栅112的像素110，该组衍射光栅112包括位于半导体光电检测器114上的基层160和从基层160延伸的多个衍射光栅元件162。这里，光栅元件162可以被部分地蚀刻，从而留下基层160。
图9示出了像素110，其中一组衍射光栅112的间距是非均匀的。在所示的非限制性示例中，所有间距P5-P9具有不同大小且不相等；然而，可以采用任何非均匀的间距。非均匀的间距对于像素阵列108中的至少一个像素110是期望的以便为选定像素110衍射更宽带宽的光。以此方式，光电检测器阵列100可以隔离任何数量的期望特定带宽(波长范围)的光，例如390-400nm、420-440nm等，作为特定波长的光的替代或补充。
像素阵列108中任何数量的像素110可以包括关于图6-9描述的替代实施例，例如，替代实施例中的至少一者。虽然图6-9示出了具有空气腔130的像素110，但要强调的是，图6-9的教导可以应用于任何实施例，例如没有空气腔130的图1的实施例，或者如图4所示，其中空气腔130包括多个相连的空气腔134。
图1-4和图10-15示出了根据本公开的实施例的形成光电检测器阵列100的方法。更具体地，图1-4和图10-15示出了在衬底102上形成像素阵列108，其包括相应的半导体光电检测器114的阵列。
图10-14示出了在形成半导体光电检测器114的阵列之前，在衬底102中可选地形成空气腔130的阵列的截面图。图10示出了包括衬底102的初步结构，该衬底102上面具有图案化的硬掩模170，还示出了初步空气腔开口172的形成。硬掩模170可以包括任何现在已知的或以后开发的硬掩模材料，例如氮化硅，并且可以使用任何技术来图案化，例如掩模曝光和蚀刻。开口172可以通过到衬底102中的额外蚀刻来形成。
蚀刻通常是指从衬底(或形成在衬底上的结构)中去除材料，并且通常利用在适当位置处的掩模来执行，以便选择性地从衬底的特定区域中去除材料，同时使得在衬底的其他区域中的材料不受影响。通常有两类蚀刻：(i)湿式蚀刻和(ii)干式蚀刻。湿式蚀刻利用溶剂(例如酸)执行，可以选择溶剂的选择性地溶解给定材料(例如氧化物)而同时使另一材料(例如多晶硅)保持相对完整的能力。这种选择性蚀刻给定材料的能力是许多半导体制造工艺的基础。湿式蚀刻通常各向同性地蚀刻均质材料(例如氧化物)，但是湿式蚀刻也可以各向异性地蚀刻单晶材料(例如硅晶片)。干式蚀刻可以利用等离子体执行。等离子体系统可以通过调整等离子体参数以若干种模式工作。普通等离子体蚀刻会产生中性带电的高能自由基，这些高能自由基在晶片表面发生反应。由于中性粒子从所有角度攻击晶片，因此该工艺是各向同性的。离子铣削或溅射蚀刻用稀有气体的高能离子轰击晶片，稀有气体的高能离子大致从一个方向接近晶片，因此该工艺是高度各向异性的。反应离子蚀刻(RIE)在介于溅射和等离子蚀刻之间的条件下操作，可用于产生深而窄的特征，例如STI沟槽。在此可以使用RIE。
图10还示出了在初步腔开口172中形成衬里氧化物174。衬里氧化物174可通过例如氧化物热生长或沉积，以及去除衬里氧化物下部的定向蚀刻来形成。后一蚀刻仅在初步腔开口172的侧壁176上留下氧化物衬里174。“沉积”可以包括适合于待沉积的材料的任何现在已知的或以后开发的技术，其中包括但不限于例如：化学气相沉积(CVD)、低压CVD(LPCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、次常压CVD(SACVD)和高密度等离子体CVD(HDPCVD)、快速热CVD(RTCVD)、超高真空CVD(UHVCVD)、有限反应处理CVD(LRPCVD)、金属有机CVD(MOCVD)、溅射沉积、离子束沉积、电子束沉积、激光辅助沉积、热氧化、热氮化、旋涂法、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)、化学氧化、分子束外延(MBE)、电镀、蒸镀。这里，可针对氧化物衬里174使用ALD。
在如图11所示的使氧化物衬里174下方的开口172部分扩大的底部清洁之后，附加蚀刻创建了空气腔130。这里，蚀刻可以包括非定向湿蚀刻。
图12示出了可选实施例，其中形成空气腔130包括形成多个相连的空气腔134。这里，相连的空气腔134通过在多个位置同时重复相对于图10和图11描述的上述处理以形成多个相邻的、相连的空气腔134而创建。
图1、13-15示出了形成半导体光电检测器114的阵列。图13示出了在去除硬掩模170(图11)和去除氧化物衬里174(图11)之后形成锗层178。硬掩模170和氧化物衬里174可以使用任何合适的剥离工艺(例如灰化)来去除。锗层178例如可通过沉积或外延生长来形成。图14示出了对锗层178进行热退火，这使其塞填或密封衬底102中空气腔130的开口172(图10)。以此方式，每个半导体光电检测器114可以形成在相应的空气腔130上方。将认识到，在不设置空气腔130的情况下，如本文所述仅在衬底102上方形成锗层178。
图15示出了在锗层178上方形成硬掩模180并蚀刻以图案化半导体光电检测器114的透视图。蚀刻还可以包括用于沟槽隔离120(图1)的蚀刻沟槽(未示出)。如图1所示，可以围绕半导体光电检测器114形成沟槽隔离120。可以将沟槽隔离120蚀刻到锗层178和衬底102中并且填充有诸如氧化物之类的绝缘材料，以将半导体光电检测器114与最终的像素110彼此隔离。平面化可以去除锗层178上的任何多余的绝缘材料。如本领域所理解的，沟槽隔离120还可以使衬底102的其他区域与衬底的相邻区域隔离，例如以隔离不同的晶体管。每个沟槽隔离120可以由任何现在已知的或以后开发的用于提供电绝缘的物质形成，如本文先前所列。
图1示出了直接在每个半导体光电检测器114上形成一组衍射光栅112以创建像素阵列108，即，在一组衍射光栅112与半导体光电检测器114之间没有中间结构。衍射光栅组112可以作为处理的一部分而形成，该处理例如为针对衬底102上其他区域中的晶体管栅极的处理。这里，例如可通过ALD来沉积用于扩散光栅组112的材料层，其作为晶体管栅极层形成的一部分，然后对该材料层进行图案化和蚀刻以创建具有期望间距P1-P4的光栅元件116。在一个实施例中，衍射光栅112可以包括单一材料，例如但不限于多晶硅、硅或金属栅极导体(例如铜)。在其他实施例中，衍射光栅112可以包括：多个层，例如多晶硅或硅，每一者都具有例如氧化硅的栅极电介质；或金属栅极材料，其包括功函数金属和栅极导体的一个或多个层，并具有例如氧化硅的栅极电介质层。在某些实施例中，衍射光栅112可以包括在晶片的其他区域中的晶体管的栅极(未示出)(有源的或虚设的)中使用的任何(一个或多个)层。
如上所述，与每个半导体光电检测器114相关联的一组衍射光栅112的间距可以不同，使得每个像素110能够检测到与像素阵列108的其他像素110不同的特定波长的光。多组衍射光栅112可以包括例如硅或多晶硅。每个衍射光栅元件116的端部可以与相应的半导体光电检测器114的边缘对齐，或者一个或多个元件可以延伸到与相应的半导体光电检测器114相邻的沟槽隔离120上。所产生的间距可以是相对于本文所述的实施例描述的例如图1、2、8和9所示的间距中的任一间距，。
在替代实施例中，如图6所示，在形成多组衍射光栅112之前并作为形成半导体光电检测器114的阵列的一部分，至少一个半导体光电检测器114可以形成为具有通过本征区144与n型掺杂区142分开的p型掺杂区140。这里，可以形成任何合适的掩模，并且用期望的掺杂剂来对期望的区域进行掺杂，例如使用离子注入。示例性的n型掺杂剂可以包括但不限于：磷(P)、砷(As)、锑(Sb)；并且示例性的p型掺杂剂可以包括但不限于：硼(B)、铟(In)和镓(Ga)。类似地，在另一替代实施例中，如图7所示，形成半导体光电检测器114的阵列可以包括形成至少一个半导体光电检测器114，其中第一p型掺杂区146通过本征区150与第二p型掺杂区148分隔开，并且n型掺杂区152与第一和第二p型掺杂区中的一者相邻。这种结构形成了PIPN雪崩光电检测器。
该方法还可以包括形成具有非均匀间距的至少一组衍射光栅112，如图9所示，例如使用图案化来生成不同的间距。类似地，如图8所示，该方法可以包括形成至少一组衍射光栅112，该组衍射光栅112具有位于半导体光电检测器114上的基层160和从基层160延伸的多个衍射光栅元件162。这里，光栅元件162仅部分地从衍射光栅层蚀刻掉。
上述方法用于光子集成电路芯片(PIC)的制造。所得到的PIC可以由制造商以原始晶片形式(即，作为具有多个未封装芯片的单个晶片)，作为裸芯或以封装形式分发。在后一种情况下，芯片以单芯片封装(例如塑料载体，其引线固定到主板或其它更高级别的载体)或多芯片封装(例如陶瓷载体，其具有表面互连和/或掩埋互连)的形式被安装。在任何情况下，芯片然后与其它芯片、分立电路元件和/或其它信号处理器件集成，作为(a)中间产品(例如主板)或(b)最终产品的一部分。最终产品可以是包括PIC和/或集成电路芯片的任何产品，从玩具和其它低端应用到具有显示器、键盘或其它输入设备以及中央处理器的高级计算机产品。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们构成的组的存在或者添加。“可选的”或“可选地”表示随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以被用于修饰任何定量表示，该定量表示可以允许在不导致其相关的基本功能变化的情况下改变。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在本文以及整个说明书和权利要求书中，范围限制可以被组合和/或互换，这样的范围被识别并且包括含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。应用于范围的特定值的“近似”适用于两个值，并且除非另外取决于测量值的仪器的精度，否则可指示所述值的+/-10％。
以下权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括结合具体要求保护的其它要求保护的要素执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但是该描述并不旨在是穷举的或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。选择和描述实施例是为了最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使本领域的其他技术人员能够理解本公开的具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (20)

1.一种结构，包括：
衬底；以及
位于所述衬底上方的像素阵列，每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅，
其中与所述像素阵列中的每个像素相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光。
2.根据权利要求1所述的结构，还包括：位于至少一个半导体光电检测器下方的所述衬底中的空气腔。
3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述空气腔包括多个相连的空气腔。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，每组衍射光栅包括多晶硅和硅中的一者。
5.根据权利要求1所述的结构，其中，所述半导体光电检测器包括锗(Ge)、硅(Si)或硅锗(SiGe)。
6.根据权利要求1所述的结构，其中，至少一个半导体光电检测器包括通过本征区与n型掺杂区分隔开的p型掺杂区。
7.根据权利要求1所述的结构，其中，至少一个半导体光电检测器包括通过本征区与第二p型掺杂区分隔开的第一p型掺杂区，以及与所述第一p型掺杂区和所述第二p型掺杂区中的一者相邻的n型掺杂区。
8.根据权利要求1所述的结构，其中，用于所述像素阵列中的至少一个像素的所述一组衍射光栅的所述间距是非均匀的。
9.根据权利要求1所述的结构，其中，所述一组衍射光栅包括位于所述半导体光电检测器上的基层和从所述基层延伸的多个衍射光栅元件。
10.根据权利要求1所述的结构，其中，所述像素阵列吸收多于一个波长的光。
11.一种结构，包括：
衬底；
位于所述衬底上方的像素阵列，每个像素包括直接位于半导体光电检测器上的一组衍射光栅，其中每组衍射光栅包括多晶硅和硅中的一者；
位于每个半导体光电检测器周围的沟槽隔离；以及
位于至少一个半导体光电检测器下方的所述衬底中的空气腔，
其中与所述像素阵列中的每个像素相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光，以便所述像素阵列吸收多于一个波长的光。
12.根据权利要求11所述的结构，其中，每个空气腔包括多个相连的空气腔。
13.根据权利要求11所述的结构，其中，至少一个半导体光电检测器包括通过本征区与n型掺杂区分隔开的p型掺杂区。
14.根据权利要求11所述的结构，其中，至少一个半导体光电检测器包括通过本征区与第二p型掺杂区分隔开的第一p型掺杂区，以及与所述第一p型掺杂区和所述第二p型掺杂区中的一者相邻的n型掺杂区。
15.根据权利要求11所述的结构，其中，用于所述像素阵列中的至少一个像素的所述一组衍射光栅的所述间距是非均匀的。
16.根据权利要求11所述的结构，其中，所述一组衍射光栅包括位于所述半导体光电检测器上的基层和从所述基层延伸的多个衍射光栅元件。
17.一种方法，包括：
通过以下方式在衬底上形成像素阵列：
在衬底上形成半导体光电检测器阵列，所述半导体光电检测器阵列被沟槽隔离包围；以及
直接在每个半导体光电检测器上形成一组衍射光栅以创建所述像素阵列，其中与每个半导体光电检测器相关联的所述一组衍射光栅的间距是不同的，使得每个像素能够检测到与所述像素阵列中的其他像素不同的特定波长的光。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：在形成所述半导体光电检测器阵列之前，在所述衬底中形成空气腔阵列，其中形成所述半导体光电检测器阵列包括将每个半导体光电检测器形成在相应的空气腔上方，所述半导体光电检测器密封所述相应的空气腔。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述半导体光电检测器阵列包括将至少一个半导体光电检测器形成为具有通过本征区与n型掺杂区分隔开的p型掺杂区。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述半导体光电检测器阵列包括将至少一个半导体光电检测器形成为具有通过本征区与第二p型掺杂区分隔开的第一p型掺杂区，以及与所述第一p型掺杂区和所述第二p型掺杂区中的一者相邻的n型掺杂区。
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