CN115101548A - 光电二极管器件、光电转换基板、探测器及检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供光电二极管器件、光电转换基板、探测器阵列及检测装置。该光电二极管器件，包括半导体衬底、透明覆盖层以及调光部。半导体衬底具有第一表面和第二表面；半导体衬底包括暴露于第一表面的感光层。透明覆盖层位于半导体衬底的第一表面远离第二表面的一侧，并覆盖感光层。调光部位于透明覆盖层远离半导体衬底的一侧，调光部位于感光层的边缘以内并靠近感光层的边缘。由于设置了调光部，使得靠近感光层的边缘的部分光线向远离感光层的边缘一侧聚拢，故而减少了光线向感光层的边缘以外的区域传播的数量，进而减少了光进入相邻光电二极管器件的感光区的可能性，降低了光电二极管器件发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

Description

光电二极管器件、光电转换基板、探测器及检测装置

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体涉及光电二极管器件、光电转换基板、探测器阵列及检测装置。

背景技术

光电二极管阵列像素相邻排列，若不采用隔离措施相邻像素间会存在光电串扰问题，造成影像噪声大、清晰度差等问题。为了减少像素之间的串扰，一般采用N阱或隔离墙间接排列，但是此方法解决串扰问题并非完善。

发明内容

本申请实施例提供光电二极管器件、光电转换基板、探测器阵列及检测装置，用于解决光电串扰问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

本申请实施例的第一方面，提供一种光电二极管器件，包括半导体衬底、透明覆盖层以及调光部。半导体衬底具有在半导体衬底的厚度方向上相对的第一表面和第二表面；半导体衬底包括暴露于第一表面的感光层。透明覆盖层位于半导体衬底的第一表面远离第二表面的一侧，并覆盖感光层。调光部位于透明覆盖层远离半导体衬底的一侧，调光部位于感光层的边缘以内并靠近感光层的边缘。调光部具有朝向透明覆盖层的聚光面，使得透过调光部而入射到感光层的光线中，至少一部分光线的传播方向在聚光面上朝向远离感光层的边缘的方向偏转。

上述光电二极管器件中，由于设置了调光部，使得靠近感光层的边缘的部分光线向远离感光层的边缘一侧聚拢，故而减少了光线向感光层的边缘以外的区域传播的数量，进而减少了光进入相邻光电二极管器件的感光区的可能性，降低了光电二极管器件发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

可选地，调光部的折射率大于透明覆盖层的折射率。调光部还具有在半导体衬底的厚度方向上与聚光面相对的入射面。沿远离感光层的边缘的方向，入射面与聚光面的距离逐渐增大。如此，可以使靠近感光层的边缘的部分光线向远离感光层的边缘一侧聚拢，进而减少了光进入相邻光电二极管器件的感光区的可能性，降低了光电二极管器件发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

可选地，调光部的厚度在沿远离感光层的边缘的方向上先增大再减小。如此一来，调光部朝向透明覆盖层的表面相对较为平滑，透明覆盖层与调光部的结合处同样较为平滑，因而降低了透明覆盖层和调光部的制作难度，二者结合较为紧密。

可选地，透明覆盖层在远离半导体衬底的一侧的表面上形成凹槽。调光部设置于凹槽内。这样可以减少半导体衬底的整体厚度。

可选地，调光部还具有在半导体衬底的厚度方向上与聚光面相对的入射面。入射面与凹槽的开口平齐。这样，光电二极管器件的上表面为较为平坦的表面，其平坦度增加。

可选地，感光层上形成有凹陷部；透明覆盖层上的凹槽形成于凹陷部所在位置处。这样透明覆盖层的厚度不需要太厚，便具有足够的空间容纳调光部，因而减少透明覆盖层对光的吸收，从而提高光电二极管器件对光的利用率。

可选地，调光部沿感光层的边缘延伸。这样，可以减少光进入旁侧的相邻光电二极管器件的感光区的可能性，降低了光电二极管器件发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

可选地，光电二极管器件还包括第一电极和第二电极，设置于透明覆盖层远离半导体衬底的一侧；其中，第一电极与感光层耦接。半导体衬底还包括暴露于第一表面的隔离阱，隔离阱与第二电极耦接，且与感光层的导电类型不同。这样可以进一步降低光电二极管器件发生光串扰现象的概率。

可选地，调光部的材料包括透明树脂。

或者可选地，透明覆盖层的材料包括氮化硅和二氧化硅中的一种或几种。

或者可选地，调光部的材料包括透明树脂。透明覆盖层的材料包括氮化硅和二氧化硅中的一种或几种。这样，调光部的折射率大于透明覆盖层的折射率。

本申请实施例的第二方面，提供一种光电转换基板，包括多个上述的光电二极管器件。

本申请实施例的第三方面，提供一种探测器，包括壳体以及上述的光电转换基板，光电转换基板设置于壳体内。

本申请实施例的第四方面，提供一种检测装置，包括发射机构和探测器。发射机构用于发射放射线；探测器用于检测放射线的强度。

上述光电转换基板、探测器以及检测装置与上述的光电二极管器件具有相应的技术特征，因而具有相同的有益效果，不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种探测器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光电转换基板的俯视图；

图4为本申请另一实施例提供的一种光电转换基板的俯视图；

图5为本申请实施例提供的一种光电转换基板的结构示意图；

图6为图5的M1的局部放大图；

图7a为图6的A1-A2的剖面图；

图7b为图7a的M4的局部放大图；

图8为图6的A1-A2的另一可能的剖面图；

图9为图6的A1-A2的另一可能的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语可以是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。此外，术语“耦接”可以是实现信号传输的电性连接的方式。“耦接”可以是直接的电性连接，也可以通过中间媒介间接电性连接。

本申请实施例提供一种检测装置。检测装置是一种通过放射线对待测对象(例如，物品或人体等)的组成以及结构等性质进行检测的装置。该检测装置可以包括安检机、电子计算机断层扫描仪(Computed Tomography，简称CT)或医疗x光机等产品。本申请实施例对上述检测装置的具体类型不做特殊限制。

检测装置包括发射机构和探测器。发射机构用于发射放射线，如发射x射线、α射线、β射线和γ射线。发射机构可对准待测对象，使放射线照射到待测对象上。由于放射线对不同物质的穿透性不同。放射线穿过待测对象时，不同物质组成、不同密度和不同厚度的待测物体内部结构能够不同程度地吸收放射线。密度或厚度越大，吸收射线越多；密度或厚度越小，吸收射线越少，所以从待测对象透射出来的放射线的强度会发生相应的变化。

探测器可以接收并检测放射线的强度。探测器可以和发射机构相对设置，如此，探测器可以接收到各种放射线，如未经过待测对象的放射线或经待测物透射出来的放射线，对其强度进行检测。

例如，参见图1，上述检测装置1可以为医疗x光机。医疗x光机同样包括发射机构11和探测器12。发射机构11发射的x射线为第一x射线。第一x射线S1至少部分透过人体。探测器12接收到的x射线为第二x射线。人体各组织的穿透性不同造成探测器12接收到的第二x射线的强度存在差异，从而使得成像装置的图像上形成了明暗不同的影像。如此，专业人士，如医生可以判断患者体内病灶的位置和情况。

又如，上述检测装置还可以为安检机。和医疗x光机所不同的是，安检机用于对物品如地铁、高铁行李检测进行检测，根据从物品透射出来的射线强度能够反映出物品内部结构信息，从而辅助安全人员对物品进行安全检查。

图2为探测器的结构示意图；参见图2，探测器12包括壳体21、光电转换基板22以及闪烁体结构23。壳体21可对光电转换基板22形成一定的程度的保护。

闪烁体结构23可以将放射线转换成可见光，并且可见光的强度与放射线的强度成正比或者近似成正比。闪烁体结构23的材料为闪烁体。闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料，因而，闪烁体可以将放射线转化成可见光，例如转化成波长550nm左右的可见光。闪烁体可以包括无机闪烁体、如用铊激活的碘化钠晶体NaI(Tl)、铊激活的碘化铯晶体CsI(Tl)，还可以包括有机闪烁体，如蒽、茋、萘等。参见图2，闪烁体结构23包括多个闪烁体单元20，相邻的两个闪烁体单元20之间接触或具有一定的间隔。闪烁体结构23整体外形形状与光电转换基板的形状相适应。

光电转换基板22可以将可见光转换成电信号。电信号的强度与放射线的强度成正比或者近似成正比，或者，电信号的强度与放射线的强度成反比或者近似成反比。

图3为一实施方式的光电转换基板的俯视图。图4为另一实施方式的光电转换基板的俯视图。在光电转换基板22中，多个光电二极管器件10可以呈阵列排布，如多个光电二极管器件10以单行排布(参见图3)、单列排布或多行多列的矩阵式排布(参见图4)。光电二极管器件10的排布方式根据放射线分布方式进行设置，如当放射线需要以带状分布，则光电二极管器件10可采用单行排布或单列排布。如当放射线需要以块状分布，则光电二极管器件10可采用多行多列的矩阵式排布。

参见图3，光电转换基板22可以为矩形形状。为便于描述，将光电转换基板22的长边延伸方向定义为第一方向X(下文的多个光电二极管器件10的行排列方向)，将光电转换基板22的短边延伸方向定义为第二方向(下文的多个光电二极管器件10的列排列方向)，将垂直于光电转换基板22的厚度方向定义为第三方向Z。

参见图2，闪烁体单元20设置在光电二极管器件10上。一闪烁体单元20和一光电二极管器件10对应设置，构成一个探测像素。一个探测像素为一个放射线强度的检测点。在探测像素中，闪烁体单元将放射线转化成可见光，该光电二极管器件10接收可见光将其转变为电信号(例如电流)。

具体表现在探测像素中，当探测像素接收的放射线强度较高时，由该探测像素输出的电信号，例如电流较大，反之电流较小。故而探测像素输出的电信号的大小即可表征放射线的强度。各探测像素输出的电信号汇集可用于成像装置形成图像，从而更直观而形象的体现待测物的内部结构。

上述是以电信号可以与x射线成正比为例进行的说明，当然电信号还可以与x射线成反比或者近似成反比，此处不再赘述。

图5为多个光电二极管器件的俯视图。图6为图5的M1的局部放大图。图7a为图6的A1-A2的剖面图。图7b为图7a的M4的局部放大图。图8和图9分别为图6的A1-A2的另一可能的剖面图。

参见图5和图6，并参见图7a、图8或图9，为了提高检测装置的清晰度，本申请实施例提供了一种光电二极管器件10。光电二极管器件10可以包括半导体衬底100、透明覆盖层200以及调光部300。此外，图5中，多个光电二极管器件10的半导体衬底100可以是一体的，多个光电二极管器件10的透明覆盖层200也可以是一体的。

参见图7a、图8或图9，半导体衬底100具有在半导体衬底100的厚度方向(图7a中的第三方向Z)上相对的第一表面100a和第二表面100b。半导体衬底100可以是硅(Si)衬底100。半导体衬底100的靠近第一表面100a的区域为第一区域M2。除第一区域M2之外的区域为第二区域M3。第二区域M3的厚度大于第一区域M2的厚度。第二区域M3的导电型可以为P型，如在本征半导体中通过离子注入或扩散等方式掺杂P型杂质(例如硼(B))形成。第二区域M3的导电型也可以为N型，如通过本征半导体通过离子注入或扩散方式掺杂N型杂质(例如锑(Sb)或砷(As))形成。其中，本征半导体(intrinsic semiconductor)是指完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体。

同时还可根据杂质的掺杂浓度，对掺杂区域进行标识，若杂质浓度为1×10¹⁷cm^-3左右及以上的高杂质浓度，则在导电类型上附加“+”表示，如P+区域表示该掺杂区域掺杂了高杂质浓度的P型杂质。若杂质浓度为1×10¹⁵cm^-3左右及以下的低杂质浓度，则在导电类型上附加“-”表示，如P-区域表示该掺杂区域掺杂了低杂质浓度的P型杂质。

继续参见图7a、图8或图9，半导体衬底100包括暴露于第一表面100a的感光层110。感光层110位于第一区域M2内，占据部分第一区域M2。感光层110同样可以是半导体衬底100对应的本征半导体通过杂质掺杂的方式形成。感光层110的上表面为半导体衬底100的第一表面100a中的一部分。感光层110的上表面接收外部的光，故而也可以称为感光面。感光层110所占的区域可以称为感光区。为了扩大光的吸收效率，在单个光电二极管器件10中，感光面的面积一般尽可能的大。

感光层110的导电型要求和半导体衬底100的导电型不同，其中一者为P型，另一者为N型，故而感光层110和第二区域M3相接触的界面之间形成PN结。PN结是光电二极管器件10进行光电转化的基础。

由于P型区和N型区两边的载流子性质及浓度均不相同，P型区的空穴浓度大，而N型区的电子浓度大，于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散，因失去空穴而带负电；而N型区的电子向P型区扩散，因失去电子而带正电，这样在P型区和N型区的交界处形成了一个电场，即内建电场。内建电场的方向为由N型区指向P型区。随着内建电场的建立，载流子除了由于浓度差而导致的扩散运动外，还要受到内建电场的作用而产生漂移。载流子扩散运动的方向和漂移运动方向相反，载流子扩散运动和漂移运动达到动态平衡之后，在PN结的区域附近形成载流子数量非常少的一个高电阻区域，即耗尽层。

当光线照射PN结时，携带能量的光子进入到耗尽区内，把能量传递给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子空穴对。PN结内形成有内建电场，同时光电二极管器件10通常外接反向偏置电压(反向偏置电压形成的电场方向与内建电场的方向相同)使用。这样电子空穴对在内建电场或外加电场的作用下分离，产生光生载流子即电子和空穴。电子和空穴分别导出则形成电流信号。

具体地，放射线经闪烁体单元转化成550nm左右的可见光，并入射到光电二极管器件10的耗尽层。满足条件hv≥Eg时，在耗尽层中将会产生光生载流子，产生的光生载流子将被内建电场拉开，光生电子被拉向N区，光生空穴被拉向P区，并由阳极输出电流，实现光电转换功能。

继续参见图7a、图8或图9，透明覆盖层200位于半导体衬底100的第一表面100a远离第二表面100b的一侧，并覆盖感光层110。基于此，透明覆盖层200位于感光层110的上方。透明覆盖层200和感光层110之间可能没有其他膜层，二者直接接触，也可能在透明覆盖层200和感光层110之间设有其他膜层(例如其他的透明绝缘层)。透明覆盖层200在感光层110上的正投影的边沿包围感光层110。其中，A在B上的正投影是指A沿垂直于B的平行投射线投射在B上的投影。

透明覆盖层200可以为绝缘且光穿透率高的材料制成，例如，包括氮化硅和二氧化硅。在一些实施例中，透明覆盖层200设计成将半导体衬底100反射出去的光反射回半导体衬底100，以减少半导体衬底100的第一表面100a对光的反射，此时，透明覆盖层200也可被称为抗反射膜。

调光部300位于透明覆盖层200远离半导体衬底100的一侧，即调光部300位于透明覆盖层200的上方。同时，调光部300位于感光层110的边缘以内，并靠近感光层110的边缘。也就是说，在平行于半导体衬底100的厚度方向的截面(即图6和图7a中示出的A1-A2截面)上，调光部300在感光层110上的正投影位于感光层110的范围内，并且调光部300位在感光层110的正投影与感光层110的中线之间的距离L1大于调光部300位在感光层110的正投影与感光层110的边缘之间的距离L2。

参见图7b，调光部300具有朝向透明覆盖层200的聚光面310，使得透过调光部300而入射到感光层110的光线中，至少一部分(一部分或全部)光线的传播方向在聚光面310上朝向远离感光层110的边缘的方向偏转。其中，该调光部300可以具有一个或多个聚光面310。该调光部300还可以吸收光线(例如可以吸收部分的入射光线)。

参见图6，在一些实施方式中，调光部300沿感光层110的边缘延伸。调光部300可以仅沿感光层110的旁侧具有另一光电二极管器件10的边缘设置，例如，参见图6，图6对应的光电转换基板中光电二极管器件为单行排布，M1中的光电二极管器件10的感光层110右侧边缘旁侧和左侧边缘均具有另一光电二极管器件10，因此，该光电二极管器件10可以具有两个调光部300，一个调光部300沿感光层110的右侧边缘延伸，另一个调光部300沿感光层110的左侧边缘延伸。

示例性地，光电二极管器件10中可以包含靠近感光层110右侧边缘的调光部300_1。靠近感光层110右侧边缘的光线透过调光部300_1而射向感光层110。这些光线从调光部300_1的聚光面310出射的方向相比于入射到调光部300_1的方向向左偏转，即这些光线经过调光部300_1后，其传播方向发生了顺时针转动。如此，从而减少了光进入右侧的相邻光电二极管器件10的感光区的可能性，降低了光电二极管器件10发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

又示例性地，光电二极管器件10中可以包含靠近感光层110左侧边缘的调光部300_2。调光部300_2使得靠近感光层110左侧边缘的光线相比于入射到调光部300_2的方向向右偏转。如此，从而减少了光进入左侧的相邻光电二极管器件10的感光区的可能性。

在一些情形下，光电二极管器件10除了左侧和右侧之外，上侧和下侧的至少一侧可能也具有另一光电二极管器件10。因此，光电二极管器件10的上侧和下侧的至少一侧也包括调光部300。调光部300同样沿感光层110的对应边缘延伸。

又示例地，光电二极管器件10中可以包含靠近感光层110上侧边缘的调光部300，从而减少了光进入上侧的相邻光电二极管器件10的感光区的可能性。

又示例地，光电二极管器件10中可以包含靠近感光层110下侧边缘的调光部300，从而减少了光进入下侧的相邻光电二极管器件10的感光区的可能性。调光部300可以包括至少一个(一个或多个)透镜，或至少一个棱镜；还可以是透镜和棱镜的组合，利用折射、反射等中的至少一种光学原理，来实现光线向感光层110的内部方向聚拢的效果。

上述光电二极管器件10中，由于设置了调光部300，使得靠近感光层110的边缘的部分光线向远离感光层110的边缘一侧聚拢，故而减少了光线向感光层110的边缘以外的区域传播的数量，进而减少了光进入相邻光电二极管器件10的感光区的可能性，降低了光电二极管器件10发生光串扰现象的概率，提高了成像的清晰度。

在一些实施方式中，调光部300的折射率大于透明覆盖层200的折射率。示例性地，调光部300的材料包括透明树脂。透明覆盖层200的材料包括氮化硅和二氧化硅中的一种或几种。透明覆盖层200的主要成分为二氧化硅，因而其折射率可以以二氧化硅的折射率进行粗略估算。透明树脂可以为丙烯酸树脂，丙烯酸树脂的折射率(n＝1.6-1.8)>SiO₂的折射率(n＝1.5)，满足调光部300和透明覆盖层200二者折射率的要求。透明树脂还可以为环氧树脂等。故而，光线在聚光面310和透明覆盖层200二者的相接界面处传播时，光线的入射角小于折射角。在另一些实施方式中，调光部300的材料包括透明树脂。在另一些实施方式中，透明覆盖层200的材料包括氮化硅和二氧化硅中的一种或几种。

此外，调光部300还具有在半导体衬底100的厚度方向上与聚光面310相对的入射面320。沿远离感光层110的边缘的方向，入射面320与聚光面310的距离逐渐增大。聚光面310为调光部300朝向透明覆盖层200且靠近感光层110的边缘的表面，聚光面310设计为相对入射面320具有一定倾斜角度，并且倾斜角度为锐角。聚光面310可以平整的表面，也可以为具有一定弧度的表面。

如此一来，靠近感光层110的边缘的光线透过调光部300在聚光面310处发生折射后穿过透明覆盖层200，再传播至感光层110。在这些光线中，由于调光部300和透明覆盖层200的相互作用，使得光线在聚光面310和透明覆盖层200二者的相接界面处的入射角小于折射角，故而，光线在透明覆盖层200的传播方向相对光线在调光部300的传播方向偏离感光层110的边缘，即光线向感光层110的内部方向聚拢。

继续参见图7a、图8或图9，调光部300朝向透明覆盖层200的表面为至少一个(例如一个或多个)。例如，调光部300朝向透明覆盖层200的表面包括表面300a和表面300b。表面300a相比表面300b，靠近对应的感光层110的边缘。即表面300a为聚光面310。由于调光部300朝向透明覆盖层200其他的表面(表面300b)对减少了光线向感光层110的边缘以外的区域传播的数量的作用较少，因而，表面300b与入射面320之间的距离可不做限定。示例性地，因而，表面300b可以垂直于入射面320。如此，调光部300的截面形状可以为直角三角形(一条直角边对应入射面320，斜边对应聚光面310)，此时调光部300可以称为三棱镜。调光部300的截面形状还可以为具有两条直角边的弧形结构(一条直角边对应入射面320，弧边对应聚光面310)，此时调光部300可以是弧形三棱镜。

参见图8或图9，在一些实施方式中，调光部300的厚度在沿远离感光层110的边缘的方向上先增大再减小(例如可以是先逐渐增大再逐渐减小)。

示例性地，参见图8，调光部300朝向透明覆盖层200的包括两个表面，调光部300的厚度先逐渐增大的部分对应表面300a，即聚光面310，调光部300的厚度逐渐减小的部分对应表面300b。调光部300的截面形状可以为三角形(一条边对应入射面320，一条边对应聚光面310)。如此，调光部300朝向透明覆盖层200的表面相对较为平滑，透明覆盖层200与调光部300的结合处同样较为平滑，因而降低了透明覆盖层200和调光部300的制作难度，二者结合较为紧密。

又示例性地，参见图9，在调光部300朝向透明覆盖层200的表面为一个的情况下，调光部300的厚度先逐渐增大再逐渐减小，即该表面为弧面，弧面靠近对应的感光层110的边缘部分为聚光面310。如此一来，调光部300的截面形状为具一有条直边的弧形结构(一条直边对应入射面320，弧边的一部分对应聚光面310)。同样地，调光部300朝向透明覆盖层200的表面相对较为平滑，透明覆盖层200与调光部300的结合处同样较为平滑，因而降低了透明覆盖层200和调光部300的制作难度，二者结合较为紧密。

继续参见图7b、图8或图9，在一些实施方式中，透明覆盖层200在远离半导体衬底100的一侧的表面上形成凹槽210。调光部300设置于凹槽210内，调光部300至少有一部分位于凹槽210内，即调光部300在半导体衬底100的正投影与凹槽210在半导体衬底100的正投影有交叠。调光部300设置于凹槽210内，可以减少半导体衬底100的整体厚度。

继续参见图8或图9，在一些实施方式中，调光部300还具有在半导体衬底100的厚度方向上与聚光面310相对的入射面320。入射面320与凹槽210的开口平齐。

如此一来，光电二极管器件10的上表面为较为平坦的表面，其平坦度增加。光电二极管器件10与外界其他元件结合更为紧密，如与闪烁体单元结合紧密，减小了二者之间的间隙，从而减少闪烁体单元的逸散的光数量，提高光的利用率。

继续参见图7b、图8或图9，在一些实施方式中，感光层110上形成有凹陷部111；感光层110整体向下凹陷，形成凹陷部111。例如，半导体衬底100通过刻蚀形成弧形凹槽，在半导体衬底100的弧形凹槽进行掺杂，使感光层110在此处对应形成了凹陷部111。透明覆盖层200上的凹槽210形成于凹陷部111所在位置处，凹槽210位于凹陷部111内被凹陷部111所包围。透明覆盖层200也是整体在凹陷部111的方向凹陷，形成了凹槽210。这样透明覆盖层200的厚度不需要太厚，便具有足够的空间容纳调光部300，因而减少透明覆盖层200对光的吸收，从而提高光电二极管器件10对光的利用率。

参见图6以及图7a、图8或图9，在一些实施方式中，光电二极管器件10还包括第一电极400和第二电极500，设置于透明覆盖层200远离半导体衬底100的一侧；其中，第一电极400与感光层110耦接。第一电极400和第二电极500的材料可以是铜或铝等金属。

继续参见图8或图9，在一些实施例中，半导体衬底100为N型，感光层110为P+型，隔离阱120为N+型。如此，第二电极500通过可以通过接触孔与N+相连，第一电极400通过接触孔与P+相连。第一电极400施加低电势、第二电极500施加高电势，使PN结处于反偏状态，耗尽区靠近半导体衬底100的第一表面100a，经闪烁体单元转化形成的可见光入射到耗尽区形成光生载流子。

半导体衬底100还包括暴露于第一表面100a的隔离阱120，隔离阱120与第二电极500耦接，且与感光层110的导电类型不同。

第一电极400的一部分暴露在透明覆盖层200之外，另一部分与穿过透明覆盖层200与感光层110耦接，用于将载流子导出。隔离阱120的感光层110的导电类型不同，与半导体衬底100的导电类型相同，故而形成隔离阱120，可以进一步光电二极管器件10之间的串扰。第二电极500与隔离阱120耦接，可将极性相反的另一些载流子导出。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光电二极管器件，其特征在于，包括：

半导体衬底，具有在所述半导体衬底的厚度方向上相对的第一表面和第二表面；所述半导体衬底包括暴露于所述第一表面的感光层；

透明覆盖层，位于所述半导体衬底的第一表面远离第二表面的一侧，并覆盖所述感光层；

调光部，位于所述透明覆盖层远离所述半导体衬底的一侧，所述调光部位于所述感光层的边缘以内并靠近感光层的边缘，所述调光部具有朝向所述透明覆盖层的聚光面，使得透过调光部而入射到所述感光层的光线中，至少一部分光线的传播方向在聚光面上朝向远离所述感光层的边缘的方向偏转。

2.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述调光部的折射率大于所述透明覆盖层的折射率；

所述调光部还具有在所述半导体衬底的厚度方向上与所述聚光面相对的入射面；沿远离所述感光层的边缘的方向，所述入射面与所述聚光面的距离逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述调光部的厚度在沿远离所述感光层的边缘的方向上先增大再减小。

4.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述透明覆盖层在远离所述半导体衬底的一侧的表面上形成凹槽；所述调光部设置于所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述调光部还具有在所述半导体衬底的厚度方向上与所述聚光面相对的入射面；所述入射面与所述凹槽的开口平齐。

6.根据权利要求4所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述感光层上形成有凹陷部；所述透明覆盖层上的所述凹槽形成于所述凹陷部所在位置处。

7.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述调光部沿所述感光层的边缘延伸。

8.根据权利要求1所述的光电二极管器件，其特征在于，所述光电二极管器件还包括：

第一电极和第二电极，设置于所述透明覆盖层远离所述半导体衬底的一侧；其中，所述第一电极与所述感光层耦接；

所述半导体衬底还包括暴露于所述第一表面的隔离阱，所述隔离阱与所述第二电极耦接，且与所述感光层的导电类型不同。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的光电二极管器件，其特征在于，

所述调光部的材料包括透明树脂；

和/或，所述透明覆盖层的材料包括氮化硅和二氧化硅中的一种或几种。

10.一种光电转换基板，其特征在于，包括多个权利要求1～9中任一项所述的光电二极管器件。

11.一种探测器，其特征在于，包括：

壳体，

如权利要求10所述的光电转换基板，所述光电转换基板设置于所述壳体内。

12.一种检测装置，其特征在于，包括：

发射机构，用于发射放射线；

如权利要求11所述的探测器，所述探测器用于检测放射线的强度。

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