CN116913937B - 图像传感器件及其光学调控方法 - Google Patents

图像传感器件及其光学调控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116913937B
CN116913937B CN202311075413.1A CN202311075413A CN116913937B CN 116913937 B CN116913937 B CN 116913937B CN 202311075413 A CN202311075413 A CN 202311075413A CN 116913937 B CN116913937 B CN 116913937B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase change
phase
sensing device
image sensing
microstructure
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
Application number
CN202311075413.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116913937A (zh
Inventor
李振
陆建明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhegui Hangzhou Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Zhegui Hangzhou Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhegui Hangzhou Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Zhegui Hangzhou Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202311075413.1A priority Critical patent/CN116913937B/zh
Publication of CN116913937A publication Critical patent/CN116913937A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116913937B publication Critical patent/CN116913937B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

本申请公开了一种图像传感器件及其光学调控方法。所述图像传感器件包括图像传感器和位于所述图像传感器的感光路径上的相变微结构阵列,所述相变微结构阵列包括至少一相变微结构单元,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元;其中,在所述相变微结构单元发生相变后,图像传感器中与所述相变微结构单元对应的区域的光学性能随之被调整。

Description

图像传感器件及其光学调控方法
技术领域
本申请涉及图像传感器件领域,更为具体地涉及图像传感器件及其光学调控方法。
背景技术
图像传感器/光电探测器阵列能够通过探测光信号的强度和颜色来实现图像的采集和处理,并基于光电转换效应将光学图像信息转换为电信号,是相机或其他电子设备的重要组成部分,被广泛应用于数字摄像机、数字相机、手机摄像头等领域。
传统的图像传感器/光电探测器阵列处于工作状态时,各个区域的感光性能仅能被统一调控,难以实现特定一区域或者特定几个区域的选择性感光,这限制了其应用灵活性和性能。
目前,已有技术提出实现图像传感器/光电探测器阵列的分区选择性感光的方案。具体地,一些现有技术中,为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,当图像传感器/光电探测器阵列的全部区域被供电后,图像传感器/光电探测器阵列才能实现完全感光,即,全部区域感光;还有一些现有技术中,将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,这样,不同区域的光学性能不同。
然而,在实际应用中,以上实现分区选择性感光的方案存在一些缺陷。
具体地,包括以下缺陷:(1)为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,或者,将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,无疑会增大器件结构设计难度;例如,为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,需为各个区域配置电连接结构,预划分的区域越多,电连接结构的设计难度和制造难度越大;将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,需考虑不同结构的尺寸、形状、掺杂剂量和能量等,且各个区域的结构无法统一形成,需要增加加工工序。
(2)现有技术中的解决方案无法实现对特定一区域或者特定几个区域的调控,在器件工作过程中无法实现感光区域的调整和重构;例如,为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源后,感光区域的划分模式已确定;当为图像传感器/光电探测器阵列的A区域和B区域配置相应的电连接结构和电源后,在图像传感器/光电探测器阵列的工作过程中,只能控制A区域整体的光学性能,或者,控制B区域整体的光学性能,无法仅控制A区域中特定部分的光学性能,或者,仅控制B区域中特定部分的光学性能,无法选取A区域的一部分和B区域的一部分重构为新的感光分区。
(3)现有的解决方案难以实现高精度、高效率和低成本的分区选择性感光;例如,为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,或者,将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,对结构设计要求较高,工序较为复杂,制造成本较高,生产效率低;对结构的精度要求也较高,当结构设计不满足要求时,容易出现各区域串扰等问题。
因此,需要一种新型的用于图像传感器的光学分区调控方案,以实现对图像传感器的分区调控,进而实现图像传感器的分区选择性感光。
发明内容
本申请的一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,本申请提供了一种新型的用于图像传感器的光学分区调控方案,本申请的图像传感器件为新型的光学分区调控方案提供了结构基础,能够在不改变现有的图像传感器的结构的基础上实现对图像传感器的分区调控,进而实现图像传感器件的分区选择性感光。
本申请的另一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,本申请提供的新型的用于图像传感器的光学分区调控方案能够实现图像传感器的分区调控,能够提高图像传感器件的应用灵活性和适用性。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,本申请的图像传感器件为新型的光学分区调控方案提供了结构基础。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,本申请的图像传感器件利用相变材料超表面的光学响应性能随其电极化率的变化而变化的特性实现图像传感器的分区调控。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,本申请的图像传感器件为图像传感器的各个区域配置了相变微结构单元,所述相变微结构单元由相变材料制成,并通过微纳加工技术形成超表面,使得所述相变微结构单元在其相态发生变化的过程中起到调控超表面的电极化率的作用,实现对所述图像传感器件的各个区域的光学调控。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,在本申请的图像传感器件中,图像传感器的各个区域对应的各个相变微结构单元可在传统的图像传感器上形成,且相变微结构单元的制造工艺较为成熟,制造难度和制造成本相对较低,结构精度较高。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,在本申请的图像传感器件中,图像传感器的各个区域对应的各个相变微结构单元可利用其相变特性实现感光区域重构,实现超表面调控。
本申请的又一个优势在于提供了一种图像传感器件及其光学调控方法,其中,在本申请的图像传感器件中,图像传感器的各个区域对应的各个相变微结构单元可相同,降低制造难度,提高生产效率。
本申请提供的新型的用于图像传感器的光学调控方案,能够在不改变现有的图像传感器的原有结构的基础上实现图像传感器的分区调控,可沿用传统的图像传感器的制造生产线。
为了实现上述至少一优势或其他优势和目的,根据本申请的一个方面,提供了一种图像传感器件,其包括:图像传感器;和位于所述图像传感器的感光路径上的相变微结构阵列,所述相变微结构阵列包括至少一相变微结构单元,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元;其中,在所述相变微结构单元发生相变后,图像传感器中与所述相变微结构单元对应的区域的光学性能随之被调整。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构单元包括至少一层相变层,所述相变层由相变材料制成。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构单元还包括第一材料层和第二材料层,所述相变层位于所述第一材料层和所述第二材料层之间,所述第一材料层、所述相变层和所述第二材料层之间形成光学谐振腔。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述第一材料层和所述第二材料层均由可透光材料制成。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述第一材料层和所述第二材料层的制成材料相同。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述第一材料层位于所述相变层的下方,邻近于所述图像传感器,所有所述相变微结构单元的所述第一材料层一体成型。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构单元的所述相变层和所述第二材料层形成超表面相变单元,各个所述相变微结构单元的所述超表面相变单元相互间隔。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构单元的所述超表面相变单元的横截面的形状为中心对称图形。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构单元的所述超表面相变单元的横截面的形状选自以下任一形状:圆形、环形和正多边形。
在根据本申请所述的图像传感器件的一些实施方式中,所述相变微结构阵列在晶圆级别上集成于所述图像传感器。
根据本申请的另一个方面,提供了一种用于图像传感器件的光学调控方法,其包括:调整图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元的温度。
在根据本申请所述的用于图像传感器件的光学调控方法的一些实施方式中,调整图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元的温度,包括:通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元。
在根据本申请所述的用于图像传感器件的光学调控方法的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,包括:以具有第一能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,以使得所述相变微结构单元发生相态变化;和以具有第二能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,以使得所述相变微结构单元发生相态变化。
在根据本申请所述的用于图像传感器件的光学调控方法的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,包括:通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
在根据本申请所述的用于图像传感器件的光学调控方法的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元,包括:通过具有同样能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
在根据本申请所述的用于图像传感器件的光学调控方法的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元,包括:通过至少两种具有不同能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
通过对随后的描述和附图的理解,本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。
本申请的这些和其它目的、特点和优势,通过下述的详细说明,附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
从下面结合附图对本申请实施例的详细描述中,本申请的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解。
其中:图1图示了根据本申请实施例的图像传感器件的一实施方式的截面示意图。
图2图示了根据本申请实施例的图像传感器件的一实施方式的平面示意图。
图3图示了根据本申请实施例的图像传感器件的另一实施方式的平面示意图。
图4图示了根据本申请实施例的图像传感器件的又一实施方式的平面示意图。
图5图示了根据本申请实施例的图像传感器件的另一实施方式的截面示意图。
图6图示了根据本申请实施例的图像传感器件的又一实施方式的平面示意图。
图7图示了根据本申请实施例的图像传感器件的又一实施方式的平面示意图。
图8图示了根据本申请实施例的图像传感器件的又一实施方式的平面示意图。
图9图示了根据本申请实施例的图像传感器件的调控过程示意图。
图10图示了根据本申请实施例的图像传感器件在不同调控条件下的感光状态之一。
图11图示了根据本申请实施例的图像传感器件在不同调控条件下的感光状态之二。
图12图示了根据本申请实施例的图像传感器件在不同调控条件下的感光状态之三。
图13图示了根据本申请实施例的图像传感器件在不同调控条件下的感光状态之四。
图14图示了根据本申请实施例的图像传感器件在被分区调控时各个区域的感光状态之一。
图15图示了根据本申请实施例的图像传感器件在被分区调控时各个区域的感光状态之二。
图16图示了根据本申请实施例的图像传感器件在被分区调控时各个区域的感光状态之三。
具体实施方式
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义,而是仅由发明人使用以使得能够清楚和一致地理解本申请。因此,对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本申请的目的而提供本申请的各种实施例的以下描述。
可以理解的是,术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”,即在一个实施例中,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个,术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件,但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如,第一组件可以被称为第二组件,且同样地,第二组件也可以被称为第一组件,而不脱离本申请构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的,单数形式意在也包括复数形式,除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在,而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
申请概述:如上所述,传统的图像传感器/光电探测器阵列处于工作状态时,各个区域的感光性能仅能被统一调控,难以实现特定一区域或者特定几个区域的选择性感光,这限制了其应用灵活性和性能。
目前,已有技术提出实现图像传感器/光电探测器阵列的特定区域的选择性感光的方式。具体地,一些现有技术中,为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,当图像传感器/光电探测器阵列的全部区域被供电后,图像传感器/光电探测器阵列才能实现完全感光,即,全部区域感光;还有一些现有技术中,将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,这样,不同区域在不同条件下实现感光。
然而,在实际应用中,以上实现分区选择性感光的方案存在一些缺陷。具体地,包括以下缺陷:(1)为图像传感器/光电探测器阵列的不同区域配置不同电源,或者,将图像传感器/光电探测器阵列的各个区域设计为不同结构,无疑会增大器件结构设计难度;(2)现有技术中的解决方案无法实现对特定一区域或者特定几个区域的调控,在器件工作过程中无法实现感光区域的调整和重构;(3)现有的解决方案难以实现高精度、高效率和低成本的分区选择性感光。
因此,需要一种新型的用于图像传感器的光学分区调控方案,以实现对图像传感器的分区调控,进而实现图像传感器的分区选择性感光。
本申请的发明人发现,可利用超表面的光学响应性能随相变材料电极化率的变化而变化的特性实现图像传感器的分区调控。具体地,超表面是由大量亚波长单元在二维平面上周期或非周期排布而构成的结构阵列,能够对电磁波进行灵活操控,其中,亚波长单元可由亚波长尺度的金属或电介质材料形成。超表面的光学响应主要取决于它的电极化率,通过改变其电极化率可以实现超表面光学性能的改变。
相变材料具有在特定温度、特定压力等条件下发生相变的特性。相变材料的介电常数在不同相态下存在显著差异,相变材料是用于超表面调控的理想选择。
基于此,本申请的图像传感器件为图像传感器的各个区域配置了相变微结构单元,所述相变微结构单元由相变材料制成,并通过微纳加工技术形成超表面,使得所述相变微结构单元在其相态发生变化的过程中起到调控超表面的电极化率的作用,实现对所述图像传感器件的各个区域的光学调控。
相应地,本申请提出一种图像传感器件,其包括:图像传感器;和位于所述图像传感器的感光路径上的相变微结构阵列,所述相变微结构阵列包括至少一相变微结构单元,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元;其中,在所述相变微结构单元发生相变后,图像传感器中与所述相变微结构单元对应的区域的光学性能随之被调整。
在介绍本申请的基本原理之后,下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示意性图像传感器件:如图1至图16所示,根据本申请实施例的图像传感器件被阐明。所述图像传感器件包括图像传感器 10和位于所述图像传感器 10的感光路径上的相变微结构阵列 20。所述相变微结构阵列 20包括至少一相变微结构单元 21,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元 21。所述相变微结构单元 21处于不同相变状态时,形成所述相变微结构单元 21的相变材料的电极化率不同,使得在所述相变微结构单元 21发生相变前后,图像传感器 10中与所述相变微结构单元 21对应的区域的光学性能随之被调整。这样,能够提高图像传感器件的应用灵活性和适用性。
值得一提的是,在本申请所述的图像传感器件中,所述图像传感器 10的结构可与传统的图像传感器 10的结构保持一致,也就是,本申请所述的图像传感器件在传统的图像传感器 10上形成相变微结构阵列 20。这样,能够在不改变现有的图像传感器 10的结构的基础上实现图像传感器 10的分区调控,进而实现图像传感器件的分区选择性感光。相应地,在制造所述图像传感器件中,可沿用传统的图像传感器 10的制造生产线,降低所述图像传感器件的制造成本。
具体地,所述图像传感器 10可选用电荷耦合元件(CCD,Charge CoupledDevice),或者,互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal OxideSemiconductor)。所述相变微结构单元 21可通过采用现有微纳加工技术,例如,光刻、电子束刻蚀、纳米压印等,对相变材料进行微纳加工形成。通过制备不同结构的相变微结构,可以实现不同的调控效果。
值得一提的是,所述相变微结构单元 21的制造工艺较为成熟,制造难度和制造成本相对较低,结构精度较高。
可选地,所述相变微结构阵列 20在晶圆级别上集成于所述图像传感器 10。应可以理解,所述相变微结构阵列 20也可通过其他方式结合于所述图像传感器 10,形成于所述图像传感器 10的感光路径上。
如图1和图5所示,在本申请实施例中,所述相变微结构单元 21包括第一材料层211、第二材料层 212和相变层 213。所述相变层 213位于所述第一材料层 211和所述第二材料层 212之间,所述第一材料层 211、所述相变层 213和所述第二材料层 212之间形成光学谐振腔。
所述相变层 213的材料和数量并不为本申请所局限。具体地,所述相变层 213由相变材料制成,例如,GST(即,Ge2Sb2Te5)。所述相变层 213的数量大于等于1,可通过对一层相变材料层进行微纳米加工形成,也可通过对多层,即,两层或两层以上的相变材料层进行微纳米加工形成。当所述相变层 213的数量大于等于2时,所述相变层 213整体形成的微纳结构由各层相变层 213的微纳结构叠加形成,每层相变层 213的微纳结构可相同,也可不同。
所述第一材料层 211和所述第二材料层 212均由可透光材料制成,例如,SiO2(即,二氧化硅)。所述第一材料层 211和所述第二材料层 212的制成材料可相同,也可不同。
在本申请实施例中,所述第一材料层 211位于所述相变层 213的下方,邻近于所述图像传感器 10,所述第二材料层 212位于所述相变层 213的上方。
可选地,所有所述相变微结构单元 21的所述第一材料层 211一体成型。进一步可选地,所述相变微结构单元 21的所述第一材料层 211的制成材料和所述图像传感器 10中与所述相变微结构单元 21结合处的制成材料相同。更进一步可选地,所述相变微结构阵列20在晶圆级别上集成于所述图像传感器 10,所述相变微结构单元 21的所述第一材料层211与所述图像传感器 10一体成型,或者,所述图像传感器 10中邻近所述相变微结构单元21的部分形成所述相变微结构单元 21的所述第一材料层 211。
在本申请实施例中,所述相变微结构单元 21的所述相变层 213和所述第二材料层 212形成超表面相变单元,各个所述相变微结构单元 21的所述超表面相变单元相互间隔。
可根据需求设计所述超表面相变单元的形状、尺寸,以达到所需的光学性能。可选地,所述相变微结构单元 21的所述超表面相变单元的横截面的形状为中心对称图形,例如,圆形、环形、正多边形,如图2至图4、图6至图8所示。当然,所述相变微结构单元 21的所述超表面相变单元的横截面的形状也可为其他形状。
值得一提的是,在本申请的图像传感器件中,图像传感器 10的各个区域对应的各个相变微结构单元 21可相同,降低制造难度,提高生产效率。
所述相变微结构单元 21的排布方式并不为本申请所局限。例如,多个所述相变微结构单元 21被划分为多排所述相变微结构单元 21,每一排所述相变微结构单元 21沿第一方向排布,每相邻两排的所述相变微结构单元 21可沿与所述第一方向垂直的第二方向对齐排布(如图2至图4所示),也可相互错位(如图6至图8所示)。具体地,每相邻两排的所述相变微结构单元 21可沿与所述第一方向垂直的第二方向对齐排布是指:每相邻两排的所述相变微结构单元 21中相对应的相变微结构单元 21沿第二方向排布,例如,第一排的所述相变微结构单元 21中最左侧的相变微结构单元 21与第二排的所述相变微结构单元 21中最左侧的相变微结构单元 21沿与所述第一方向垂直的第二方向排布。每相邻两排的所述相变微结构单元 21相互错位是指:每相邻两排的所述相变微结构单元 21中相对应的相变微结构单元 21沿第三方向排布,其中,所述第三方向与所述第一方向不垂直,例如,第一排的所述相变微结构单元 21中最左侧的相变微结构单元 21与第二排的所述相变微结构单元 21中最左侧的相变微结构单元 21沿与所述第一方向不垂直的第三方向排布。
如上所述,相变材料具有在特定温度、特定压力等条件下发生相变的特性。相变材料的介电常数在不同相态下存在显著差异。本申请所述相变微结构单元 21在其相态发生变化的过程中起到调控超表面的电极化率的作用,实现对所述图像传感器件的各个区域的光学调控。
相应地,本申请可通过调整图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的温度来实现对所述图像传感器件的各个区域的光学调控。
具体地,可通过电子束热源照射或激光照射等方式来调整所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的温度,如图9所示。在本申请的一些实施方式中,在激光照射前,所述相变微结构单元 21的相变层 213处于非晶态,在通过特定能量密度的激光照射一定时间后,所述相变微结构单元 21的相变层 213处于晶态。
相应地,在通过调整图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的温度来实现对所述图像传感器件的各个区域的光学调控的过程中,可通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21。
不同强度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构单元 21,所述相变微结构单元 21对光的吸收、反射、透射性能会发生变化,使得所述图像传感器件处理得到的图像的明暗度发生变化。图10展示了在通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20前所述图像传感器件的感光状态。图11、图12和图13分别展示了在通过低能量密度激光、中能量密度激光和高能量密度激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20后所述图像传感器件的感光状态。图11、图12和图13中,每张图中上方的图展示了相变微结构阵列 20,下方的图通过明暗度展示了所述图像传感器件的感光状态,图片越暗表示所述图像传感器件反射的光线越少,从图11至图13,激光的能量密度依次递增,所述图像传感器件反射的光线依次递减。
具体地,可通过不同的激光先后照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中的至少部分相变微结构单元 21。例如,先以具有第一能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21;然后以具有第二能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21。
具体地,所述具有第一能量密度的激光可被实施为多脉冲激光,所述具有第二能量密度的激光可被实施为单脉冲激光。也就是,先通过多脉冲激光照射所述相变微结构单元 21,然后通过单脉冲激光照射所述相变微结构单元 21。
值得一提的是,相变过程是可逆的,例如,首先,当所述相变微结构单元 21被具有所述第一能量密度的激光照射后发生相变,由第一种相态变为第二种相态,然后,当所述相变微结构单元 21被具有所述第二能量密度的激光照射后再次发生相变,由所述第二种相态恢复至所述第一种相态。
在本申请的一些实施方式中,当所述相变微结构单元 21被多脉冲激光加热至150度时,所述相变微结构单元 21的由GST制成的相变层 213从非晶态转变为立方晶系;被多脉冲激光加热至200度时,所述相变微结构单元 21的由所述GST制成的相变层 213从非晶态转变为六方晶系;其中,所述多脉冲激光的多脉冲激励的重复率为MHz量级,能量密度较低,被单脉冲激光加热至650度时,所述相变微结构单元 21的由GST制成的相变层 213由晶态转变为非晶态,其中,所述单脉冲激光的能量密度高于多脉冲激光的能量密度。在由所述单脉冲激光加热的过程中,所述相变微结构阵列 20发生形变。
在通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的过程中,可通过激光照射全部所述相变微结构单元 21,如图10至图13所示,也可以通过激光仅照射部分所述相变微结构单元 21,如图14至图16所示。当照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21时,可通过具有同样能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21;也可通过至少两种具有不同能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21。
根据上述调控方式,本申请提出一种用于图像传感器件的光学调控方法,其中,上述图像传感器件为光学调控方案提供了结构基础。所述用于图像传感器件的光学调控方法包括:调整图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的温度。
在本申请的一些实施方式中,调整图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21的温度,包括:通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列20中至少部分相变微结构单元 21。
在本申请的一些实施方式中,通过至少一种激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21,包括:以具有第一能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21,以使得所述相变微结构单元发生相态变化;和,以具有第二能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少部分相变微结构单元 21,以使得所述相变微结构单元发生相态变化。
在本申请的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列20中至少部分相变微结构单元 21,包括:通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21。
在本申请的一些实施方式中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列20中至少二不同区域的相变微结构单元 21,包括:通过同一种激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21。
在本申请的一些实施方式中,通过至少一种激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21,包括:通过具有同样能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元21。
在本申请的一些实施方式中,通过至少一种激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21,包括:通过至少两种具有不同能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列 20中至少二不同区域的相变微结构单元 21。
综上,基于本申请实施例的图像传感器件及其光学调控方法被阐明,本申请提供了一种新型的用于图像传感器 10的光学分区调控方案,能够在不改变现有的图像传感器10的结构的基础上实现图像传感器 10的分区调控,进而实现图像传感器件的分区选择性感光。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理,但是,需要指出的是,在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制,不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外,上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用,而非限制,上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

Claims (16)

1.一种图像传感器件,其特征在于,包括:
图像传感器;和
位于所述图像传感器的感光路径上的相变微结构阵列,所述相变微结构阵列包括至少一相变微结构单元,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元;
其中,所述相变微结构单元发生相变可以使得图像传感器中与所述相变微结构单元对应的区域的光学性能被调整。
2.根据权利要求1所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构单元包括至少一层相变层,所述相变层由相变材料制成。
3.根据权利要求2所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构单元还包括第一材料层和第二材料层,所述相变层位于所述第一材料层和所述第二材料层之间,所述第一材料层、所述相变层和所述第二材料层之间形成光学谐振腔。
4.根据权利要求3所述的图像传感器件,其中,所述第一材料层和所述第二材料层均由可透光材料制成。
5.根据权利要求3所述的图像传感器件,其中,所述第一材料层和所述第二材料层的制成材料相同。
6.根据权利要求3所述的图像传感器件,其中,所述第一材料层位于所述相变层的下方,邻近于所述图像传感器,所有所述相变微结构单元的所述第一材料层一体成型。
7.根据权利要求6所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构单元的所述相变层和所述第二材料层形成超表面相变单元,各个所述相变微结构单元的所述超表面相变单元相互间隔。
8.根据权利要求7所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构单元的所述超表面相变单元的横截面的形状为中心对称图形。
9.根据权利要求8所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构单元的所述超表面相变单元的横截面的形状选自以下任一形状:圆形、环形和正多边形。
10.根据权利要求1所述的图像传感器件,其中,所述相变微结构阵列在晶圆级别上集成于所述图像传感器。
11.一种用于图像传感器件的光学调控方法,其特征在于,包括:
调整图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元的温度,使得所述相变微结构单元发生相变,其中,在所述相变微结构单元发生相变后,图像传感器中与所述相变微结构单元对应的区域的光学性能随之被调整;其中,所述相变微结构阵列位于所述图像传感器件的图像传感器的感光路径上,所述图像传感器中每个区域对应至少一所述相变微结构单元。
12.根据权利要求11所述的用于图像传感器件的光学调控方法,其中,调整图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元的温度,包括:
通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元。
13.根据权利要求12所述的用于图像传感器件的光学调控方法,其中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,包括:
以具有第一能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,以使得所述相变微结构单元发生相态变化;和
以具有第二能量密度的激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,以使得所述相变微结构单元发生相态变化。
14.根据权利要求12所述的用于图像传感器件的光学调控方法,其中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少部分相变微结构单元,包括:
通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
15.根据权利要求14所述的用于图像传感器件的光学调控方法,其中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元,包括:
通过具有同样能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
16.根据权利要求14所述的用于图像传感器件的光学调控方法,其中,通过激光照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元,包括:
通过至少两种具有不同能量密度的激光分别照射所述图像传感器件的相变微结构阵列中至少二不同区域的相变微结构单元。
CN202311075413.1A 2023-08-25 2023-08-25 图像传感器件及其光学调控方法 Active CN116913937B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311075413.1A CN116913937B (zh) 2023-08-25 2023-08-25 图像传感器件及其光学调控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311075413.1A CN116913937B (zh) 2023-08-25 2023-08-25 图像传感器件及其光学调控方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116913937A CN116913937A (zh) 2023-10-20
CN116913937B true CN116913937B (zh) 2023-12-22

Family

ID=88365157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311075413.1A Active CN116913937B (zh) 2023-08-25 2023-08-25 图像传感器件及其光学调控方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116913937B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109434289A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 北京工业大学 一种可调谐相变纳米结构超表面的飞秒激光制造方法
WO2019119452A1 (zh) * 2017-12-22 2019-06-27 深圳配天智能技术研究院有限公司 图像传感器及其获取图像的方法、智能设备
KR20210048401A (ko) * 2019-10-23 2021-05-03 삼성전자주식회사 색분리 렌즈 어레이를 구비하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
CN113376870A (zh) * 2021-05-19 2021-09-10 杭州电子科技大学 一种基于相变材料的空间光型电光调制器件及其制造方法
WO2022032842A1 (zh) * 2020-08-14 2022-02-17 清华大学 基于随机形状单元的微型光谱芯片
CN114815317A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 中山大学 一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法
WO2022262641A1 (zh) * 2021-06-16 2022-12-22 北京与光科技有限公司 光谱芯片
DE102021132645A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-15 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Bildsensoranordnung, Fahrzeugkamera und Verfahren zur Steuerung einer Bildsensoranordnung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462760B2 (ja) * 2019-12-31 2024-04-05 華為技術有限公司 画像センサ及びその作成方法並びに電子装置
CN112018141B (zh) * 2020-08-14 2023-11-28 清华大学 基于不同形状单元的微型光谱芯片

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019119452A1 (zh) * 2017-12-22 2019-06-27 深圳配天智能技术研究院有限公司 图像传感器及其获取图像的方法、智能设备
CN109434289A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 北京工业大学 一种可调谐相变纳米结构超表面的飞秒激光制造方法
KR20210048401A (ko) * 2019-10-23 2021-05-03 삼성전자주식회사 색분리 렌즈 어레이를 구비하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2022032842A1 (zh) * 2020-08-14 2022-02-17 清华大学 基于随机形状单元的微型光谱芯片
CN113376870A (zh) * 2021-05-19 2021-09-10 杭州电子科技大学 一种基于相变材料的空间光型电光调制器件及其制造方法
WO2022262641A1 (zh) * 2021-06-16 2022-12-22 北京与光科技有限公司 光谱芯片
DE102021132645A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-15 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Bildsensoranordnung, Fahrzeugkamera und Verfahren zur Steuerung einer Bildsensoranordnung
CN114815317A (zh) * 2022-06-28 2022-07-29 中山大学 一种相变材料薄膜的图像化相位调控装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116913937A (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110247676A1 (en) Photonic Crystal Solar Cell
EP2056129B1 (en) Optical element, method for manufacturing master for manufacturing optical element, and photoelectric conversion device
CN111886704B (zh) 光检测器
CN112099140B (zh) 出射亮度均匀的衍射光波导、制造方法、头戴显示设备
CN109444903B (zh) 一种光学相控阵激光雷达装置
CN1795592A (zh) 掺杂质基底的波导检测器
CN109545804B (zh) 光侧面入射的蓝光增敏硅雪崩光电二极管阵列器件
CN116913937B (zh) 图像传感器件及其光学调控方法
CN102799063A (zh) 一种光刻胶模板及图案化ZnO纳米棒阵列的制备方法
CN102893409A (zh) 光电动势装置的制造方法以及光电动势装置的制造装置
Abdollahramezani et al. Dynamic dielectric metasurfaces incorporating phase-change material
CN114236817A (zh) 一种基于涡旋光束轨道角动量的多焦点超表面的设计方法
US11677038B2 (en) Perpetual energy harvester and method of fabrication
CN101373282B (zh) 一种可调二维光子微结构位相阵列器的制作方法
CN109581696A (zh) 一种波导移相器及其制备方法
CN109698255B (zh) 侧面接收光的硅增益光探测阵列器件的制作方法
CN106099639A (zh) 一种多波长阵列激光器及其制造方法和使用方法
US8692107B2 (en) Stationary solar spectrum-splitting system and method for stimulating a broadband photovoltaic cell array
CN114497262B (zh) 窄带选择性超表面辐射器及其制造方法
CN115933224B (zh) 对光计算器件进行调控的方法和光计算器件
CN207976665U (zh) 一种调控太赫兹波振幅的调制器
CN113534098B (zh) 相控阵激光雷达及相控阵激光雷达的扫描方法
RU2703497C1 (ru) Многоэлементный фотоприемник
LU100953B1 (en) Photodetector
JP2009134124A (ja) 光制御素子及びその生産方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant