[发明专利]光传感器

说明书

本公开的实施例涉及光传感器。光传感器包括半导体衬底，其支撑多个像素。每个像素包括光转换区，其在衬底的正面和背面之间的衬底中延伸。光学衍射光栅被布置在衬底的背面上方、并且面对像素的光转换区的位置处。针对光传感器的至少两个不同像素，光学衍射光栅的节距不同。附加地，每个像素的光学光栅由不透明壁包围，该不透明壁被配置为在传感器的操作波长处吸收。

优先权要求

本申请要求于2019年9月25日提交的法国专利申请第1910593号的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体并入于此。

技术领域

本公开总体上涉及电子电路。本发明更具体地涉及允许对它们接收的光进行光谱分析的光传感器。

背景技术

已知光传感器允许对接收光进行光谱分析。这些传感器例如允许针对将被分析的接收光的给定量，确定该光的量如何在多个波长范围之间分布。这种传感器包括多个像素，每个像素都提供有光接收器或光转换区，并且与过滤器相关联，该过滤器允许光在特定光谱带(或特定波长范围)中通过，这些特定光谱带针对这些像素的至少一些像素而不同。

在本领域中需要一种光传感器，其解决了已知光传感器的缺点中的所有缺点或一些缺点。

发明内容

一个实施例提供了一种光传感器，其允许在大量波长范围(例如，至少十个波长范围)内对接收光进行分析，波长范围中的每个波长范围都很窄，例如，宽度为50nm或更小。

因此，一个实施例提供了一种光传感器，包括半导体衬底和多个像素，其中每个像素包括：光转换区，其在衬底的正面与背面之间的衬底中延伸；以及对应的多个光学衍射光栅，其中每个光学衍射光栅位于衬底的背面的侧上，在对应像素的光转换区上方并且面向该像素的光转换区的位置处，其中所述像素中的至少两个像素的光学衍射光栅具有的节距不同。

根据一个实施例，每个像素的光学衍射光栅位于距衬底的背面相同距离处。

根据一个实施例，每个像素包括壁，其在传感器的操作波长处吸收，该壁包围像素的光学衍射光栅、并且从衬底的背面沿高度方向至少延伸到像素的光学衍射光栅的水平。

根据一个实施例，每个像素包括光学器件，该光学器件被配置为使得光以法向入射角到达像素的光学衍射光栅。

根据一个实施例，每个像素的所述光学器件包括第一会聚透镜和第二会聚透镜，该第一会聚透镜和第二会聚透镜位于彼此之上，第一会聚透镜和第二会聚透镜在所述像素的光学衍射光栅的上方并且与所述像素的光学衍射光栅相对。

根据一个实施例，被配置为在衬底的背面处接收光的光转换区的部分具有针对每个像素相同的表面。

根据一个实施例，每个像素还包括器件，该器件被配置为防止由像素的光学衍射光栅所透射的光零阶传播到像素的光转换区。

根据一个实施例，被配置为防止零阶传播的器件包括：电绝缘材料，其穿透从衬底的背面到达像素的光转换区的衬底，并且电绝缘材料位于由像素的光学衍射光栅所透射的光的零阶路径上；和/或材料，其在传感器的操作波长处吸收，被搁置在衬底的背面上、并且位于由像素的光学衍射光栅所透射的光的零阶路径上。

根据一个实施例，每个像素的光学衍射光栅包括：第一材料层，其在传感器的操作波长处不透明，或在传感器的操作波长处具有光学指数，该光学指数比覆盖第一材料并且与第一材料接触的第二材料的光学指数大至少1.5倍；以及多个开口，穿过第一材料层，开口沿着所述光学衍射光栅的节距分布，并且优选地为同心并且圆形分布、或彼此平行。