[发明专利]光子器件及其形成方法和成像器件

说明书

提供了具有增大的量子效应长度的光子器件及其形成方法。在一些实施例中，光子器件包括具有第一表面的衬底。腔从第一表面至第二表面延伸至衬底中。半导体层设置在位于衬底的腔中的第二表面上，并且覆盖层设置在半导体层上。半导体层配置为接收穿过衬底的入射辐射并且在半导体层和覆盖层之间的界面处全内反射该辐射。本申请的实施例还涉及成像器件。

技术领域

本申请的实施例涉及光子器件及其形成方法和成像器件。

背景技术

光子器件，诸如图像传感器、光电探测器、光电传感器等，是光或其他电磁辐射的传感器。这样的器件通常将入射光子转换成电信号，诸如电流。入射光可以通过半导体材料转换成电流，该半导体材料吸收光子，从而使得电子从材料的导带转换成自由电子。

光子器件通常具有受到吸收光子以生成电信号的半导体材料(或量子效应材料)的尺寸的限制的量子效率。量子效率(QE)是有助于电信号的入射光子的分数。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种光子器件，包括：衬底，具有第一表面和从所述第一表面至第二表面延伸至所述衬底中的腔；半导体层，位于所述衬底的所述腔中的所述第二表面上；以及覆盖层，位于所述半导体层上，其中，所述半导体层配置为接收穿过所述衬底的入射辐射，并且在所述半导体层和所述覆盖层之间的界面处全内反射所述辐射。

本申请的另一些实施例提供了一种形成光子器件的方法，包括：在衬底中形成腔，所述腔从第一表面至第二表面延伸至所述衬底中；在所述腔中的所述衬底的侧壁上形成侧壁间隔件；以及在所述衬底的所述腔中的所述第二表面上形成半导体层，所述半导体层邻接所述腔中的所述侧壁间隔件。

本申请的又一些实施例提供了一种成像器件，包括：第一衬底，具有第一表面和从所述第一表面延伸至所述第一衬底中的多个腔；光电探测器的阵列，形成在所述第一衬底的多个腔中，所述光电探测器中的每个包括：半导体层，位于所述衬底的所述腔中的所述第二表面上；以及覆盖层，位于所述半导体层上，其中，所述半导体层配置为接收穿过所述第一衬底的入射辐射并且在所述半导体层和所述覆盖层之间的界面处全内反射所述辐射；以及电子电路，电耦接至所述光电探测器的阵列，并且配置为响应于接收所述入射辐射而接收和处理由所述光电探测器的阵列生成的电信号。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1是示出根据本发明的一些实施例的器件的截面图。

图2示出了在位于具有第一折射率η₁的第一材料和具有第二折射率η₂的第二材料之间的界面处的光的全内反射。

图3A至图3E是示出在一些实施例中的形成光电探测器器件(诸如图1中所示的器件)的方法的截面图。

图4是示出根据一些实施例的成像器件的截面图。

图5A是根据一些实施例的示出器件的截面图，并且图5B是示出图5A的器件的半导体层的透视图。

图6A是根据一些实施例的示出器件的截面图，并且图6B是示出图6A的器件的半导体层的透视图。

图7A是根据一些实施例的示出器件的截面图，并且图7B是示出图7A的器件的半导体层的透视图。

图8A是根据一些实施例的示出器件的截面图，并且图8B是示出图8A的器件的半导体层的透视图。

图9A是根据一些实施例的示出器件的截面图，图9B是示出图9A的器件的半导体层的透视图。

图10A是根据一些实施例的示出器件的截面图，并且图10B是示出图10A的器件的半导体层的透视图。

具体实施方式