[发明专利]用于短红外光谱范围的基于锗的焦平面阵列有效

申请号：	201980001248.0	申请日：	2019-01-02
公开（公告）号：	CN110268533B	公开（公告）日：	2022-12-13
发明（设计）人：	乌利尔·利维;乌拉罕·巴卡尔;俄梅尔·卡帕奇	申请（专利权）人：	趣眼有限公司
主分类号：	H01L31/0745	分类号：	H01L31/0745;H01L31/02;H01L31/107;H01L31/06
代理公司：	上海翼胜专利商标事务所(普通合伙) 31218	代理人：	翟羽;刘志华
地址：	以色列特***	国省代码：	暂无信息
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摘要：
搜索关键词：	用于红外光谱范围基于平面阵列
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【说明书】：

本发明公开一种包括金字塔形状的硅(Si)基和锗光电二极管(Ge photodiode)的光检测结构以及制造所述光检测结构的方法。所述硅基具有宽的面向入射光的金字塔底部和较窄的金字塔顶部，所述锗光电二极管形成于所述硅基的所述金字塔顶部、并且可操作来检测短波红外范围的光。如前所述的光检测结构可以在空间上重复设置，并制成设于硅上的锗光电检测器的焦平面阵列(focal plane array)。

相关申请

本申请要求2018年1月9日提交的美国临时申请62615198的优先权，其全文内容通过引用以其整体结合到本说明书中

技术领域

本说明书所披露的实施例大体上关于一种处于短波红外(short wave infrared,SWIR)光谱范围里的焦平面阵列(focal plane arrays,FPAs)，特别是关于一种形成基于锗(Ge)探测器的FPAs的方法。

背景技术

运行在SWIR(通常定义为在大约1000-2500nm波长之间)范围的成像系统由于各种原因越来越吸引人们的注意。例如，与可见光范围相比，SWIR范围内的光对诸如雾和沙尘这样的极端天气条件更不敏感。而且，SWIR波长范围对于人眼来说是不可见的。另外，用眼安全的法规允许使用SWIR范围内的高能有源照明源。这些优势，结合不同于用于SWIR的热成像图像对比机制相似于可见光范围的、因而允许使用传统的图像识别算法的事实，使得就成像目的而言SWIR范围是可见光范围的一个有吸引力的替代方案。

SWIR范围里已知的FPAs典型地是使用InGaAs材料系统制造。尽管基于InGaAs的FPAs的性能包线具有吸引力，这样的FPAs成本昂贵，阻碍了其在许多消费市场的应用。

因此，就存在对低成本高性能的SWIR光电检测器和基于硅和其它组IV材料的FPAs、以及制造这样的SWIR光电检测器和FPAs的方法的需求，并且也有利的。

发明内容

本说明书中描述的实施例关于用于检测SWIR范围内的光的低成本、高性能的光检测结构，以及用于制造此结构的方法。

在示例性实施例中，提供包括金字塔形状的硅基(Si)和锗(Ge)光电二极管的光检测结构，硅基具有宽的面向入射光的金字塔底部和窄的金字塔顶部，所述锗光电二极管形成于硅金字塔顶部，其中锗光电二极管可操作来检测SWIR范围内的光。

在本发明的示例性实施例中，所述锗光电二极管包括p-n结。

在本发明的示例性实施例中，所述锗光电二极管包括p-i-n结。

在本发明的示例性实施例中，本说明书上下文所描述的光检测结构进一步包括设置于所述金字塔底部和所述入射光之间的微透镜。

在本发明的示例性实施例中，本说明书上下文所描述的光检测结构进一步包括设置于所述金字塔底部和所述微透镜之间的抗反射层。

在本发明的示例性实施例中，所述金字塔底部是大约10x 10平方微米(μm²)的正方形。在本发明的示例性实施例中，所述金字塔底部是大约20x20μm²的正方形。

在本发明的示例性实施例中，所述金字塔顶部是大约1x 1μm²的正方形。在本发明的示例性实施例中，所述金字塔顶部是大约介于1x 1μm²到10x10μm²的正方形。

在本发明的示例性实施例中，在空间上重复提供本说明书上下文中所描述的光检测结构，以提供复数个形成在相应的硅金字塔顶部上的锗光电二极管，以形成FPA。