半导体器件的制作方法

本公开涉及半导体器件，并且更具体地涉及包括半导体器件的图像传感器。

背景技术：

1、图像传感器通常包括多个像素(像素电路)，例如以行和列的阵列布置，集成在半导体衬底的内部和顶部。每个像素通常包括形成在半导体衬底中的光电检测器，例如光电二极管。

2、对于某些应用，光学元件可以放置在光电检测器的前侧，例如聚焦元件、波长过滤元件、或者还有偏振过滤元件。

3、至少部分地改善已知图像传感器的某些方面是需要的。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供半导体器件，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

2、本公开的目的是提供一种半导体器件，包括：图像传感器，在半导体衬底内部和顶部上，所述传感器包括：多个像素，每个像素包括形成在所述衬底中的光电检测器；至少第一二维超颖表面和第二二维超颖表面，以所述第一二维超颖表面和所述第二二维超颖表面的顺序堆叠在所述多个像素的前侧，每个超颖表面是二维的垫片阵列，所述第一超颖表面具有第一光学功能，并且所述第二超颖表面具有不同于所述第一光学功能的第二光学功能。

3、根据一个或多个实施例，其中所述第一超颖表面和所述第二超颖表面距所述半导体衬底的距离短于500μm，例如短于100μm。

4、根据一个或多个实施例，中所述第一超颖表面距所述半导体衬底的距离在1至50μm的范围内，并且所述第二超颖表面距所述第一超颖表面的距离在1至50μm的范围内。

5、根据一个或多个实施例，其中所述第一超颖表面的垫片和所述第二超颖表面的垫片被氧化硅层横向包围。

6、根据一个或多个实施例，其中所述第一超颖表面的垫片和所述第二超颖表面的垫片具有亚波长的横向尺寸。

7、根据一个或多个实施例，其中所述第一光学功能是根据入射光的偏振状态对所述入射光进行路由的功能，并且所述第二光学功能是将光朝向下伏的所述像素的所述光电检测器进行聚焦的功能。

8、根据一个或多个实施例，包括在所述第一超颖表面与所述衬底之间的滤色器层。

9、根据一个或多个实施例，包括在所述第二超颖表面上方的滤色器层。

10、根据一个或多个实施例，包括在所述第二超颖表面上方的第三超颖表面，所述第三超颖表面适于实现根据入射光的波长对所述入射光进行路由的光学功能。

11、根据一个或多个实施例，其中所述第一光学功能是根据入射光的偏振状态对所述入射光进行路由的功能，并且所述第二光学功能是根据所述入射光的波长将所述入射光朝向下伏的所述像素的所述光电检测器进行路由和聚焦的功能。

12、根据一个或多个实施例，其中在顶视图中，所述第一超颖表面的垫片和/或所述第二超颖表面的垫片具有不对称形状，例如矩形或椭圆形。

13、本公开的另一方面提供了一种半导体器件，包括：衬底；多个像素，在所述衬底上；第一超颖表面，在所述多个像素上，所述第一超颖表面具有与所述多个像素对齐的多个单元；以及第二超颖表面，在所述第一超颖表面上，所述第二超颖表面具有多个部分，每个部分与所述多个单元中的一组单元对齐。

14、根据一个或多个实施例，其中所述第一超颖表面包括透明材料层，所述透明材料层包括多个垫片。

15、本公开的又一方面提供了一种半导体器件，包括：衬底；第一像素，在所述衬底上；第二像素，在所述衬底上；第一超颖表面，在所述第一像素和所述第二像素上，所述第一超颖表面包括在所述第一像素上的第一部分和在所述第二像素上的第二部分；第二超颖表面，在所述第一超颖表面上，所述第二超颖表面包括围绕垫片图案的透明材料层。

16、根据一个或多个实施例，其中所述多个垫片对由所述第一像素和所述第二像素测量的辐射是非透明的。

17、利用本公开的实施例有利地改善了传感器的量子效率。

技术特征：

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一二维超颖表面和所述第二二维超颖表面距所述半导体衬底的距离短于500μm，短于100μm。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一二维超颖表面和所述第二二维超颖表面距所述半导体衬底的距离短于100μm。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一二维超颖表面距所述半导体衬底的距离在1至50μm的范围内，并且所述第二二维超颖表面距所述第一二维超颖表面的距离在1至50μm的范围内。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一二维超颖表面的垫片和所述第二二维超颖表面的垫片被氧化硅层横向包围。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一二维超颖表面的垫片和所述第二二维超颖表面的垫片具有亚波长的横向尺寸。

7.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，包括在所述第一二维超颖表面与所述衬底之间的滤色器层。

8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，包括在所述第二二维超颖表面上方的滤色器层。

9.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，包括在所述第二二维超颖表面上方的第三二维超颖表面，所述第三二维超颖表面适于实现根据入射光的波长对所述入射光进行路由的光学功能。

10.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一光学功能是根据入射光的偏振状态对所述入射光进行路由的功能，并且所述第二光学功能是根据所述入射光的波长将所述入射光朝向下伏的所述像素的所述光电检测器进行路由和聚焦的功能。

11.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在顶视图中，所述第一二维超颖表面的垫片和/或所述第二二维超颖表面的垫片具有不对称形状，例如矩形或椭圆形。

12.一种半导体器件，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的半导体器件，其特征在于，所述第一超颖表面包括透明材料层，所述透明材料层包括多个垫片。

14.一种半导体器件，其特征在于，包括：

技术总结本公开涉及半导体器件。本说明书涉及一种形成在半导体衬底内部和顶部上的图像传感器，该传感器包括多个像素，每个像素包括形成在衬底中的光电检测器，该传感器包括至少第一和第二二维超颖表面，第一和第二二维超颖表面在所述多个像素前侧按此顺序堆叠，每个超颖表面由垫片的二维阵列形成，第一超颖表面具有第一光学功能，第二超颖表面具有不同于第一光学功能的第二光学功能。利用本公开的实施例有利地改善了传感器的量子效率。技术研发人员：A·克罗彻瑞,A·奥斯特罗夫斯基,J·瓦扬,F·德努维尔受保护的技术使用者：意法半导体（克洛尔2）公司技术研发日：20230905技术公布日：2024/8/16