CN102473713A - 光检测器件及制作光检测器件的方法 - Google Patents
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Abstract
光检测器件(100)，包括多个像素(101a-101b)，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个导电的电极(112，118a-118c，202，302)的交替叠层，其中：每个光电二极管包括与掺杂非晶半导体层(116a-116c)接触的本征非晶半导体层(114a-114c)，这些非晶半导体层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在两个电极之间，且每对光电二极管包括设置在这些光电二极管之间的一个电极；在每个像素中，每个电极包括未重叠在像素的其他电极上并电连接到充满导电材料的互连孔(124a-124d)的导电部分；在每个像素中，导电材料的部分(128a-128d)大致重叠在每个所述未重叠电极部分。
Description
技术领域
本发明涉及微电子光检测器件或图像传感器领域，更具体地，涉及“IC上”型彩色光检测器件领域，换句话说，包括置于集成电路上方的光检测器件，该集成电路用于处理所述光检测器件产生的电荷。
本发明还涉及一种制作这种光检测器件特别是“IC上”型光检测器件的方法。
背景技术
有几种类型的微电子图像传感器：
(1)所谓的CCD(耦合电荷器件)传感器，其通过晶体半导体基板中的光电效应由传感器接收的可见光子产生电子-空穴对，然后收集势阱中的电子；
(2)所谓的CMOS(互补型金属氧化物半导体)传感器或者APS(主动像素传感器)，其中，晶体半导体中产生的电荷的每个收集带附有放大器；
(3)所谓“IC上”传感器是CMOS传感器族的部分，其中，在置于主要作为放大器的集成电路上方的一个或几个光检测材料中产生电荷。
微电子图像传感器通常在不同图像传感器上装配并排放置的3或4滤色器，以确定接收光的色度坐标，例如遵从CIE的XYZ、RGB或实验室标准。在“A highly reliable Amorphous Silicon photosensor for above ICCMOS image sensor”by N.Moussy et al.，International Electron DevicesMeeting 2006，IEDM’06，December 11-13 2006，page 1-3的文献中描述了这样一种图像传感器，其还在图1中被示出并被标记为参考数字1。
该图像传感器1由两部分构成：集成电路和位于集成电路上方(IC上)的“视网膜”(retina)。该集成电路包括其上形成CMOS晶体管4的衬底2，介电层6覆盖CMOS晶体管4，在介电层6中形成彼此电连接并连接到CMOS晶体管4的数层电互连层。在图1所示的例子中，传感器1包括第一互连层8和第二互连层10。位于介电层6上方的由元件形成的“视网膜”包括几个例如由铬构成的下部电极12。在传感器1中的每个像素都包括一个下部电极12。这些下部电极12被电连接到第二互连层10并被厚本征非晶硅层14覆盖，本征非晶硅层14本身又由掺杂非晶硅薄层16覆盖。由ITO(In和Sn的氧化物)构成并且由传感器1中的所有像素共用的透明上部电极18设置在掺杂非晶硅薄层16上。钝化层20将滤色器22(每个像素一个滤波器，例如设置为Bayer滤波器)与上部电极18分开。平面化层24覆盖滤色器22，微透镜26(每个像素一个)位于平面化层24上。
考虑到非晶硅层14和16具有不同的掺杂(一个是本征的另一个是掺杂的)，它们形成了一个冶金结从而形成一个光电二极管，在这些非晶硅层14和16中吸收的光产生电荷，然后这些电荷被光电二极管中存在的电场分离，收集的电荷形成电信号，然后电信号被传感器1中的集成电路放大。
在该图像传感器中，滤色器吸收传感器所接收的光的2/3以上，因此，对于实际的光检测来讲仅可得到接收光的1/3。
众所周知，可以制作彩色图像传感器不带滤色器。例如，文献US2005/0205958 A1公开了一种没有滤色器而是在其中具有层叠的各种光检测层的图像传感器。
这种传感器还包括大量通过介电层彼此分离且***在光检测层之间的导电层形式的电极。在这种类型的叠层中，电极与集成电路放大器之间的电连接的制造复杂且具有限制性。而且，由于与制造包括滤色器的传感器的方法相比，向该器件的制作方法增加了许多步骤，所以这些连接的电隔离成为一个问题，使得这种传感器的制造成本也比包含滤色器的传感器昂贵得多。
发明内容
本发明的一个目的是公开一种光检测器件或一种图像传感器，例如“IC上”型的，对于这种光检测器件，这种结构尤其使得与进行光检测的器件的部分的电连接的制造变得容易，并且其制造成本不是非常昂贵。
为了实现该目的，本发明公开了一种光检测器件，其包括多个像素，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层结构，每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，掺杂非晶半导体层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极。
本征非晶半导体相当于非掺杂非晶半导体，换句话说，没有对其有意地加入掺杂剂。
因此，这种光检测器件包括光检测结构，该光检测结构在电极之间包括几个非晶半导体层，例如非晶硅层，可能是连续的，该电极可由对所检测的光透明的导电材料构成，例如由ITO构成。因此，在该叠层中具有电极-二极管-电极-二极管等的交替层叠。这样，叠层中彼此相邻的两个光电二极管由一个由导电材料构成的电极分开。
因此，本发明公开了一种例如“IC上”型的光检测器件，其不具有任何滤色器，且能获得从光检测器件接收的光的色度坐标，例如像那些符合CIE XYZ、RGB或实验室标准，或者场景的热像。
特别是，透明电极的尺寸可圈定器件的光检测部分的像素，即其尺寸可以略小于像素的尺寸。
考虑到非晶半导体在本征或不被照亮时是不良导电体，其电隔离遮蔽或非照亮区域的电极，换而言之，周围电极。这样，该光检测器件不需要任何介电层去电隔离电极，因为这种隔离功能已经通过电极周围的未照亮非晶半导体部分完成。
这种光检测器件不需要任何额外的介电层或部分来电隔离可以通过非晶半导体层与电极之间形成电接触实现的电连接，对于这些电连接不需要特定的隔离步骤。而且，在光检测结构中省去介电层使得对收集光有贡献的有效表面积大于根据现有技术的器件中对收集光有贡献的表面积。
与包含滤色器的光检测器件相比，该光检测器件可以允许有较大的像素，换句话说，大约垂直于传感器所接收的光线的像素尺寸大于具有滤色器的光检测器件中的像素的尺寸，因为在该器件中，每个像素输出几个信号(每个光电二极管一个信号)，例如为了找出所接收光的色度坐标至少两个信号，而在包括设置为Bayer滤波器的滤色器的光检测器件为了获得同样的信息需要4个像素。
选择检测材料使得其只对光检测器件所要检测的光谱敏感。在光检测器件意将检测可见光波长范围(在约380nm～780nm之间)内的颜色的情况下，其中，非晶半导体可以是硅，因为该种半导体对红外光透明，可以耦合到光检测器件的光学结构，例如微透镜，通常对紫外光是不透明的。因此，仅可见光谱可被不增加任何额外的通常与根据现有技术的Bayer滤色器相关的滤色设备的光检测器件检测到。
本发明还公开了一种光检测器件，包括多个像素，每个像素包括至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层，其中：
每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，掺杂非晶半导体层不同于其他光电二极管的半导体层，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极；
在每个像素中，每个电极包括至少一个未重叠在其他像素电极上并电连接到穿过所述非晶半导体层和未重叠在其他电极上的所述部分的至少一个互连孔的导电材料的部分，所述互连孔用至少一种导电材料填充；
在每个像素中，导电材料的部分大致重叠在每个所述的未重叠在像素其他电极上的电极的部分上且设置在非晶半导体层上方。
因此，它们未连接到的电极的电连接是电隔离的，遮蔽的或未照亮的区域的电极，换而言之，在电极周边，也是电隔离的。
器件中的每个像素可以包括至少两个光电二极管的叠层。
在每个像素中，每个电极可包括至少一个未重叠在其他像素电极上并电连接到穿过非晶半导体层和未重叠在其他电极上的所述部分的至少一个互连孔或者通孔的导电材料的部分，该互连孔可由至少一种导电材料填充。这样，以通孔的形式形成电连接，这些连接被连接到光检测器件的电极上，不需要任何除非晶半导体层之外的电隔离元件。
该器件还可以包括至少一个集成电路，该集成电路电连接到设置在所述集成电路和光电二极管叠层之间的至少一个电互连层，所述互连孔的导电材料至少电连接到所述的电互连层。
在每个像素中，所述电极中的一个可以置于所述电互连层和所述光电二极管的叠层之间，所述像素的其他电极可能由至少一种对所述光电二极管检测到的波长透明的材料构成。
互连孔的导电材料通过设置在位于电互连层与光电二极管的所述叠层之间的电极中的一个电极处的导电材料的至少一部分电连接到电互连层。
在每个像素中，导电材料的部分可大致重叠在未重叠在像素的其他电极上的电极的部分上，该非晶半导体层可设置在所述导电材料的部分和电互连层之间。
在每个像素中，电极可与相邻像素的电极通过非晶半导体层的部分和/或设置在两个相邻像素的光电二极管叠层之间的至少一种介电材料的部分电隔离。
该器件的几个像素共用本征非晶半导体层和/或掺杂非晶半导体层。
至少一个电极可以被该器件的几个像素共用。
该器件也可以包括至少一个覆盖光电二极管叠层的钝化层。
每个像素可以包括至少一个设置在所述钝化层上的微透镜。
非晶半导体层可由Si:H(氢化硅)和/或Ge和/或SiGe和/或CdTe:O(含氧碲化镉)和/或GaAs构成。
本征非晶半导体层可以通过由导电材料或掺杂非晶半导体构成的至少一个层与电极接触。
本发明还公开了一种制作包括多个像素的光检测器件的方法，对于每个像素，该方法包括：制造至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层，使得每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，掺杂非晶半导体层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在至少两个电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极。
本发明还公开了一种制作包括多个像素的光检测器件的方法，对于每个像素，该方法包括：
制造至少一个几个光电二极管和几个由导电材料构成的电极的交替叠层，使得每个光电二极管包括至少一个设置得与至少一个掺杂非晶半导体层接触的本征非晶半导体层，这两种层不同于其他光电二极管中的非晶半导体层，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括设置在这些光电二极管之间的至少一个电极；
制造通过未叠置在其他像素电极上的电极的部分和非晶半导体层的互连孔，然后在互连孔中沉积至少一种导电材料；
制造导电材料的部分，使得该部分实际上重叠在每个所述的未重叠在该像素其他电极上的电极的部分上且设置在所述非晶半导体层上方。
至少部分所述电极和/或非晶半导体层可以通过执行沉积电极或者非晶半导体的材料的步骤，然后通过光刻和刻蚀所沉积的材料的步骤来形成。
该方法还包括对于每个像素制造穿过未重叠在像素的其他电极上的电极的部分和非晶半导体层的互连孔，然后在互连孔中沉积至少一种导电材料。
附图说明
参考附图在阅读示例性实施方式的描述之后将更好地理解本发明，实施方式单纯为了给出信息且不具有任何限制性。
图1示出了根据现有技术的具有滤色器的“IC上”型CMOS图像传感器；
图2示出了根据本发明第一实施方式的没有滤色器的“IC上”型光检测器件；
图3A和3B示出了根据本发明第二实施方式的没有滤色器的“IC上”型光检测器件；
图4示出了根据本发明第三实施方式的没有滤色器的“IC上”型光检测器件；
图5A至图5C示出了根据本发明几个实施方式的“IC上”型光检测器件的4个像素的顶视图。
在下述各图中相同、相似或相当的部件统一为相同的数字标记，以使得易于一幅图与另一幅之间进行比较。
在图中示出的不同部分不必以统一的比例示出，使其更容易理解即可。
不同的可能性(变型例和实施方式)必然不能被彼此排斥地理解，而它们可以彼此结合。
具体实施方式
首先参照图2，其示出了一种根据第一实施方式的没有任何滤色器的“IC上”型光检测器件100或者图像传感器。
以与根据先前描述的现有技术的传感器1相似的方式，光检测器件100由两部分构成：由“视网膜”(retina)形成的光检测部分，和处理尤其通过集成电路形成的“视网膜”所产生的电荷的部分，“视网膜”设置在集成电路上方(IC上)。集成电路包括例如由硅构成的衬底102，在其上形成CMOS晶体管104。例如由SiO2构成的介电层106覆盖CMOS晶体管104。在介电层106中形成彼此电连接并连接到CMOS晶体管104的数层或数级电互连。在图2的例子中，传感器100包括第一互连层108和第二互连层110。
形成于介电层106上方的“视网膜”包括设置在介电层106上的下部电极112。在该实施方式中，传感器100的每个像素均包括下部电极112，这些下部电极112可由诸如石墨和/或石墨烯(graphen)等能够吸光的导电材料构成，或者由诸如金属(例如，铝和/或铬和/或铜和/或钨和/或钛)的反光的导电材料构成，或者由诸如ITO和/或SnO2:F和/或Cd2SnO4和/或Zn2SnO4和/或ZnO的透光材料构成。下部电极112的材料选择特别取决于置于这些电极上的半导体的属性所决定的光学条件。选择第一电极的材料或者会反射以增强来自器件的信号，或者如果该信号足够强则吸收，取决于半导体的吸收能力。
在器件100的每个像素(图2中示出了两个像素101a和101b)中的每个下部电极由形成几个光电二极管的叠层覆盖，例如在图2的实施例中有三个光电二极管。每个光电二极管包括本征非晶半导体层114a、114b、114c，设置得与n型或p型掺杂非晶半导体层116a、116b、116c接触。透明导电电极118a、118b、118c也设置得与每个掺杂非晶半导体层116a～116c接触。
非晶半导体可由Si:H、Ge、SiGe、CdTe:O或GaAs构成。而且，在图2的实施例中，非晶半导体层114和116在传感器100的像素之间是连续的，换句话说，对于传感器100中的所有像素是共用的。
例如，当这些电极由诸如ITO的透明导电材料构成时，电极118a-118c具有在约30nm～300nm之间的厚度(沿着图2中所示的y轴的尺寸)。
在一个变型例中，电极118a-118c可以以金属层的形式形成，例如由Al构成且厚度在1nm～20nm之间。
在另一个变型例中，也有可能每个电极118a-118c由对光检测器件100所接收的光透明的数层导电材料的叠层形成。对于所有光电二极管和所有像素大致相同的电极118a-118c的尺寸圈定了传感器100的感光区域的尺寸。
为了增强电极118a-118c与其上设置电极118a-118c的掺杂非晶半导体层116a-116c之间的电接触，可能未在图2中示出的导电层应当被放置在电极118a-118c与掺杂非晶半导体层116a-116c之间。在这种情况下，该导电界面层的厚度被选择为足够小，换而言之，在约1nm～20nm之间，从而使得其是光学透明的。
本征非晶半导体层114a-114c和非常薄因而仅仅轻微的导电的掺杂层116a-116c在位于同层上电极(换而言之，在器件的两个相邻像素之间彼此相邻的电极)之间提供电隔离。这样，第一本征非晶半导体层114a提供了下部电极112之间的电隔离，第二和第三本征非晶半导体层114b和114c在电极118a和118b之间形成电隔离，电极118c通过覆盖这些电极118c且同时形成平面化层的介电层120彼此电隔离，微透镜122设置在平面化层上(每个像素一个)，这些微透镜112中的每一个都能够会聚光电二极管上的每个像素所接收的光。
每个像素中的每个电极118a-118c包括主要部分和导电材料部分，主要部分例如具有大致矩形的形状，导电材料部分未叠加在像素的其他电极上。偏离像素的其他电极的这些部分使得电极118a-118c能够通过互连孔电连接到传感器100的集成电路，互连孔也称为通孔，例如由金属构成并穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c的叠层到达并电连接到互连层108和110，同时保持与像素中的其他电极电隔离。
对于图2中所示的器件100的像素101a，第一电极118a包括未叠加在像素101a的电极118b和118c上的部分126a，以及通过其的金属互连孔124a。这样，互连孔124a穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c的叠层，并通过所述部分126a将第一电极118a电连接到第二互连层110，同时保持与像素101a的其他电极118b和118c电隔离。虽然像素101a的其他电极118b和118c未在图2中示出，但是每个电极也都包括未叠加在像素101a的其他电极上的导电材料部分，并通过穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c的互连孔电连接到互连层108或110，同时保持与像素101a的其他电极电隔离。
对于器件100的像素101b，第三电极118c包括未叠加在像素101b的其他电极118a和118b上的部分126c，并且互连孔124b穿过其中。互连孔124b穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c，并通过其126c部分将第三电极118c电连接到第二互连层110。类似地，像素101b的每个其他电极118a和118b也都包括图2中未示出的导电材料部分，该导电材料部分不叠加在与像素101b的其他电极上，并通过穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c的互连孔电连接到互连层108或110，而不与像素101b的其他电极点电接触。
各互连孔124a和124c包括掩蔽电极118a和118c的所述部分126a和126c使其免受器件100所接收的光的上部128a和128c。在一个变型例中，互连孔124a和124b不需要包括这些上部128a和128c。
当传感器100不包括任何微透镜122时，优选地形成具有这样的上部的互连孔，以掩蔽不用于进行接收光的光电转换的像素部分，从而避免非晶半导体由于产生的电荷而变得导电。
这样，在器件100的每个像素中彼此上下层叠地形成几个光电二极管(图2中所示的实施例中为3个)，每个光电二极管由本征非晶半导体层114a-114c中的一层与掺杂非晶半导体层116a-116c中的一层之间的结形成。通过这些非晶硅层114a-114c和116a-116c的光产生电荷，然后这些电荷被光电二极管中存在的电场分离。
收集的电荷形成电信号，该电信号被传输到晶体管104，换而言之，通过互连孔传输到器件100的集成电路，然后被光检测器件100的该集成电路放大。针对每个像素获取的结果是每个光电二极管的一个电信号。考虑到每个光电二极管设置在图2的器件100中的两个电极之间，尽管在复合(recombination)之前这些电荷的寿命短并且非晶半导体导电率低，但仍然可以收集这些产生的电荷。
通常，光检测器件100中的每个像素可包括n个光电二极管和n+1个电极，其中，n为大于等于2的整数。虽然在图2中的实施例中示出器件100的每个像素包括彼此独立的电极，但是在位于同一层上的每个像素中的电极也可以通过几个或所有像素共用一个电极形成。
不同非晶半导体层的厚度根据它们的光学指数和不同材料的光吸收定律而选择，不同材料的光吸收定律根据接收光的波长是可变的。这些厚度的总和例如可以小于大约0.7μm，且每层的厚度例如可以在约0.01μm～0.4μm之间。像素的长度和宽度(对应于图2中所示的(X，Z)平面中的尺寸)例如可以大于约0.7μm，通常等于约2μm。考虑到像素的宽高比和长高比都很大，光检测器件具有较好的色彩鲜明度和像素清晰度。
这也可避免倾斜地到达像素上表面的光子被立刻吸收因而在相邻像素中具有该光子的轨迹末尾，不像根据现有技术的光检测器件，其中的像素高度大于其宽度(或长度)。因此光检测器件100避免了图像模糊或在颜色分界处发生颜色随位置变化。
单个像素中的不同光电二极管的非晶半导体层的厚度彼此不同。例如，可以选择这些厚度使得其在从器件100的集成电路到钝化层120的方向上递减，因此，最靠近集成电路或者互连层(图2实施例中的层114a)的本征非晶半导体层是最厚的。因而最靠近光入射到传感器100(图2实施例中的层114c)或钝化层120的面的本征非晶半导体层是最薄的。在图2的实施例中，第一层114a大约300nm厚，第二层114b大约100nm厚，和第三层114c大约15nm厚。
从由每个像素的3个光电二极管输出的信号开始，集成电路例如根据CIE1931标准以最小的误差和噪声计算具有3个未知数的3个线性方程以获得接收光的色度坐标。
图3A和3B示出了光检测器件200的第二个实施方式。与根据上述根据第一实施方式的器件100相比，掺杂非晶半导体层116a-116c在器件200中从一个像素到下一个像素不连续。这些层116a-116c中的每一层由不同部分形成，这些不同部分从一个像素到下一个像素彼此之间未电连接。而且，在该器件200中，下部电极112被光检测器件200中的所有像素共用的单电极202取代，并由不透光的材料构成。该共用下公共电极202在互连孔124a-124c处中断，互连孔124a-124c电连接到与共用下部电极202置于同一层的接触垫204，并形成光检测器件200的互连孔124a-124c与互连层108和110之间的电连接。由与淀积在互连孔中的材料相同的材料构成的上部128a-128c置于互连孔124a-124c上方。
第二实施方式尤其能够使下部电极202由制作其他电极118a-118c的透明导电材料之外的导电材料构成。
在第二实施方式中，通过刻蚀穿过非晶半导体层114a-114c和116a-116c，并穿过将电连接到互连孔124a-124c的部分126a-126c形成互连孔124a-124c。
这些孔有利地采用在接触垫204处截止的单掩膜来刻蚀。最后，由于掺杂非晶半导体层116a-116c从器件200的一个像素到下一个像素不连续，而是由从一个像素到下一个像素彼此之间未电互连的不同部分形成，因此，从一个像素到下一个像素电极与互连孔之间的电隔离比根据第一实施方式的器件100中的良好。
图3B示出了光检测器件200的两个像素201a和201b的透视图，在该图中未显示微透镜122。然而，图3B中示出了像素之间的台阶，而图3A中没有。在第二实施方式中，能看出每个电极118a-118c包括主要的近似矩形的部分并通过互连孔124a-124b电连接到第二互连层110，该互连孔电连接这些电极的部分126a-126c。然而，例如由于电极之间的台阶，可能有具有不同面积和/或形状的电极，优选维持最大的可能表面积。在台阶处特别地由电极的刻蚀边缘形成的本征非晶半导体层的部分212在相邻像素的电极118a-118c之间和单个像素的互连孔124a-124c之间提供电隔离。
公共电极202应当可通过器件200的每个像素处形成的互连孔电连接至互连层110。
在一个变型例中，公共电极202也可不在器件200的每个像素处电连接到互连层110，而是仅在器件200的部分像素处电连接到互连层110，或者即使当形成公共电极202的材料是强导电的，例如铝，仅通过单个互连孔在传感器200的单个像素处电连接到互连层110。
图4示出了光检测器件300的第三实施方式。
与前两个实施方式的不同之处在于位于传感器300的像素(图4中示出了两个像素301a和301b)之间的非晶硅部分被刻蚀掉，然后用形成绝缘部分304的介电材料填充。在图4的实施例中，电隔离像素301a、301b的隔离部分304由形成覆盖非晶半导体叠层的平面化层120的材料中获得。
在该第三实施方式中，光检测器件300还包括接触层306a和306b，例如由覆盖电极(在该实例中，前两个光电二极管的电极118a和118b)的导电材料构成。这些接触层306a和306b对于用导电率小于ITO的材料形成透明导电电极118a和118b是特别有用的。这样，这些电极118a和118b可以由例如Sn掺杂的In2O3，Al掺杂的ZnO，F掺杂的SnO、InZnO、InMoO、InTiO或Ta2O5形成。选择这些接触层306a和306b的厚度足够薄(例如在1nm～20nm厚)使得这些层306a和306b是透光的，或者使得它们的光吸收可忽略不计，并且可以与电极118a和118b的材料同时被蚀刻。例如，接触层306a和306b可由透明导电材料(如ITO)构成，或者由金属构成(例如Al和/或Ti和/或W和/或Ta和/或Cr)，或者由例如掺杂类型与掺杂半导体层116a和116b的掺杂类型相反的掺杂非晶半导体构成。
在本实施方式中，绝缘部分304与介电层106接触，使得像素元件之间电隔离。在一个变型例中，尤其当下部电极由器件300的不同像素所共有的单个电极形成时，可以绝缘部分304不经过下部电极302而不是停留在这些下部电极302上。
图5A、5B和5C示出了不同光检测器件的四个像素的顶视图，例如与上述的器件100、200和300相似。在这些图中，仅示出了位于光电二极管叠层的顶端的电极118c。电极118c电连接到互连孔124c，互连孔124a和124b电连接到电极118a和118b(未示出)。在图5A的实施例中，在光检测器件中每个像素的互连孔124a-124c设置在电极118c的一侧，这种设置可能对于光检测器件中的所有像素都是相似的。在图5B的实施例中，光检测器件的四个像素的互连孔124a-124c沿着与图5B中所示的X轴平行的轴彼此对齐排成一条线。
对于器件中每四个像素的组都可以重复这种设置。在图5C所示的实施例中，每个像素的互连孔124a-124c彼此不排成一条线，而是设置成互连孔124a-124c彼此尽可能地远离，这种设置同样应用到单像素的互连孔和相邻像素的互连孔。
上述光检测器件100、200和300也可在集成电路上连续地采用沉积、光刻和刻蚀步骤来形成，更精确地在介电层106上形成光电二极管的叠层。在形成光电二极管的叠层之后，通过非晶半导体层和未与像素的其他电极重叠的电极部分形成互连孔，然后将导电材料沉积在互连孔中。然后通过采用传统的形成图像传感器的步骤(平面化层的沉积、微透镜的制作等)来完成光检测器件。
Claims (14)
1.光检测器件(100，200，300)，包括多个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)，每个像素包括至少一个多个光电二极管和由导电材料构成的多个电极(112，118a-118c，202，302)的交替叠层，其中：
每个光电二极管包括不同于其他光电二极管中的非晶半导体层的、设置得与至少一个掺杂非晶半导体层(116a-116c)接触的至少一个本征非晶半导体层(114a-114c)，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极(118b-118c)，
在每个像素中，每个电极包括未重叠在其他像素电极上并电连接到至少一个互连孔(124a-124d)的至少一个导电材料的部分(126a-126d)，所述互连孔穿过所述非晶半导体层和未重叠在其他电极上的所述部分，所述互连孔用至少一种导电材料填充，
在每个像素中，导电材料的部分(128a-128d)大致重叠在未重叠在所述像素的其他电极上的电极的每个所述部分上且设置在所述非晶半导体层上方。
2.根据权利要求1所述的器件(100，200，300)，其中，每个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)包括至少两个光电二极管的叠层。
3.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，还包括至少一个集成电路(102，104)，所述集成电路电连接到设置在所述集成电路(102，104)和光电二极管的所述叠层之间的至少一个电互连层(108，110)，所述互连孔(124a-124d)的导电材料至少电连接到所述电互连层(108，110)。
4.根据权利要求3所述的器件(100，200，300)，其中，在每个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)中，所述电极(112，202，302)中的一个置于所述电互连层(108，110)和光电二极管的所述叠层之间，所述像素的所述其他电极(118a-118c)由至少一种对所述光电二极管检测到的波长透明的材料构成。
5.根据权利要求4所述的器件(200，300)，其中，所述互连孔(124a-124d)的所述导电材料通过设置在位于所述电互连层(108，110)与光电二极管的所述叠层之间的所述电极(202，302)中的一个处的导电材料的至少一部分(204)电连接到所述电互连层(108，110)。
6.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，其中，在每个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)中，所述电极(112，118a-118c，202，302)与相邻像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)的电极(112，118a-118c，202，302)之间通过非晶半导体层(114a-114c，116a-116c)的部分(212)和/或设置在两个相邻像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)的光电二极管叠层之间的至少一种介电材料的部分(304)电隔离。
7.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200)，其中，所述器件(100，200)的多个像素(101a-101b，201a-201b)共用所述本征非晶半导体层(114a-114c)和/或所述掺杂非晶半导体层(116a-116c)。
8.根据前述权利要求中的一项所述的器件(200)，其中，所述器件(200)的多个像素(201a-201b)共用所述电极(202)中的至少一个。
9.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，包括至少一个覆盖光电二极管的所述叠层的钝化层(120)。
10.根据权利要求9所述的器件(100，200)，其中，每个像素(101a-101b，201a-201b)包括至少一个设置在所述钝化层(120)上的微透镜(122)。
11.根据前述权利要求中的一项所述的器件(100，200，300)，其中，所述非晶半导体层(114a-114c，116a-116c)由Si:H和/或Ge和/或SiGe和/或CdTe:O和/或AsGa构成。
12.根据前述权利要求中的一项所述的器件(300)，其中，本征非晶半导体层(114b-114c)通过由导电材料或掺杂非晶半导体构成的至少一个层(306a，306b)与电极(118a-118b)接触。
13.一种制作光检测器件(100，200，300)的方法，所述光检测器件包括多个像素(101a-101b，201a-201b，301a-301b)，对于每个像素，所述方法包括：
制造至少一个多个光电二极管和由导电材料构成的多个电极(112，118a-118c，202，302)的交替叠层，使得每个光电二极管包括不同于其他光电二极管中的非晶半导体层的、设置得与至少一个掺杂非晶半导体层(116a-116c)接触的至少一个本征非晶半导体层(114a-114c)，每个光电二极管设置在至少两个所述电极之间，且每对光电二极管包括至少一个设置在这些光电二极管之间的电极(118b-118c)；
制造穿过未重叠在其他像素电极上的电极的部分(126a-126d)和非晶半导体层的互连孔(124a-124d)，然后在所述互连孔中沉积至少一种导电材料；
制造导电材料的部分(128a-128d)，使得所述部分实际上重叠在未重叠在所述像素的其他电极上的电极的每个所述部分上且设置在所述非晶半导体层上方。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，至少部分所述电极(112，118a-118c，202，302)和/或非晶半导体层(114a-114c，116a-116c)通过执行沉积所述电极或者所述非晶半导体的材料的步骤，然后通过光刻和刻蚀所沉积的材料的步骤来形成。
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