納米線結構化濾色器陣列及其制造方法技術

本文公開濾色器陣列設備和制作濾色器陣列設備的方法。濾色器陣列可包括：襯底，在其上具有多個像素；該多個像素中的每個關聯的一個或多個納米線，其中一個或多個納米線從襯底大致垂直延伸；和與該一個或多個納米線中的每個關聯的光耦合器。制作濾色器陣列的方法可包括：制造納米線陣列，其中納米線中的每個從襯底大致垂直延伸；設置透明聚合物材料以大致封裝納米線；從襯底去除納米線；提供包括多個像素的像素陣列，其中硬聚合物大致覆蓋像素陣列的圖像平面；在像素陣列上設置納米線陣列；以及去除封裝納米線的透明聚合物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用該申請要求于2013年8月9日提交的美國非臨時申請號13/963,847的優先權。其全部內容通過引用合并于此。
技術介紹
圖像傳感器可制造成在(笛卡爾)方格網中具有大量相同的傳感器元件(像素)，一般超過1百萬個。像素可以是光電二極管或其他光敏元件，其適于將電磁輻射轉換成電信號。半導體技術的新發展已實現納米級半導體部件(例如納米線)的制造。納米線被引入固態圖像設備來界定在其上撞擊的電磁輻射并且將該電磁輻射傳送到光敏元件。這些納米線可以由塊狀硅制造，其在顏色上表現為灰色，但研究人員使硅的表面圖案化，因此它“看上去像”黑色并且不反射任何可見光。然而，還未制造配置成在預定波長選擇性地吸收光(或降低光的反射率)的納米線。
技術實現思路
美國專利申請序列號12/204686、12/648942、13/556041、12/270233、12/472264、12/472271、12/478598、12/573582、12/575221、12/633323、12/633318、12/633313、12/633305、12/621497、12/633297、12/982269、12/966573、12/967880、12/966514、12/974499、12/966535、12/910664、12/945492、13/047392、13/048635、13/106851、13/288131、13/543307和13/693207的公開各自通過引用完全合并于此。在一些實施例中，描述濾色器陣列。該濾色器陣列可包括在其上具有多個像素的襯底、與該多個像素中的每個關聯的一個或多個納米線和與該一個或多個納米線中的每個關聯的光耦合器。一個或多個納米線從襯底大致垂直延伸。在一些實施例中，一個或多個納米線中的每個配置成吸收基頻光，基頻與納米線的直徑相關。在一些實施例中，納米線還可吸收諧頻光。在一些實施例中，描述制作濾色器陣列的方法。該方法可包括：提供具有多個像素的像素陣列，其中硬聚合物大致覆蓋像素陣列的圖像平面；制作納米線陣列，其中納米線中的每個從襯底大致垂直延伸；設置透明聚合物材料以大致封裝納米線；將納米線從襯底去除；在像素陣列上設置納米線陣列；以及去除封裝納米線的透明聚合物。在一些實施例中，納米線陣列在像素陣列上對準使得多個像素中的每個與一個或多個納米線對準。在一些實施例中，像素陣列可包括圖像傳感器，其具有電荷耦合設備(CCD)陣列或互補金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器陣列。該公開不限于描述的特定系統、設備和方法，因為這些可變化。在說明中使用的術語僅僅是為了描述特定版本或實施例，并且不意在限制范圍。如在該文獻中使用的，單數形式“一”和“該”包括復數個引用物，除非上下文另外清楚指示。除非另外限定，本文使用的所有技術和科學術語具有與本領域內普通技術人員通常所理解的相同的含義。該公開中的任何內容不應解釋為承認在該公開中描述的實施例不得憑借之前的專利技術而早于這樣的公開。如在該文獻中使用的，術語“包括”意指“包括，但不限于”。附圖說明在本公開中，參考形成其一部分的附圖。在圖中，相似符號典型地標識相似部件，除非上下文另外指示。在詳細說明、圖和權利要求中描述的各種實施例是說明性而不意在為限制性的。可使用其他實施例，并且可做出其他改變，而不偏離本文呈現的主旨的精神或范圍。將理解本公開的方面(如一般在本文描述并且在圖中圖示的)可以采用很多種不同配置來設置、替代、組合、分離和設計，在本文預想其中的全部。圖1描繪根據實施例的濾色器陣列的說明性示例。圖2描繪根據實施例制作濾色器陣列的過程。圖3示意描繪根據實施例制作從襯底大致垂直延伸的納米線陣列的過程。圖3A示意描繪制作從襯底大致垂直延伸的納米線陣列的過程的備選實施例。圖4描繪根據實施例在像素陣列上設置納米線陣列的過程。具體實施方式本文公開濾色器陣列和制作濾色器陣列的方法。濾色器陣列可包括一個或多個納米線，其與像素陣列的多個像素中的每個關聯使得一個或多個納米線中的每個從像素陣列的表面大致垂直延伸。納米線中的每個可與光耦合器關聯，該光耦合器配置成將光引導到納米線內。納米線可由IV族半導體(例如，硅)或III-V族半導體(例如，砷化鎵)制成。不希望被理論所束縛，預想光可以耦合進入個體納米線中的導模，這取決于這些納米線的直徑。較長波長可以耦合進入較大直徑的納米線。特定波長光這樣的進入個體納米線的耦合可以導致該波長光的近乎完美的吸收(高達98％)。如此，如果納米線暴露于白光，顯現的光將使耦合波長從白光扣除。從而，具有不同直徑的納米線陣列可以充當濾波器來扣除光的各種波長，這取決于納米線的不同直徑。通過選擇納米線直徑跨陣列的適當分布，預想可以設計濾色器用于濾除特定顏色或色差。將理解例如納米線的材料、納米線的長度、環繞納米線的材料等因素可決定納米線直徑與吸收波長之間的特定關系。如此，例如，具有約90nm至約110nm直徑的硅納米線可以扣除紅光，而具有相同直徑的砷化鎵納米線可扣除不同波長。同樣，如果硅納米線被除空氣以外的材料所環繞，納米線所扣除的波長可改變。圖1描繪根據實施例的濾色器陣列的說明性示例。濾色器陣列100包括襯底115(其具有鈍化層114、其上的多個像素130)、與該多個像素130關聯的一個或多個納米線110以及與該一個或多個納米線中的每個關聯的光耦合器118。納米線110大致垂直于襯底115延伸。在一些實施例中，襯底115可進一步包括圖像傳感器135。在各種實施例中，襯底115和納米線110可在中間層112處融合。在各種實施例中，鈍化層114可以是襯底材料的氧化物或摻雜半導體層。要理解圖1是說明性的并且不按比例。如此，在圖1中示出的濾色器陣列100的各種方面的尺寸和縱橫比不意在為限制性的。在各種實施例中，一個或多個納米線110中的每個可根據納米線110的直徑吸收基頻光。如在本文在別處的論述的，要理解盡管基頻的吸收光可主要依賴于納米線110的直徑，例如納米線的材料、環繞納米線的材料、納米線的長度等其他因素可決定直徑與基頻之間的關系。如此，將意識到所有其他都保持不變，納米線吸收的基頻光可線性依賴于納米線的直徑。同樣，將意識到諧頻光可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種濾色器陣列，其包括：襯底，在其上具有多個像素；一個或多個納米線，其與所述多個像素中的每個關聯，其中所述一個或多個納米線從所述襯底大致垂直延伸；以及光耦合器，其與所述一個或多個納米線中的每個關聯。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.08.09 US 13/963,8471.一種濾色器陣列，其包括：
襯底，在其上具有多個像素；
一個或多個納米線，其與所述多個像素中的每個關聯，其中所
述一個或多個納米線從所述襯底大致垂直延伸；以及
光耦合器，其與所述一個或多個納米線中的每個關聯。
2.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納米
線中的每個配置成吸收基頻光，所述基頻與所述納米線的直徑相
關。
3.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線中
的每個進一步配置成吸收n次諧頻，其對應于所述基頻光，其中n是
大于一的整數。
4.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線具
有小于約50nm的直徑，用于吸收電磁頻譜的紫外(UV)區中的波
長。
5.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線具
有約50nm至約75nm的直徑，用于吸收電磁頻譜的藍區中的波長。
6.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線具
有約75nm至約100nm的直徑，用于吸收電磁頻譜的綠區中的波長。
7.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線具
有約90nm至約120nm的直徑，用于吸收電磁頻譜的紅區中的波長。
8.如權利要求2所述的濾色器，其中所述一個或多個納米線具
有大于約115nm的直徑，用于吸收電磁頻譜的紅外(IR)區中的波
長。
9.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述襯底包括圖像傳
感器，其包括電荷耦合設備(CCD)陣列或互補金屬氧化物半導體
(CMOS)傳感器陣列。
10.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納米
線具有約50nm至約200μm的直徑。
11.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納米
線具有圓形、橢圓形、正多邊形、不規則多邊形或其任何組合的橫
截面形狀。
12.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納米
線具有約0.1μm至約10μm的長度。
13.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述多個像素形成具
有預定形狀和約0.2μm至約20μm間距的陣列。
14.如權利要求13所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納
米線形成具有由所述多個像素形成的陣列大致相同形狀和間距的陣
列。
15.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述光耦合器配置成
將輻射引導到所述納米線內。
16.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述光耦合器包括遠
離所述襯底設置在所述一個或多個納米線中的每個的末端上的微透
鏡或耦合器。
17.如權利要求1所述的濾色器陣列，其中所述一個或多個納米
線包括硅(Si)、鍺(Ge)、磷化硼(BP)、砷化硼(BAs)、磷化
鋁(AIP)、砷化鋁(AIAs)、銻化鋁(AISb)、氮化鎵(GaN)、
磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GaSb)、氮化銦(InN)、
磷化銦(InP)、砷化銦(InAs)、氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、
硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)、硫化鎘(CdS)、硒化鎘(CdSe)
和碲化鎘(CdTe)中的一個或多個。
18.一種制作濾色器陣列的方法，所述方法包括：
制作納米線...

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞榮浚，沃貝爾·穆尼布，
申請(專利權)人：立那工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US