本公開(kāi)總體上涉及圖像傳感器，并且更具體地涉及硅像素圖像傳感器的非散射納米結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、本背景技術(shù)部分旨在僅提供上下文，并且本部分中的任何概念的公開(kāi)并不構(gòu)成承認(rèn)所述概念是現(xiàn)有技術(shù)。

2、圖像傳感器是將光轉(zhuǎn)換為能夠在顯示裝置上看到的電信號(hào)的半導(dǎo)體。當(dāng)光穿過(guò)相機(jī)透鏡并撞擊圖像傳感器時(shí)，圖像傳感器的感測(cè)像素將光轉(zhuǎn)換成電荷。電荷的強(qiáng)度與光的強(qiáng)度成比例。硅基圖像傳感器是使用硅來(lái)檢測(cè)和測(cè)量光的半導(dǎo)體器件。當(dāng)足夠能量的光子撞擊硅原子時(shí)，硅原子釋放電子，生成電子空穴對(duì)。然后，硅晶體響應(yīng)于光子通量生成電子通量。

3、在該背景技術(shù)部分中公開(kāi)的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本公開(kāi)的背景技術(shù)的理解，因此其可以包含不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在各種實(shí)施例中，本文描述的系統(tǒng)和方法包括用于硅像素圖像傳感器的非散射納米結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)、方法和裝置。在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及圖像傳感器的像素，該圖像傳感器包括：背反射器，其形成在像素的襯底層上，該背反射器被配置為反射入射在像素上的電磁輻射；光電檢測(cè)器，其形成在像素的襯底層內(nèi)并且被配置為基于電磁輻射生成光電子；鈍化層，其形成在硅層上方并且包括薄膜電介質(zhì)；納米結(jié)構(gòu)，其形成在鈍化層上，并且被配置為允許電磁輻射穿過(guò)納米結(jié)構(gòu)，并且以零散射至最小散射反射來(lái)自背反射器的穿過(guò)襯底層的電磁輻射，以便以電磁輻射的最小散射將電磁輻射導(dǎo)向光電檢測(cè)器；以及微透鏡，其位于納米結(jié)構(gòu)上，微透鏡包括平坦涂層或彎曲透鏡層中的至少一個(gè)。

2、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種像素，還包括與納米結(jié)構(gòu)相鄰的抗反射層，其中抗反射層包括至少一個(gè)介電薄膜。

3、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種像素，其中：抗反射層包括第一折射率，并且襯底包括第二折射率，第二折射率具有比第一折射率更高的折射率。

4、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種像素，其中，背反射器被配置為將電磁輻射的至少一部分反射回襯底，并且包括至少一個(gè)金屬層、至少一個(gè)介電層、或金屬層和介電層的任何組合。

5、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種像素，其中：納米結(jié)構(gòu)被配置為以零散射至最小散射反射從所述背反射器反射的穿過(guò)所述襯底的電磁輻射的光子，納米結(jié)構(gòu)包括第一層和第二層，并且第一層的方面不同于第二層的方面，第一層的方面包括尺寸、形狀、高度或布局中的至少一個(gè)。

6、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中，納米結(jié)構(gòu)的元件的寬度小于或等于目標(biāo)電磁輻射光譜的最低波長(zhǎng)的三分之一。

7、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中，納米結(jié)構(gòu)的元件的高度大于或等于目標(biāo)電磁輻射光譜的最低波長(zhǎng)，該最低波長(zhǎng)與納米結(jié)構(gòu)介質(zhì)的有效折射率成反比。

8、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中，納米結(jié)構(gòu)的第一元件和第二元件之間的間隔小于或等于目標(biāo)電磁輻射光譜的最低波長(zhǎng)的一半。

9、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中：圖像傳感器包括圖像傳感器的第二像素的第二納米結(jié)構(gòu)，并且第二納米結(jié)構(gòu)的方面不同于納米結(jié)構(gòu)的方面。

10、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中第二納米結(jié)構(gòu)的方面包括元件間隔、元件寬度、元件高度或元件類型中的至少一個(gè)，元件類型包括柱、孔或光柵中的至少一個(gè)。

11、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中納米結(jié)構(gòu)被配置為提供第一主光角(chief?ray?angle，cra)校正，并且第二納米結(jié)構(gòu)被配置為分別基于圖像傳感器中的像素的位置和第二像素的位置提供不同于第一cra校正的第二cra校正。

12、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中像素的微透鏡包括單透鏡、雙透鏡微透鏡陣列或四透鏡微透鏡陣列。

13、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中微透鏡包括微透鏡納米結(jié)構(gòu)或彎曲有機(jī)材料中的至少一個(gè)。

14、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及像素，其中納米結(jié)構(gòu)在目標(biāo)電磁輻射光譜上引起π弧度相移。

15、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種制造圖像傳感器的像素的方法，該方法包括：在像素的襯底層上形成金屬層，并且配置金屬層以反射入射在像素上的電磁輻射；在像素的硅層上形成光電檢測(cè)器，并且配置光電檢測(cè)器以基于電磁輻射生成光電子；在硅層上形成鈍化層，鈍化層包括薄膜電介質(zhì)；在鈍化層上形成納米結(jié)構(gòu)，并且配置納米結(jié)構(gòu)以允許電磁輻射穿過(guò)納米結(jié)構(gòu)并將電磁輻射線性地導(dǎo)向光電檢測(cè)器；以及在納米結(jié)構(gòu)上形成微透鏡，微透鏡包括平坦涂層或彎曲透鏡層中的至少一個(gè)。

16、在一些方面，本文所述的技術(shù)涉及一種方法，還包括形成與納米結(jié)構(gòu)相鄰的抗反射層，其中抗反射層包括至少一個(gè)介電薄膜。

17、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種方法，其中：抗反射層包括第一折射率，并且光電檢測(cè)器包括第二折射率，第二折射率具有比第一折射率更高的折射率。

18、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種圖像傳感器，該圖像傳感器包括：一個(gè)或多個(gè)像素，該一個(gè)或多個(gè)像素中的每個(gè)像素包括：背反射器，其包括形成在像素的襯底層上的金屬層，該背反射器被配置為反射入射在像素上的電磁輻射；光電檢測(cè)器，其形成在像素的硅層上，并且被配置為基于電磁輻射生成光電子；納米結(jié)構(gòu)，所述納米結(jié)構(gòu)與硅層相鄰地形成，并且被配置為允許電磁輻射穿過(guò)納米結(jié)構(gòu)并將電磁輻射線性地導(dǎo)向光電檢測(cè)器；抗反射層，其與納米結(jié)構(gòu)相鄰，其中抗反射層包括至少一個(gè)介電薄膜；以及微透鏡，其位于納米結(jié)構(gòu)上，微透鏡包括平坦涂層或彎曲透鏡層中的至少一個(gè)。

19、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種圖像傳感器，其中至少一個(gè)像素包括鈍化層，其形成在硅層上方并且包括薄膜電介質(zhì)。

20、在一些方面，本文描述的技術(shù)涉及一種圖像傳感器，其中：抗反射層包括第一折射率，并且光電檢測(cè)器包括第二折射率，第二折射率具有比第一折射率更高的折射率。

21、公開(kāi)了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以存儲(chǔ)指令，該指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行與本文所描述的操作基本相同或相似的操作。類似地，還公開(kāi)了用于執(zhí)行與本文所述的基本上相同或相似的操作的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、設(shè)備和系統(tǒng)。

22、本文描述的系統(tǒng)和方法包括多個(gè)優(yōu)點(diǎn)和益處。例如，該系統(tǒng)和方法提高了圖像傳感器(例如，硅像素圖像傳感器)的量子效率(qe)，其中qe是成像設(shè)備將入射光子轉(zhuǎn)換成電子的有效性的度量。至少基于本文所述的納米結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)和方法增加了圖像傳感器的信噪比(snr)。此外，該系統(tǒng)和方法至少基于本文所述的納米結(jié)構(gòu)來(lái)減少或最小化(例如，消除)光子在給定像素面積/區(qū)域(例如，光電檢測(cè)器的區(qū)域)內(nèi)的散射。納米結(jié)構(gòu)被配置為將入射光線性地朝向光電檢測(cè)器引導(dǎo)，從而最小化在一些系統(tǒng)中發(fā)生的光散射。因此，納米結(jié)構(gòu)使串?dāng)_最小化，其中被散射的光子進(jìn)入第一光電檢測(cè)器的透鏡并行進(jìn)到與第一光電檢測(cè)器相鄰的第二光電檢測(cè)器，從而增加光電檢測(cè)器的snr和qe。此外，該系統(tǒng)和方法包括基于鈍化層與光電檢測(cè)器分開(kāi)地形成納米結(jié)構(gòu)。結(jié)果，光電檢測(cè)器不受納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)蝕刻的影響，從而避免了當(dāng)光電檢測(cè)器由于在不將納米結(jié)構(gòu)與光電檢測(cè)器分開(kāi)的情況下形成納米結(jié)構(gòu)而被化學(xué)蝕刻時(shí)在光電檢測(cè)器內(nèi)引起暗噪聲或暗計(jì)數(shù)的暗狀態(tài)。此外，本文所述的納米結(jié)構(gòu)被配置為基于納米結(jié)構(gòu)和金屬背向反射器(metal-backed?reflector)層的非散射特性將目標(biāo)電磁頻譜捕獲在像素區(qū)域內(nèi)。