[发明专利]一种集成型成像传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种集成型成像传感器及其制备方法，包括：雪崩光电探测器阵列、读出电路、微纳光栅(micro‑polarizer)和纳米鳍(nano‑fin)阵列超棱镜(metalens)结构，探测器采用倒装结构，下表面布置n型与p型欧姆电极并与图像信号读取电路相连接，上表面是半导体材料外延基底。超棱镜集成在外延基底之上。微纳光栅阵列分布在超棱镜之上。所述微纳光栅阵列可将入射的非偏振光（比如自然光）转变成偏振光，随后传递给超棱镜聚焦；所述超棱镜具备焦距超短，相差极小的优点，可以将物象清晰的成在传感器阵列上；所述成像传感器具有高灵敏和高集成的特征。

技术领域

本发明涉及半导体探测技术，尤其涉及集成成像传感器及其制备方法。

背景技术

在对图像质量要求的前提下，目前对相机镜头轻薄化的趋势越来越明显， 这在2006 年至今的手机发展的机型可以明显看出来。越来越薄的手机倍受人们的喜爱，在市场所占的份额也比较大。镜头需要对光焦度分配、位置色差、倍率色差、场曲、球差、慧差、象散、畸变进行校正。

从技术角度来看，拍摄画面的画质如何是相机的各个机构共同作用的结果，而厚度的大小取决于模组的技术。因为图像的质地与手机的轻薄化需求在技术上存在一定的制约，图像越好，理论上厚度会越厚，所以需要通过镜头对模组的技术的升级来使得手机轻薄化。手机镜头的结构与普通摄影镜头的结构区别不大，但是受限于手机厚度，所以其装配空间很小，需要的精度比较高。复杂的结构容易带入较大的误差，加工起来也不能保证误差在允许范围内，装配时也容易造成配合不好而产生偏心、倾斜的现象。

很有希望取代传统棱镜组的一项技术是平面超棱镜技术，然而目前平面超棱镜无法识别非偏振光，对于自然光这样的光源识别度差，需要改进。另一方面，尽管超棱镜具有焦距短，相差小的优点，然而目前超棱镜还未能与探测器阵列集成在一起，如果分离使用，则优势并不大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成成像型半导体光探测器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种集成型成像传感器，该探测器为雪崩探测器阵列集成读出电路、微纳光栅和超棱镜结构，从下至上依次包括图像信号读取电路、雪崩探测器阵列、纳米鳍(nanofin)阵列超棱镜(metalens)和微纳光栅(micro-polarizer)阵列；雪崩探测器采用倒装结构；下表面布置n型与p型欧姆电极并与图像信号读取电路相连接；上表面是探测器半导体材料外延基底，超棱镜集成在外延基底之上，采用纳米鳍阵列制成；微纳光栅阵列分布于纳米鳍阵列之上。

所述微纳光栅阵列可将入射的非偏振光（比如自然光）转变成偏振光，随后传递给纳米鳍阵列聚焦；所述纳米鳍阵列超棱镜具备焦距超短，相差极小的优点，可以将物象清晰的成在雪崩探测器阵列上；雪崩探测器阵列位于超棱镜的焦平面上，可以高灵敏地识别外部信号。

较佳地，所述图像信号读取电路为电荷耦合器件（CCD）读出电路。

较佳地，所述雪崩探测器阵列为p-i-p-i-n型分离吸收与倍增型线性雪崩探测器，器件从下到上依次包含衬底、p型滤光层、i型光敏吸收层、p型电荷层、i型倍增层、n型层；

所述p型滤光层和n型层构成pn结；所述p型滤光层和i型光敏吸收层为异质结；其中，所述p型滤光层禁带宽度大于所述i型光敏吸收层的禁带宽度；且所述p型滤光层为接收入射光的结构层。此外还要制作阵列、蒸镀电极并与CCD读出电路相连接。