[发明专利]具有串扰限制装置的多光谱成像传感器

说明书

混合多光谱成像传感器，其特征在于它包括背面照射光敏探测器(DET)和滤光模块(MF)，所述背面照射光敏探测器在由InP构成的衬底(100)上制成并且由像素(105、P1、P2、P3)的矩阵形成，所述像素本身是在基于InGaAs的结构(103)中制成的，所述滤光模块由再现像素的所述矩阵的基本滤光器(λ1、λ2、λ3)的矩阵形成并且被置成接触所述衬底(100)，由InP构成的所述衬底(100)具有小于50μm优选小于30μm的厚度。

技术领域

本发明涉及具有串扰限制装置的多光谱成像传感器。

背景技术

光谱分析的目的尤其在于研究构成固体、液体或气体介质的化学成分。这涉及记录介质在反射或透射时的吸收光谱。与所述介质相互作用的光在某些波段被吸收。这种选择性吸收是介质中某些或全部成分的特征。所测量的光谱的波长范围可包括紫外线范围和/或可见光范围和/或(近、中或远)红外线范围。

这种分析通常是借助于光谱仪进行的。

某些光谱仪使用至少一个法布里-珀罗滤光器。

应注意的是，这种滤光器为在两个镜之间称为“间隔物”的材料(通常是低折射率的材料，比如空气、二氧化硅等)的平行面板。这种滤光器通常是在真空中通过薄层沉积来制作的。从而，对于通带以中心波长λ为中心的滤光器，第一镜由m层交替的高折射率材料H和低折射率材料B组成，每层具有λ/4的光学厚度。该镜也可以是半反射薄金属层。间隔物经常由两层低折射率材料B组成，每层具有λ/4的光学厚度。一般来说，第二镜与第一镜是对称的。改变间隔物的几何厚度使滤光器能够被调谐到对其来说光学厚度等于λ/2的倍数的中心波长。

一种已知的技术基于每个待分析的波段包括一个滤光器的滤光模块。如果波段的数量为n，那么制作n个滤光器需要n个不同的真空沉积制备操作。于是，短期生产运行的成本非常高(几乎与波段数n成正比)，仅仅对于足够长时间的生产运行，成本才真正具有优势。此外，在这种构型下，小型化的可能性也非常有限，而且很难设想提供大量的滤光器。

最近研发的一种替代方法是使用法布里-珀罗式滤光模块，在所述滤光模块中，两个镜不再是平行的，而是在垂直于衬底的平面上的轮廓为楔形。在引用为Oxy的该平面中，轴Ox和Oy分别与衬底共线，并且垂直于衬底，间隔物在Oy方向的厚度随在Ox方向的被测位置而线性变化。

文献US 2006/0209413教导了一种包括这种滤光模块的波长光谱设备。这样就该设备来说，波长在轴Ox方向连续变化。

当研究连续光谱时，这些不同的技术使得能够以满意的光谱分辨率分析物品。

这些不同的技术也非常适合于有限数量的较窄通带(即，离散的频谱而不是连续的频谱)足以识别所研究的成分的情况。

然而，这些技术将待分析的物品视为不可分离的实体，即，不可空间分解的实体，并且它们不适合于识别物品本身内部的光透射或反射的变化。

从而，文献FR 2904432教导了一种滤光矩阵结构和关联的图像传感器。在该文献中，目的是为了获得不同的颜色。事实上，基于从可见光谱中提取的三原色(红、绿、蓝)，就可能再现大多数颜色。

在该文献中，使用布置在探测器矩阵的表面的滤光器矩阵。在该文献中，滤光器矩阵是“拜耳”矩阵，但这对本发明来说并不重要。探测器矩阵是有源像素传感器互补金属氧化物半导体(APS CMOS)矩阵。该矩阵是在半导体衬底上实现的，在半导体衬底的表面布置有光敏区、电子线路和电气连接。

在单元像素上，光敏区仅代表像素总面积的一小部分，所述面积的剩余部分被控制电子器件占据。于是，必须每个像素一个地设置微透镜，以便将入射光聚焦到像素的光敏区。滤光器矩阵是与探测器接触地布置的，使得所产生的组合件是由包含探测器-滤光器-微透镜的堆栈组成的组件的形式。