放置部23包含圓形、橢圓形或矩形。關(guān)于水平剖面為正方形或菱形的樣品放置部23，寬度W23可實(shí)質(zhì)等于該形狀的一側(cè)的長(zhǎng)度。在一實(shí)施例中，樣品放置部23的上開(kāi)口的直徑可為約0.5至約10微米，以及樣品放置部23的直徑可為約10至約 500nmo
[0156]在一些實(shí)施例中，樣品放置部23的側(cè)壁S23相對(duì)于垂直于樣品放置部23的底部的方向的角度可小于約60度。此架構(gòu)可確定僅單分子可進(jìn)入靠近樣品放置部23底部的區(qū)域并且可被偵測(cè)。
[0157]在一些實(shí)施例中，參閱圖31，樣品放置部23可延伸穿過(guò)上包覆層8的整個(gè)厚度。一些有效的激發(fā)區(qū)，例如有效的激發(fā)區(qū)234延伸至樣品放置部23的底部。
[0158]在圖31中，關(guān)于包含樣品放置部23的平面光導(dǎo)，由于樣品放置部23的底端位于核心層27的上表面S27的右部，因而有效激發(fā)區(qū)234的體積可等于表面消逝場(chǎng)(evanescent field)白勺有效區(qū)。
[0159]圖32包含光學(xué)傳感器100，其類似于圖2中的光學(xué)傳感器100，差別在于在圖32中，光感測(cè)區(qū)域55鄰接導(dǎo)波區(qū)200。濾光層30的底部接觸接近背側(cè)S2的光感測(cè)區(qū)域55的頂部?；蛘?，光感測(cè)區(qū)域55接近導(dǎo)波區(qū)200而未直接接觸導(dǎo)波區(qū)200。在區(qū)域530的另一半導(dǎo)體層位于區(qū)域557上方。區(qū)域530的高度H530從背側(cè)S2至區(qū)域557的頂部。在一些實(shí)施例中，區(qū)域530高摻雜區(qū)，其摻質(zhì)濃度比區(qū)域555的摻質(zhì)濃度大至少一級(jí)。在一些實(shí)施例中，區(qū)域530包含垂直部(為繪示于圖32中)與水平部。水平部實(shí)質(zhì)平行于前側(cè)SI或背側(cè)S2，以及垂直部實(shí)質(zhì)垂直于水平部，其位于區(qū)域557的垂直部與隔離區(qū)52之間。
[0160]在一些實(shí)施例中，高度H530的范圍約0.27微米至約0.4微米；高度H557的范圍約0.5微米至約0.8微米；高度H555的范圍約0.2微米至約0.3微米；高度H554的范圍約
0.4微米至約0.6微米；高度H553的范圍約0.4微米至約0.6微米；以及高度H552的范圍約0.6微米至約0.9微米。
[0161]在一些實(shí)施例中，區(qū)域530、555與553包含P型摻質(zhì)，例如硼。例如區(qū)域530包含高峰摻雜濃度，其范圍約8E18原子/cm3至約2E19原子/cm3。區(qū)域555包含高峰摻雜濃度，其范圍約6E17原子/cm3至約1E18原子/cm3。區(qū)域553包含高摻雜濃度，其范圍約2E17原子/cm3至約5E17原子/cm3。區(qū)域555中的摻雜濃度可大于區(qū)域553中的摻雜濃度。在一些實(shí)施例中，區(qū)域557、554與552包含N型摻質(zhì)，例如磷。區(qū)域557包含高峰摻雜濃度，其范圍約4E16原子/cm3至約1E17原子/cm3。區(qū)域554包含高峰摻雜濃度，其范圍約8E16原子/cm3至約2E17原子/cm3。區(qū)域552包含高峰摻雜濃度，其約1E16原子/cm3。磊晶區(qū)51的摻雜濃度約10E15原子/cm3。
[0162]本公開(kāi)的一些實(shí)施例提供光學(xué)傳感器。該光學(xué)傳感器包含半導(dǎo)體塊，其包含前側(cè)與背側(cè)。導(dǎo)波區(qū)位于該半導(dǎo)體塊的該背側(cè)上方。導(dǎo)波區(qū)包含核心層。導(dǎo)波區(qū)用以引導(dǎo)入射光。光感測(cè)區(qū)域位于該半導(dǎo)體塊中。光感測(cè)區(qū)域包含多接合光二極管。光感測(cè)區(qū)域用以感測(cè)發(fā)射光。
[0163]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，導(dǎo)波區(qū)包含上包覆層與下包覆層，以及下包覆層與上包覆層的厚度的比例為約I至約2。
[0164]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，多接合光二極管包含最接近前側(cè)的第一接合，以及與前側(cè)相距最遠(yuǎn)的第二接合，第一接合與第二接合的距離約2微米至約3微米。
[0165]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，多接合光二極管包含第一水平接合，其比第二水平接合更接近前側(cè)，以及第一水平接合小于第二水平接合。
[0166]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，核心層包含第一折射率，以及包覆層包含第二折射率，第二折射率小于第一折射率。
[0167]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，導(dǎo)光區(qū)包含濾光層。濾光層位于背側(cè)與核心層之間。
[0168]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，多接合光二極管包含最近接前側(cè)的第一接合；最接近背側(cè)的第二接合；以及在第一接合與第二接合之間第三接合。背側(cè)至第一接合的距離、背側(cè)至第二接合的距離以及背側(cè)至第三接合的距離比例約9:1: 3。
[0169]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，多接合光二極管包含與背側(cè)相距第一預(yù)定距離的第二接合，以及該第一預(yù)定距離的范圍約200nm至約500nmo
[0170]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，多接合光二極管包含與背側(cè)相距第二預(yù)定距離的第一接合。該第二預(yù)定距離約2.5微米至約3微米。
[0171]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括在該核心層上方的包覆層，以及該包覆層包括納米槽。
[0172]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括在該核心層上方的覆蓋層，該覆蓋層包括金屬或金屬氧化物。
[0173]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括在該核心層上方的覆蓋層，該覆蓋層包括招或氧化招。
[0174]本公開(kāi)的一些實(shí)施例提供光學(xué)傳感器。該光學(xué)傳感器包含半導(dǎo)體塊，其包含前側(cè)與背。導(dǎo)波區(qū)，其包括核心層。導(dǎo)波區(qū)用于引導(dǎo)入射光。光感測(cè)區(qū)用于感測(cè)發(fā)射光?；ミB區(qū)位于該前側(cè)上方?；ミB區(qū)用于耦合該光感測(cè)區(qū)域?；ミB區(qū)位于該光感測(cè)區(qū)域與該導(dǎo)波區(qū)之間。
[0175]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，導(dǎo)波區(qū)包括包覆層。
[0176]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，包覆層包括納米槽。
[0177]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，包覆層包括樣品放置部，其用于接收包括單分子的樣品O
[0178]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，核心層包括光柵結(jié)構(gòu)。
[0179]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，核心層包括預(yù)定厚度，其約150納米加上約5至10個(gè)百分比。
[0180]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，光感測(cè)區(qū)域包括多接合光二極管。多接合光二極管包括與該前側(cè)接觸的接合。
[0181]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括在導(dǎo)波區(qū)的頂部上的覆蓋層。覆蓋層包括暴露該導(dǎo)波區(qū)的開(kāi)口。覆蓋層包括金屬或金屬氧化物。
[0182]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，開(kāi)口的寬度小于該入射光的波長(zhǎng)。
[0183]前述內(nèi)容概述一些實(shí)施方式的特征，因而本領(lǐng)域技術(shù)人員可更加理解本申請(qǐng)案公開(kāi)內(nèi)容的各方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可輕易使用本申請(qǐng)案公開(kāi)內(nèi)容作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計(jì)或修飾其他工藝與結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)與本申請(qǐng)案所述的實(shí)施方式具有相同目的和/或達(dá)到相同優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員亦應(yīng)理解此均等架構(gòu)并不脫離本申請(qǐng)案公開(kāi)內(nèi)容的精神與范圍，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行各種變化、取代與替換，而不脫離本申請(qǐng)案公開(kāi)內(nèi)容的精神與范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)傳感器，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體塊，其包括前側(cè)與背側(cè)； 導(dǎo)波區(qū)，其位于該半導(dǎo)體塊的該背側(cè)上方，其包括核心層，該導(dǎo)波區(qū)用于引導(dǎo)入射光；以及 光感測(cè)區(qū)域，其位于該半導(dǎo)體塊中，其包括多接合光二極管，該光感測(cè)區(qū)域用于感測(cè)發(fā)射光。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該導(dǎo)波區(qū)包括上包覆層與下包覆層，以及該下包覆層與該上包覆層的厚度之比例為I至2。3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該多接合光二極管包括最接近該前側(cè)的第一接合以及與該前側(cè)相距最遠(yuǎn)的第二接合，以及該第一接合至該第二接合的距離2微米至3微米。4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該多接合光二極管包括第一水平接合，其比第二水平接合更接近該前側(cè)，以及該第一水平接合小于該第二水平接合。5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該核心層包括第一折射率，以及包覆層包括第二折射率，該第二折射率小于該第一折射率。6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該導(dǎo)波區(qū)包括濾光層，該濾光層位于該背側(cè)與該核心層之間。7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該多接合光二極管包括: 第一接合，其最近接該前側(cè)； 第二接合，其最接近該背側(cè)；以及 第三接合，其位于該第一接合與該第二接合之間， 其中該背側(cè)至該第一接合的距離、該背側(cè)至該第二接合以及該背側(cè)至該第三接合的距離比例介于一范圍內(nèi)自4:1:2至9:1:3。8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該多接合光二極管包括第二接合，其與該背側(cè)相距第一預(yù)定距離，以及該第一預(yù)定距離的范圍為200納米至500納米。9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該多接合光二極管包括第一接合，其與該背側(cè)相距第二預(yù)定距離，以及該第二預(yù)定距離為2.5微米至3微米。10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，包括在該核心層上方的包覆層，以及該包覆層包括納米槽。11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，包括在該核心層上方的覆蓋層，該覆蓋層包括金屬或金屬氧化物。12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，包括在該核心層上方的覆蓋層，該覆蓋層包括鋁或氧化鋁。13.—種光學(xué)傳感器，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體塊，其包括前側(cè)與背側(cè)； 導(dǎo)波區(qū)，其包括核心層，該導(dǎo)波區(qū)用于引導(dǎo)入射光； 光感測(cè)區(qū)域，該光感測(cè)區(qū)域用于感測(cè)發(fā)射光；以及 互連區(qū)，其位于該前側(cè)上方，該互連區(qū)用于耦合該光感測(cè)區(qū)域， 其中該互連區(qū)位于該光感測(cè)區(qū)域與該導(dǎo)波區(qū)之間。14.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該導(dǎo)波區(qū)包括包覆層。15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該包覆層包括納米槽。16.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該包覆層包括樣品放置部，其用于接收包括單分子的樣品。17.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該核心層包括光柵結(jié)構(gòu)。18.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該核心層包括預(yù)定厚度，其為150納米加上5至10個(gè)百分比。19.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該光感測(cè)區(qū)域包括多接合光二極管，以及該多接合光二極管包括與該前側(cè)接觸的接合。20.如權(quán)利要求13所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，包括在導(dǎo)波區(qū)的頂部上的覆蓋層，該覆蓋層包括暴露該導(dǎo)波區(qū)的開(kāi)口，以及該覆蓋層包括金屬或金屬氧化物。21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)傳感器，其特征在于，該開(kāi)口的寬度小于該入射光的波長(zhǎng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了光學(xué)傳感器，該光學(xué)傳感器包含半導(dǎo)體塊，包含前側(cè)與背側(cè)。導(dǎo)波區(qū)位于半導(dǎo)體塊的背側(cè)上方，包含核心層，導(dǎo)波區(qū)用以引導(dǎo)入射光。光感測(cè)區(qū)域位于半導(dǎo)體塊中，包含多接合光二極管。光感測(cè)區(qū)域用以感測(cè)來(lái)自導(dǎo)光區(qū)的發(fā)射光。本發(fā)明通過(guò)在生物樣品與互連之間放置光二極管，從影像傳感器的電子元件分離光學(xué)元件。金屬互連將來(lái)自樣品的光開(kāi)通，因而降低光的損失，并且可達(dá)到高量子效率。隨著光感測(cè)區(qū)域越接近樣品，光感測(cè)區(qū)域暴露至更高強(qiáng)度的待測(cè)光。
【IPC分類】H01L27/146
【公開(kāi)號(hào)】CN105006478
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510202657
【發(fā)明人】游騰健
【申請(qǐng)人】Pgi股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日
【公告號(hào)】EP2940504A1, US20150311376