圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型一般地設及圖像傳感器，并且更特別地，設及圖像傳感器W及用于測 量材料的折射率的方案。
【背景技術】
[0002] 提供用于測量材料的折射率的器件是已知的。一種該樣的常規(guī)器件使用通過與液 體材料接觸的光纖傳輸?shù)墓鈦頊y量該液體材料的折射率。當前用于使用折射率來測量液體 材料的化學濃度的測量技術需要注入到光纖內的激光。當該種情況發(fā)生時，光纖的一部分 與待測試的液體材料W及由激光器注入光纖之內并注入液體材料之內的光接觸。所注入的 光會接觸到液體材料的表面并由表面反射。與光纖分離的檢測器被用來檢測用于測量液體 材料的折射率的反射光。
[0003] 常規(guī)器件的一個缺點是；它們需要單獨的光源W及單獨的檢測器。常規(guī)器件的另 一個缺點是；它們需要激光器或光纖。常規(guī)器件的又一個缺點是：材料的改變會影響穿過 光纖的光傳輸。因此，期望提供將光源和檢測器集成于一個構件內的圖像傳感器。此外，還 期望提供排除激光器或光纖的使用的圖像傳感器。因而，在本技術領域中有必要提供滿足 至少一項上述期望的圖像傳感器。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的一個技術問題是解決與現(xiàn)有技術中存在的一個或更多個問題相關 的問題。
[0005] 根據(jù)一個方面，本實用新型提供了用于測量材料的折射率的圖像傳感器。該圖像 傳感器包含半導體基板，該半導體基板具有面向材料的裸露表面W及在該半導體基板上的 與裸露表面間隔開的像素陣列。該圖像傳感器還包含在半導體基板上的光源，該光源被配 置W將光朝著裸露表面發(fā)射到半導體基板之內，W反射光使其離開裸露表面射向像素陣 列，其中像素陣列檢測由裸露表面反射的光W計算出材料的折射率。
[0006] 根據(jù)一個實施例，其中所述像素陣列被布置于所述半導體基板的一側上，而所述 裸露表面被布置于所述半導體基板的與所述一側相反的另一側上。
[0007] 根據(jù)一個實施例，其中所述光源被布置于所述半導體基板的所述一側上。
[0008] 根據(jù)一個實施例，其中圖像傳感器包含可操作W基于由所述像素陣列對反射光的 檢測來計算所述材料的折射率的處理器。
[0009] 根據(jù)一個實施例，其中所述光源為晶體管。
[0010] 根據(jù)一個實施例，其中所述晶體管沿著所述像素陣列的邊緣延伸。
[0011] 根據(jù)一個實施例，其中圖像傳感器包含在所述半導體基板的所述裸露表面上的過 渡層。
[0012] 根據(jù)一個實施例，其中所述過渡層具有梯度折射率。
[0013] 根據(jù)一個實施例，其中圖像傳感器包含布置于所述半導體基板上的外圍電路。
[0014] 根據(jù)一個實施例，其中圖像傳感器包含在所述半導體基板的所述裸露表面上的用 于防止來自所述外圍電路的光被所述裸露表面反射的光吸收層。
[0015] 本實用新型的一個優(yōu)點是；提供了用于測量材料的折射率的新的圖像傳感器及方 案。本實用新型的另一個優(yōu)點是；該圖像傳感器包含集成的光源和檢測器。本實用新型的 又一個優(yōu)點是：該圖像傳感器具有相對緊湊的集成的光源和檢測器并且不需要單獨的構 件。本實用新型的再一個優(yōu)點是；該圖像傳感器及方案不需要激光器、光纖或光改性（li曲t modification)。本實用新型的另外一個優(yōu)點是；該圖像傳感器及方案使用單個娃傳感器作 為用于測量材料的折射率的用途的光源和檢測器兩者。本實用新型的還有一個優(yōu)點是；該 圖像傳感器具有存在于其上的光源，使其成為非常緊湊的感測單元。本實用新型的還有另 一個優(yōu)點是；該圖像傳感器及方案能夠被用來測量液體材料的化學組成。
[0016] 本實用新型的其他特征及優(yōu)點將是容易想得到的，該在閱讀了結合附圖來進行的 后續(xù)描述之后會變得更好理解。
【附圖說明】
[0017] 圖1是根據(jù)本實用新型的圖像傳感器的一種實施例的示出發(fā)射光和反射光的示 意圖。
[0018] 圖2是示出從晶體管漏極到第一全反射光子在像素處被檢測到的位置的距離d的 與圖1類似的視圖。
[0019] 圖3是示出沿著像素陣列的整個邊的晶體管的理想位置的圖1和2的圖像傳感器 的示意圖。
[0020] 圖4是示出娃基板厚度為675ym的圖1和2的圖像傳感器的測得折射率-距離 的曲線。
[0021] 圖5是根據(jù)本實用新型的圖1和2的圖像傳感器的另一種實施例的示意圖。
[0022] 圖6是圖5的圖像傳感器的示出發(fā)射光和反射光的示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 參照附圖，其中相同的附圖標記在該些附圖中通篇指示相同的部分，根據(jù)本實用 新型的圖像傳感器10的一種實施例被示出用于測量材料12的折射率。材料12為例如液 體類型的。在一種實施例中，圖像傳感器10被用來測量液體材料12(例如，加氯水）的化 學濃度。通過測量液體材料12的折射率的變化，能夠測量出液體材料12的化學濃度。應 當意識到，圖像傳感器10可W被用來測量其他類型的材料的折射率。
[0024] 參照圖1，圖像傳感器10包含半導體基板14。半導體基板14由半導體材料（例 如，娃）制成，但是也可W由任意合適的半導體材料制成。半導體基板14的形狀一般為矩 形，但是也可W是任何合適的形狀。半導體基板14包含在面向材料12 -側的裸露表面16 W及在與裸露表面16間隔開的另一側的基板表面18。裸露表面16可W是平面的或非平面 的。應當意識到，在一種應用中，被測量的材料12是與半導體基板14接觸的液體。
[00巧]圖像傳感器10還包含在半導體基板14上的像素22的陣列20。像素22是光敏型 的。像素22的陣列20被布置于基板表面18之內或之上。應當意識到，像素22的陣列20 的形狀一般為矩形，但是也可W是任何合適的形狀。還應當意識到，像素22檢測光并產生 與所檢測到的光對應的電荷包（chargepacket),如同本技術領域所已知的。
[0026] 圖像傳感器10還包含在半導體基板14上的光源，一般W24來指示。光源24被 布置于基板表面18上，與像素22的陣列20相鄰。在一種實施例中，光源24是晶體管26， 例如，M0S陽T晶體管。晶體管26包含源極28和漏極30。源極28和漏極30是在半導體基 板14之上或之內的n+滲雜劑的。晶體管26還包含布置于源極28和漏極30之間的且經 由絕緣層34與基板表面18分離的柵極32。應當意識到，來自圖像傳感器10的在柵極32 上的電壓控制著從源極28到漏極30的電流大小。還應當意識到，漏極電壓是足夠高的，使 得在柵極32之下流過的電子經歷到從柵極32下方到漏極30的大的電位降。還應但當意 識到，該個大的電位降會產生能夠發(fā)射出光子（一般W36指示）的熱電子，如同本技術領 域所熟知的。
[0027] 大部分光子36具有在半導體基板14的能隙附近的波長，例如，對于娃為 1.12ym(在室溫下）。該些光子36不容易由半導體基板14吸收。例如，娃的吸收長度在 室溫下約為5mm。長的吸收長度意味著光子36能夠由半導體基板14的裸露表面16反射離 開并且由像素22的陣列20檢測到。
[002引如圖1所示，如果光子36由半導體基板14的裸露表面16反射離開的角度0大 于由下式給出的臨界角0。；
[0029]
【主權項】
1. 一種圖像傳感器，用于測量材料的折射率，其特征在于所述圖像傳感器包含： 具有面向所述材料的裸露表面的半導體基板； 在所述半導體基板上的與所述裸露表面間隔開的像素陣列；以及 在所述半導體基板上的光源，被配置用于將光朝所述裸露表面發(fā)射到所述半導體基板 內，以使所述光反射離開所述裸露表面射向所述像素陣列，所述像素陣列檢測由所述裸露 表面反射的光來計算所述材料的折射率。
2. 根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于所述像素陣列被布置于所述半導體 基板的一側上，而所述裸露表面被布置于所述半導體基板的與所述一側相反的另一側上。
3. 根據(jù)權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于所述光源被布置于所述半導體基板 的所述一側上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于包含可操作以基于由所述像素陣列 對反射光的檢測來計算所述材料的折射率的處理器。
5. 根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于所述光源為晶體管。
6. 根據(jù)權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于所述晶體管沿著所述像素陣列的邊 緣延伸。
7. 根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于包含在所述半導體基板的所述裸露 表面上的過渡層。
8. 根據(jù)權利要求7所述的圖像傳感器，其特征在于所述過渡層具有梯度折射率。
9. 根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于包含布置于所述半導體基板上的外 圍電路。
10. 根據(jù)權利要求9所述的圖像傳感器，其特征在于包含在所述半導體基板的所述裸 露表面上的用于防止來自所述外圍電路的光被所述裸露表面反射的光吸收層。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于測量材料的折射率的圖像傳感器。一個技術問題是解決與現(xiàn)有技術中存在的一個或更多個問題相關的問題。根據(jù)一個實施例，圖像傳感器包含：具有面向材料的裸露表面的半導體基板，在該半導體基板上的與裸露表面間隔開的像素陣列，以及在半導體基板上的光源，該光源被配置以將光朝著裸露表面發(fā)射到半導體基板之內，反射光使其離開裸露表面射向像素陣列，其中像素陣列檢測由裸露表面反射的光以計算出材料的折射率。本實用新型的一個優(yōu)點是：提供了用于測量材料的折射率的新的圖像傳感器及方案。
【IPC分類】H01L27-146, H01L27-148
【公開號】CN204516769
【申請?zhí)枴緾N201520266774
【發(fā)明人】C·帕克斯
【申請人】半導體元件工業(yè)有限責任公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月29日