图像传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型一般地设及图像传感器，并且更特别地，设及图像传感器W及用于测 量材料的折射率的方案。
【背景技术】
[0002] 提供用于测量材料的折射率的器件是已知的。一种该样的常规器件使用通过与液 体材料接触的光纤传输的光来测量该液体材料的折射率。当前用于使用折射率来测量液体 材料的化学浓度的测量技术需要注入到光纤内的激光。当该种情况发生时，光纤的一部分 与待测试的液体材料W及由激光器注入光纤之内并注入液体材料之内的光接触。所注入的 光会接触到液体材料的表面并由表面反射。与光纤分离的检测器被用来检测用于测量液体 材料的折射率的反射光。
[0003] 常规器件的一个缺点是；它们需要单独的光源W及单独的检测器。常规器件的另 一个缺点是；它们需要激光器或光纤。常规器件的又一个缺点是：材料的改变会影响穿过 光纤的光传输。因此，期望提供将光源和检测器集成于一个构件内的图像传感器。此外，还 期望提供排除激光器或光纤的使用的图像传感器。因而，在本技术领域中有必要提供满足 至少一项上述期望的图像传感器。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的一个技术问题是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关 的问题。
[0005] 根据一个方面，本实用新型提供了用于测量材料的折射率的图像传感器。该图像 传感器包含半导体基板，该半导体基板具有面向材料的裸露表面W及在该半导体基板上的 与裸露表面间隔开的像素阵列。该图像传感器还包含在半导体基板上的光源，该光源被配 置W将光朝着裸露表面发射到半导体基板之内，W反射光使其离开裸露表面射向像素阵 列，其中像素阵列检测由裸露表面反射的光W计算出材料的折射率。
[0006] 根据一个实施例，其中所述像素阵列被布置于所述半导体基板的一侧上，而所述 裸露表面被布置于所述半导体基板的与所述一侧相反的另一侧上。
[0007] 根据一个实施例，其中所述光源被布置于所述半导体基板的所述一侧上。
[0008] 根据一个实施例，其中图像传感器包含可操作W基于由所述像素阵列对反射光的 检测来计算所述材料的折射率的处理器。
[0009] 根据一个实施例，其中所述光源为晶体管。
[0010] 根据一个实施例，其中所述晶体管沿着所述像素阵列的边缘延伸。
[0011] 根据一个实施例，其中图像传感器包含在所述半导体基板的所述裸露表面上的过 渡层。
[0012] 根据一个实施例，其中所述过渡层具有梯度折射率。
[0013] 根据一个实施例，其中图像传感器包含布置于所述半导体基板上的外围电路。
[0014] 根据一个实施例，其中图像传感器包含在所述半导体基板的所述裸露表面上的用 于防止来自所述外围电路的光被所述裸露表面反射的光吸收层。
[0015] 本实用新型的一个优点是；提供了用于测量材料的折射率的新的图像传感器及方 案。本实用新型的另一个优点是；该图像传感器包含集成的光源和检测器。本实用新型的 又一个优点是：该图像传感器具有相对紧凑的集成的光源和检测器并且不需要单独的构 件。本实用新型的再一个优点是；该图像传感器及方案不需要激光器、光纤或光改性（li曲t modification)。本实用新型的另外一个优点是；该图像传感器及方案使用单个娃传感器作 为用于测量材料的折射率的用途的光源和检测器两者。本实用新型的还有一个优点是；该 图像传感器具有存在于其上的光源，使其成为非常紧凑的感测单元。本实用新型的还有另 一个优点是；该图像传感器及方案能够被用来测量液体材料的化学组成。
[0016] 本实用新型的其他特征及优点将是容易想得到的，该在阅读了结合附图来进行的 后续描述之后会变得更好理解。
【附图说明】
[0017] 图1是根据本实用新型的图像传感器的一种实施例的示出发射光和反射光的示 意图。
[0018] 图2是示出从晶体管漏极到第一全反射光子在像素处被检测到的位置的距离d的 与图1类似的视图。
[0019] 图3是示出沿着像素阵列的整个边的晶体管的理想位置的图1和2的图像传感器 的示意图。
[0020] 图4是示出娃基板厚度为675ym的图1和2的图像传感器的测得折射率-距离 的曲线。
[0021] 图5是根据本实用新型的图1和2的图像传感器的另一种实施例的示意图。
[0022] 图6是图5的图像传感器的示出发射光和反射光的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 参照附图，其中相同的附图标记在该些附图中通篇指示相同的部分，根据本实用 新型的图像传感器10的一种实施例被示出用于测量材料12的折射率。材料12为例如液 体类型的。在一种实施例中，图像传感器10被用来测量液体材料12(例如，加氯水）的化 学浓度。通过测量液体材料12的折射率的变化，能够测量出液体材料12的化学浓度。应 当意识到，图像传感器10可W被用来测量其他类型的材料的折射率。
[0024] 参照图1，图像传感器10包含半导体基板14。半导体基板14由半导体材料（例 如，娃）制成，但是也可W由任意合适的半导体材料制成。半导体基板14的形状一般为矩 形，但是也可W是任何合适的形状。半导体基板14包含在面向材料12 -侧的裸露表面16 W及在与裸露表面16间隔开的另一侧的基板表面18。裸露表面16可W是平面的或非平面 的。应当意识到，在一种应用中，被测量的材料12是与半导体基板14接触的液体。
[00巧]图像传感器10还包含在半导体基板14上的像素22的阵列20。像素22是光敏型 的。像素22的阵列20被布置于基板表面18之内或之上。应当意识到，像素22的阵列20 的形状一般为矩形，但是也可W是任何合适的形状。还应当意识到，像素22检测光并产生 与所检测到的光对应的电荷包（chargepacket),如同本技术领域所已知的。
[0026] 图像传感器10还包含在半导体基板14上的光源，一般W24来指示。光源24被 布置于基板表面18上，与像素22的阵列20相邻。在一种实施例中，光源24是晶体管26， 例如，M0S阳T晶体管。晶体管26包含源极28和漏极30。源极28和漏极30是在半导体基 板14之上或之内的n+渗杂剂的。晶体管26还包含布置于源极28和漏极30之间的且经 由绝缘层34与基板表面18分离的栅极32。应当意识到，来自图像传感器10的在栅极32 上的电压控制着从源极28到漏极30的电流大小。还应当意识到，漏极电压是足够高的，使 得在栅极32之下流过的电子经历到从栅极32下方到漏极30的大的电位降。还应但当意 识到，该个大的电位降会产生能够发射出光子（一般W36指示）的热电子，如同本技术领 域所熟知的。
[0027] 大部分光子36具有在半导体基板14的能隙附近的波长，例如，对于娃为 1.12ym(在室温下）。该些光子36不容易由半导体基板14吸收。例如，娃的吸收长度在 室温下约为5mm。长的吸收长度意味着光子36能够由半导体基板14的裸露表面16反射离 开并且由像素22的阵列20检测到。
[002引如图1所示，如果光子36由半导体基板14的裸露表面16反射离开的角度0大 于由下式给出的临界角0。；
[0029]
【主权项】
1. 一种图像传感器，用于测量材料的折射率，其特征在于所述图像传感器包含： 具有面向所述材料的裸露表面的半导体基板； 在所述半导体基板上的与所述裸露表面间隔开的像素阵列；以及 在所述半导体基板上的光源，被配置用于将光朝所述裸露表面发射到所述半导体基板 内，以使所述光反射离开所述裸露表面射向所述像素阵列，所述像素阵列检测由所述裸露 表面反射的光来计算所述材料的折射率。
2. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于所述像素阵列被布置于所述半导体 基板的一侧上，而所述裸露表面被布置于所述半导体基板的与所述一侧相反的另一侧上。
3. 根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于所述光源被布置于所述半导体基板 的所述一侧上。
4. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于包含可操作以基于由所述像素阵列 对反射光的检测来计算所述材料的折射率的处理器。
5. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于所述光源为晶体管。
6. 根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于所述晶体管沿着所述像素阵列的边 缘延伸。
7. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于包含在所述半导体基板的所述裸露 表面上的过渡层。
8. 根据权利要求7所述的图像传感器，其特征在于所述过渡层具有梯度折射率。
9. 根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于包含布置于所述半导体基板上的外 围电路。
10. 根据权利要求9所述的图像传感器，其特征在于包含在所述半导体基板的所述裸 露表面上的用于防止来自所述外围电路的光被所述裸露表面反射的光吸收层。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于测量材料的折射率的图像传感器。一个技术问题是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。根据一个实施例，图像传感器包含：具有面向材料的裸露表面的半导体基板，在该半导体基板上的与裸露表面间隔开的像素阵列，以及在半导体基板上的光源，该光源被配置以将光朝着裸露表面发射到半导体基板之内，反射光使其离开裸露表面射向像素阵列，其中像素阵列检测由裸露表面反射的光以计算出材料的折射率。本实用新型的一个优点是：提供了用于测量材料的折射率的新的图像传感器及方案。
【IPC分类】H01L27-146, H01L27-148
【公开号】CN204516769
【申请号】CN201520266774
【发明人】C·帕克斯
【申请人】半导体元件工业有限责任公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月29日