一种光电二极管结构及马赛克排列的像素阵列的制作方法

1.本实用新型属于光电二极管领域，尤其是涉及一种光电二极管结构及马赛克排列的像素阵列。


背景技术：

2.多光谱成像为了能够探测各个光谱点的光信息，通常需要如下三种方式：
3.(1)采用多种不同波长的窄带滤光片进行拍摄，最后把多滤光片拍摄结果组合成多光谱信息；
4.(2)采用分光棱镜方式对目标光照进行分光后，再探测分光后的光信息，再组合成完整光谱信息；
5.(3)采用多种不同光谱感应的像素，根据每个像素对光谱响应差异，计算出各个光谱点的信息。
6.第三种方案目前可以通过表面进行微纳加工来实现，相比前两种方案，具有可规模化加工、成本低、集成度高、可面阵成像等优势，但微纳加工也面临着因表面破坏影响感光以及需要二次加工等问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种光电二极管结构及马赛克排列的像素阵列，以解决现有的多光谱成像需要辅助设备或需要二次加工的问题，操作不便。
8.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
9.一种光电二极管结构，包括硅表面、p型外延层，从硅表面到p型外延层之间依次设置p型注入层、n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三，所述n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三三者宽度比例类型包括： 1:1:1、1:1:0.5、1:0.5:1、0.5:1:1。
10.进一步的，所述p型注入层为注入浓度高、低能量的p型掺杂注入层，多个n型注入层从硅表面到p型外延层的能量逐渐增大。
11.进一步的，n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三注入深度依次加深。
12.进一步的，n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三注入深度依次变浅。
13.另一方面，本技术根据上述的一种光电二极管结构提出马赛克排列的像素阵列，包括水平方向依次排列的多个马赛克子阵列，所述马赛克子阵列包括水平排列的多个光电二极管结构；每个像素对应一个光电二极管结构。
14.进一步的，所述马赛克子阵列包括四个光电二极管结构，四个光电二极管结构分别为第一二极管结构、第二二极管结构、第三二极管结构、第四二极管结构；
15.第一二极管结构的n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三三者宽度比例1:1:1；
16.第二二极管结构的n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三三者宽度比例0.5:1:1；
17.第三二极管结构的n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三三者宽度比例1:0.5:
1；
18.第四二极管结构的n型注入层一、n型注入层二、n型注入层三三者宽度比例1:1:0.5；
19.每个马赛克子阵列中第一二极管结构、第二二极管结构、第三二极管结构、第四二极管结构水平组合排列形成2*2的方型结构，所述像素阵列将多个马赛克子阵列水平组合排列形成n*n的方型结构。
20.相对于现有技术，本实用新型所述的一种光电二极管结构及马赛克排列的像素阵列具有以下有益效果：
21.(1)本实用新型所述的一种光电二极管结构，在初期光电二极管版图设计时，对光电二极管的n型注入层的注入深度及尺寸进行调整，任意组合性强，方便组合制备多光谱传感器。
22.(2)本实用新型所述的马赛克排列的像素阵列，基于光电二极管初期版图设计确定性能，取代现有多光谱采用分光、滤光和微纳加工等方式，无需额外的工艺步骤，制作方式更加简化。
附图说明
23.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
24.图1为本实用新型实施例所述的光电二极管第一二极管结构结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例所述的光电二极管第二二极管结构结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例所述的光电二极管第三二极管结构结构示意图；
27.图4为本实用新型实施例所述的光电二极管第四二极管结构结构示意图；
28.图5为本实用新型实施例所述的像素阵列结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1-p型注入层；2-p型外延层；3-n型注入层一；4-n型注入层二；5-n 型注入层三；6-第一二极管机构；7-第二二极管结构；8-第三二极管结构；9-第四二极管结构。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
35.如图1至图4所示，一方面，本技术提出一种光电二极管结构，包括硅表面、p型外延层2，从硅表面到p型外延层之间依次设置p型注入层1、n 型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5，所述n型注入层一3、n 型注入层二4、n型注入层三5三者宽度比例类型包括：1:1:1、1:1:0.5、 1:0.5:1、0.5:1:1。
36.本技术的光电二极管结构在版图设计的初期即设计好不同n型注入层的宽度比例及注入深度。
37.所述p型注入层1为注入浓度高、低能量的p型掺杂注入层，多个n型注入层从硅表面到p型外延层的能量逐渐增大。
38.如图1所示，n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5注入深度依次加深。
39.不同深度的n型注入层对应光谱吸收能力有差异，注入深度越深对长波长光(如红光)吸收能力越好、短波长光(如蓝光)吸收越差，注入深度越浅对短波长光(如蓝光)吸收越好、长波长光吸收越差(如红光)。
40.通过对n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5进行尺寸调整，可以在有限光照条件下改变对特定波长的光照吸收能力，可对任意注入层域的尺寸进行调整，缩短n型注入层一3的尺寸可以降低短波长的吸收能力；缩短n型注入层一3的尺寸可以降低中等波长的吸收能力；缩短n型注入层一3的尺寸可以降低长波长的吸收能力，从而实现光谱响应的微调。
41.此外，n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5注入深度还可以依次变浅。
42.如图1至图5所示，包括水平方向依次排列的多个马赛克子阵列，所述马赛克子阵列包括水平排列的多个光电二极管结构；每个像素对应一个光电二极管结构。
43.如图1至图5所示，所述马赛克子阵列包括四个光电二极管结构，四个光电二极管结构分别为第一二极管结构6、第二二极管结构7、第三二极管结构8、第四二极管结构9；
44.第一二极管结构6的n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5 三者宽度比例1:1:1；
45.第二二极管结构7的n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5 三者宽度比例0.5:1:1；
46.第三二极管结构8的n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5 三者宽度比例1:0.5:1；
47.第四二极管结构9的n型注入层一3、n型注入层二4、n型注入层三5 三者宽度比例1:1:0.5；
48.每个马赛克子阵列中第一二极管结构6、第二二极管结构7、第三二极管结构8、第四二极管结构9水平组合排列形成2*2的方型结构，所述像素阵列将多个马赛克子阵列水平组合排列形成n*n的方型结构。
49.例如，2*2的方型结构是分为两行，第一行左侧为第一二极管结构6、右侧为第二二极管结构7，第二行左侧为第三二极管结构8、右侧为第四二极管结构9。
50.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。