用于高动态范围图像传感器的图像传感器像素的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体来说涉及图像传感器，且特定来说(但非排他性地)涉及高动态范围图像传感器中的像素。
【背景技术】
[0002]高动态范围(“HDR”)图像传感器对于许多应用来说为有用的。一般来说，普通图像传感器(举例来说，包含电荷耦合装置(“CXD”)及互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器)具有大致70dB动态范围的动态范围。相比之下，人眼具有多达大致10dB的动态范围。存在其中具有增加的动态范围的图像传感器为有益的多种情形。举例来说，在汽车行业中需要具有大于10dB的动态范围的图像传感器以便处置不同行驶条件，例如从黑暗隧道向明亮日光中行驶。确实，许多应用可需要具有至少90dB或更大的动态范围的图像传感器以适应从低光条件到亮光条件变化的宽广范围的照明情形。
[0003]一种用于实施HDR图像传感器的已知方法是使用组合像素。可使用一个像素来感测亮光条件，同时可使用另一像素来感测低光条件。然而，此方法通常包含像素中的不同光电二极管之间的物理差异及电差异。这些差异可产生处理从不同光电二极管产生的图像信号方面的挑战。因此，可需要选择较复杂且较不有效的读出与测量电子器件来以所要准确度读出不同光电二极管。
【发明内容】
[0004]本申请案提供一种供在高动态范围图像传感器中使用的图像传感器像素，所述图像传感器像素包括:第一光电二极管，其安置于半导体材料中，所述第一光电二极管包含第一经掺杂区、第一经轻掺杂区及安置于所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区之间的第一经高掺杂区，其中所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区及所述第一经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第一经高掺杂区具有比所述第一经轻掺杂区高的第一掺杂剂浓度；及第二光电二极管，其安置于所述半导体材料中且具有实质上等于所述第一光电二极管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光电二极管包含第二经掺杂区、具有比所述第一经轻掺杂区窄的曝光面积的第二经轻掺杂区及安置于所述第二经掺杂区与所述第二经轻掺杂区之间的第二经高掺杂区，其中所述第二经掺杂区被掺杂为与所述第一经掺杂区相同的极性但与所述第二经轻掺杂区及所述第二经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第二经高掺杂区具有比所述第二经轻掺杂区高的第二掺杂剂浓度，所述第一经高掺杂区及所述第二经高掺杂区为实质上相同的大小及形状且具有实质上相等的掺杂剂浓度。
[0005]本申请案还提供一种供在高动态范围图像传感器中使用的图像传感器像素，所述图像传感器像素包括:第一光电二极管，其安置于半导体材料中，所述第一光电二极管包含第一经掺杂区、第一经轻掺杂区及安置于所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区之间的第一经高掺杂区，其中所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区及所述第一经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第一经高掺杂区具有比所述第一经轻掺杂区高的第一掺杂剂浓度；第二光电二极管，其安置于所述半导体材料中且具有实质上等于所述第一光电二极管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光电二极管包含第二经掺杂区、第二经轻掺杂区及安置于所述第二经掺杂区与所述第二经轻掺杂区之间的第二经高掺杂区，其中所述第二经掺杂区被掺杂为与所述第一经掺杂区相同的极性但与所述第二经轻掺杂区及所述第二经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第二经高掺杂区具有比所述第二经轻掺杂区高的第二掺杂剂浓度，所述第一经高掺杂区及所述第二经高掺杂区为实质上相同的大小及形状且具有实质上相等的掺杂剂浓度；第一微透镜，其经光学耦合以将第一量的图像光引导到所述第一光电二极管；及第二微透镜，其经光学耦合以将第二量的图像光引导到所述第二光电二极管，其中所述第一量的图像光大于所述第二量的图像光。
[0006]本申请案进一步提供一种供在高动态范围图像传感器中使用的图像传感器像素，所述图像传感器像素包括:第一光电二极管，其安置于半导体材料中，所述第一光电二极管包含第一经掺杂区、第一经轻掺杂区及安置于所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区之间的第一经高掺杂区，其中所述第一经掺杂区与所述第一经轻掺杂区及所述第一经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第一经高掺杂区具有比所述第一经轻掺杂区高的第一掺杂剂浓度；第二光电二极管，其安置于所述半导体材料中且具有实质上等于所述第一光电二极管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光电二极管包含第二经掺杂区、第二经轻掺杂区及安置于所述第二经掺杂区与所述第二经轻掺杂区之间的第二经高掺杂区，其中所述第二经掺杂区被掺杂为与所述第一经掺杂区相同的极性但与所述第二经轻掺杂区及所述第二经高掺杂区相反地被掺杂，且其中所述第二经高掺杂区具有比所述第二经轻掺杂区高的第二掺杂剂浓度，所述第一经高掺杂区及所述第二经高掺杂区为实质上相同的大小及形状且具有实质上相等的掺杂剂浓度；及第一孔径大小调整器，其安置于所述第二光电二极管上面以将由所述第二光电二极管接收的图像光限制为比由所述第一光电二极管接收的第一量的图像光少的第二量。
【附图说明】
[0007]参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽实施例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号指代相似部件。
[0008]图1是图解说明根据本发明的实施例的HDR成像像素的一个实例的框图示意图。
[0009]图2是图解说明根据本发明的实施例可在图1中所图解说明的HDR图像传感器中实施的HDR像素的一个实例的示意图。
[0010]图3A是根据本发明的实施例可在HDR像素中使用的两个光电二极管的平面图的图解说明。
[0011]图3B是根据本发明的实施例的图3A中的两个光电二极管的横截面图解说明。
[0012]图4A是根据本发明的实施例可在HDR像素中使用的两个光电二极管及两个微透镜的平面图的图解说明。
[0013]图4B是根据本发明的实施例的图4A中的两个光电二极管及两个微透镜的横截面图解说明。
[0014]图5A是根据本发明的实施例可在HDR像素中使用的两个光电二极管、两个微透镜及一孔径大小调整器的平面图的图解说明。
[0015]图5B是根据本发明的实施例的图5A中的两个光电二极管、两个微透镜及一孔径大小调整器的横截面图解说明。
【具体实施方式】
[0016]本文中描述成像系统及用于成像系统的图像像素的实施例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0017]在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代相同实施例。此外，可在一个或一个以上实施例中以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。
[0018]图1是图解说明根据本发明的实