图像传感器及制造图像传感器的方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及图像传感器，且更特定来说，本发明针对具有近红外光灵敏度的图像传感器。
【背景技术】
[0002]图像传感器已经变得无处不在。它们广泛使用于数字照相机、蜂窝式电话、安全摄像机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器的技术，且更特定来说，用以制造互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)的技术已经快速地持续发展。举例来说，针对更高分辨率及更低电力消耗的要求已经促进这些图像传感器的进一步微型化及集成。
[0003]尺寸及图像质量特别重要的两个应用领域为安全及汽车应用。针对这些应用，图像传感器芯片通常必须在可见光光谱中提供高质量的图像，在所述光光谱的红外及/或近红外部分中还具有改善的灵敏度。
【发明内容】
[0004]—方面，本申请案提供一种图像传感器，其包括:多个光电二极管，其接近第一半导体层的前侧安置以响应于被引导到所述第一半导体层的所述前侧中的光而积累图像电荷；多个钉扎阱，其安置于所述第一半导体层中，其中所述多个钉扎阱将包含于所述多个光电二极管中的个别光电二极管分离；以及多个电介质层，其接近所述第一半导体层的背侧安置，其中所述多个电介质层经调谐使得波长实质上与包含于被引导到所述第一半导体层的所述前侧中的所述光中的第一波长相等的光从所述多个电介质层反射回接近所述第一半导体层的所述前侧安置的所述多个光电二极管中的相应一者。
[0005]另一方面，本申请案提供一种制造图像传感器的方法，其包括:将多个电介质层沉积在第一半导体层的背侧上，其中所述多个电介质层经调谐以反射波长实质上与第一波长相等的光；将接合氧化物沉积在所述第一半导体层的所述背侧上；将第二半导体层接合及退火到所述第一半导体层的所述背侧上的所述接合氧化物；薄化所述第一半导体层；在所述第一半导体层中接近所述第一半导体层的前侧形成多个钉扎阱；在所述第一半导体层中接近所述第一半导体层的所述前侧形成多个光电二极管，其中所述多个钉扎阱将包含于所述多个光电二极管中的个别光电二极管分离，其中波长实质上与包含于被引导到所述第一半导体层的所述前侧中的光中的所述第一波长相等的所述光从所述多个电介质层反射回接近所述第一半导体层的所述前侧安置的所述多个光电二极管中的相应一者。
【附图说明】
[0006]参考以下图式描述本发明的非限制及非详尽实施例，其中相似的元件符号指代贯穿多种视图的相似部件，除非另有说明。
[0007]图1为根据本发明的教示的说明包含实例图像传感器的成像系统的一个实例的图，所述实例图像传感器包含具有高近红外灵敏度的实例像素阵列。
[0008]图2为根据本发明的教示的说明具有高近红外灵敏度的像素单元的一个实例的示意图。
[0009]图3为根据本发明的教示的说明具有高近红外灵敏度的实例像素阵列的一部分的横截面图。
[0010]图4为根据本发明的教示的说明制造具有高近红外灵敏度的像素阵列的方法的一个实例的流程图。
[0011]对应的参考字符指示贯穿诸图中若干视图的对应组件。所属领域的技术人员应了解，为了简单且清楚的目的说明图中的元件，且并不一定按比例绘制元件。举例来说，图中一些元件的尺寸可相对于其它元件而被夸大以帮助改善对本发明的多种实施例的理解。并且，为了更方面地了解本发明的这些多种实施例，通常不描绘在商业可行的实施例中有用或必要的常见但好理解的元件。
【具体实施方式】
[0012]在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的详尽理解。然而，对所属领域的技术人员来说，无需运用所述特定细节而实践本发明将为显而易见的。在其它情况中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊。
[0013]贯穿此说明书对“一个实施例”、“实施例”、“一个实例”或“实例”的参考意味着与实施例或实例相结合而描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿此说明书在多个地方出现短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个实例”或“实例”并不一定都指代相同的实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中特定的特征、结构或特性可以任何合适的组合及/或子组合形式组合。特定的特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能性的其它合适的组件中。另夕卜，应了解，本文所提供的图是用于向所属领域的一般技术人员解释的目的，且并不一定按比例绘制所述图。
[0014]在典型的图像传感器中，例如(举例来说)具有(举例来说)850nm或940nm的波长的光的红外光或近红外光，入射光的非微小部分进入例如(举例来说)硅的半导体材料且穿过所述半导体材料传播而并未被吸收。因此，需要较厚的硅以便吸收更多入射红外光或近红外光。然而，由于像素单元的尺寸持续减小，控制厚的硅中的光及电串扰变得越来越有挑战性。
[0015]因此，如下文将描述，根据本发明的教示的实例图像传感器，其特征在于具有埋入型多层电介质反射体的像素阵列，所述埋入型多层电介质反射体经调谐以在用户定义的波长(例如(举例来说)850nm或940nm)处反射近红外光。因此，穿透半导体层且以近法向入射到达埋入型多层电介质反射体的红外光或近红外光被反射，此有效地使吸收半导体层的厚度加倍。另外，根据本发明的教示，所述埋入型多层电介质反射体还经调谐使得在较大入射角处到达所述埋入型多层电介质反射体的光不被反射，此减小了图像传感器中的串扰。
[0016]图1为根据本发明的教示的说明包含实例图像传感器的成像系统100的一个实例的图，所述实例图像传感器包含具有高近红外灵敏度的实例像素阵列。如所描绘的实例中所示，成像系统100包含像素阵列102、读出电路104、功能逻辑106及控制电路108。像素阵列102为图像传感器或像素单元(举例来说，像素P1、P2……Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素单元为互补金属氧化物半导体(CMOS)成像像素。如所说明，将每一像素单元布置到行(举例来说，行R1到Ry)及列(举例来说，列C1到Cx)中以采集个人、位置、物体等等的图像数据，接着可使用所述图像数据再现个人、位置或物体等等的2D图像。
[0017]在一个实例中，在每一像素单元已积累其图像数据或图像电荷之后，由读出电路104经过列位线110读出所述图像数据且接着将其转移到功能逻辑106。在各种实例中，读出电路104还可包含额外的放大电路、额外的模/数(ADC)转换电路，或其它。功能逻辑106可简单存储所述图像数据或甚至通过应用图像后效果(举例来说，剪裁、旋转、消除红目艮、调整亮度、调整对比度或其它)操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路104可沿着读出列位线110 —次读出一行图像数据(已说明)，或可使用例如串行读出或同时全并行读出所有像素单元的多种其它技术(未说明)来读出所述图像数据。
[0018]在一个实例中，控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性。举例来说，控制电路108可产生用于控制图像采集的快门信号。在一个实例中，所述快门信号为全局快门信号，其用于同时启用像素阵列102内的所有像素单元以在单采集窗期间同时捕获其相应的图像数据。在另一个实例中，所述快门信号为滚动快门信号，使得在连续采集窗期间循序地启用像素的每一行、列或群组。
[0019]图2为根据本发明的教示的说明具有高近红外灵敏度的像素单元212的一个实例的示意图。在所描绘的实例中，根据本发明的教示，将像素单元212说明为包含于图像传感器202中的四晶体管(4T)像素单元。应了解，像素单元212为用于在图1的成像系统100的像素阵列102内实施