传感器和电子设备的制作方法

本公开总体上涉及像素，并且具体地，涉及图像传感器的像素和深度图传感器的像素。

背景技术：

1、图像传感器能够获取场景的图像，例如彩色或黑白图像，这些图像通常是二维的。

2、深度图传感器能够获取场景的对象之间的深度的映射，或者换言之，获取传感器与场景的对象之间的距离的映射。

3、存在能够获取场景的图像和该场景的深度图的传感器。这种传感器被称为图像和深度传感器。这种传感器包括被特别配置为能够获取图像的像素(被称为图像像素)、以及被配置为能够获取深度图的像素(被称为深度像素)，图像像素在结构上不同于深度像素。

4、然而，例如，当这些像素的光转换区域全部在同一半导体衬底中实现时，图像像素与深度像素的联合集成引起各种问题。

5、需要解决已知图像和深度传感器的至少一些缺点。

6、例如，期望具有一种图像和深度传感器，其中所有像素都是相同的。

7、例如，期望具有一种图像和深度传感器，其中所有像素都是相同的，并且能够根据它们被控制的方式获取场景的彩色或黑白图像、或者场景的深度图。

技术实现思路

1、相关技术中的因图像像素与深度像素的联合集成引起的问题仍亟待解决。

2、根据本公开的一方面，提供了一种传感器，包括：第一导电类型的掺杂半导体衬底；在掺杂半导体衬底中形成的像素阵列；其中阵列中的每个像素被形成在掺杂半导体衬底的由垂直绝缘结构横向界定的部分中，并且包括：图像感测组装件，包括：在掺杂半导体衬底的部分中的第一导电类型的第一区域，其中第一区域与掺杂半导体衬底相比被更重地掺杂；以及完全横向包围第一区域的第一垂直传输门；以及至少两个深度感测组装件，其中每个深度感测组装件包括：在掺杂半导体衬底的部分中的第一导电类型的第二区域，其中第二区域与掺杂半导体衬底相比被更重地掺杂；以及第二垂直传输门，被布置为与第一垂直传输门的对应部分相对，其中第二区域被布置在第二垂直传输门与第一垂直传输门的对应部分之间。

3、在一些实施例中，垂直绝缘结构从掺杂半导体衬底的第一表面穿透到掺杂半导体衬底中，并且跨掺杂半导体衬底的整个厚度延伸；

4、在一些实施例中，第一区域和每个第二区域在第一表面处被布置在掺杂半导体衬底中；以及

5、在一些实施例中，第一垂直传输门和每个第二垂直传输门从第一表面穿透到掺杂半导体衬底中。

6、在一些实施例中，每个第二垂直传输门与第一垂直传输门相比从掺杂半导体衬底的第一表面更深地穿透到掺杂半导体衬底中。

7、在一些实施例中，垂直绝缘结构从掺杂半导体衬底的第一表面穿透到掺杂半导体衬底中，并且其中阵列中的相邻像素至少部分地共享垂直绝缘结构。

8、在一些实施例中，每个第二垂直传输门由阵列中的相邻像素所共享的垂直绝缘结构的部分形成。

9、在一些实施例中，阵列中的相邻像素共享第二垂直传输门中的一个第二垂直传输门。

10、在一些实施例中，每个第二垂直传输门被布置在像素的第一垂直传输门的对应部分与垂直绝缘结构的部分之间。

11、在一些实施例中，第二区域与第二垂直传输门接触。

12、在一些实施例中，阵列中的每个像素还包括：第一读出电路，被耦合到第一区域；以及第二读出电路，被耦合到每个第二区域。

13、在一些实施例中，该传感器还包括控制电路，控制电路被配置为生成控制信号，控制信号用于控制对像素的第一垂直传输门和第二垂直传输门的致动。

14、在一些实施例中，阵列中的每个像素还包括：第一读出电路，被耦合到第一区域；以及第二读出电路，被耦合到每个第二区域；并且其中控制电路还被配置为：控制第一读出电路和第二读出电路的操作。

15、在一些实施例中，当传感器在由图像感测组装件获取图像期间操作时，控制电路被配置为：在像素的积分阶段期间，将像素的第一垂直传输门和每个第二垂直传输门维持在断开状态；以及然后，在从像素读出的阶段期间，将像素的第一垂直传输门切换到接通状态。

16、在一些实施例中，当传感器在由像素获取深度图期间操作时，控制电路被配置为：在像素的积分阶段期间，将像素的第二垂直传输门连续且多次轮流地切换到接通状态；以及然后，在从像素读出的阶段期间，将第二垂直传输门中的每个第二垂直传输门维持在断开状态。

17、在一些实施例中，控制电路还被配置为：在轮流地切换像素的第二垂直传输门的同时，控制第一垂直传输门以实现抗晕器件。

18、在一些实施例中，控制电路还被配置为：在将第二垂直传输门中的每个第二垂直传输门维持在断开状态的同时，将像素的第一垂直传输门控制在接通状态。

19、在一些实施例中，控制电路被配置为：使得传感器在由图像感测组装件获取图像期间以滚动快门模式操作；以及

20、在一些实施例中，控制电路被配置为：使得传感器在由至少两个深度感测组装件获取深度图期间以全局快门模式操作。

21、在一些实施例中，该传感器还包括电容元件，电容元件被连接到每个像素的每个第二区域。

22、根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备，包括上述任一实施例的传感器。

23、在一些实施例中，电子设备是智能电话。

24、利用以上实施例，可以提供了一种具有相同像素阵列的图像和深度传感器，每个像素能够在由传感器获取彩色或黑白图像期间选择性地获取图像数据、或者在由传感器获取深度图期间选择性地获取深度数据。

技术特征：

1.一种传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，每个第二垂直传输门与所述第一垂直传输门相比从所述掺杂半导体衬底的第一表面更深地穿透到所述掺杂半导体衬底中。

4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述垂直绝缘结构从所述掺杂半导体衬底的第一表面穿透到所述掺杂半导体衬底中，并且其中所述阵列中的相邻像素至少部分地共享所述垂直绝缘结构。

5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，每个第二垂直传输门由所述阵列中的相邻像素所共享的所述垂直绝缘结构的部分形成。

6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述阵列中的相邻像素共享所述第二垂直传输门中的一个第二垂直传输门。

7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，每个第二垂直传输门被布置在所述像素的所述第一垂直传输门的所述对应部分与所述垂直绝缘结构的部分之间。

8.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第二区域与所述第二垂直传输门接触。

9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述阵列中的每个像素还包括：

10.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路被配置为生成控制信号，所述控制信号用于控制对所述像素的所述第一垂直传输门和所述第二垂直传输门的致动。

11.根据权利要求10所述的传感器，其特征在于，所述阵列中的每个像素还包括：

12.根据权利要求10所述的传感器，其特征在于，当所述传感器在由所述图像感测组装件获取图像期间操作时，所述控制电路被配置为：

13.根据权利要求12所述的传感器，其特征在于，当所述传感器在由所述像素获取深度图期间操作时，所述控制电路被配置为：

14.根据权利要求13所述的传感器，其特征在于，所述控制电路还被配置为：在轮流地切换所述像素的所述第二垂直传输门的同时，控制所述第一垂直传输门以实现抗晕器件。

15.根据权利要求13所述的传感器，其特征在于，所述控制电路还被配置为：在将所述第二垂直传输门中的每个第二垂直传输门维持在所述断开状态的同时，将所述像素的所述第一垂直传输门控制在所述接通状态。

16.根据权利要求13所述的传感器，其特征在于：

17.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括电容元件，所述电容元件被连接到每个像素的每个第二区域。

18.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1所述的传感器。

19.根据权利要求18所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备是智能电话。

技术总结
本公开涉及传感器和电子设备。传感器包括由被掺杂有第一导电类型的衬底支撑的像素。每个像素包括衬底的由具有图像感测组装件和深度感测组装件的垂直绝缘结构界定的部分。图像感测组装件包括衬底的第一区域和完全横向包围第一区域的第一垂直传输门，该第一区域被更重地掺杂有第一导电类型。深度感测组装件中的每个深度感测组装件包括衬底的第二区域和第二垂直传输门，该第二区域被更重地掺杂有第一导电类型，该第二垂直传输门与第一垂直传输门的对应部分相对。第二区域被布置在第二垂直传输门与第一垂直传输门的相应部分之间。

技术研发人员：F·罗伊
受保护的技术使用者：意法半导体（克洛尔2）公司
技术研发日：20220916
技术公布日：2024/1/12