[發明專利]具有耗盡調整層的彩色及紅外圖像傳感器

有效

• 申請號: 201510686585.1
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN105552093B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 古安諾·喬治·曹
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 齊楊

本申請案涉及一種具有耗盡調整層的彩色及紅外圖像傳感器。一圖像傳感器像素包含形成于半導體層中的光電二極管區、釘扎層及耗盡調整層。所述光電二極管區從所述圖像傳感器像素的光入射側接收可見光及紅外光。所述釘扎層安置于所述半導體層的前表面與所述光電二極管區之間，而所述耗盡調整層安置于所述釘扎層與所述光電二極管區之間。所述耗盡調整層經配置以調整所述光電二極管區的耗盡區以減少由所述所接收紅外光在所述光電二極管區中誘發的電荷載流子。

技術領域

本發明大體來說涉及圖像傳感器，且特定來說但非排他地，涉及CMOS圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器廣泛地用于數碼靜態相機、蜂窩式電話、安全攝像機中以及醫療、汽車及其它應用中。使用互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)技術在硅襯底上制造具成本效益而且高性能圖像傳感器。大量圖像傳感器具有感測可見光及近紅外(NIR)光兩者的能力。此傳感器的一個應用可為在用于駕駛輔助應用及安全應用(例如行人、障礙物及標志檢測、后視或倒車攝像機應用等)的汽車傳感器中使用的情況。此類傳感器可以雙重模式操作，此允許所述傳感器在白天(在可見光光譜應用中)及夜間視覺(在IR應用中)兩者中起作用。通過對將傳感器的光譜光敏感度擴展到750-1400nm的NIR范圍內的若干個過程層級增強的開發及實施而使此經并入IR能力成為可能。

舉例來說，感測可見光及IR光兩者的典型圖像傳感器可包含各自經配置以感測可見光或IR光的個別圖像傳感器像素。經配置以感測IR光的那些圖像傳感器像素通常包含IR通過濾光器以阻擋可見范圍中的光且僅允許IR或NIR光到達所述像素的光敏區(例如，光電二極管區)。在一些應用中，通過將多個彩色濾光器(例如，藍色(B)及紅色(R))堆疊于彼此的頂部上而形成IR通過濾光器。類似地，經配置以感測可見光的圖像傳感器像素通常包含阻擋IR或NIR光使得僅特定頻率范圍的可見光(例如，紅色(R)、綠色(G)、或藍色(B))到達所述像素的光敏區的IR截止濾光器。然而，IR截止濾光器及IR通過濾光器的添加增加材料成本以及在完全相同硅芯片上制作IR/可見圖像傳感器的過程成本。

發明內容

本發明的一方面涉及一種圖像傳感器像素，其包括：半導體層，其具有前表面及后表面；及光電二極管區，其形成于所述半導體層中以從所述圖像傳感器像素的光入射側接收可見光及紅外光；釘扎層，其形成于所述半導體層中在所述前表面與所述光電二極管區之間；及耗盡調整層，其安置于所述半導體層中在所述釘扎層與所述光電二極管區之間以調整所述光電二極管區的耗盡區以減少由所述所接收紅外光在所述光電二極管區中誘發的電荷載流子。

在本發明的另一方面中，一種圖像傳感器包括：互補金屬氧化物半導體(“CMOS”)圖像傳感器像素陣列，其安置于具有前表面及后表面的半導體層中；所述陣列的第一圖像傳感器像素，其包含：第一光電二極管區，其形成于所述半導體層中以從所述圖像傳感器的光入射側接收可見光及紅外光；第一釘扎層，其形成于所述半導體層中在所述前表面與所述第一光電二極管區之間；及第一耗盡調整層，其安置于所述半導體層中在所述第一釘扎層與所述第一光電二極管區之間以調整所述第一光電二極管區的第一耗盡區以減少由所述所接收紅外光在所述第一光電二極管區中誘發的電荷載流子；以及所述陣列的第二圖像傳感器像素，其包含：第二光電二極管區，其形成于所述半導體層中以從所述圖像傳感器的所述光入射側接收可見光及紅外光；及第二釘扎層，其形成于所述半導體層中在所述前表面與所述第二光電二極管區之間，其中所述第二圖像傳感器像素不包含安置于所述第二釘扎層與所述第二光電二極管區之間的耗盡調整層，使得由所述所接收紅外光在所述第二光電二極管區中誘發的電荷載流子并不由耗盡調整層減少。