[发明专利]具有耗尽调整层的彩色及红外图像传感器

说明书

本申请案涉及一种具有耗尽调整层的彩色及红外图像传感器。一图像传感器像素包含形成于半导体层中的光电二极管区、钉扎层及耗尽调整层。所述光电二极管区从所述图像传感器像素的光入射侧接收可见光及红外光。所述钉扎层安置于所述半导体层的前表面与所述光电二极管区之间，而所述耗尽调整层安置于所述钉扎层与所述光电二极管区之间。所述耗尽调整层经配置以调整所述光电二极管区的耗尽区以减少由所述所接收红外光在所述光电二极管区中诱发的电荷载流子。

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机中以及医疗、汽车及其它应用中。使用互补金属氧化物半导体(“CMOS”)技术在硅衬底上制造具成本效益而且高性能图像传感器。大量图像传感器具有感测可见光及近红外(NIR)光两者的能力。此传感器的一个应用可为在用于驾驶辅助应用及安全应用(例如行人、障碍物及标志检测、后视或倒车摄像机应用等)的汽车传感器中使用的情况。此类传感器可以双重模式操作，此允许所述传感器在白天(在可见光光谱应用中)及夜间视觉(在IR应用中)两者中起作用。通过对将传感器的光谱光敏感度扩展到750-1400nm的NIR范围内的若干个过程层级增强的开发及实施而使此经并入IR能力成为可能。

举例来说，感测可见光及IR光两者的典型图像传感器可包含各自经配置以感测可见光或IR光的个别图像传感器像素。经配置以感测IR光的那些图像传感器像素通常包含IR通过滤光器以阻挡可见范围中的光且仅允许IR或NIR光到达所述像素的光敏区(例如，光电二极管区)。在一些应用中，通过将多个彩色滤光器(例如，蓝色(B)及红色(R))堆叠于彼此的顶部上而形成IR通过滤光器。类似地，经配置以感测可见光的图像传感器像素通常包含阻挡IR或NIR光使得仅特定频率范围的可见光(例如，红色(R)、绿色(G)、或蓝色(B))到达所述像素的光敏区的IR截止滤光器。然而，IR截止滤光器及IR通过滤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/可见图像传感器的过程成本。

发明内容

本发明的一方面涉及一种图像传感器像素，其包括：半导体层，其具有前表面及后表面；及光电二极管区，其形成于所述半导体层中以从所述图像传感器像素的光入射侧接收可见光及红外光；钉扎层，其形成于所述半导体层中在所述前表面与所述光电二极管区之间；及耗尽调整层，其安置于所述半导体层中在所述钉扎层与所述光电二极管区之间以调整所述光电二极管区的耗尽区以减少由所述所接收红外光在所述光电二极管区中诱发的电荷载流子。

在本发明的另一方面中，一种图像传感器包括：互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器像素阵列，其安置于具有前表面及后表面的半导体层中；所述阵列的第一图像传感器像素，其包含：第一光电二极管区，其形成于所述半导体层中以从所述图像传感器的光入射侧接收可见光及红外光；第一钉扎层，其形成于所述半导体层中在所述前表面与所述第一光电二极管区之间；及第一耗尽调整层，其安置于所述半导体层中在所述第一钉扎层与所述第一光电二极管区之间以调整所述第一光电二极管区的第一耗尽区以减少由所述所接收红外光在所述第一光电二极管区中诱发的电荷载流子；以及所述阵列的第二图像传感器像素，其包含：第二光电二极管区，其形成于所述半导体层中以从所述图像传感器的所述光入射侧接收可见光及红外光；及第二钉扎层，其形成于所述半导体层中在所述前表面与所述第二光电二极管区之间，其中所述第二图像传感器像素不包含安置于所述第二钉扎层与所述第二光电二极管区之间的耗尽调整层，使得由所述所接收红外光在所述第二光电二极管区中诱发的电荷载流子并不由耗尽调整层减少。