[发明专利]采集场景的2D图像和深度图像的装置

说明书

本说明书涉及一种采集2D图像和深度图像的装置，包括：第一传感器(C1)，形成于包括前表面和后表面的第一半导体衬底(100)的内部和顶部，所述第一传感器(C1)包括多个2D图像像素(P1)和多个透射窗口(F)，每个透射窗口(F)包括所述第一衬底的一部分(100F)和与所述第一衬底(100)的一部分(100F)的后表面接触的非晶硅区域(50)；以及第二传感器(C2)，与在所述第一衬底的后表面侧上的所述第一传感器(C1)反向地形成于第二半导体衬底(130)的内部和顶部，并包括与所述第一传感器(C1)的透射窗口(F)相对布置的多个深度像素(P2)。

技术领域

本申请涉及图像采集装置，更具体地，涉及能够采集场景的2D图像和深度图像的图像采集装置。

背景技术

已经提供了能够获取深度信息的图像采集装置。例如，飞行时间(ToF)检测器的作用是向场景发射光信号，然后检测场景对象反射的返回光信号。通过光信号的飞行时间计算，可以估计采集装置与场景中对象之间的距离。作为示例，这种传感器的像素可以使用SPAD型光电二极管(单光子雪崩二极管)。

在某些应用中，最好能够同时捕获场景的二维(2D)图像和场景的相应深度图像。

虽然实现这一目标的解决方案是使用单独的图像传感器来捕获2D图像和深度图像，但这样的解决方案并不是最佳的，因为传感器将在场景上具有不同的视点，从而导致相应图像的像素之间的错位。此外，使用两个传感器会增加装置的体积和成本。

另一种解决方案是将2D图像的像素和深度像素集成在同一个探测器阵列中。然而，问题是深度像素通常具有比2D图像像素大得多的尺寸和/或比2D图像像素高得多的电源电压，这使这种集成变得复杂。

申请人先前提交的专利申请EP3503192描述了一种采集场景的2D图像和深度图像的装置，该装置包括堆叠的第一传感器和第二传感器，第一传感器包括多个2D像素和多个透射窗口，第二传感器包括分别与第一传感器的透射窗口相对布置的多个深度像素。

希望有一种采集场景的2D图像和深度图像的装置，这种装置至少部分地克服已知装置的一个或多个缺点。

发明内容

为此，一个实施例提供了一种采集2D图像和深度图像的装置，包括：

第一传感器，形成于包括前表面和后表面的第一半导体衬底的内部和顶部，所述第一传感器包括多个2D图像像素和多个透射窗口，每个透射窗口包括所述第一衬底的一部分和与所述第一衬底的一部分的后表面接触的非晶硅区域；以及第二传感器，与在所述第一衬底的后表面侧上的第一传感器反向地形成于第二半导体衬底的内部和顶部，并包括与所述第一传感器的透射窗口相对布置的多个深度像素。

根据一个实施例，所述第一传感器在所述第一衬底的后表面侧包括互连堆叠，所述互连堆叠中形成有电连接轨道和/或端子。

根据一个实施例，在所述第一传感器的每个透射窗口中，所述非晶硅区域布置在穿过所述第一传感器的互连堆叠的开口中。

根据一个实施例，在所述第一传感器的每个透射窗口中，所述非晶硅区域延伸穿过基本上等于所述第一传感器的互连堆叠的厚度，并且齐平于所述第一传感器的互连堆叠的与所述第一半导体衬底相对的表面。

根据一个实施例，在所述第一传感器的每个透射窗口中，所述非晶硅区域沿其外围和沿其整个高度全部被折射率小于非晶硅的介电材料横向限定。

根据一个实施例，在所述第一传感器的每个透射窗口中，所述第一衬底的一部分沿其外围和沿其整个高度全部被折射率小于所述第一半导体衬底的介电材料制成的壁横向限定。

根据一个实施例，在所述第一传感器的每个透射窗口中，所述第一半导体衬底的一部分和所述非晶硅区域在俯视图中具有基本相同的表面积。