[发明专利]堆叠式图像传感器

说明书

本申请案涉及一种堆叠式图像传感器，其包含第一多个光电二极管，所述第一多个光电二极管包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管。所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度。第二多个光电二极管经安置在第二半导体材料中。所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准。互连层经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间。所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件。所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。

技术领域

本发明大体涉及图像传感器，且特定来说但非排它性地，涉及堆叠式图像传感器。

背景技术

图像传感器已变得无处不在。它们广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像机以及医疗、汽车和其它应用中。图像传感器的装置架构归因于对更高分辨率、更低功率消耗、增加的动态范围等的增加需求而持续快速发展。这些需求也鼓励图像传感器进一步小型化和集成到这些装置中。

典型图像传感器操作如下。来自外部场景的图像光经入射于图像传感器上。图像传感器包含多个光敏元件，使得每一光敏元件吸收入射图像光的一部分，所述部分表示待捕获的外部场景的一部分。包含于图像传感器中的光敏元件(例如光电二极管)在吸收图像光之后产生图像电荷。所产生的图像电荷量与图像光的强度成比例。图像电荷可用于基于图像光产生图像。

图像传感器的参数是动态范围。图像传感器的动态范围描述最大和最小可测量图像光强度之间的比率。例如，具有低动态范围的图像传感器可能只能够在十分特定图像光强度下产生图像，而具有高动态范围的图像传感器可能够在各种图像光强度下产生图像。大部分应用期望高动态图像传感器，尤其是需要在各种图像光条件下捕获图像的汽车和安全应用。

发明内容

一方面，本发明描述一种堆叠式图像传感器，其包括：第一多个光电二极管，其包含安置在第一半导体材料中的第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体材料靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体材料靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体材料中，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；以及互连层，其经安置在所述第一半导体材料与所述第二半导体材料之间，其中所述互连层包含安置在所述第二光电二极管和包含于所述第二多个光电二极管中的第三光电二极管之间的光学屏蔽件，且其中所述光学屏蔽件防止图像光的第一部分到达所述第三光电二极管。

另一方面，本发明描述一种成像系统，其包括：第一多个光电二极管，其经安置在第一半导体晶片中且包含第一光电二极管和第二光电二极管，其中所述第一半导体晶片靠近所述第一光电二极管的厚度小于所述第一半导体晶片靠近所述第二光电二极管的厚度；第二多个光电二极管，其经安置在第二半导体晶片中且包含第三光电二极管，其中所述第二多个光电二极管与所述第一多个光电二极管光学对准；第一互连层和第二互连层，其中所述第一互连层经安置在所述第一半导体晶片与所述第二互连层之间，其中所述第二互连层经安置在所述第一互连层与所述第二半导体晶片之间；以及光学屏蔽件，其经安置在所述第二互连层中，其中所述光学屏蔽件与所述第一半导体晶片的所述第二光电二极管以及所述第二半导体晶片的所述第三光电二极管光学对准且防止图像光的部分传播通过所述第三光电二极管。

附图说明

参考以下诸图描述本发明的非限制性及非穷尽性实例，其中相似参考数字指代贯穿各种视图的相似部分，除非另有指定。

图1A是根据本发明的教示的实例堆叠式图像传感器的横截面说明。

图1B是根据本发明的教示的图1A中的堆叠式图像传感器的实例电路图。

图2是说明根据本发明的教示的包含图1A的图像传感器的成像系统的一个实例的框图。

图3是根据本发明的教示的用于形成图1A的堆叠式图像传感器的实例方法。