[发明专利]彩色和红外图像传感器

说明书

本公开涉及一种彩色和红外图像传感器(1)，包括硅衬底(10)、在衬底中和衬底上形成的MOS晶体管(16)、至少部分地形成在衬底中的第一光电二极管(2)、覆盖衬底的单独的光敏层(26)，以及覆盖衬底的彩色滤光片(34)，该图像传感器还包括位于每个光敏块的任一侧并界定每个光敏块中的第二光电二极管(4)的第一和第二电极(22、28)。第一光电二极管被配置为吸收可见光谱的电磁波，每个光敏块被配置为吸收可见光谱和红外光谱的第一部分的电磁波。

本专利申请主张法国专利申请FR19/02158的优先权，该专利申请在此纳入作为参考。

技术领域

本公开涉及图像传感器或电子成像器。

背景技术

图像传感器因其小型化而被用于许多领域，尤其是电子设备领域。图像传感器存在于人机界面应用或图像捕获应用中。

对于某些应用，希望有一种能够同时获取彩色图像和红外图像的图像传感器。这种图像传感器在下面的描述中称为彩色和红外图像传感器。彩色和红外图像传感器的应用示例涉及获取其上投射有结构化红外图案的物体的红外图像。这种图像传感器的使用领域具体是机动车辆、无人机、智能手机、机器人和增强现实系统。

像素在入射辐射的作用下收集电荷的阶段称为像素的积分阶段。积分阶段之后通常是读出阶段，在此期间测量像素收集的电荷量。

彩色和红外图像传感器的设计需要考虑多个约束条件。首先，彩色图像的分辨率不应小于利用传统彩色图像传感器获得的分辨率。

其次，对于某些应用，可能需要图像传感器为全局快门类型，即实现像素积分阶段的开始和结束同时的图像采集方法。这尤其适用于获取其上投射有结构化红外图案的物体的红外图像。

第三，期望图像传感器像素的尺寸尽可能小。第四，期望每个像素的填充因子(对应于俯视图中主动参与捕获入射辐射的像素面积与俯视图中的像素总表面积之比)尽可能大。

可能很难设计出满足上述所有约束条件的彩色和红外图像传感器。

发明内容

一个实施例克服了先前描述的彩色和红外图像传感器的全部或部分缺点。

根据一个实施例，由彩色和红外图像传感器获取的彩色图像的分辨率大于2,560ppi，优选地大于8,530ppi。

根据一个实施例，红外图像的获取方法是全局快门类型的。

根据一个实施例，彩色和红外图像传感器像素的尺寸小于10μm，优选地小于3μm。

根据一个实施例，彩色和红外图像传感器的每个像素的填充因子大于50％，优选地大于80％。

一个实施例提供了一种彩色和红外图像传感器，包括硅衬底、在所述衬底中和所述衬底上形成的MOS晶体管、至少部分地形成在所述衬底中的第一光电二极管、覆盖所述衬底的单独的光敏层，以及覆盖所述衬底的彩色滤光片，所述图像传感器还包括位于每个光敏块的任一侧并界定每个光敏块中的第二光电二极管的第一和第二电极，所述第一光电二极管被配置为吸收可见光谱的电磁波，每个光敏块被配置为吸收所述可见光谱和红外光谱的第一部分的电磁波。

根据一个实施例，所述图像传感器还包括红外滤光片、插入在所述衬底和所述红外滤光片之间的彩色滤光片，所述红外滤光片被配置为允许所述可见光谱的电磁波通过，允许所述红外光谱的所述第一部分的电磁波通过，并且阻挡所述可见光谱和所述红外光谱的所述第一部分之间的所述红外光谱的至少第二部分的电磁波。

根据一个实施例，所述光敏块和所述彩色滤光片距所述衬底的距离相同。

根据一个实施例，所述光敏块比所述彩色滤光片距所述衬底更近。

根据一个实施例，每个光敏块覆盖有由有机材料制成的可见光滤光片。