[发明专利]用于可见图像感测和红外深度感测、或用于可见图像感测和红外图像感测的堆叠式电磁辐射传感器

说明书

本发明描述了一种传感器叠层。该传感器叠层包括第一电磁辐射传感器和第二电磁辐射传感器。第一电磁辐射传感器具有用于将第一电磁辐射波长范围转换成第一组电信号的高量子效率。第二电磁辐射传感器位于第一电磁辐射传感器的视场中，并且具有用于将第二电磁辐射波长范围转换成第二组电信号的高量子效率和用于将第一电磁辐射波长范围转换成第二组电信号的低量子效率。第一波长范围不与第二波长范围重叠，并且第二电磁辐射传感器至少部分地透射第一电磁辐射波长范围。

相关申请的交叉引用

本专利合作条约专利申请要求于2019年6月28日提交的美国临时专利申请第62/868,746号的优先权，该专利申请的内容如同在本文完整公开一样以引用方式并入本文。

技术领域

所描述的实施方案整体涉及一种设备，该设备具有堆叠在第二电磁辐射传感器(例如，红外(IR)传感器，诸如IR深度传感器或IR图像传感器)上的第一电磁辐射传感器(例如，可见光传感器)。所描述的实施方案还整体涉及具有光敏材料的电磁辐射传感器，该光敏材料与半导体衬底分开，该半导体衬底包括用于由半导体衬底以及在一些方面中由光敏材料限定的像素阵列的像素电路。

背景技术

设备诸如相机(例如，数字相机)有时可包括多于一个图像传感器(或更一般地，多于一个电磁辐射传感器)。例如，设备可包括可见光传感器和IR传感器。在一些示例中，IR传感器可用于采集IR图像，并且IR图像可用于例如调节由可见光传感器采集的可见光图像的颜色或色度(例如，用于颜色处理)。IR图像也可用作输入以调节可见光图像的焦点；以提高低光灵敏度；以识别可影响可见光图像的热源；以提供夜视；或用于其他目的。

在一些情况下，可见光和IR传感器已集成在单个硅衬底上。例如，红绿蓝(RGB)光传感器和IR传感器已集成在单个硅衬底上，其中RGB像素和IR像素共享相同的硅基光敏层。已在二维(2D)空间域中提供了RGB像素和IR像素之间的分离，其中IR像素替换所选择的RGB像素(例如，其中IR像素替换某些绿色像素)，并且其中IR像素通常采用透射IR辐射并阻挡可见光的黑色滤光器。

发明内容

本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及堆叠式电磁辐射传感器。同样描述了涉及具有光敏材料的电磁辐射传感器的系统、设备、方法和装置，该光敏材料与半导体衬底分开，该半导体衬底包括用于由半导体衬底以及在一些方面中由光敏材料限定的像素阵列的像素电路。

在第一方面，本公开描述了一种传感器叠层。该传感器叠层可包括第一电磁辐射传感器和第二电磁辐射传感器。第一电磁辐射传感器可具有用于将第一电磁辐射波长范围转换成第一组电信号的高量子效率(QE)。第二电磁辐射传感器可位于第一电磁辐射传感器的视场(FoV)中。第二电磁辐射传感器可具有用于将第二电磁辐射波长范围转换成第二组电信号的高量子效率，并且可具有用于将第一电磁辐射波长范围转换成第二组电信号的低量子效率：第一电磁辐射波长范围不与第二电磁辐射波长范围重叠，并且第二电磁辐射传感器至少部分地透射第一电磁辐射波长范围。

在另一方面，本公开描述了一种电磁辐射传感器。电磁辐射传感器可包括半导体衬底和沉积在半导体衬底上的光敏材料。半导体衬底可包括用于像素阵列的像素电路。电连接阵列可连接用于像素阵列的像素电路和光敏材料。电连接阵列中的电连接可包括形成于半导体衬底与光敏材料之间的异质结光电二极管。

除了所述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。

附图说明

通过以下结合附图的具体实施方式，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：

图1示出了包括堆叠式电磁辐射传感器(或堆叠式电磁辐射成像器或传感器叠层)的相机的示例，其中第一电磁辐射传感器堆叠在第二电磁辐射传感器的电磁辐射接收表面上(例如，直接堆叠在其上、上方或之上)；