[发明专利]图像传感器、制造装置、制造方法以及成像装置

说明书

技术领域

本公开涉及图像传感器、制造装置、制造方法以及成像装置。更具体地，本公开涉及能够抑制发生混色和黑偏移的图像传感器、制造装置、制造方法以及成像装置。

背景技术

可视光图像传感器光电地转换具有可视光波长的光并且将其改变为电信号，由此再现就像人眼看到的信息。硅（Si）半导体具有能够光电转换具有达到大约1100nm的波长的光的带隙。在使用硅（Si）衬底的可视光图像传感器中，因此附接阻挡红外光的IR（红外）截止滤光镜以限制到达传感器的入射光为红外光。

近年来，通过去除IR截止滤光镜以及与红外光源组合，硅（Si）衬底图像传感器用于夜视相机应用。某一距离对于要在硅（Si）衬底中光电转换的位于近红外区域的长波长光是必要的。因此，长波长光可能在光电转换之前到达传感器器件的后表面。在后表面上反射的一部分近红外光可能再次入射在光电二极管上。

如上所描述，在传感器器件的后表面上反射的近红外光等可能再次入射到邻近像素的光电二极管上，这可能引起混色。此外，在传感器器件的后表面上反射的近红外光等可以入射在OB（光学黑体）区域上的像素的光电二极管上。因此，OB区域上的像素值（OB电平）可能变得特殊（增加），以及在嵌位处理中黑电平不能充分校正（可能产生黑偏移）。

日本专利申请特开第2005-209695号提出一种通过在p阱中形成n型区域来捕捉像素的p阱中的浮动原子（f1oating atom）的方法。

日本未审查专利申请公开第2009-505437号提出一种通过用n型半导体覆盖OB区域来防止硅体中漂移的光电子进入OB区域的方法。

发明内容

在日本专利申请特开第2005-209695号和日本未审查专利申请公开第2009-505437号中描述的方法不能够完全防止具有长波长的红外光再次入射，并且可能产生混色和黑偏移的发生。此外，在日本专利申请特开第2005-209695号和日本未审查专利申请公开第2009-505437号描述的方法中，n型区域是必要的，这可能增加制造的步骤数量和成本。

鉴于上面描述的情况，期望抑制由于在传感器器件的后表面等反射的近红外光在光电二极管上入射，而引起的混色和黑偏移。

根据本公开实施例，提供一种图像传感器，包括：衬底，由具有比硅的光吸收系数更高的光吸收系数的材料形成，以及光电转换元件，形成在衬底上，用于光电转换入射光。

衬底可以由具有比可视光范围内的光波长更长的光的高光吸收系数的材料形成。

衬底可以由具有近红外光的高光吸收系数的材料形成。

衬底可以由硅锗形成。

图像传感器还可以包括在衬底上的外延生长硅提供的硅外延层，以及光电转换元件可以形成在硅外延层上。

衬底可以由具有不均匀锗浓度的硅锗形成。

可以使得衬底的锗浓度在朝向如从入射光侧所见的更浅的位置更低。

图像传感器还可以包括绝缘膜，形成在光电转换元件上。

图像传感器还可以包括遮光膜，用于遮挡在OB（光学黑体）区域的像素中的光电转换元件上形成的外部光。

图像传感器，还可以包括互连层，形成在绝缘膜上。

图像传感器还可以包括滤色镜，逐像素形成在互连层上，以及聚光透镜，逐像素形成在滤色镜上。

根据本公开实施例，提供一种制造图像传感器的制造装置，包括：衬底制造部件，用于制造由具有比硅的光吸收系数更高的光吸收系数的材料形成的衬底，以及光电转换元件制造部件，用于在衬底制造部件制造的衬底上形成光电转换入射光的光电转换元件。

制造装置还可以包括硅外延层制造部件，用于在衬底制造部件制造的衬底上外延生长硅，以在其上形成硅外延层。

根据本公开实施例，提供一种制造用于制造图像传感器的制造装置的方法，包括：在衬底制造部件上，制造由比硅的光吸收系数更高的光吸收系数的材料形成的衬底，以及在光电转换元件制造部件上，在衬底制造部件制造的衬底上形成光电转换入射光的光电转换元件。

根据本公开实施例，提供一种成像装置，包括：图像传感器，用于对对象进行成像并且将对象的图像输出为电信号，以及图像处理器，用于对图像传感器获得的对象进行图像处理，其中图像传感器包括衬底，其由具有比硅的光吸收系数更高的光吸收系数的材料形成，以及光电转换元件，其形成在衬底上，用于光电转换入射光。

衬底可以由具有比可视光范围内的光波长更长的光的高光吸收系数的材料形成。

衬底可以由硅锗形成。