[发明专利]具有增强近红外量子效率的CMOS图像传感器

说明书

本发明涉及一种具有增强近红外量子效率的CMOS图像传感器。一种图像传感器包括：半导体材料，其具有受照表面及非受照表面；光电二极管，其形成于所述半导体材料中，从所述受照表面延伸以接收穿过所述受照表面的入射光，其中所述接收到的入射光在所述光电二极管中生成电荷；转移栅极，其电耦合到所述光电二极管以响应于转移信号从所述光电二极管转移所述所生成的电荷；浮动扩散，其电耦合到所述转移栅极以接收从所述光电二极管转移的所述电荷；近红外NIR量子效率QE增强结构，其在所述光电二极管的某一区域内包括至少两个NIR QE增强元件，其中所述NIR QE增强结构经配置以通过衍射、偏转及反射中的至少一者修改所述半导体材料的所述受照表面处的所述入射光以重新分布所述光电二极管内的所述入射光以改进所述图像传感器的光学灵敏度，包含近红外光灵敏度。

技术领域

本发明大体上涉及半导体图像传感器，且特定来说(但非排他地)，本发明涉及具有增强近红外(NIR)量子效率(QE)的CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器已经变得无处不在。它们广泛使用于数字照相机、蜂窝式电话、安全摄像机中，还广泛使用于医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器的技术已经快速地持续发展。举例来说，针对更高分辨率及更低电力消耗的要求已经促进这些装置的进一步微型化及集成。

近红外(NIR)光的检测在汽车及夜视应用中有用。然而，常规图像传感器装置可能会由于现代微电子装置中使用的半导体材料的带结构而不良地吸收NIR光。即使常规图像传感器可吸收NIR光，半导体也可能需要足够厚。额外半导体厚度可使其它制造步骤复杂化及/或降低性能。

此外，有利于吸收NIR光的许多材料十分昂贵(固有地或由于处理所述材料所需的制造技术)、有毒及/或对可见光谱具有较低灵敏度。因此，能够检测NIR光的许多元素/化合物可能并非是用于集成到现代电子装置中的理想选择。

发明内容

一方面，本发明提供一种图像传感器，其包括：半导体材料，其具有受照表面及非受照表面；光电二极管，其形成于所述半导体材料中，从所述受照表面延伸以接收穿过所述受照表面的入射光，其中所述接收到的入射光在所述光电二极管中生成电荷；转移栅极，其电耦合到所述光电二极管以响应于转移信号从所述光电二极管转移所述所生成的电荷；浮动扩散，其电耦合到所述转移栅极以接收从所述光电二极管转移的所述电荷；近红外(NIR)量子效率(QE)增强结构，其在所述光电二极管的光敏区域内包括至少两个NIR QE增强元件，其中所述NIR QE增强结构经配置以通过衍射、偏转及反射中的至少一者修改所述半导体材料的所述受照表面处的所述入射光以重新分布所述光电二极管内的所述入射光以改进所述图像传感器的光学灵敏度，包含近红外光灵敏度。

另一方面，本发明提供一种成像系统，其包括：半导体材料，其具有受照表面及非受照表面；多个光电二极管，其形成于所述半导体材料中，从所述受照表面延伸以接收穿过所述受照表面的入射光，其中所述接收到的入射光在所述光电二极管中生成电荷；多个隔离结构，其中所述多个隔离结构中的每一者安置在所述多个光电二极管的两个邻近光电二极管之间；多个转移栅极，其电耦合到所述多个光电二极管以将所述所生成的电荷从所述多个光电二极管转移到一或多个浮动扩散；多个近红外(NIR)量子效率(QE)增强结构，其中NIR QE增强结构中的每一者在所述多个光电二极管的个别光电二极管的光敏区域内包括至少两个NIR QE增强元件，其中所述NIR QE增强结构经配置以通过衍射、偏转及反射中的至少一者修改所述半导体材料的所述受照表面处的入射光以重新分布所述光电二极管内的所述入射光以改进所述成像系统的光学灵敏度，包含近红外光灵敏度。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制及非详尽实例，其中相似的元件符号指代贯穿多种视图的相似部件，除非另有说明。

图1A是根据本发明的实施例的图像传感器中的实例光电二极管的俯视图且图1B是沿着线A-A'所切割的图1A的横截面图。