用于高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器的圖像傳感器像素的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及圖像傳感器，且特定來(lái)說(shuō)(但非排他性地)涉及高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器中的像素。
【背景技術(shù)】
[0002]高動(dòng)態(tài)范圍(“HDR”)圖像傳感器對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)為有用的。一般來(lái)說(shuō)，普通圖像傳感器(舉例來(lái)說(shuō)，包含電荷耦合裝置(“CXD”)及互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)圖像傳感器)具有大致70dB動(dòng)態(tài)范圍的動(dòng)態(tài)范圍。相比之下，人眼具有多達(dá)大致10dB的動(dòng)態(tài)范圍。存在其中具有增加的動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器為有益的多種情形。舉例來(lái)說(shuō)，在汽車(chē)行業(yè)中需要具有大于10dB的動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器以便處置不同行駛條件，例如從黑暗隧道向明亮日光中行駛。確實(shí)，許多應(yīng)用可需要具有至少90dB或更大的動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器以適應(yīng)從低光條件到亮光條件變化的寬廣范圍的照明情形。
[0003]一種用于實(shí)施HDR圖像傳感器的已知方法是使用組合像素。可使用一個(gè)像素來(lái)感測(cè)亮光條件，同時(shí)可使用另一像素來(lái)感測(cè)低光條件。然而，此方法通常包含像素中的不同光電二極管之間的物理差異及電差異。這些差異可產(chǎn)生處理從不同光電二極管產(chǎn)生的圖像信號(hào)方面的挑戰(zhàn)。因此，可需要選擇較復(fù)雜且較不有效的讀出與測(cè)量電子器件來(lái)以所要準(zhǔn)確度讀出不同光電二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)案提供一種供在高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器中使用的圖像傳感器像素，所述圖像傳感器像素包括:第一光電二極管，其安置于半導(dǎo)體材料中，所述第一光電二極管包含第一經(jīng)摻雜區(qū)、第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第一經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第一摻雜劑濃度；及第二光電二極管，其安置于所述半導(dǎo)體材料中且具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一光電二極管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光電二極管包含第二經(jīng)摻雜區(qū)、具有比所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)窄的曝光面積的第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第二經(jīng)摻雜區(qū)與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第二經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第二經(jīng)摻雜區(qū)被摻雜為與所述第一經(jīng)摻雜區(qū)相同的極性但與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第二摻雜劑濃度，所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)為實(shí)質(zhì)上相同的大小及形狀且具有實(shí)質(zhì)上相等的摻雜劑濃度。
[0005]本申請(qǐng)案還提供一種供在高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器中使用的圖像傳感器像素，所述圖像傳感器像素包括:第一光電二極管，其安置于半導(dǎo)體材料中，所述第一光電二極管包含第一經(jīng)摻雜區(qū)、第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第一經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第一摻雜劑濃度；第二光電二極管，其安置于所述半導(dǎo)體材料中且具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一光電二極管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光電二極管包含第二經(jīng)摻雜區(qū)、第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第二經(jīng)摻雜區(qū)與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第二經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第二經(jīng)摻雜區(qū)被摻雜為與所述第一經(jīng)摻雜區(qū)相同的極性但與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第二摻雜劑濃度，所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)為實(shí)質(zhì)上相同的大小及形狀且具有實(shí)質(zhì)上相等的摻雜劑濃度；第一微透鏡，其經(jīng)光學(xué)耦合以將第一量的圖像光引導(dǎo)到所述第一光電二極管；及第二微透鏡，其經(jīng)光學(xué)耦合以將第二量的圖像光引導(dǎo)到所述第二光電二極管，其中所述第一量的圖像光大于所述第二量的圖像光。
[0006]本申請(qǐng)案進(jìn)一步提供一種供在高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器中使用的圖像傳感器像素，所述圖像傳感器像素包括:第一光電二極管，其安置于半導(dǎo)體材料中，所述第一光電二極管包含第一經(jīng)摻雜區(qū)、第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第一經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第一經(jīng)摻雜區(qū)與所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第一經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第一摻雜劑濃度；第二光電二極管，其安置于所述半導(dǎo)體材料中且具有實(shí)質(zhì)上等于所述第一光電二極管的第一全阱容量的第二全阱容量，所述第二光電二極管包含第二經(jīng)摻雜區(qū)、第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及安置于所述第二經(jīng)摻雜區(qū)與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)之間的第二經(jīng)高摻雜區(qū)，其中所述第二經(jīng)摻雜區(qū)被摻雜為與所述第一經(jīng)摻雜區(qū)相同的極性但與所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)相反地被摻雜，且其中所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)具有比所述第二經(jīng)輕摻雜區(qū)高的第二摻雜劑濃度，所述第一經(jīng)高摻雜區(qū)及所述第二經(jīng)高摻雜區(qū)為實(shí)質(zhì)上相同的大小及形狀且具有實(shí)質(zhì)上相等的摻雜劑濃度；及第一孔徑大小調(diào)整器，其安置于所述第二光電二極管上面以將由所述第二光電二極管接收的圖像光限制為比由所述第一光電二極管接收的第一量的圖像光少的第二量。
【附圖說(shuō)明】
[0007]參考以下各圖描述本發(fā)明的非限制性及非窮盡實(shí)施例，其中除非另有規(guī)定，否則在所有各個(gè)視圖中相似參考編號(hào)指代相似部件。
[0008]圖1是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的HDR成像像素的一個(gè)實(shí)例的框圖示意圖。
[0009]圖2是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可在圖1中所圖解說(shuō)明的HDR圖像傳感器中實(shí)施的HDR像素的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
[0010]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可在HDR像素中使用的兩個(gè)光電二極管的平面圖的圖解說(shuō)明。
[0011]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3A中的兩個(gè)光電二極管的橫截面圖解說(shuō)明。
[0012]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可在HDR像素中使用的兩個(gè)光電二極管及兩個(gè)微透鏡的平面圖的圖解說(shuō)明。
[0013]圖4B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4A中的兩個(gè)光電二極管及兩個(gè)微透鏡的橫截面圖解說(shuō)明。
[0014]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可在HDR像素中使用的兩個(gè)光電二極管、兩個(gè)微透鏡及一孔徑大小調(diào)整器的平面圖的圖解說(shuō)明。
[0015]圖5B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5A中的兩個(gè)光電二極管、兩個(gè)微透鏡及一孔徑大小調(diào)整器的橫截面圖解說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本文中描述成像系統(tǒng)及用于成像系統(tǒng)的圖像像素的實(shí)施例。在以下描述中，陳述眾多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)所述實(shí)施例的透徹理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文中所描述的技術(shù)可在不具有所述特定細(xì)節(jié)中的一者或一者以上的情況下實(shí)踐或者可借助其它方法、組件、材料等來(lái)實(shí)踐。在其它實(shí)例中，未詳細(xì)展示或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免使某些方面模糊。
[0017]在本說(shuō)明書(shū)通篇中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的提及意指結(jié)合所述實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書(shū)通篇的各個(gè)位置中短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”的出現(xiàn)未必全部指代相同實(shí)施例。此外，可在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中以任何適合方式組合所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。
[0018]圖1是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)