图像传感器像素的制作方法

图像传感器像素
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求法国专利申请fr19/08254的优先权权益，其通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及图像传感器或电子成像器。


背景技术：

4.图像传感器当前被使用在许多领域，特别是在电子设备中。图像传感器特别存在于人机界面应用或图像捕获应用中。这种图像传感器的使用领域特别是例如智能电话、机动车、无人机、机器人技术、以及虚拟或增强现实系统。
5.在某些应用中，同一电子设备可以具有多个不同类型的图像传感器。因此，这种设备可以包括例如第一彩色图像传感器、第二红外图像传感器、第三图像传感器，使得能够估计场景或对象的不同点相对于设备的距离等等。
6.在同一设备中搭载的图像传感器的这种多样性，本质上与这种设备的当前小型化的约束几乎不兼容。


技术实现要素：

7.需要改进现有的图像传感器。
8.实施例克服了已知图像传感器的全部或部分缺点。
9.实施例提供了一种像素，包括：
10.cmos支撑件；以及
11.至少两个有机光电探测器，
12.其中同一透镜与所述有机光电探测器竖直地成一直线。
13.实施例提供了一种图像传感器，其包括如上所描述的多个像素。
14.实施例提供了一种制造这种像素或这种图像传感器的方法，包括以下步骤：
15.提供cmos支撑件；
16.每个像素形成至少两个有机光电探测器；
17.形成与该像素或每个像素的有机光电探测器竖直地成一直线的同一透镜。
18.根据实施例，所述有机光电探测器中的至少两个光电探测器是堆叠的。
19.根据实施例，所述有机光电探测器中的至少两个光电探测器是共面的。
20.根据实施例，所述有机光电探测器被电介质彼此分离。
21.根据实施例，每个有机光电探测器包括第一电极，其与其它有机光电探测器的第一电极分离。
22.根据实施例，每个第一电极被耦合到读出电路，优选地被连接到读出电路，每个读出电路优选地包括在cmos支撑件中形成的三个晶体管。
23.根据实施例，所述有机光电探测器能够通过飞行时间法估计距离。
24.根据实施例，如上所描述的像素或传感器能够：
25.在部分红外光谱中操作；
26.在结构光中操作；
27.在高动态范围成像hdr中操作；和/或
28.在背景抑制下操作。
29.根据实施例，每个像素还包括在透镜下的彩色滤光片，该彩色滤光片让可见光谱和红外光谱的频率范围内的电磁波通过。
30.根据实施例，诸如所描述的传感器能够捕获彩色图像。
31.根据实施例，每个像素恰好包括：
32.第一有机光电探测器；
33.第二有机光电探测器；以及
34.第三有机光电探测器。
35.根据实施例，一方面的第三有机光电探测器以及另一方面的第一有机光电探测器和第二有机光电探测器堆叠，所述第一有机光电探测器和第二有机光电探测器是共面的。
36.根据实施例，对于每个像素，第一有机光电探测器和第二有机光电探测器具有矩形形状并且共同地内接在正方形内。
37.根据实施例，对于每个像素：
38.第一有机光电探测器被连接到第二电极；
39.第二有机光电探测器被连接到第三电极；并且
40.第三有机光电探测器被连接到第四电极。
41.根据实施例：
42.第一有机光电探测器和第二有机光电探测器包括由同一第一材料形成的第一有源层(active layer)；并且
43.第三有机光电探测器包括由第二材料制成的第二有源层。
44.根据实施例，第一材料与第二材料不同，所述第一材料能够吸收部分红外光谱的电磁波，并且所述第二材料能够吸收可见光谱的电磁波。
45.根据实施例：
46.第二电极对传感器像素的所有第一有机光电探测器是公共的；
47.第三电极对传感器像素的所有第二有机光电探测器是公共的；并且
48.第四电极对传感器像素的所有第三有机光电探测器是公共的。
附图说明
49.本发明的前述以及其它特征和优点将在下文结合附图对具体实施例及实施模式的非限制性描述中详细讨论，在附图中：
50.图1是图像传感器的实施例的局部简化分解透视图；
51.图2是图1的图像传感器的局部简化俯视图；
52.图3是图1和图2的图像传感器像素的读出电路的实施例的电气图；
53.图4是具有图3的读出电路的图像传感器的操作示例的信号时序图；
54.图5是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的步骤的局部简化截面图；
55.图6是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的另一步骤的局部简化截面图；
56.图7是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
57.图8是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
58.图9是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
59.图10是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
60.图11是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
61.图12是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
62.图13是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
63.图14是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
64.图15是形成图1和图2的图像传感器的方法的实施模式的又一步骤的局部简化截面图；
65.图16是沿着图1和图2的图像传感器的平面aa的局部简化截面图；
66.图17是沿着图1和图2的图像传感器的平面bb的局部简化截面图；以及
67.图18是图像传感器的另一实施例的局部简化截面图。
具体实施方式
68.在各种附图中，类似的特征已经由类似的附图标记指定。具体而言，不同实施例和实施模式所公共的结构和/或功能元件可以采用相同的附图标记指定，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。
69.为了清楚起见，仅示出了并且将详细说明对所描述的实施例和实施模式的理解有用的那些步骤和元件。具体而言，没有详细说明下文所描述的图像传感器的用途。
70.除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示在没有除了导体以外的任何中间元件的情况下的直接连接，并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连接或它们可以经由一个或多个其它元件耦合。
71.在以下描述中，当提及限定绝对位置的术语(诸如，术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)、或限定相对位置的术语(诸如，术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)、或限定方向的术语(诸如，术语“水平”、“竖直”等)时，除非另有说明，否则指的是附图的取向或正常使用位置中的图像传感器。
72.除非另有说明，否则表述“约”、“大约”、“基本上”和“近似”表示在10％以内，并且优选地在5％以内。
73.在以下描述中，在第一恒定状态(例如，被标记为“0”的低状态)和第二恒定状态(例如，被标记为“1”的高状态)之间交替的信号被称为“二进制信号”。同一电子电路中的不同二进制信号的高状态和低状态可以不同。具体而言，二进制信号可以与在高状态或低状态下可能不是完全恒定的电压或电流对应。
74.在以下描述中，除非另有说明，否则认为术语“绝缘”和“传导”分别意指“电绝缘”和“导电”。
75.层对辐射的透射率对应于从该层中出来的辐射的强度与进入该层的辐射的强度的比率，入射辐射的射线垂直于该层。在以下描述中，当辐射通过层或膜的透射率小于10％时，该层或膜被称为对辐射不透明。在以下描述中，当辐射通过层或膜的透射率大于10％时，该层或膜被称为对辐射透明。
76.在以下描述中，“可见光”指定波长在400nm至700nm范围内的电磁辐射，“红外辐射”指定波长在700nm至1mm范围内的电磁辐射。在红外辐射中，可以特别区分波长在700nm至1.7μm范围内的近红外辐射。
77.图像的像素对应于由图像传感器捕获的图像的单位元素。当光电设备是彩色图像传感器时，对于要获取的彩色图像的每个图像像素，它通常包括至少三个分量，其各自获取基本上以单色形式的光辐射，即具有小于130nm的宽度的波长范围(例如，红色、绿色和蓝色)。每个分量可以特别包括至少一个光电探测器。
78.图1是图像传感器1的实施例的局部简化分解透视图。
79.图像传感器1包括多个像素，例如几百万个像素或甚至几千万个像素。然而，为了简化起见，在图1中仅示出了图像传感器1的四个像素10、12、14和16，应当理解，实际上，图像传感器1可以包括更多个像素。可以将图像传感器1的这些像素分布在行和列中。
80.图像传感器1包括光子传感器(也被称为光电探测器)的第一阵列2和光电探测器的第二阵列4。在图像传感器1中，每个像素10、12、14、16均包括三个光电探测器，每个光电探测器属于光电探测器的两个阵列2、4中的一个或另一个。
81.在图1中，图像传感器1的每个像素10、12、14、16更具体地包括：
82.第一光电探测器，属于光电探测器的第一阵列2并且带有后缀“a”；
83.第二光电探测器，属于光电探测器的第一阵列2并且带有后缀“b”；和
84.第三光电探测器，属于光电探测器的第一阵列4并且带有后缀“c”。
85.因此，在图1中：
86.像素10包括第一光电探测器10a、第二光电探测器10b和第三光电探测器10c；像素12包括第一光电探测器12a、第二光电探测器12b和第三光电探测器12c；像素14包括第一光电探测器14a、第二光电探测器14b和第三光电探测器14c；以及像素16包括第一光电探测器16a、第二光电探测器16b和第三光电探测器16c。
87.光电探测器10a、10b、10c、12a、12b、12c、14a、14b、14c、16a、16b和16c可以与有机光电二极管(opd)或有机光敏电阻器对应。在以下描述中，图像传感器1的像素的光电探测器被认为与有机光电二极管对应。
88.在图像传感器1中，每个像素10、12、14、16还包括透镜18(由于其尺寸，也被称为微透镜18)和位于微透镜18下方的彩色滤光片30。在图1的简化表示中，彩色滤光片30内插在光电探测器的第二阵列4和微透镜18之间。
89.光电探测器的第一阵列2及光电探测器的第二阵列4堆叠，使得第三光电探测器10c、12c、14c、16c被堆叠到第一光电探测器10a、12a、14a、16a和第二光电探测器10b、12b、14b、16b。在图像传感器1中，第一光电探测器10a、12a、14a、16a和第二光电探测器10b、12b、14b、16b是共面的。
90.第一光电探测器10a、12a、14a、16a和第二光电探测器10b、12b、14b、16b的第一阵列2以及第三光电探测器10c、12c、14c、16c的第二阵列4都与读出电路的第三阵列6相关联，因此测量由阵列2和阵列4的光电探测器捕获到的信号。读出电路指的是用于对光电探测器进行读出、寻址和控制的晶体管组件。更普遍地，与同一像素的不同光电探测器相关联的读出电路共同形成所关注像素的读出电路。
91.根据该实施例，图像传感器1的读出电路的第三阵列6形成于支撑件8的表面处，cmos支撑件8例如是以cmos(互补金属氧化物半导体)技术在其顶部和内部上已经形成了集成电路(未示出)的一块硅晶片。仍然根据该实施例，集成电路因此形成读出电路的第三阵列6。在图1的简化表示中，光电探测器的第一阵列2覆盖读出电路的第三阵列6，使得两个阵列2、6堆叠。
92.图2是图1的图像传感器1的局部简化俯视图。在该俯视图中，仅示出了图像传感器1的像素10、12、14和16的微透镜18、第一光电探测器10a、12a、14a和16a以及第二光电探测器10b、12b、14b、16b。
93.在图像传感器1中，在图2的俯视图中，像素10、14、14和16具有基本上是方形的形状，优选地是正方形的形状。图像传感器1的所有像素优选地具有相同的尺寸，以在制造离势内。
94.在图2的俯视图中，由图像传感器1的每个像素10、12、14、16形成的正方形的边长大约在0.8μm至10μm的范围内，优选地在大约0.8μm和5μm的范围内，更优选地仍然在0.8μm至3μm的范围内。
95.属于同一像素的第一光电探测器和第二光电探测器(例如，像素10的第一光电探测器10a和第二光电探测器10b)都具有矩形的形状。光电探测器具有基本相同的尺寸，并且共同内接在由它们所属的像素(在本示例中为像素10)所形成的正方形内。由图像传感器1的每个像素的每个光电探测器所形成的矩形具有：基本上等于由每个像素形成的正方形的边长的长度、和基本上等于由每个像素形成的正方形的边长的一半的宽度。然而，空间形成于每个像素的第一光电探测器和第二光电探测器之间，使得它们相应的下电极是分离的。
96.在图像传感器1中，在图2的俯视图中，每个微透镜18的直径基本上等于，优选地等于由其覆盖的第一光电探测器和第二光电探测器共同形成的正方形的边长。在本实施例中，每个像素包括单个微透镜18。图像传感器1的每个微透镜18优选地相对于由其所属的光电探测器所形成的正方形居中。
97.作为变型，每个微透镜18可以采用另一类型的微米范围的光学元件代替，特别是微米范围的菲涅耳(fresnel)透镜、微米范围的折射率梯度透镜、或微米范围的衍射光栅。微透镜18是会聚透镜，每个透镜的焦距f在1μm至100μm的范围内，优选地在1μm至10μm的范围内。根据优选的实施例，所有微透镜18基本上相同，以在制造离势内。
98.微透镜18可以由二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、正性抗蚀剂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、环烯烃聚合物(cop)、聚二甲基硅氧烷(pdms)/
硅树脂、或环氧树脂制成。微透镜18可以通过抗蚀剂块的流动来形成。微透镜18还可以通过在pet、pen、cop、pdms/硅树脂、或环氧树脂的层上模制来形成。
99.图3是图1和图2的图像传感器1的像素10的读出电路的实施例的电气图。在图3中，仅考虑与图像传感器1的单个像素的光电探测器相关联的读出电路，应当理解，该图像传感器1的其他像素的其他光电探测器可以具有类似的读出电路。
100.仍然在这个示例中，考虑到每个光电探测器都与其自己的读出电路相关联，从而使得其能够相对于其他光电探测器独立地驱动。因此，在图3中：
101.像素10的第一光电探测器10a与第一读出电路20a相关联；
102.像素10的第二光电探测器10b与第二读出电路20b相关联；并且
103.像素10的第三光电探测器10c与第三读出电路20c相关联。三个读出电路20a、20b、20c共同形成像素10的读出电路20。
104.每个读出电路20a、20b、20c包括例如三个mos晶体管。这种电路当前用其光电探测器由表述“3t传感器”指定。特别地，在图3的示例中：
105.与第一光电探测器10a相关联的第一读出电路20a包括在两个端子204和206a之间与mos选择晶体管202串联的从动件装配(follower-assembled)的mos晶体管200；
106.与第二光电探测器10b相关联的第二读出电路20b包括在两个端子204和206b之间与mos选择晶体管202串联的从动件装配的mos晶体管200；并且
107.与第三光电探测器10c相关联的第三读出电路20c包括在两个端子204和206c之间与mos选择晶体管202串联的从动件装配的mos晶体管200。
108.在读出电路的晶体管是n沟道mos晶体管的情况下，每个端子204耦合到高参考电位的源，记为vpix。在读出电路的晶体管是p沟道mos晶体管的情况下，每个端子204耦合到低参考电位的源，例如接地。
109.端子206a耦合到第一导电轨道208a。第一导电轨道208a可以耦合到同一列像素的所有第一光电探测器。第一导电轨道208a优选地耦合到图像传感器1的所有第一光电探测器。
110.类似地，端子206b耦合到第二导电轨道208b，端子206c耦合到第三导电轨道208c。第二导电轨道208b可以耦合到同一列像素的所有第二光电探测器，第三导电轨道208c可以耦合到同一列像素的所有第三光电探测器。轨道208b优选地耦合到图像传感器1的所有第二光电探测器，轨道208c优选地耦合到图像传感器1的所有第三光电探测器。第一导电轨道208a、第二导电轨道208b和第三导电轨道208c优选地彼此不同。
111.在图3的实施例中：
112.第一导电轨道208a耦合(优选地连接)到第一电流源209a；
113.第二导电轨道208b耦合(优选地连接)到第二电流源209b；并且
114.第三导电轨道208c耦合(优选地连接)到第三电流源209c。
115.电流源209a、209b和209c不形成图像传感器1的像素10的读出电路20的一部分。换言之，图像传感器1的电流源209a、209b和209c在像素和读出电路的外部。
116.像素10的读出电路的晶体管202的栅极旨在接收像素10的选择的信号，记为sel_r1。假设图像传感器1的另一个像素的读出电路(例如，像素12的读出电路)的晶体管202的栅极旨在接收像素12的选择的另一信号，记为sel_r2。
117.在图3的示例中：
118.与像素10的第一光电探测器10a相关联的晶体管200的栅极耦合到节点fd_1a；
119.与像素10的第二光电探测器10b相关联的晶体管200的栅极耦合到节点fd_1b；并且
120.与像素10的第三光电探测器10c相关联的晶体管200的栅极耦合到节点fd_1c。
121.每个节点fd_1a、fd_1b、fd_1c通过复位mos晶体管210耦合到施加复位电位vrst的端子，其电位可以与电位vpix相同。晶体管210的栅极旨在接收信号rst以用于控制光电探测器的复位，特别是使得能够将节点fd_1a、fd_1b或fd_1c基本上复位为电位vrst。
122.在图3的示例中：
123.节点fd_1a连接到像素10的第一光电探测器10a的阴极电极102a；
124.节点fd_1b连接到像素10的第二光电探测器10b的阴极电极102b；并且
125.节点fd_1c连接到像素10的第三光电探测器10c的阴极电极102c。
126.仍然在图3的示例中：
127.像素10的第一光电探测器10a的阳极电极104a耦合到参考电位vtop_c1的源；
128.像素10的第二光电探测器10b的阳极电极104b耦合到参考电位vtop_c2的源；并且
129.像素10的第三光电探测器10c的阳极电极104c耦合到参考电位vtop_c3的源。
130.在图像传感器1中，电位vtop_c1例如被施加于图像传感器1的所有第一光电探测器公共的第一上电极。类似地，电位vtop_c2被施加到图像传感器1的所有第二光电探测器公共的第二上电极，电位vtop_c3被施加到图像传感器1的所有第三光电探测器公共的第三上电极。
131.在本公开的其余部分中，任意使用以下符号：
132.vfd_1a，以用于节点fd_1a处存在的电压；
133.vfd_1b，以用于节点fd_1b处存在的电压；
134.vsel_r1，以用于施加到像素10的读出电路20的晶体管202的栅极的电压，即施加到第一光电探测器10a、第二光电探测器10b和第三光电探测器10c的晶体管202的栅极的电压；以及
135.vsel_r2，以用于施加到像素12的读出电路的晶体管202的栅极的电压。
136.在本公开的其余部分中，认为分别地电压vsel_r1、vsel_r2的施加由分别记为sel_r1、sel_r2二进制信号控制。
137.已知其它类型的传感器，例如所谓的“4t”传感器。有机光电探测器的使用有利地使得能够节省出晶体管而使用3t传感器。
138.图4是具有图3的读出电路的图像传感器1的操作示例的信号时序图。
139.图4的时序图更具体地对应于图像传感器1在“飞行时间(time-of-flight)(tof)”模式下的操作示例。在该操作模式下，图像传感器1的像素用于估计它们与放置或定位于图像传感器1的对面的对象(物体、场景、面部等)分离之间的距离。为了估计该距离，它通过采用相关联的发射器系统(其在本文中没有描述)朝向对象发射光脉冲而开始。这种光脉冲通常是通过采用源自源的辐射(例如，源自发光二极管的近红外辐射)短暂照明对象来获得的。光脉冲然后由对象至少部分地反射，接着由图像传感器1捕获。然后计算或测量光脉冲在源与对象之间进行回程所花费的时间。图像传感器1有利地位于源附近，该时间对应于光
脉冲行进对象与图像传感器1之间分离的距离所花费的时间的大约两倍。
140.图4的时序图示出了二进制信号rst和sel_r1以及像素10的第一光电探测器10a和第二光电探测器10b的电位vtop_c1、vtop_c2、vfd_1a和vfd_1b的变化的示例。图4还以虚线示出了像素12的二进制信号sel_r2。图4的时序图是考虑到像素10的读出电路20的mos晶体管是n沟道晶体管的情况下建立了的。为了简化起见，在图4中没有详述图像传感器1的像素的第三光电探测器的驱动。
141.在时间t0处，信号sel_r1处于低状态，使得像素10的晶体管202断开。然后发起复位阶段。为此目的，信号rst保持在高状态，使得像素10的复位晶体管210导通。然后，在光电二极管10a和10b中累积的电荷朝向电位vrst的源放电。
142.仍然在时间t0处，电位vtop_c1处于高电平。高电平对应于第一光电探测器10a在以下这样的电压下的偏置，该电压大于由被称为“内置电位(built-inpotential)”的电位的施加而产生的电压。内置电位相当于阳极的功函数与阴极的功函数之间的差值。当电位vtop_c1处于高电平时，第一光电探测器10a不会累积电荷。
143.在继时间t0以后的时间t1之前，电位vtop_c1被设置为低电平。该低电平对应于第一光电探测器10a在负电压(即小于0v)下的偏置。因此，这使得第一光电探测器10a能够累积光生电荷。先前关于电位vtop_c1对第一光电探测器10a的偏置所描述的内容变换为电位vtop_c2对第二光电探测器10b的偏置的操作的解释。
144.在时间t1处，开始朝向包括一个或多个物体的场景发射第一红外光脉冲(发射的ir光)，其距离期望被测量，这使得能够获取场景的深度图。第一红外光脉冲具有记为ton的持续时间。在时间t1处，信号rst被设置为低电平，使得像素10的复位晶体管210断开，并且电位vtop_c2被设置为高电平。
145.在时间t1处，电位vtop_c1处于低电平，在图像传感器1的像素10的第一光电探测器10a中启动了记为ita的第一累积阶段。像素的累积阶段指定了在其期间像素在入射辐射的作用下收集电荷的阶段。
146.在继时间t1以后且与时间t1相隔时间段(记为td)的时间t2处，开始接收第二红外光脉冲(接收到的ir光)，该第二红外光脉冲源自第一红外光脉冲被场景中的物体的反射或被具有期望测量的至像素10的距离的物体的点的反射。因此，时间段td是物体至传感器1的距离的函数。然后在第一光电探测器10a中开始第一电荷收集阶段，记为cca。第一电荷收集阶段对应于在其期间在光电探测器10a中与入射光的强度成比例地(即与第二脉冲的光强度成比例地)生成电荷的时间段。第一电荷收集阶段致使读出电路20a的节点fd_1a处的电位vfd_1a的电平降低。
147.在本示例中，在继时间t2以后且与时间t1相隔时间段ton的时间t3处，第一红外光脉冲停止发射。电位vtop_c1同时被设置为高电平，从而标志着第一累积阶段的结束，并因此标志着第一电荷收集阶段的结束。
148.同时，电位vtop_c2被设置为低电平。然后在时间t3处，在图像传感器1的像素10的第二光电探测器10b中开始第二累积阶段，记为itb。假定第二光电探测器10b接收源自第二光脉冲的光，则仍然在时间t3处开始第二电荷收集阶段，记为ccb。第二电荷收集阶段致使读出电路20b的节点fd_1b处的电位vfd_1b的电平降低。
149.在继时间t3以后且与时间t2相隔基本等于ton的时间段的时间t4处，第二光脉冲
停止被像素10的第二光电探测器10b捕获。然后，第二电荷收集阶段在时间t4处结束。
150.在继时间t4以后的时间t5处，电位vtop_c2被设置为高电平。因此，这标志着第二累积阶段的结束。
151.在时间t5与继时间t5以后的时间t6之间，执行读出阶段，记为rt，在此期间测量由图像传感器1的像素的光电二极管收集的电荷量。为此目的，例如循序地读取图像传感器1的像素行。在图4的示例中，信号sel_r1和sel_r2被相继设置为高状态，以交替读取图像传感器1的像素10和12。
152.从时间t6直到继时间t6以后的时间t1’为止，发起新的复位阶段(reset)。信号rst被设置为高状态，使得像素10的复位晶体管210导通。然后在光电二极管10a和10b中累积的电荷朝向电位vrst的源放电。
153.借助于以下公式，计算将第一发射光脉冲的开头与第二接收光脉冲的开头分隔的时间段td：
154.[数学运算1]
[0155][0156]
在上面的公式中，记为δvfd_1a的量对应于在第一光电探测器10a的累积阶段期间的电位vfd_1a的下降。类似地，记为δvfd_1b的量对应于在第二光电探测器10b的累积阶段期间的电位vfd_1b的下降。
[0157]
在时间t1’处，通过第二光脉冲的发射来发起新的距离估计。新的距离估计包括分别类似于时间t2和t4的时间t2’和t4’。
[0158]
上文关于飞行时间模式下的操作示例已经说明了图像传感器1的操作，其中同一像素的第一和第二光电探测器以去同步方式来驱动。图像传感器1的优点在于它还可以在其它模式下操作，特别是在同一像素的第一和第二光电探测器以同步方式来驱动的模式。图像传感器1可以例如在全局快门模式下来驱动，即，图像传感器1还可以实施其中第一和第二光电探测器的累积阶段的开头和结尾同时进行的图像获取方法。
[0159]
因此，图像传感器1的优点在于能够根据不同的模式交替地操作。图像传感器1可以例如在飞行时间模式和全局快门成像模式下交替地操作。
[0160]
根据实施模式，图像传感器1的第一和第二光电探测器的读出电路在其它操作模式下交替地驱动，例如，在其中图像传感器1能够如下操作的模式：
[0161]
在部分红外光谱中操作；
[0162]
在结构光中操作；
[0163]
在高动态范围成像(hdr)中操作，例如，对于每个像素，确定第一光电探测器之一的累积时间大于第二光电探测器的累积时间；和/或
[0164]
在背景抑制下操作。
[0165]
因此，图像传感器1可用于在没有分辨率损失的情况下执行不同类型的图像，这是因为由图像传感器1能够实施的不同成像模式使用了相同数量的像素。能够将多个功能集成在同一像素阵列和读出电路中的图像传感器1的使用特别地使得能够响应电子设备的当前小型化的约束，例如智能电话设计和制造约束。
[0166]
在下文，图5至图15示出了形成图1和图2的图像传感器1的方法的另一实施模式的
连续步骤。为了简化起见，下文关于图5至图15所讨论的内容示出了图像传感器1的像素中的一部分的形成，例如，图像传感器1的像素12。然而，应该理解，这种方法可以扩展到类似于图像传感器1的图像传感器的任意数量的光电探测器和像素的形成。
[0167]
根据该实施例，首先形成像素12的第一光电探测器12a和第二光电探测器12b。然后形成像素12的第三光电探测器12c。该实施模式转换为形成图像传感器1的所有像素则将相当于：首先形成第一光电探测器和第二光电探测器的第一阵列2，然后形成第三光电探测器的第二阵列4。
[0168]
图5是形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施模式的步骤的局部简化截面图。
[0169]
根据该实施例，通过提供特别包括像素12的读出电路(未示出)的cmos支撑件8而开始。cmos支撑件8还包括在其上表面80处的接触元件32a和32b以及第二接触元件32c。在图5的截面图中，第一接触元件32a和32b具有“t”形，其中：
[0170]
水平部分在cmos支撑件8的上表面80上延伸；并且
[0171]
竖直部分从cmos支撑件8的上表面80向下延伸，以接触被耦合或连接到读出电路(未示出)的cmos支撑件8的下部金属化层(未示出)。
[0172]
第一接触元件32a和32b例如由形成在cmos支撑件8的上表面80上的导电轨道(第一接触元件32a和32b的水平部分)和由接触导电轨道的导电通孔(接触元件82a和82b的竖直部分)来形成。第二接触元件32c例如由与cmos支撑件8的上表面80齐平的导电通孔来形成。作为变型，第二接触元件32c也是“t”形的。第二接触元件32c可以具有比第一接触元件32a和32b的尺寸小的尺寸。然后调整第二接触元件32c的尺寸以避免干扰第一接触元件32a和32b的布局，同时提供最大的连接表面积。
[0173]
导电轨道和导电通孔可以由金属材料制成，例如，银(ag)、铝(al)、金(au)、铜(cu)、镍(ni)、钛(ti)和铬(cr)，或氮化钛(tin)。导电轨道和导电通孔可以具有单层或多层结构。在导电轨道具有多层结构的情况下，导电轨道可以由被绝缘层分隔开的导电层的堆叠形成。然后通孔横穿绝缘层。导电层可以由来自上面列表的金属材料制成，并且绝缘层可以由氮化硅(sin)或氧化硅(sio2)制成。
[0174]
在该相同步骤期间，清洁cmos支撑件8以去除其表面80处可能存在的杂质。清洁例如由等离子体执行。因此，该清洁在执行一系列的连续沉积(关于以下附图将详细说明)之前，提供了cmos支撑件8的令人满意的清洁度。
[0175]
在本公开的其余部分中，关于图6至图15所描述的方法的实施模式排他地包括在cmos支撑件8的上表面80上方执行操作。图6至图15的cmos支撑件8因此在整个过程中优选地与诸如关于图5所讨论的cmos支撑件8相同。为了简化起见，在以下附图中将不再详细说明cmos支撑件8。
[0176]
图6是从诸如关于图5所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施模式的另一步骤的局部简化截面图。
[0177]
在该步骤期间，在第一接触元件32a和32b的表面处执行对电子注入材料的沉积。选择性地结合到接触元件32a和32b的表面以形成自装配单层的材料被优选地沉积。该沉积从而优选地或仅仅覆盖第一接触元件32a和32b的自由上表面。如图6所示，因此形成了：
[0178]
像素12的第一有机光电探测器12a的下电极122a；以及
[0179]
像素12的第二有机光电探测器12b的下电极122b。
[0180]
作为变型，具有足够低的横向电导率以避免在两个相邻接触元件之间产生导电路径的电子注入材料的全板沉积。
[0181]
下电极122a和122b形成电子注入层(eil)以及分别地光电探测器12a和12b。下电极122a和122b优选地形成图像传感器1的光电探测器12a和12b的阴极。下电极122a和122b优选地通过旋涂或浸涂来形成。
[0182]
形成下电极122a和122b的材料选自包括以下的群组：
[0183]
金属或金属合金，例如，银(ag)、铝(al)、铅(pb)、钯(pd)、金(au)、铜(cu)、镍(ni)、钨(w)、钼(mo)，钛(ti)或铬(cr)、或镁银合金(mgag)；
[0184]
透明导电氧化物(tco)，特别是铟锡氧化物(ito)、铝锌氧化物(azo)、镓锌氧化物(gzo)、ito/ag/ito多层、ito/mo/ito多层、azo/ag/azo多层、或zno/ag/zno多层；
[0185]
聚乙烯亚胺(pei)聚合物或聚乙氧基乙烯亚胺(peie)、丙氧基化和/或丁氧基化的聚合物；
[0186]
碳、银和/或铜纳米线；
[0187]
石墨烯；以及
[0188]
这些材料中的至少两种的混合物。
[0189]
下电极122a和122b可以具有单层或多层结构。
[0190]
图7是从诸如关于图6所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的局部简化截面图。
[0191]
在该步骤期间，在cmos支撑件8的上表面侧80上执行第一层120的非选择性沉积。该沉积被称为“全板”沉积，这是因为它覆盖了cmos支撑件8的整个上表面80以及接触元件32a和32b、第二接触元件32c和下电极122a和122c的自由表面。根据该实施例，第一层120旨在形成像素12的第一光电探测器12a和第二光电探测器12b的有源层。第一层120的沉积优选地通过旋涂来执行。
[0192]
第一层120可以包括小分子、低聚物或聚合物。这些可以是有机或无机材料，特别地包括量子点。第一层120可以包括双极性半导体材料、或n型半导体材料和p型半导体材料的混合物，例如在纳米尺度上以叠层或紧密混合物的形式来形成本体异质结。第一层120的厚度可以在50nm至2μm的范围内，例如大约300nm。
[0193]
能够形成层120的p型半导体聚合物的示例是：
[0194]
聚(3-己基噻吩)(p3ht)；
[0195]
聚[n-9'-十七烷基-2,7-咔唑-alt-5,5-(4,7-二-2-噻吩基-2',1',3'-苯并噻二唑](pcdtbt)；
[0196]
聚[(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b；4,5-b']二噻吩)-2,6-二基-alt-(4-(2-乙基己基)-噻吩并[3,4-b]噻吩))-2,6-二基](pbdttt-c)；
[0197]
聚[2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯基-亚乙烯基](meh-ppv)；以及
[0198]
聚[2,6-(4,4-双-(2-乙基己基)-4h-环戊[2,1-b；3,4-b']二噻吩)-alt-4,7(2,1,3-苯并噻二唑)](pcpdtbt)。
[0199]
能够形成层120的n型半导体材料的示例是富勒烯，特别是c60、[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯([60]pcbm)、[6,6]-苯基-c71-丁酸甲酯([70]pcbm)、苝二酰亚胺、氧化锌(zno)或能够形成量子点的纳米晶体。
[0200]
图8是从诸如关于图7所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的局部简化截面图。
[0201]
在该步骤期间，在cmos支撑件8的上表面侧80上执行第二层124的非选择性沉积(全板沉积)。该沉积覆盖了第一层120的整个上表面。根据该实施模式，第二层124旨在形成像素12的第一光电探测器12a和第二光电探测器12b的上电极。第二层124的沉积优选地通过旋涂来执行。
[0202]
第二层124对其接收到的光辐射是至少部分地透明的。第二层124可以由透明导电材料制成，例如，透明导电氧化物(tco)、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、金属、或者这些化合物中的至少两种的混合物或合金制成。第二层124可以具有单层或多层结构。
[0203]
能够形成第二层124的tco的示例是：铟锡氧化物(ito)、铝锌氧化物(azo)和镓锌氧化物(gzo)、氮化钛(tin)、氧化钼(moo3)和氧化钨(wo3)。能够形成第二层124的导电聚合物的示例是：被称为pedot:pss的聚合物(其是聚(3，4)-乙烯二氧噻吩和聚(苯乙烯磺酸钠)的混合物)、以及聚苯胺(也被称为pani)。能够形成第二层124的金属的示例是：银、铝、金、铜、镍、钛和铬。能够形成第二层124的多层结构的示例是：azo/ag/azo型的多层azo和银结构。
[0204]
第二层124的厚度可以在10nm至5μm的范围内，例如大约60nm。在第二层124是金属的情况下，第二层124的厚度小于或等于20nm，优选地小于或等于10nm。
[0205]
图9是从诸如关于图8所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的局部简化截面图。
[0206]
在该步骤期间，第二竖直开口340、第二竖直开口342和第三竖直开口344通过第二层124和第一层120形成，一直到达cmos支撑件8的上表面80。在图9的示例中：
[0207]
第一竖直开口340和第二竖直开口342位于第一接触元件32a的任一侧(分别是第一接触元件32a的左侧和右侧)；和
[0208]
第二竖直开口342和第三竖直开口344位于第一接触元件32b的任一侧(分别是第二接触元件32b的左侧和右侧)。
[0209]
三个竖直开口340、342和344特别地旨在分离属于图像传感器1的同一行的光电探测器。第一竖直开口340进一步使得能够暴露第二接触元件32c的上表面。类似地，第三开口344使得能够暴露类似于第二接触元件32c的第三接触元件36c的上表面。开口340、342和344例如由于以下的连续步骤而形成：沉积光致抗蚀剂、通过掩模暴露于紫外光(光刻法)和物理蚀刻(例如反应性离子蚀刻法(rie))。
[0210]
因此，如图9所示地获得了以下项：
[0211]
像素12的第一光电探测器12a的有源层120a，其完全覆盖第一接触元件32a和下电极122a的自由表面；
[0212]
像素12的第二光电探测器12b的有源层120b，其完全覆盖第二接触元件32b和下电极122b的自由表面；
[0213]
像素12的第一光电探测器12a的上电极124a，其覆盖有源区120a；和
[0214]
像素12的第二光电探测器12b的上电极124b，其覆盖有源区120b。
[0215]
因此，仍然在图9的示例中：
[0216]
开口340被内插在一方面的像素12的第一光电探测器12a的有源层120a和上电极
124a、与另一方面的属于相邻像素(未示出)的第二光电探测器的有源层和上电极之间；
[0217]
开口342被内插在一方面的像素12的第一光电探测器12a的有源层120a和上电极124a、与另一方面的像素12的第二光电探测器12b的有源层120b和上电极124b之间；和
[0218]
开口344被内插在一方面的像素12的第一光电探测器12b的有源层120b和上电极124b、与另一方面的像素16(部分显示在图9中)的第一光电探测器16a的有源层160a和上电极164a之间。
[0219]
上电极124a和124b分别形成光电探测器12a和12b的空穴注入层(hil)。上电极124a和124b例如形成图像传感器1的光电探测器12a和12b的阳极。如图9所示，每个光电探测器因此由被内插在(或“夹在”)下电极和上电极之间的有源层形成。
[0220]
图10是从诸如关于图9所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的局部简化截面图。
[0221]
在该步骤期间，在cmos支撑件8的上表面80的一侧上的整个结构上沉积第三层126。第三层126优选地是所谓的“平坦化”层，其使得在光电探测器的封装之前能够获得具有平坦上表面的结构。
[0222]
在图10中，第三层126填充第一开口340、第二开口342和第三开口344。此外，第三层126整体地覆盖分别由第一光电探测器12a和第二光电探测器12b形成的堆叠。换言之，第一光电探测器12a和第二光电探测器12b被嵌入在第三平坦化层126中。
[0223]
第三平坦化层126可以由基于聚合物的电介质材料制成。第三平坦化层126可以作为变型包含氮化硅(sin)和氧化硅(sio2)的混合物，该混合物通过溅射、物理气相沉积(pvd)或等离子体增强化学气相沉积(pecvd)获得。
[0224]
第三平坦化层126也可以由氟化聚合物(特别是bellex以商品名“cytop”商业化的氟化聚合物)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)、聚对二甲苯、聚酰亚胺(pi)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、光刻树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、或这些化合物中的至少两种的混合物制成。
[0225]
作为变型，第三层126的沉积之前可以是第四的所谓的填充层或绝缘层128的沉积。填充层128(图10中仅(以虚线)示出其部分1280、1282和1284)然后优选地具有基本上等于由第一层120和第二层124共同形成的堆叠的厚度。部分1280、1282和1284分别填充第一开口340、第二开口342和第三开口344。换言之，在这种情况下，填充层128通过其部分1280、1282和1284覆盖cmos支撑件8的上表面80的自由区域，并且因此与第二层124的上表面基本齐平。
[0226]
在图像传感器1中，第四填充层128旨在使每个光电探测器与相邻的光电探测器电绝缘。根据实施例，填充层128的材料至少部分地反射由图像传感器1接收的光以使光电探测器彼此光学隔离。因此，填充层128被称为“黑色树脂”。
[0227]
填充层128可以是无机材料，例如，由氧化硅(sio2)或氮化硅(sin)制成。
[0228]
填充层128可由氟化聚合物(特别是由bellex以商品名“cytop”商业化的氟化聚合物)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚苯乙烯(ps)、聚对二甲苯、聚酰亚胺(pi)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、光刻树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂或这些化合物中至少两种的混合物制成。
[0229]
填充层128也可以由氧化铝(al2o3)制成。氧化铝可以通过原子层沉积(ald)来沉
积。填充层128的最大厚度可以在50nm到2μm的范围内，例如大约400nm。
[0230]
在本公开的其余部分中，假设的是包括在第三平坦化层126之前沉积第四填充层128的变型在该方法的实施模式中未被保留。因此认为仅沉积了第三平坦化层(其中平坦化层126填充开口340、342和344并且整体地覆盖由光电探测器12a和12b形成的堆叠)。然而，基于下文提供的指示，将以下步骤适应于沉积第三平坦化层126之前是沉积第四填充层128的情况在本领域技术人员的能力范围内。
[0231]
图11是从诸如关于图10所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的部分简化截面图。
[0232]
在该步骤期间，在第三平坦化层126中形成第四开口346和第五开口348。第四开口346和第五开口348分别位于与第二接触元件32c和第三接触元件36c竖直地成一直线的位置。
[0233]
第四开口346和第五开口348可以通过光刻法形成。作为变型，第四开口346和第五开口348可以通过包括以下连续操作的剥离技术来形成：
[0234]
沉积位于第二接触元件32c和第三接触元件36c的水平处的牺牲树脂层以形成树脂垫；
[0235]
沉积第三平坦化层126；和
[0236]
分离树脂垫以抑制位于与第二接触元件32c和第三接触元件36c竖直地成一直线的位置的第三平坦化层126的部分。
[0237]
根据该变型，优选定向地执行第三平坦化层126的沉积。该层126的沉积例如通过等离子体增强化学气相沉积(pecvd)来执行。
[0238]
第四开口346和第五开口348旨在分别使第二接触元件32c和第三接触元件36c的上表面暴露或脱离。第四开口346和第五开口348优选地具有大于第二接触元件32c和第三接触元件36c的水平尺寸的水平尺寸。
[0239]
第四开口346和第五开口348位于图像传感器1的像素12的第一光电探测器12a和第二光电探测器12b的任一侧上。在图11中，第三平坦化层126的部分1260因此覆盖由第一光电探测器12a和第二光电探测器12b形成的堆叠。
[0240]
图12是从诸如关于图11所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的部分简化截面图。
[0241]
在该步骤期间，在cmos支撑件8的上表面80一侧上的整个结构上沉积第五层130。在图12中，第五层130完全填充第四开口346和第五开口348。此外，第五层130完全覆盖第三平坦化层126的部分(特别是第三层126的部分1260)的自由上表面。
[0242]
根据该实施例，第五层130特别旨在随后形成图像传感器1的第三光电探测器的接触元件。第五层130可由与关于图8讨论的用于第二层124的材料相同的材料制成。第五层130优选地由金属制成。在第五层130为金属的情况下，第五层130的厚度小于或等于20nm，优选地小于或等于10nm。第五层130优选地对于由未来的第一光电探测器12a和未来的第二光电探测器12b所捕获的辐射是透明的。第五层130可以由透明的导电氧化物制成，例如氧化铟锡(ito)。
[0243]
图13是从诸如关于图12描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的部分简化截面图。
[0244]
在该步骤期间，第六开口350和第七开口352在第五层130中形成、向下到达第三层126的部分的上表面。在图13中，第六开口350和第七开口352界定了形成在第五层130中的第四接触元件32c'。在图13中，第四接触元件32c'具有“l”形。第四接触元件32c'接触第二接触元件32c的上表面并且部分地覆盖第三层126的部分1260的上表面。
[0245]
第四接触元件32c'旨在在第三层126的部分1260的表面处延续第二接触元件32c。第二接触元件32c和第四接触元件32c'因此共同形成图像传感器1的像素12的第三光电探测器12c的相同接触元件。
[0246]
类似地，形成在第五层130中的第五接触元件36c'延续第三接触元件36c。第三接触元件36c和第五接触元件36c'因此共同形成图像传感器1的像素16的第三光电探测器16c的相同接触元件。在图13中，第四接触元件32c'通过第七开口352与第五接触元件36c'分离。
[0247]
第六开口350和第七开口352优选地通过光刻法形成。第四接触元件32c'和第五接触元件36c'优选地通过反应离子蚀刻(rie)或通过溶剂蚀刻获得。
[0248]
作为变型，在执行如关于图12所讨论的第五层130的沉积之前沉积牺牲垫。垫可能被布置在第六开口350和第七开口352的位置处。然后通过剥离来去除牺牲垫以在关于图13所讨论的步骤期间形成开口350和352。
[0249]
图14是从例如关于图13所描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的局部简化截面图。
[0250]
在该步骤期间，在第五层130的表面处执行第六层132的沉积。优选地沉积选择性结合到接触元件32c'和36c'的表面的材料以形成自组装单层。因此如图14所示地形成了以下项：
[0251]
像素12的第三光电探测器12c的下电极122c，其覆盖第四接触元件32c'的上表面；和
[0252]
像素16的第三光电探测器16c的下电极162c，其覆盖第五接触元件36c'的上表面。
[0253]
下电极122c和162c分别形成第三光电探测器12c和16c的电子注入层(eil)。下电极122c和162c分别形成例如图像传感器1的第三光电探测器12c和16c的阴极。
[0254]
第三光电探测器12c和16c的下电极122c和162c可以由与第一光电探测器12a和第二光电探测器12b的下电极122a和122b相同的材料制成。下电极122c和162c还可以具有单层或多层结构。
[0255]
在该步骤期间，还在cmos支撑件8的上表面80的一侧上执行第七层134的非选择性沉积(全板沉积)。第七层134因此填充第六开口350和第七开口352，并且完全覆盖像素12的第三光电探测器12c的下电极122c和像素16的第三光电探测器16c的下电极162c。根据该实施例，第七层134旨在形成图像传感器1的像素的第三光电探测器的有源层。.
[0256]
根据优选的实施模式，第七层134的成分与第一层120的成分不同。第一层120例如具有大约940nm的吸收波长，而第七层134例如具有以可见波长范围为中心的吸收波长。
[0257]
在该步骤期间，在cmos支撑件8的上表面80的一侧上执行第八层136的非选择性沉积(全板沉积)。沉积因此覆盖第七层134的整个上表面。根据该实施模式，第八层136旨在分别形成像素12和16的第三光电探测器12c和16c的上电极。
[0258]
第八层136对其接收的光辐射至少部分地透明。第八层136可由与关于图8所讨论
的用于第二层124的材料相似的材料制成。
[0259]
图15是从诸如关于图14描述的结构，形成图1和图2的图像传感器1的方法的实施例的又一步骤的部分简化截面图。
[0260]
在该步骤期间，第九层138(被称为钝化层138)被沉积在cmos支撑件8的上表面80侧的整个结构上。第九层138旨在封装图像传感器1的有机光电探测器。因此，第九层138使得能够避免形成图像传感器1的光电探测器的有机材料由于暴露于例如水或环境空气中所包含的湿气而导致的劣化。在图15的示例中，第九层138覆盖第八层136的整个自由上表面。
[0261]
钝化层138可由通过原子层沉积法(ald)获得的氧化铝(al2o3)、通过物理气相沉积(pvd)获得的氮化硅(si3n4)或氮化硅(sio2)、通过等离子体增强化学气相沉积(pecvd)获得的氮化硅制成。或者，钝化层138可以由pet、pen、cop或cpi制成。
[0262]
根据实施例，钝化层138能够在形成彩色滤光片30和微透镜18之前进一步改善结构的表面状况。
[0263]
在该步骤期间，与每个像素的位置竖直地成一直线地形成彩色滤光片30。更具体地说，在图15中，与像素12的三个光电探测器12a、12b和12c竖直地成一直线地形成相同的彩色滤光片30。换言之，图像传感器1的每个像素均具有为所考虑像素的第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器所共有的单个彩色滤光片30。
[0264]
在该步骤期间，与光电探测器12a、12b和12c竖直地成一直线地形成像素12的微透镜18。在图15的示例中，微透镜18基本上相对于将第一光电探测器12a与第二光电探测器12b分离的开口342居中。因此获得图像传感器1的像素12。
[0265]
微透镜18定位为与图像传感器1的每个彩色滤光片30竖直地成一直线，使得图像传感器1包括与微透镜18一样多的彩色滤光片30。彩色滤光片30和微透镜18优选地具有相同的横向尺寸，使得给定像素的每个微透镜18完全覆盖与其相关联的彩色滤光片，但对于所有这些覆盖都没有覆盖属于相邻像素的彩色滤光片30。
[0266]
彩色滤光片30优选地是以可见光谱的颜色(红色、绿色或蓝色)为中心的彩色滤光片，以提供由第三光电探测器12c接收的波长范围的良好选择性。然而，彩色滤光片30让未被第三光电探测器12c吸收但被第一光电探测器12a和第二光电探测器12b吸收的辐射通过，例如940nm附近的近红外辐射。
[0267]
图16是沿着图1和图2的图像传感器1的平面aa(图2)的局部简化截面图。截面aa与图像传感器1的像素行平行的截面对应。
[0268]
在图16中，仅示出了图像传感器1的像素12和16。像素12和16属于图像传感器1的同一行像素。在图16的示例中，像素12的第一光电探测器12a和第二光电探测器12b以及像素16的第一光电探测器16a和第二光电探测器16b分别彼此分离。然而，仍然在图16的示例中，像素12的第三光电探测器12c和像素16的第三光电探测器16c共享相同的有源层134和相同的上电极136。
[0269]
图17是沿着图1和图2的图像传感器1的平面bb(图2)的局部简化截面图。截面bb与图像传感器1的像素列平行的截面对应。
[0270]
在图17中，仅分别示出了像素10的第一光电探测器10a和第三光电探测器10c以及像素12的第一光电探测器12a和第三光电探测器12c。在图17的示例中：
[0271]
像素10的第一光电探测器10a的下电极102a与像素12的第一光电探测器12a的下
电极122a分离；
[0272]
像素10的第三光电探测器10c的下电极102c与像素12的第三光电探测器12c的下电极122c分离；
[0273]
像素10的第一光电探测器10a的有源层100a和像素12的第一光电探测器12a的有源层120a通过相同的连续沉积形成；
[0274]
像素10的第一光电探测器10a的上电极104a和像素12的第一光电探测器12a的上电极124a通过另一相同的连续沉积形成；
[0275]
像素10的第三光电探测器10c的有源层和像素12的第三光电探测器12c的有源层由第七层134形成；以及
[0276]
像素10的第三光电探测器10c的上电极和像素12的第三光电探测器12c的上电极由第八层136形成。
[0277]
换言之，属于图像传感器1的相同像素列的像素的所有第一光电探测器具有公共有源层和公共上电极。上电极因此能够寻址同一列像素的所有第一光电探测器，而下电极能够单独寻址每个第一光电探测器。
[0278]
类似地，属于图像传感器1的相同像素列的像素的所有第二光电探测器具有：与这些相同像素的第一光电探测器的公共有源层分离的另一公共有源层、以及与这些相同像素的第一光电探测器的公共上电极分离的另一公共上电极。这另一公共上电极因此能够寻址相同列的像素的所有第二光电探测器，而下电极能够单独寻址每个第二光电探测器。
[0279]
图像传感器1的像素的所有第三光电探测器都具有：与这些相同像素的第一光电探测器和第二光电探测器的公共有源层分离的又一公共有源层，以及与这些相同像素的第一光电探测器和第二光电探测器的公共上电极分离的又一公共上电极。第三光电探测器公共的上电极因此能够寻址图像传感器1的所有像素的第三光电探测器，而下电极能够单独寻址每个第三光电探测器。
[0280]
图18是图像传感器5的另一实施例的部分简化截面图。
[0281]
图18所示的图像传感器5与关于图1和2所讨论的图像传感器1相类似。图像传感器5与图像传感器1的不同之处主要在于：
[0282]
图像传感器5的像素10、12、14和16被布置为沿着图像传感器5的同一行或同一列(然而，图像传感器1的像素10、12、14和16(图1)分布在图像传感器1的两个不同行和两个不同列上)；并且
[0283]
在图像传感器5中，图像传感器1的像素10、12、14和16的彩色滤光片30(图1)被位于微透镜18和钝化层138之间的彩色滤光片41r、41g和41b替换。换言之，在图1中以正方形布置的四个单色像素10、12、14和16在图18中在这里并排放置。
[0284]
更具体地，根据该实施例，图像传感器5包括：
[0285]
第一绿色滤光片41g，其内插在像素10的微透镜18与钝化层138之间；
[0286]
红色滤光片41r，其内插在像素12的微透镜18与钝化层138之间；
[0287]
第二绿色滤光片41g，其内插在像素14的微透镜18与钝化层138之间；以及
[0288]
蓝色滤光片41b，其内插在像素16的微透镜18与钝化层138之间。
[0289]
仍然根据该实施例，图像传感器5的彩色滤光片41r、41g和41b让不同于可见光谱的频率范围内的电磁波通过，并且让红外光谱的电磁波通过。彩色滤光片41r、41g和41b可
以对应于彩色树脂块。每个彩色滤光片41r、41g和41b能够让例如在700nm至1mm之间的波长处的红外辐射通过，并且对于彩色滤光片中的至少一些而言能够让可见光的波长范围通过。
[0290]
对于要获取的彩色图像的每个像素，图像传感器5可以包括：
[0291]
至少一个像素(例如，像素16)，其彩色滤光片41b能够让例如430nm至490nm的波长范围内的红外辐射和蓝光通过；
[0292]
至少一个像素(例如，像素10和14)，其彩色滤光片41g能够让例如510nm至570nm的波长范围内的红外辐射和蓝光通过；以及
[0293]
至少一个像素(例如，像素12)，其彩色滤光片41r能够让例如600nm至720nm的波长范围内的红外辐射和红光通过。
[0294]
与关于图1和2所讨论的图像传感器1相类似，图像传感器5的每个像素10、12、14、16都具有第一和第二光电探测器，其中第一和第二光电探测器能够通过飞行时间法估计距离，并且第三光电探测器能够捕获图像。因此，每个像素包括三个光电探测器，在图18中由块(opd)非常示意性地示出每个光电探测器。
[0295]
与图像传感器1类似，在图像传感器5中：
[0296]
像素10包括第一光电探测器10a、第二光电探测器10b和第三光电探测器10c；
[0297]
像素12包括第一光电探测器12a、第二光电探测器12b和第三光电探测器12c；
[0298]
像素14包括第一光电探测器14a、第二光电探测器14b和第三光电探测器14c；以及
[0299]
像素16包括第一光电探测器16a、第二光电探测器16b和第三光电探测器16c。
[0300]
在图像传感器5中，每个像素10、12、14和16的第一和第二光电探测器是共面的。每个像素10、12、14和16的第三光电探测器是共面的并且堆叠在第一和第二光电探测器上。像素10、12、14和16的第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器分别与读出电路20、22、24、26相关联。读出电路形成在cmos支撑件8内部及顶部上。因此，传感器5能够例如交替地执行飞行时间距离估计和彩色图像捕获。
[0301]
根据实施例，图像传感器5的像素的第一和第二光电探测器的有源层由与形成第三光电探测器的有源层的材料不同的材料制成。根据该另一实施例：
[0302]
形成第一和第二光电探测器的有源层的材料能够吸收部分红外光谱(优选近红外)的电磁波；并且
[0303]
形成第三光电探测器的有源层的材料能够吸收可见光谱的电磁波，同时让红外光谱的电磁波通过。与彩色滤光片41r、41g或41b组合的有源层134因此能够过滤未被用于飞行时间法距离估计的光电探测器所捕获的可见光。
[0304]
然后，图像传感器5可用于交替地或同时地获得：
[0305]
由于第一和第二光电探测器并且通过驱动它们而产生的飞行时间距离估计，如结合图4所讨论的那样；以及
[0306]
由于第三光电探测器通过例如以同步方式驱动第三光电探测器而产生的彩色图像。
[0307]
这种优选的实施例的优点在于，图像传感器5能够在彩色图像上叠加由飞行时间距离估计产生的信息。图像传感器5的操作的实施模式，该图像传感器例如使得能够生成对象的彩色图像并且在其中对于彩色图像的每个像素都包括表示图像传感器5与由所考虑的
像素表示的对象区域之间的距离的信息。换言之，图像传感器5可以形成物体表面、面部、场景等等的三维图像。
[0308]
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，可以组合这些各种实施例和变型的某些特征，并且本领域技术人员将会想到其它变型。
[0309]
最后，基于在上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。具体而言，基于上面的指示而将图像传感器1至5的读出电路的驱动适应于其它操作模式，例如用于具有或不具有附加光的红外图像的形成、具有背景抑制的图像的形成、以及高动态范围图像(同时hdr)的形成在本领域技术人员的能力范围内。