CN108369951B - 图像传感器、图像采集系统和图像传感器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种摄像器件、包括摄像器件的电子设备和包括含有摄像器件的电子设备的汽车，所述摄像器件包括：第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；其中所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长。

Description

图像传感器、图像采集系统和图像传感器的制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月15日提交的日本在先专利申请JP2015-244083的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及图像传感器、图像采集系统、包括图像传感器的电子设备、包括具有图像传感器的电子设备的汽车以及图像传感器的制造方法。
背景技术
过去，人们已经提出了能够同时获取可见光图像和红外光图像的各种类型的固态图像传感器，以将其应用于距离测量等。如此，包括固态图像传感器的结构，可以考虑如下的结构：该结构对沿水平方向布置的检测可见光的像素(RGB像素)和检测红外光的像素(IR像素)进行排列，该结构包括对包括RGB像素和IR像素的四个像素进行排列的结构。然而，当具有这种结构的固态图像传感器与其中RGB像素被配置成具有拜耳阵列的固态图像传感器进行比较时，用于可见光的像素在正常拜耳阵列中的至少一个位置被IR像素取代，并且这导致了其分辨率的降低。
为了防止上述水平阵列结构中的分辨率的降低，例如，(以下的)专利文献1提出了一种在垂直方向上层叠用于可见光的像素和用于红外光的像素以同时获取可见光图像和红外光图像的固态图像传感器结构。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP 2015-88691A
发明内容
技术问题
然而，当如上述专利文献1中提出的那样使用垂直层叠结构并且例如红外光像素是诸如单光子雪崩二极管(SPAD：single photon avalanche diode)等雪崩光电二极管(APD：avalanche photo diode)时，那么必须对APD施加高电压，这意味着在同一基板中产生一部分高电压驱动和一部分低电压驱动。结果，难以设计有效工作的这种垂直层叠结构的电路，而且因为可见光像素与红外光像素之间的像素尺寸不同，所以设计该结构也是有问题的。
因此，鉴于上述情况，本公开提出了能够降低或防止分辨率的降低和混色并且当同时检测两种波段的光(例如，可见光和红外光)时能够提供改善的驱动电路的分离的图像传感器、图像采集系统和图像传感器的制造方法。
解决问题的技术方案
根据本公开的实施例，提供了一种图像传感器，其包括光接收单元，所述光接收单元包括：长波长传感器阵列，所述长波长传感器阵列由接收预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成；绝缘体层，所述绝缘体层位于所述长波长传感器阵列上，反射所述预定波段的光中的短波长侧的光，并且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体层；以及短波长传感器阵列，所述短波长传感器阵列位于所述绝缘体层上并且由接收所述短波长侧的光的多个像素组成。根据本公开的另一个实施例，提供了一种摄像器件、包括摄像器件的电子设备、包括含有摄像器件的电子设备的汽车及其制造方法，其中所述摄像器件包括：第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；其中所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长。
根据本公开的实施例，提供了一种图像采集系统，其包括图像传感器和光源，所述图像传感器包括光接收单元和光学滤波器，所述光接收单元包括：长波长传感器阵列，所述长波长传感器阵列由接收预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成；绝缘体层，所述绝缘体层位于所述长波长传感器阵列上，反射所述预定波段的光中的短波长侧的光，并且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体层；以及短波长传感器阵列，所述短波长传感器阵列位于所述绝缘体层上并且由接收所述短波长侧的光的多个像素组成，所述光学滤波器位于所述光接收单元的前一级并且允许所述长波长侧的光中的一部分波段的光透过所述光学滤波器，所述光源发射透过所述光学滤波器的波段的光。
根据本公开的实施例，提供了一种图像传感器的制造方法，所述方法包括：在预定基板上形成由接收预定波段的光中的短波长侧的光的多个像素组成的短波长传感器阵列；在所述预定基板上形成由接收所述预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成的长波长传感器阵列；并且将所述短波长传感器阵列设置在绝缘体的一侧，并且将所述长波长传感器阵列安置在所述绝缘体的另一侧，所述绝缘体反射所述短波长侧的光且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体。
根据本公开的实施例，所述光接收单元的所述短波长传感器阵列接收预定波段的光中的短波长侧的光，并且所述光接收单元的所述长波长传感器阵列接收所述预定波段的光中的长波长侧的光。另外，所述短波长传感器阵列和所述长波长传感器阵列通过绝缘体层而电分离，所述绝缘体层反射所述预定波段的光中的所述短波长侧的光且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体层。
本发明的有益效果
如上所述，根据本公开的实施例，降低或防止了分辨率的降低，降低或防止了混色，并且当同时检测两种波段的光(例如，可见光和红外光)时，存在改善的驱动电路的分离。
本文中所描述的有益效果不是限制性的。伴随或代替本文中所描述的效果，可以实现本文中所描述的任一种或多种效果或其他效果。
附图说明
图1是示意性地示出了根据本公开实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
图2A是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
图2B是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
图3A是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的可见光波长选择滤波器的位置图案的示例的说明图。
图3B是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的可见光波长选择滤波器的位置图案的示例的说明图。
图4A是示意性地示出了根据本实施例的绝缘体层的示例的说明图。
图4B是示出了根据本实施例的绝缘体层的反射特性的示例的说明性曲线图。
图5是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
图6A是用于说明根据本实施例的图像传感器中的光学滤波器的光学特性的示例的说明图。
图6B是用于说明根据本实施例的图像传感器中的光学滤波器的光学特性的示例的说明图。
图7A是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的短波长传感器阵列的线示例(line example)的说明图。
图7B是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的短波长传感器阵列的线示例的说明图。
图8A是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的线示例的说明图。
图8B是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器中的线示例的说明图。
图9是示意性地示出了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
图10是说明性地示出了根据本实施例的图像传感器的制造方法的流程示例的流程图。
图11是示意性地示出了根据本实施例的图像采集系统的整体结构的说明图。
图12是用于说明根据本实施例的图像采集系统的说明图。
图13是用于说明根据本实施例的图像采集系统的说明图。
图14是用于说明根据本实施例的图像采集系统的说明图。
图15是用于说明根据本实施例的图像传感器的第一具体示例的说明图。
图16是说明性地示出了图像传感器的第一具体示例中的光学滤波器的透射特性的曲线图。
图17是示意性地示出了可应用于图像传感器的第一具体示例的光源的结构的说明图。
图18是示出了根据本实施例的图像传感器的第二具体示例中的绝缘体层的反射特性的说明性曲线图。
图19是用于说明图像传感器的第二具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。
图20是示出了图像传感器的第二具体示例中的光学滤波器的透射特性的说明性曲线图。
图21是示意性地示出了可应用于图像传感器的第二具体示例的光源的结构的说明图。
图22是用于说明根据本实施例的图像传感器的第三具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。
图23是用于说明根据本实施例的图像传感器的第四具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细说明本公开的实施例。在本说明书和附图中，使用相同的附图标记表示具有基本相同的功能和结构的结构要素，并且省略对这些结构要素的重复说明。
需要指出的是，将按照下列顺序进行说明。
1.实施例
1.1.关于图像传感器的整体结构
1.2.关于图像传感器的制造方法
1.3.关于图像采集系统
1.4.关于图像传感器的具体示例
(实施例)
<关于图像传感器的整体结构>
首先，参照图1至图9详细说明根据本公开实施例的图像传感器的整体结构。图1至图2B是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。图3A和图3B是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器中的可见光波长选择滤波器的位置图案的示例的说明图。图4A是示意性地图示了根据本实施例的绝缘体层的示例的说明图，并且图4B是图示了根据本实施例的绝缘体层的反射特性的示例的曲线图。图5是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。图6A和图6B是用于说明根据本实施例的图像传感器中的光学滤波器的光学特性的示例的说明图。图7A和图7B是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器中的短波长传感器阵列的线示例的说明图。图8A和图8B是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器中的线示例的说明图。图9是示意性地图示了根据本实施例的图像传感器的整体结构的说明图。
根据本实施例的图像传感器10例如是CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器，并且包括光接收单元，如图1示意性地示出的，该光接收单元包括长波长传感器阵列101、绝缘体层103和短波长传感器阵列105。
预定波段的入射光(例如，可见光光谱中的光和红外光光谱中的光)进入图像传感器10中。长波长传感器阵列101是包括接收入射光中的相对较长波长侧的光(例如，红外光光谱中的光)的多个像素的传感器阵列。该长波长传感器阵列101通过使用将长波长侧的光转换为与检测到的长波长侧的光的光量相对应的量的电荷(例如，电子)的光电转换材料形成。
绝缘体层103位于长波长传感器阵列101上。绝缘体层103对进入图像传感器10中的预定波段的入射光中的相对较短波长侧的光(例如，可见光光谱中的光)进行反射，并且绝缘体层103允许长波长侧的光透过绝缘体层103。
短波长传感器阵列105位于绝缘体层103上。短波长传感器阵列105是包括接收进入图像传感器10中的预定波段的入射光中的相对较短波长侧的光的多个像素的传感器阵列。该短波长传感器阵列105通过使用将短波长侧的光转换为与检测到的短波长侧的光的光量相对应的量的电荷(例如，电子)的光电转换材料形成。
在各种实施例中，可以优选的是，长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105形成为使得待检测的光的光量的波长彼此不同，因此，可以优选的是，长波长传感器阵列101中使用的光电转换材料和短波长传感器阵列105中使用的光电转换材料彼此不同。
如图1所示，根据本实施例的图像传感器10是长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105经由绝缘体层103垂直定位(例如，在相对于基板的深度方向上)的层叠式图像传感器。
因此，如图1中的说明性结构所示，根据本实施例的图像传感器10的光接收单元利用位于上部(例如，最靠近该结构的光接收侧的一侧)的短波长传感器阵列105来检测短波长侧的光。另外，短波长侧的光不能透过绝缘体层103，因此到达短波长传感器阵列105与绝缘体层103之间的界面的短波长侧的光被反射到短波长传感器阵列105侧。由此，提高了短波长传感器阵列105的检测灵敏度，并且防止了短波长侧的光到达长波长传感器阵列101，因此可以防止长波长传感器阵列101的混色。另外，长波长侧的光透过短波长传感器阵列105和绝缘体层103、到达长波长传感器阵列101、并且被长波长传感器阵列101检测到。
在各种实施例中，可以优选的是，在根据本实施例的图像传感器10中，入射光中的目标波段是从可见光波段到红外光波段。当该波段是从可见光波段到红外光波段时，可以优选的是，短波长传感器阵列105被设定为检测可见光(其是相对较短波长的光)的可见光传感器阵列，并且长波长传感器阵列101被设定为检测红外光(其是相对较长波长的光)的红外光传感器阵列。如下所述，当入射光是从可见光波段到红外光波段时，具体实施方式说明了短波长传感器阵列105是可见光传感器阵列且长波长传感器阵列101是红外光传感器阵列的说明性情况。
在一些实施例中，使用能够检测红外光的光电转换材料的红外光检测传感器阵列可以被用作充当红外光传感器阵列的长波长传感器阵列101。能够检测红外光的各种类型的半导体材料都可以用作光电转换材料，例如其可以至少包括InGaAs、FeS2、CuInGaSe和Si中的一种或多种。另外，例如，诸如单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode：SPAD)等雪崩光电二极管(APD)(例如，载流子倍增二极管)可以用作红外光检测传感器阵列。
在一些实施例中，使用能够检测可见光的光电转换材料的可见光检测传感器阵列可以被用作充当可见光传感器阵列的短波长传感器阵列105。该光电转换材料可以是包括化合物半导体的各种类型的半导体。在各种实施例中，例如，使用至少包含Si的光电转换材料可能更容易和方便。
如图1所示，绝缘体层103被布置在长波长传感器阵列101与短波长传感器阵列105之间。当长波长传感器阵列101充当红外光传感器阵列并且短波长传感器阵列105充当可见光传感器阵列时，可以优选的是，该绝缘体层103通过使用如下的绝缘体来形成：该绝缘体反射可见光，并允许红外光透过该绝缘体。也可以优选的是，使用其中多个绝缘体层叠成多个层的绝缘体多层膜。
如上所述，根据本实施例的图像传感器10优于现有技术，因为例如红外光学传感器的像素不必位于如下区域中：如过去那样，该区域原本会是可见光传感器阵列的像素的一部分(例如，牺牲可见光传感器阵列的像素的一部分)。相反，在本文所述的各种实施例中，通过利用绝缘体层103将长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105分成顶部和底部(例如，在相对于基板的垂直或深度方向上将长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105分开)，与其中可见光/红外光像素在水平方向上排列的图像传感器(例如，CMOS图像传感器)相比，可以减少分辨率的降低。
另外，当诸如APD等载流子倍增传感器阵列被用作充当红外光传感器阵列的长波长传感器阵列101时，可以利用低驱动电压(例如，约2V至约5V)驱动充当可见光传感器阵列的短波长传感器阵列105，并且可以利用高驱动电压(例如，约10V至约30V，或约15V至约25V)驱动长波长传感器阵列101。如上所述，根据本实施例的图像传感器10，即使当使用不同的电压驱动时，长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105也可以通过绝缘体层103电分离。结果，与过去相比，图像传感器10的电路设计变得非常容易。
在各种实施例中，可以优选的是，如图2A所示，在图像传感器10中的短波长传感器阵列105的上部进一步设置可见光波长选择滤波器107和光收集结构元件109(例如，可见光波长选择滤波器107和光收集结构元件109可以位于比短波长传感器阵列105更靠近入射光的位置处)。
可见光波长选择滤波器107不受本文中的说明的限制，并且可以通过使用允许某一波段的光透过且还吸收或反射另一波段的光的材料形成。可以根据期望的波段来选择允许这种透射和吸收/反射的材料，以在短波长传感器阵列105的像素处形成图像。
在各种实施例中，可以优选的是，在可见光波长选择滤波器107的上部设置用于使进入目标短波长传感器阵列105的像素中的光在短波长传感器阵列105上形成期望的图像的光收集结构元件(例如，片上透镜(On-Chip-Lens)：OCL)109。图2A图示了光收集结构元件109具有凸透镜形状的情况，但是光收集结构元件109的形状不受本文中的说明的限制，并且光收集结构元件109的形状可以根据期望的光收集特性具有任何形状。例如，这种光收集结构元件109可以通过使用具有期望的折射率的光学材料形成。
如图2A所示，根据本实施例的长波长传感器阵列101可以由短波长传感器阵列105的多个像素共享，并且如图2B所示，长波长传感器阵列101可以针对短波长传感器阵列105的各个单独的像素而分开地设置。例如，如图2B所示，可以存在分别针对各个单独的像素设置的长波长传感器阵列101的各个部分，然而短波长传感器阵列105例如可以在多个像素之间共享。如图2A所示，当长波长传感器阵列101被短波长传感器阵列105的像素共享时，可以额外地改善长波长传感器阵列101的灵敏度。另外，如图2B所示，当长波长传感器阵列101针对短波长传感器阵列105的各个像素分开设置时，可以额外地改善长波长传感器阵列101的分辨率。
另外，可见光波长选择滤波器107的颜色的图案不受本文中的说明的限制。例如，由允许红色光透过的滤色器制成的R滤波器、由允许绿色光透过的滤色器制成的G滤波器和由允许蓝色光透过的滤色器制成的B滤波器可以被安置成形成如图3A所示的拜耳阵列。另外，在可见光波长选择滤波器107中，除了上述三种类型的滤色器以外，还可以使用由允许可见光波段的光透过的白色滤波器组成的W滤波器，并且这四种类型的滤色器可以被安置成形成如图3B所示的白色棋盘格阵列(white checker array)。
接着，参照图4A和图4B说明设置在根据本实施例的图像传感器10中的绝缘体层103的示例。在各种实施例中，当长波长传感器阵列101充当红外光传感器阵列且短波长传感器阵列105充当可见光传感器阵列时，可以优选的是，绝缘体层103使用其中多个绝缘体层叠成多个层的绝缘体多层膜。该绝缘体多层膜不受本文中的说明的限制，并且可以使用例如如图4A所示的由TiO2、SiO2和Si3N4制成的多层结构的绝缘体多层膜。
图4B图示了由TiO2、SiO2和Si3N4制成的绝缘体多层膜的反射光谱特性。在图4B中，横轴为波长(单位：nm)，纵轴为反射率。从图4B中可以看出，在等于或小于波长650nm的可见光区域中反射率高，并且在等于或大于波长800nm的红外光区域中反射率非常低。因此，如这些反射光谱特性所示，通过使用该绝缘体多层膜作为绝缘体层103，可以在反射可见光的同时透射红外光。
在各种实施例中，可以优选的是，根据本实施例的上述图像传感器10在短波长传感器阵列105的前一级(例如，比短波长传感器阵列105更靠近入射光的位置)还包括光学滤波器111，光学滤波器111透射长波长侧的入射光中的一部分波段的光。当长波长传感器阵列101充当红外光传感器阵列且短波长传感器阵列105充当可见光传感器阵列时，光学滤波器111充当仅透射红外光波段中的一部分波段λ0的红外截止滤波器(infrared cutfilter)。如上所述，一部分长波长侧的光被光学滤波器111截止，以限制进入短波长传感器阵列105中的长波长侧的光的波段，从而减少了长波长侧的光进入短波长传感器阵列105中的混色，并且额外地改善了短波长传感器阵列105的颜色再现性。
需要指出的是，光学滤波器111的位置的定位不受本文中的说明的限制。光学滤波器111可以位于短波长传感器阵列105的前一级的位置(例如，比短波长传感器阵列105更靠近入射光的位置)，并且光学滤波器111也可以被设置在如图5所示的光收集结构元件109的前一级的位置(例如，比光收集结构元件109更靠近入射光的位置)。而且，光学滤波器111的位置可以在光收集结构元件109与可见光波长选择滤波器107之间，并且其可以在可见光波长选择滤波器107与短波长传感器阵列105之间。
光学滤波器111的光学特性可以根据短波长传感器阵列105的光电转换材料的光学特性来确定。例如，当Si被用作短波长传感器阵列105的光电转换材料时，Si吸收直到波长1.0μm的近红外光。因而，可以优选的是，如图6A示意性地所示，当等于或小于波长1.0μm的近红外光波段被选择作为波段λ0时，光学滤波器111的光学特性为使得光学滤波器111允许可见光波段透过光学滤波器111并且还允许仅在波段λ0附近的选择性波段(或极具选择性的波段)透过光学滤波器111。另外，即使当Si被用作短波长传感器阵列105的光电转换材料时，Si也不会吸收等于或大于波长1.1μm的近红外光，因此当波段λ0等于或大于1.1μm时，减少了近红外光在短波长传感器阵列105中的吸收。在这种情况下，可以优选的是，如图6B示意性地示出的，光学滤波器111的光学特性允许可见光波段和等于或大于波长1.1μm的近红外光波段透过光学滤波器111，且不允许小于波长1.1μm的近红外光透过光学滤波器111。在这种情况下，没有指定透过光学滤波器111的红外光的波长的上限；然而，其可以是属于中红外光波段的波长，且其可以是属于远红外光波段的波长。
接着，参照图7A和图7B说明根据本实施例的图像传感器中的短波长传感器阵列的配线(在本文中，也被称为“线”)。如本文所述的线可以是与像素晶体管、VDD和垂直信号线或其他信号线连接的多个布线层中的任意一个(例如，线可以包括图9中的布线40，其布置在布线层41中且与所有的像素晶体管和电源电压连接)。在某些情况下，位于上侧(例如，更靠近光入射侧的一侧)的短波长传感器阵列105的线会影响位于下侧(例如，远离光入射侧的一侧)的长波长传感器阵列101的各个像素的光收集状态。当长波长传感器阵列101的像素大于短波长传感器阵列105的像素时，由线产生的这种影响可能很明显。例如，如果各个像素的线的布置不是理想的(例如，配线布置在像素块的边界下方或像素块的尺寸与IR像素的尺寸相同)，那么光会被线遮挡。在这种情况下(如在图7A和图7B中)，当长波长传感器阵列101的像素大于短波长传感器阵列105的像素时，可以通过将长波长传感器阵列101中的像素的重复间距(例如，各个像素中的线之间的距离)设定成作为短波长传感器阵列105中的像素的重复间距的倍数的整数来降低这种影响。例如，可以通过将长波长传感器阵列101的像素尺寸设定成短波长传感器阵列105的像素的布局中的垂直最小重复和水平最小重复(片上滤色器(OCCF：on-chip color filter)间距)的m倍和n倍来降低这种影响。在这个示例中，m和n中的各者是等于或大于2的整数。如图7A所示，长波长传感器阵列101中的每一个像素区域在短波长传感器阵列105中存在四个像素块(短波长传感器阵列105中示出了总共16个像素块，并且长波长传感器阵列101中示出了四个像素区域)，其是双倍间距。
作为进一步的说明性示例，将说明如图7A所示的长波长传感器阵列101的像素阵列的周期为短波长传感器阵列105中的像素阵列的周期的两倍的情况。在这个示例中，因为线会由于阻挡光透射而引起阴影，所以可以优选的是，右侧和左侧的像素线中的2条以及上侧和下侧的像素线中的2条被安置在如图7A中的短波长传感器阵列105的2x 2像素中，以便避免短波长传感器阵列105的像素的线对到长波长传感器阵列101的像素的光的遮挡。由此，有利地减少了长波长传感器阵列101的像素的阴影。另外，当m和n等于或大于3时，例如如图7B所示的3倍周期的情况下所示，像素之间的边界要尽可能对准，并且可以在像素的边界处安置两条以上的线。由此，可以降低长波长传感器阵列101的像素的阴影性能。
另外，如图8A和图8B说明性地示出的，长波长传感器阵列101的线的像素线层121可以设置在长波长传感器阵列101下方，并且短波长传感器阵列105的线的像素线层123可以设置在短波长传感器阵列105下方。如图所示，根据长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105的像素位置设置多条线125，并且这些多条线125设置在这些像素线层121、123的内部部分中(例如，像素线层121、123的内部部分内)。为了从目标像素线层提取信号，可以在图像传感器10中形成贯通连接孔，以使用设置在贯通连接孔的底部中的金属焊盘来提取信号。
当长波长传感器阵列101的驱动电压和短波长传感器阵列105的驱动电压彼此不同时，如图8A所示，可以优选的是，将用于从长波长传感器阵列101提取信号的贯通连接孔127中的各者设置成与用于从短波长传感器阵列105提取信号的贯通连接孔129中的各者分开。此外，可以在贯通连接孔127的底部设置长波长传感器阵列专用焊盘131，并且可以在贯通连接孔129的底部设置短波长传感器阵列专用焊盘133。
另一方面，当长波长传感器阵列101的驱动电压和短波长传感器阵列105的驱动电压相同时，用于从长波长传感器阵列101提取信号的贯通连接孔和用于从短波长传感器阵列105提取信号的贯通连接孔是共用的(例如，用于从长波长传感器阵列101提取信号的贯通连接孔与用于从短波长传感器阵列105提取信号的贯通连接孔相同)，并且焊盘137设置在这些共用的贯通连接孔135的底部，如图8B所示。
另外，如图9所示，在根据本实施例的图像传感器10中，可以在长波长传感器阵列101下方额外地设置包括逻辑电路和存储器电路中的至少一者的半导体层151。在各种实施例中，可能重要的是，长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105在图像传感器10中没有电连接，因此长波长传感器阵列101到半导体层151的电连接与短波长传感器阵列105到半导体层151的电连接电分离。通过在长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105上额外地层叠该半导体层151，可以在传感器阵列正下方执行更复杂的信号处理，并且可以以较高的速度执行图像传感器10中的信号处理。
因此，参照图1至图9详细说明了根据本实施例的图像传感器10的整体结构。
<关于图像传感器的制造方法>
接着，将参照图10简单地说明根据本实施例的上述图像传感器10的制造方法。图10是图示了根据本实施例的图像传感器10的制造方法的示例的流程图。
根据本实施例的图像传感器10的制造方法包括：在预定基板上形成由接收预定波段的光中相对较短波长侧的光的多个像素组成的短波长传感器阵列；在预定基板上形成由接收预定波段的光中相对较长波长侧的光的多个像素组成的长波长传感器阵列；将短波长传感器阵列设置在绝缘体的一侧，该绝缘体反射短波长侧的光并且允许长波长侧的光透过该绝缘体；并且将长波长传感器阵列安置在该绝缘体的另一侧。
如图10说明性地示出的，例如，通过使用制造工艺在预定基板上形成先前说明的短波长传感器阵列105(步骤S101)。其后，通过使用制造工艺在基板的与形成有短波长传感器阵列105的一侧相反的一侧形成绝缘体层103(步骤S103)。
另一方面，通过使用制造工艺在预定基板上形成先前说明的长波长传感器阵列101(步骤S105)。
其后，将短波长传感器阵列105和长波长传感器阵列101经由绝缘体层103连接(步骤S107)。由此，可以制造根据本实施例的图像传感器10。
需要指出的是，图10图示了其中绝缘体层103形成在用于形成短波长传感器阵列105的基板的后表面上的情况；然而，绝缘体层103可以形成在用于形成长波长传感器阵列101的基板的后表面上。
在上述说明中，参照图10简单地说明了根据本实施例的图像传感器10的制造方法。需要指出的是，下面将参照进一步的具体示例再次说明根据本实施例的图像传感器10的更具体的制造方法。
<关于图像采集系统>
接着，将参照图11至图14说明使用根据本实施例的图像传感器10的图像采集系统。图11是示意性地图示了根据本实施例的图像采集系统的整体结构的说明图。图12至图14是用于说明根据本实施例的图像采集系统的说明图。
如图11示意性地示出的，根据本实施例的图像采集系统1包括图像传感器10、光源20和控制单元30，图像传感器10包括光学滤波器111。另外，如果需要，根据本实施例的图像采集系统1还可以包括由一个或多个光学元件组成的光学系统40。
在各种实施例中，可以优选的是，如图11所示，根据本实施例的图像采集系统1中使用的图像传感器10是包括光学滤波器111的图像传感器10。使用其中图像传感器10包括充当红外光传感器阵列的长波长传感器阵列101和充当可见光传感器阵列的短波长传感器阵列105的情况的示例进行下列说明。
光源20朝向被摄体发射透过设置在图像传感器10中的光学滤波器111的波段的光(在本示例中，为近红外光)。光源20不受限制，并且可以是发射期望的波段的光的任何光源。例如，各种类型的发光二极管(LED：light-emitting diode)和各种类型的激光光源可以被用作光源20。
例如，图像传感器10的短波长传感器阵列105可以由包括Si的光电转换材料形成，并且可以设定成使得透过光学滤波器111的近红外光波段包含在被Si吸收的波段中。在这种情况下，例如，使用AlGaAs基半导体的LED或激光光源可以用作光源20。
另外，图像传感器10的短波长传感器阵列105可以由包括Si的光电转换材料形成，并且可以设定成使得透过光学滤波器111的近红外光波段不包括被Si吸收的波段。在这种情况下，例如，使用InGaAs基半导体的LED或激光光源可以用作光源20。
根据本实施例的光源20可以连续发射上述波长的光，但是可以优选的是，光源20可以发射上述波长的脉冲光。通过使用能够进行脉冲驱动的光源20，这使得能够基于飞行时间(TOF：time of flight)原理进行距离测量。TOF通过使用延迟时间Δt来测量到被摄体的距离，在该延迟时间Δt的期间内，脉冲光被发射、在被摄体上反射并且返回。下面将再次说明基于TOF原理的距离测量方法。
例如，控制单元30配置有各种类型的电气电路(在本文中，也被称为电路)，或各种类型的IC芯片等或数字信号处理器(DSP：digital signal processor)或其他类型的处理器，所述各种类型的IC芯片等配置有中央处理器(CPU：central processing unit)、只读存储器(ROM：read only memory)、随机存取存储器(RAM：random access memory)或其他类型的存储器。该控制单元30是控制根据本实施例的图像传感器10和光源20的整体驱动状态的处理单元。例如，控制单元30将用于发射预定波长的光的控制信号输出到光源20，并且以预定时序从光源20发射预定波长的光。另外，控制单元30控制图像传感器10的驱动状态，并且获取从图像传感器10的长波长传感器阵列101输出的信号数据和从短波长传感器阵列105输出的信号数据。此外，可以对所获取的信号数据执行各种类型的信号处理。
另外，控制单元30可以通过利用脉冲驱动光源20来基于TOF原理执行距离测量处理。在这种情况下，控制单元30向光源20输出用于发射脉冲光的控制信号，并且开始延迟时间Δt的测量。其后，控制单元30等待，直到通过检测到脉冲光而产生的信号数据被从图像传感器10的长波长传感器阵列101输出。从输出用于发射脉冲光的控制信号到从长波长传感器阵列101输出信号数据的时间是延迟时间Δt。现在，建立关系式L＝(1/2)×c×Δt，其中L是距被摄体的距离(待测量距离)，并且c是光速。因此，控制单元30可以通过使用获得的延迟时间Δt和光速c来计算距被摄体的距离L。
因此，根据本实施例的图像采集系统1可以基于TOF原理针对长波长传感器阵列101的各个像素计算距离信息(与距离L的值相关的信息)，考虑了输出信号数据的像素在长波长传感器阵列101中所存在的位置。因此，可以通过针对长波长传感器阵列101中所包含的全部像素计算距离信息来产生距离信息的二维图。
另外，在过去的技术中，图像信息和距离信息是通过不同的光学系统获取的，因此，图像信息和距离信息不能精确对准；然而，在根据本实施例的图像传感器10中，长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105以垂直层叠的状态存在，因此与使用过去的技术相比，由短波长传感器阵列105产生的图像(例如，可见光图像)和距离信息可以更容易且精确地对准。
需要指出的是，当通过使用根据本实施例的图像采集系统1执行利用TOF的距离测量时，可以优选的是，充当红外光传感器阵列的长波长传感器阵列101通过使用诸如APD或SPAD等载流子倍增传感器而具有高灵敏度，使得即使当距被摄体的距离为长距离时也能执行距离测量。其原因在于，例如，当使用APD和SPAD时，驱动电压高，但是长波长传感器阵列101和短波长传感器阵列105被绝缘体层103分开，因此根据本实施例的图像传感器10提供有利的改进，以分别使用不同电压来驱动各个传感器阵列(例如，传感器阵列的驱动更快，需要更少的处理等)。
光学系统40根据期望和/或需要提供，以将从被摄体侧传播的光引导到图像传感器10。该光学系统40不受本文中的说明的限制，并且可以利用使用一个或多个诸如透镜等光学元件的光学系统。
在上述说明中，参照图11说明了根据本实施例的图像采集系统1的构成。
例如，利用基于TOF原理的距离测量的防撞系统可以通过将如上所述的图像采集系统1应用于设置在如图12所示的车辆中的防撞车载相机系统来构成。图像采集系统1的光源20利用脉冲被驱动，并且距离信息是基于TOF原理计算的，从而可以有利地以更高的精确度对准可见光图像和距离信息。根据本实施例的图像传感器10有利地提供输出用来计算距离信息的信号数据的像素在长波长传感器阵列101中的位置的更容易(例如，更快)识别。另外，根据本实施例的图像传感器10有利地提供了组成长波长传感器阵列101的像素与组成短波长传感器阵列105的像素的位置之间的关系的更容易(例如，更快)识别。因此，如图13示意性地示出的，可以容易地识别向前行驶的车辆的最近位置以及距离测量的值是多少。
需要指出的是，当防撞系统如本文中所述地构成时(例如，以更简单且更方便的方式)，不必针对组成长波长传感器阵列101的每个像素计算距离信息。例如，可以通过识别提供最短延迟时间Δtmin的长波长传感器阵列101中的像素位置并且通过识别与已识别出来的像素位置对应的短波长传感器阵列105的像素来识别可见光图像中最靠近的地点。
另外，如图14所示，例如，本文中所述的图像采集系统1可以应用于诸如相机等自动聚焦机构或其他自动聚焦机构。在相机或其他自动聚焦机构中，用于生成可见光图像的传感器位于与用于执行距离测量的传感器物理分开的位置中，因此可见光图像和距离信息不能精确地对准。这会导致可能产生对象焦点的错位。然而，通过使用根据本实施例的图像采集系统，距离信息可以更精确地与可见光图像更精确地对准，因此通过指定作为对象的目标位置，可以容易地(例如，快速地且精确地)在该对象上设定焦点。
需要指出的是，图14图示了作为示例的相机，但是可以采用根据本实施例的图像采集系统1的图像采集装置不限于相机，并且图像采集装置可以应用于具有图像采集功能的各种类型的装置，诸如移动电话、智能手机和各种类型的平板终端等。
在上文中，参照图11至图14详细说明了使用根据本实施例的图像传感器10的图像采集系统1。
<关于图像传感器的具体示例>
在下列说明中，将参照图15至图23说明根据本实施例的图像传感器10。需要指出的是，下面说明的图像传感器的具体示例仅仅是根据本公开的其中一个实施例的图像传感器的说明性示例，并且根据本公开的实施例的图像传感器不限于本文中所述的任何示例或具体示例。
(第一具体示例)
将参照图15至图17说明根据本实施例的图像传感器的第一具体示例。图15是用于说明根据本实施例的图像传感器的第一具体示例的说明图。图16是图示了图像传感器的第一具体示例中的光学滤波器的透射特性的曲线图。图17是示意性地图示了可应用于图像传感器的第一具体示例的光源的结构的说明图。
本具体示例示出了具有如图15的右侧所示的结构的图像传感器。光收集结构元件(例如，OCL)109位于图像传感器10的最上部(例如，最靠近光接收侧的部分)。另外，诸如用于RGB像素的滤色器等片上滤色器(OCCF：on chip color filter)被设置为在光收集结构元件109下方的可见光波长选择滤波器107。在本具体示例中，图3A所示的拜耳阵列被用作可见光波长选择滤波器107的阵列。充当可见光传感器阵列的通过使用Si基板制造的短波长传感器阵列105位于可见光波长选择滤波器107下方。由绝缘体多层膜组成的绝缘体层103位于短波长传感器阵列105下方，并且充当红外光传感器阵列的长波长传感器阵列101位于绝缘体层103下方。
如图4A所示，本具体示例中的绝缘体层103形成有SiO2膜、Si3N4膜和TiO2膜。即，Si3N4膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜和Si3N4膜中的各层膜作为干涉膜(interference film)按此顺序形成在厚度等于或大于1μm的SiO2膜上。各层膜的厚度为0.133μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm和0.133μm。此外，在形成干涉膜之后，层叠1μm以上的SiO2膜。图4B中图示了如上所述制造的绝缘体层103的反射光谱。
在图像传感器10的具体制造过程中，如图15示意性地示出的，为了形成短波长传感器阵列105，通过CIS工艺(其是CMOS图像传感器(CIS：CMOS Image Sensor)的制造工艺，包括例如抗蚀剂掩模工艺、离子注入工艺、退火工艺、电极布线工艺和/或其他CIS工艺)在Si侧的绝缘体上的硅(SOI：silicon-on-insulator)基板上制造具有p-n结的光电二极管(PD：photo diode)结构等。其后，通过真空气相沉积法在SOI基板的后表面上形成绝缘体层103。
另外，通过使用CIS工艺在另一个SOI基板上制造长波长传感器阵列101，并且经由绝缘体层103将两个传感器阵列粘合在一起。然后，执行用于制造上层的可见光波长选择滤波器107和光收集结构元件109的工艺(在下文中，被称为“上层形成工艺”)。
当形成短波长传感器阵列105和长波长传感器阵列101时使用的掺杂剂可以包括p型掺杂剂，例如硼(B)、铟(In)和/或其他p型掺杂剂，并且可以包括n型掺杂剂，例如磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和/或其他n型掺杂剂。另外，能够进行雪崩倍增的APD可以被用作长波长传感器阵列101。
接着，在光收集结构元件109的前一级(例如，光接收侧)制造并提供具有图6A所示的光学特性的光学滤波器111。在充当该红外截止滤波器的光学滤波器111中，Si3N4膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜和Si3N4膜作为干涉膜按此顺序通过使用真空气相沉积法而形成在玻璃基板上。各层干涉膜的厚度为0.073μm、0.103μm、0.187μm、0.083μm、0.150μm、0.083μm、0.52μm、0.083μm、0.150μm、0.083μm、0.150μm、0.083μm和0.133μm。
图16中图示了如上所述制造的光学滤波器111的透射光谱。在图16中，横轴为波长，纵轴为透射率T。从图16中可以看出，波长等于或小于650nm的可见光和波长为800nm的红外光(半宽波长约为20nm)透过光学滤波器111。
图17图示了可以与该光学滤波器111一起使用的光源。图17所示的光源是发射波长约为800nm的激光的AlGaAs基半导体激光器。该半导体激光器通过脉冲驱动来操作，并且脉冲光投射到被摄体上，以便测量延迟时间Δt。因此，可以计算距被摄体的距离信息。
需要指出的是，通过控制Al和Ga的组成比可以适当地调整图17所示的半导体激光器的振荡波长，Al和Ga是构成图17所示的AlGaAs活性层的第3族元素。另外，在本具体示例中，说明了使用半导体激光器作为光源20的情况，但是可以使用AlGaAs基LED来测量距离，并且可以使用另一种材料，条件是光源发射上述波长的光或以上述波长振荡。
另外，透镜(例如，准直透镜)可以位于光源20(例如，半导体激光器)的前一级，以将激光或LED光有效地投射到被摄体上。通过使用由图像传感器10和光源20组成的图像采集系统1，可以由同一光学系统同时获取可见光图像和红外光信息。因此，可以获得可见光图像和与可见光图像精确对准的距离信息。如本文中所述，该图像采集系统可以应用于车载防撞系统，且可以应用于相机的自动聚焦机构。
在上文中，参照图15至图17详细说明了根据本实施例的图像传感器10的第一具体示例。
(第二具体示例)
接着，将参照图18至图21说明根据本实施例的图像传感器的第二具体示例。图18是图示了根据本实施例的图像传感器的第二具体示例中的绝缘体层的反射特性的曲线图。图19是用于说明图像传感器的第二具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。图20是图示了图像传感器的第二具体示例中的光学滤波器的透射特性的曲线图。图21是示意性地图示了可应用于图像传感器的第二具体示例的光源的结构的说明图。
本具体示例涉及使用具有图6B所示的光学特性的光学滤波器111的图像传感器10。根据本具体示例的图像传感器10是具有与在图15的右侧所示的第一具体示例相同的整体结构的图像传感器10。
在本具体示例中，绝缘体层103由SiO2膜、Si3N4膜和TiO2膜形成。即，Si3N4膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜和Si3N4膜中的各层膜作为干涉膜按此顺序形成在1μm以上的SiO2膜上。各层膜的厚度为0.228μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm、0.082μm、0.046μm和0.228μm。此外，在形成干涉膜之后，层叠1μm以上的SiO2膜。图18中图示了如上所述制造的绝缘体层103的反射光谱。
在图18中，横轴为波长，并且纵轴为反射率R。如图18所示，具有上述结构的绝缘体层103不仅反射波长为650nm以下的可见光，还允许波长为1.1μm以上的红外光透过绝缘体层103。
关于图像传感器10的具体制造过程，通过CIS工艺在Si侧的SOI基板上形成具有p-n结的PD结构(或类似结构)来制造充当可见光传感器阵列的短波长传感器阵列105。其后，通过真空气相沉积法在SOI基板的后表面(例如，离光入射侧最远的表面)上形成具有上述结构的绝缘体层103。
如图19所示，将使用对1.1μm以上的波长具有灵敏度的InGaAs材料作为光电转换材料的图像传感器分开地制造为长波长传感器阵列101。首先，通过利用金属有机化学气相沉积(MOCVD：metal organic chemical vapor deposition)方法或分子束外延(MBE：molecular beam epitaxy)方法在n-InP基板上生长p-InGaAs膜的晶体。图19中图示了这种情况的示例。p-InGaAs膜通过形成的p-n结而充当PD。而且，为了形成用来以隔离的方式建立各个像素的接触的p+层(p+-InGaAs层)，通过光刻工艺形成SiO2或另一掩模材料的掩模，并且诸如Zn等p型掺杂剂部分扩散到p-InGaAs膜中。其后，在去除SiO2掩模之后，执行使用铟锡氧化物(ITO：indium-tin-oxide)的电极形成工艺，并且形成绝缘膜以覆盖该电极。因此，利用该过程，可以生成对1.1μm以上的波长具有灵敏度的长波长传感器阵列101。
在制造长波长传感器阵列101之后，将长波长传感器阵列101粘合到短波长传感器阵列105和绝缘体层103，然后执行在第一具体示例中说明的上层形成工艺，以制造根据本具体示例的图像传感器10。需要指出的是，在本具体示例中，可以使用能够进行雪崩倍增的APD来代替使用InGaAs基半导体的长波长传感器阵列101。
接着，在光收集结构元件109的前一级制造并提供具有如图6B所示的光学特性的光学滤波器111。充当红外截止滤波器的该光学滤波器111使用真空气相沉积法，并且Si3N4膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜和Si3N4膜作为干涉膜按此顺序形成在玻璃基板上。各层干涉膜的厚度为0.228μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm、0.146μm、0.081μm和0.228μm。
图20中图示了如上所述制造的光学滤波器111的透射光谱。在图20中，横轴为波长，并且纵轴为透射率T。如图20所示，波长650nm以下的可见光和波长范围λ0为1100nm(1.1μm)以上(其是红外光光谱的一部分)的光透过光学滤波器111。
另外，与该光学滤波器111一起使用的光源可以是例如图21所示的光源。图21所示的光源是发射波长为1100nm以上的激光的InGaAs基半导体激光器。该半导体激光器通过脉冲驱动来操作，并且脉冲光投射到被摄体上，以便测量延迟时间Δt。因此，可以计算距被摄体的距离信息。
需要指出的是，通过控制InGaAsP活性层的构成比可以根据需要调整如图21所示的半导体激光器的振荡波长。另外，尽管本具体示例说明了使用半导体激光器作为光源20的情况，但是可以使用InGaAs基LED来测量距离，并且可以使用另一种材料，条件是光源发射上述波长的光或以上述波长振荡。
另外，透镜(例如，准直透镜)可以位于光源20(例如，半导体激光器)的前一级，以便有效地将激光或LED光投射到被摄体上。在本具体示例中，使用波长为1.1μm以上的光，因此即使光投射到人的视网膜上，视网膜也不易受到损伤。由此，可以建立人眼安全系统。通过使用由上述的图像传感器10和光源20组成的图像采集系统1，可以由同一光学系统同时获取可见光图像和红外光信息，因此，可以获得可见光图像和与可见光图像精确对准的距离信息。如本文中所述，该图像采集系统可以有利地应用于车载防撞系统，且还可以有利地应用于相机的自动聚焦机构。
在上文中，参照图18至图21详细说明了根据本实施例的图像传感器10的第二具体示例。
(第三具体示例)
接着，将参照图22说明根据本实施例的图像传感器的第三具体示例。图22是用于说明根据本实施例的图像传感器的第三具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。
在本具体示例中，第二具体示例中所示的InGaAs基长波长传感器阵列101被如图22所示的FeS基(FeSSe基)传感器阵列取代。FeS基(FeSSe基)传感器阵列的详细结构不限于图22所示的示例，并且制造工艺(例如，如JP 2015-119067A中公开的制造工艺)可以应用于传感器阵列的制造工艺。
使用图22所示的长波长传感器阵列101的图像传感器10可以形成在Si基板上，因此可以在比InP基板大的晶片上制造图像传感器10。因此，根据本具体示例的图像传感器10可以有利地在其大规模制造方面优越，并且还可以有利地实现成本降低。
在上文中，参照图22说明了根据本实施例的图像传感器10的第三具体示例。
(第四具体示例)
接着，将参照图23说明根据本实施例的图像传感器的第四具体示例。图23是用于说明根据本实施例的图像传感器的第四具体示例中的长波长传感器阵列的说明图。
在本具体示例中，如第二具体示例所示的InGaAs系统的长波长传感器阵列101被如图23所示的CuInGaSe基传感器阵列取代。CuInGaSe基传感器阵列的详细结构不限于图23所示的示例，并且各种制造工艺可以应用于传感器阵列的制造工艺。
使用如图23所示的长波长传感器阵列101的图像传感器10可以形成在Si基板上，因此可以在比InP基板大的晶片上有利地制造图像传感器10。因此，根据本具体示例的图像传感器10可以有利地在大规模制造方面优越，并且还可以有利地实现成本降低。
在上文中，参照图23说明了根据本实施例的图像传感器10的第四具体示例。
在上文中，参照图15至图23详细说明了根据本实施例的图像传感器10的具体示例。
如上所述，在根据本实施例的图像传感器10中，短波长传感器阵列105和长波长传感器阵列101电分离并层叠，由此长波长侧的光可以有利地进行成像而不会在短波长传感器阵列105中产生缺陷像素。另外，在根据本实施例的图像传感器10中，短波长传感器阵列105和长波长传感器阵列101电分离并层叠，由此用低电压驱动的电路和用高电压驱动的电路可以有利地容易(例如，比使用过去的技术时更高效和更快速地)分开。
而且，根据本实施例的图像传感器10可以通过设置绝缘体层103来防止短波长侧的光到达长波长传感器阵列101，因此可以有利地防止长波长传感器阵列101中的混色。另外，使用光学滤波器111可以进一步有利地减少长波长侧的光进入短波长传感器阵列105中的混色，并且可以改善颜色再现性。
另外，可以通过利用使用根据本实施例的图像传感器10的图像采集系统1来获取可见光图像和距离信息两者，并且距离信息可以容易(例如，快速)并精确地与可见光图像相关联。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本公开或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
而且，本说明书中说明的效果仅仅是说明性或示例性的效果，而非限制性的。即，伴随或代替上述效果，根据本公开的技术可以基于本说明书的说明实现其他效果。
此外，本技术还可以具有如下构成。
(A1)一种图像传感器，其包括光接收单元，所述光接收单元包括：
长波长传感器阵列，所述长波长传感器阵列由接收预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成，
绝缘体层，所述绝缘体层位于所述长波长传感器阵列上，反射所述预定波段的光中的短波长侧的光，并且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体层，以及
短波长传感器阵列，所述短波长传感器阵列位于所述绝缘体层上并且由接收所述短波长侧的光的多个像素组成。
(A2)根据(A1)所述的图像传感器，其中
所述长波长侧的光是红外光波段的光，并且
所述短波长侧的光是可见光波段的光。
(A3)根据(A1)或(A2)所述的图像传感器，还包括：
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述光接收单元的前一级，并且允许所述长波长侧的光中的一部分波段的光透过所述光学滤波器。
(A4)根据(A2)或(A3)所述的图像传感器，其中
所述绝缘体层由绝缘体多层膜制成，所述绝缘体多层膜反射所述可见光波段的光并且允许所述红外光波段的光透过所述绝缘体多层膜。
(A5)根据(A1)至(A4)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列的驱动电压与所述短波长传感器阵列的驱动电压相同，并且
所述长波长传感器阵列和所述短波长传感器阵列中的各者经由共用的贯通连接孔布线。
(A6)根据(A1)至(A4)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列的驱动电压和所述短波长传感器阵列的驱动电压彼此不同，并且
所述长波长传感器阵列和所述短波长传感器阵列中的各者经由不同的贯通连接孔布线。
(A7)根据(A1)至(A6)中任一项所述的图像传感器，还包括：
半导体层，所述半导体层位于所述长波长传感器阵列下方，并且所述半导体层包括逻辑电路和存储器电路中的至少一者，
其中所述长波长传感器阵列和所述短波长传感器阵列分开地电连接到所述半导体层。
(A8)根据(A1)至(A3)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列检测波长为1.1μm以上的红外光波段的光，并且
所述光学滤波器是透射可见光波段的光和波长为1.1μm以上的红外光波段的光的滤波器。
(A9)根据(A1)至(A8)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列是载流子倍增传感器阵列。
(A10)根据(A1)至(A9)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列中的光电转换材料和所述短波长传感器阵列中的光电转换材料彼此不同。
(A11)根据(A10)所述的图像传感器，其中
所述短波长传感器阵列的所述光电转换材料至少包括Si，并且
所述长波长传感器阵列的所述光电转换材料至少包括InGaAs、FeS2、CuInGaSe或Si。
(A12)根据(A1)至(A11)中任一项所述的图像传感器，其中
所述长波长传感器阵列中的所述像素的重复间距是所述短波长传感器阵列中的所述像素的重复间距的整数倍。
(A13)一种图像采集系统，其包括：
图像传感器，所述图像传感器包括：
光接收单元，所述光接收单元包括：长波长传感器阵列，所述长波长传感器阵列由接收预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成；绝缘体层，所述绝缘体层位于所述长波长传感器阵列上，反射所述预定波段的光中的短波长侧的光，并且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体层；以及短波长传感器阵列，所述短波长传感器阵列位于所述绝缘体层上并且由接收所述短波长侧的光的多个像素组成，和
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述光接收单元的前一级并且允许所述长波长侧的光中的一部分波段的光透过所述光学滤波器；以及
光源，所述光源发射透过所述光学滤波器的波段的光。
(A14)根据(A13)所述的图像采集系统，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述图像传感器和所述光源中的各者，
其中所述控制单元基于由于光被从所述光源发射并向被摄体行进且从所述被摄体返回而产生的延迟时间来计算距所述被摄体的距离。
(A15)根据(A14)所述的图像采集系统，其中
所述控制单元将由所述短波长传感器阵列产生的采集图像和与计算的距所述被摄体的距离相关的距离信息相关联地输出。
(A16)根据(A14)或(A15)所述的图像采集系统，其中
所述图像采集系统被用于防撞车载相机系统中。
(A17)根据(A14)或(A15)所述的图像采集系统，其中
所述图像采集系统被用于自动聚焦机构中。
(A18)一种图像传感器的制造方法，所述方法包括：
在预定基板上形成由接收预定波段的光中的短波长侧的光的多个像素组成的短波长传感器阵列；
在所述预定基板上形成由接收所述预定波段的光中的长波长侧的光的多个像素组成的长波长传感器阵列；并且
将所述短波长传感器阵列设置在绝缘体的一侧，并且将所述长波长传感器阵列安置在所述绝缘体的另一侧，所述绝缘体反射所述短波长侧的光且允许所述长波长侧的光透过所述绝缘体。
(B1)一种汽车，其包括：
电子设备，所述电子设备包括：
摄像器件，所述摄像器件包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及
绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中，所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长。
(B2)根据(B1)所述的汽车，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
(B3)根据(B1)至(B2)中一项或多项所述的汽车，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
(B4)根据(B1)至(B3)中一项或多项所述的汽车，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中，所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
(B5)根据(B1)至(B4)中一项或多项所述的汽车，其中所述控制单元通过将用于发射脉冲光的控制信号输出到所述光源以测量延迟时间来计算距所述被摄体的距离测量值，其中所述延迟时间是从所述控制信号的所述输出到根据在所述第二组光电转换单元上从所述被摄体接收的红外光的反射量的来自所述第二组光电转换单元的信号数据的输出测量的，并且其中所述控制单元使用所述延迟时间和光速来计算所述距离。
(B6)一种电子设备，其包括：
摄像器件，所述摄像器件包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及
绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中，所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长。
(B7)根据(B6)所述的电子设备，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
(B8)根据(B6)至(B7)中一项或多项所述的电子设备，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
(B9)根据(B6)至(B8)中一项或多项所述的电子设备，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中，所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
(B10)根据(B6)至(B9)中一项或多项所述的电子设备，还包括：
设置在所述第二基板的离所述绝缘层最远的一侧的逻辑电路和存储器电路中的至少一者。
(B11)根据(B6)至(B10)中一项或多项所述的电子设备，还包括：
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述第一基板的离所述绝缘层最远的一侧，其中所述光学滤波器透射到所述第二组光电转换单元的入射光。
(B12)根据(B6)至(B11)中一项或多项所述的电子设备，其中所述光学滤波器仅透射红外光波段中的一部分波段λ0，使得减少所述入射光在所述第一组光电转换单元中的混色。
(B13)根据(B6)至(B12)中一项或多项所述的电子设备，其中被反射的所述第一波长范围的光是反射到所述第一组光电转换单元中的可见光，并且其中被透射的所述第二波长范围的光是透射到所述第二组光电转换单元中的红外光。
(B14)一种摄像器件，其包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及
绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长。
(B15)根据(B14)所述的摄像器件，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
(B16)根据(B14)至(B15)中一项或多项所述的摄像器件，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
(B17)根据(B14)至(B16)中一项或多项所述的摄像器件，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
(B18)根据(B14)至(B17)中一项或多项所述的摄像器件，还包括：
设置在所述第二基板的离所述绝缘层最远的一侧的逻辑电路和存储器电路中的至少一者。
(B19)根据(B14)至(B18)中一项或多项所述的摄像器件，还包括：
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述第一基板的离所述绝缘层最远的一侧，其中所述光学滤波器透射到所述第二组光电转换单元的入射光。
(B20)根据(B14)至(B19)中一项或多项所述的摄像器件，其中被反射的所述第一波长范围的光是反射到所述第一组光电转换单元中的可见光，并且其中被透射的所述第二波长范围的光是透射到所述第二组光电转换单元中的红外光。
附图标记列表
1 图像采集系统
10 图像传感器
20 光源
30 控制单元
40 光学系统
101 长波长传感器阵列
103 绝缘体层
105 短波长传感器阵列
107 可见光波长选择滤波器
109 光收集结构元件
111 光学滤波器
121、123 像素线层
151 半导体层

Claims (18)

1.一种汽车，其包括：
电子设备，所述电子设备包括：
摄像器件，所述摄像器件包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中，所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长，
其中，逻辑电路和存储器电路中的至少一者设置在所述第二基板的离所述绝缘层最远的一侧。
2.根据权利要求1所述的汽车，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
3.根据权利要求1或2所述的汽车，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
4.根据权利要求3所述的汽车，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中，所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
5.根据权利要求4所述的汽车，其中所述控制单元通过将用于发射脉冲光的控制信号输出到所述光源以测量延迟时间来计算距所述被摄体的距离测量值，其中所述延迟时间是从所述控制信号的所述输出到根据在所述第二组光电转换单元上从所述被摄体接收的红外光的反射量的来自所述第二组光电转换单元的信号数据的输出测量的，并且其中所述控制单元使用所述延迟时间和光速来计算所述距离。
6.一种电子设备，其包括：
摄像器件，所述摄像器件包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及
绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中，所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长，
其中，逻辑电路和存储器电路中的至少一者设置在所述第二基板的离所述绝缘层最远的一侧。
7.根据权利要求6所述的电子设备，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
8.根据权利要求6或7所述的电子设备，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
9.根据权利要求6或7所述的电子设备，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中，所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
10.根据权利要求6或7所述的电子设备，还包括：
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述第一基板的离所述绝缘层最远的一侧，其中所述光学滤波器将入射光透射到所述第二组光电转换单元。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述光学滤波器仅透射红外光波段中的一部分波段λ0，使得减少所述入射光在所述第一组光电转换单元中的混色。
12.根据权利要求6或7所述的电子设备，其中被反射的所述第一波长范围的光是反射到所述第一组光电转换单元中的可见光，并且其中被透射的所述第二波长范围的光是透射到所述第二组光电转换单元中的红外光。
13.一种摄像器件，其包括：
第一基板，所述第一基板包括第一组光电转换单元；
第二基板，所述第二基板包括第二组光电转换单元；以及
绝缘层，所述绝缘层在所述第一基板与所述第二基板之间；
其中，所述绝缘层具有反射第一波长范围的光和透射第二波长范围的光的能力，所述第二波长范围的光比所述第一波长范围的光长，
其中，逻辑电路和存储器电路中的至少一者设置在所述第二基板的离所述绝缘层最远的一侧。
14.根据权利要求13所述的摄像器件，还包括：
光学系统，所述光学系统将从被摄体传播的光引导到所述摄像器件。
15.根据权利要求13或14所述的摄像器件，还包括：
控制单元，所述控制单元控制所述摄像器件的整体驱动状态。
16.根据权利要求13或14所述的摄像器件，还包括：
光源；以及
光学滤波器，
其中所述光源朝向被摄体发射透过所述光学滤波器的光。
17.根据权利要求13或14所述的摄像器件，还包括：
光学滤波器，所述光学滤波器位于所述第一基板的离所述绝缘层最远的一侧，其中所述光学滤波器将入射光透射到所述第二组光电转换单元。
18.根据权利要求13或14所述的摄像器件，其中被反射的所述第一波长范围的光是反射到所述第一组光电转换单元中的可见光，并且其中被透射的所述第二波长范围的光是透射到所述第二组光电转换单元中的红外光。
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