CN113745257A - 图像传感器、电子装置和制造图像传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了图像传感器、电子装置和制造图像传感器的方法。该图像传感器包括可见光传感器部分和布置在可见光传感器部分上的红外传感器部分。可见光传感器部分包括第一传感器层和第一信号布线层，其中多个可见光感测元件排列在第一传感器层中，并且第一信号布线层配置为处理从第一传感器层输出的信号。红外传感器部分包括其中排列多个红外感测元件的第二传感器层、以及配置为处理从第二传感器层输出的信号的第二信号布线层。红外传感器部分和可见光传感器部分形成在获得高分辨率方面有效的单个整体结构。

Description

图像传感器、电子装置和制造图像传感器的方法
技术领域
本公开涉及集成有红外传感器的图像传感器和包括该图像传感器的电子装置。
背景技术
光学成像设备的使用已经迅速普及，光学成像设备例如为包括诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的固态成像器件的数字相机，该固态成像器件配置为将光学图像转换为电信号。
近来，伴随着3D显示装置的发展和对3D显示装置的不断增长的需求，已经研究了各种技术以提供深度信息以及颜色信息。
发明内容
提供了其中红外传感器和可见光传感器彼此集成以形成单个(例如，基于基板的)整体结构的图像传感器，所述图像传感器能够在保持彩色图像传感器的分辨率的同时实现用于检测红外线的结构。这样的图像传感器可以将红外传感器集成到RGB CMOS图像传感器中以获得3D图像信息，并且可以例如相对于其中传感器区域被分为彩色像素和红外像素的图像传感器提供RGB CMOS图像传感器的改善的图像分辨率。
提供了包括图像传感器的电子装置。
提供了制造图像传感器的方法。
另外的方面将在以下描述中被部分地阐述并将部分地自该描述明显，或者可以通过实践本公开的一些示例实施方式而获悉。
根据一些示例实施方式，一种图像传感器可以包括：可见光传感器，包括第一传感器层和第一信号布线层，其中多个可见光感测元件排列在第一传感器层中，并且第一信号布线层配置为处理从第一传感器层输出的信号；以及在可见光传感器上的红外传感器，该红外传感器包括第二传感器层和第二信号布线层，其中多个红外感测元件排列在第二传感器层中，并且第二信号布线层配置为处理从第二传感器层输出的信号，其中红外传感器和可见光传感器形成单个(例如，基于基板的)整体结构。
可见光传感器和红外传感器可以被布置为使得入射光可以在穿过第一传感器层之后进入第二传感器层。
可见光传感器可以被布置为使得入射光可以在到达第一信号布线层之前进入第一传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光可以在穿过第二信号布线层之后进入第二传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光可以在到达第二信号布线层之前进入第二传感器层。
可见光传感器可以被布置为使得入射光可以在穿过第一信号布线层之后进入第一传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光可以在穿过第二信号布线层之后进入第二传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光可以在到达第二信号布线层之前进入第二传感器层。
第一信号布线层可以包括包含第一导电元件的第一布线图案，第一信号布线层可以包括其中以第一(例如，相对高的)布置密度布置第一导电元件的第一部分的第一(例如，高密度)区域、以及其中以第二(例如，相对低的)布置密度布置第一导电元件的第二部分的第二(例如，低密度)区域，第二密度低于第一密度，并且在第一信号布线层的第一布线图案中，高密度区域可以垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的相邻可见光感测元件之间的相邻区域。
第二信号布线层可以包括包含第二导电元件的第二布线图案，第二信号布线层可以包括其中以第三(例如，相对高的)密度布置第二导电元件的第一部分的高密度区域、以及其中以第四(例如，相对低的)密度布置第二导电元件的第二部分的低密度区域，并且在第二信号布线层的第二布线图案中，第二信号布线层的高密度区域可以垂直地交叠第一信号布线层的高密度区域。
滤光器阵列可以提供在可见光传感器上，并且滤光器阵列可以包括配置为选择性地透射红光和红外光的第一滤光器、配置为选择性地透射绿光和红外光的第二滤光器以及配置为选择性地透射蓝光和红外光的第三滤光器。
第一滤光器、第二滤光器和第三滤光器中的每个滤光器可以垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的单独的一个可见光感测元件，并且第一滤光器、第二滤光器和第三滤光器可以限定多个子像素。
所述多个红外感测元件可以被布置为使得所述多个红外感测元件可以以一对一的方式垂直地交叠所述多个子像素。
所述多个子像素可以以红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素可形成一个单位像素的方式布置。
所述多个红外感测元件可以被布置为使得所述多个红外感测元件中的一个红外感测元件垂直地交叠所述一个单位像素。
所述多个子像素可以以一个单位像素的四个象限区域可分别是红色子像素、第一绿色子像素、蓝色子像素和第二绿色子像素的方式布置。
所述多个红外感测元件可以以一个红外感测元件垂直地交叠一个单位像素的方式布置。
根据一些示例实施方式的一方面，一种电子装置包括：图像传感器，配置为吸收从对象反射的入射光并基于该吸收而输出信号；以及处理电路，配置为基于处理从图像传感器输出的信号来生成对象的图像。
从对象反射的入射光可以包括红外入射光和可见入射光，可见光传感器可以配置为基于吸收可见入射光而输出可见光信号，红外传感器可以配置为基于吸收红外入射光而输出红外光信号，并且处理电路可以进一步配置为基于处理红外光信号来计算与对象相关联的深度信息并将深度信息与关于对象的可见光图像信息结合以生成对象的3D图像，该可见光图像信息基于处理可见光信号来确定。
处理电路可以进一步配置为从基于处理红外光信号输出的信号来计算对象的温度或水分分布。
根据一些示例实施方式的一方面，提供了一种制造图像传感器的方法，该方法包括：在半导体基板内形成多个可见光感测元件；在半导体基板的表面上形成第一信号布线层，该第一信号布线层配置为处理从所述多个可见光感测元件输出的信号；在第一信号布线层上形成红外传感器；以及在半导体基板的后表面上形成带通滤光器，该后表面与半导体基板的所述表面相反。
可以相对于半导体基板在一系列连续的工艺中执行红外传感器的形成。
可以通过沉积工艺和光刻工艺来执行红外传感器的形成，而不执行接合工艺。
红外传感器的形成可以包括：形成多个红外感测元件；以及形成第二信号布线层，该第二信号布线层配置为处理从所述多个红外感测元件输出的信号。
第一信号布线层的形成可以包括形成包括第一导电元件的第一布线图案，第一信号布线层可以包括其中以第一密度布置第一导电元件的第一部分的高密度区域、以及其中以第二密度布置第一导电元件的第二部分的低密度区域，第二密度低于第一密度，并且在第一信号布线层的第一布线图案中，高密度区域垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的相邻可见光感测元件之间的相邻区域。
第二信号布线层的形成可以包括形成包括第二导电元件的第二布线图案，第二信号布线层可以包括其中以第三密度布置第二导电元件的第一部分的高密度区域、以及其中以第四密度布置第二导电元件的第二部分的低密度区域，第四密度低于第三密度，并且在第二信号布线层的第二布线图案中，第二信号布线层的高密度区域可以垂直地交叠第一信号布线层的高密度区域。
根据一些示例实施方式，一种图像传感器可以包括可见光传感器和在可见光传感器上的红外传感器。可见光传感器可以包括第一传感器层和第一信号布线层，其中可见光感测元件在第一传感器层中，并且第一信号布线层配置为基于可见光感测元件吸收可见入射光来处理从可见光感测元件输出的信号。红外传感器可以包括第二传感器层和第二信号布线层，其中红外感测元件在第二信号布线层中，并且第二信号布线层配置为基于红外感测元件吸收红外入射光来处理从红外感测元件输出的信号。红外传感器和可见光传感器可以形成单个(例如，基于基板的)整体结构。
可见光传感器和红外传感器可以被布置为使得入射光在穿过第一传感器层之后进入第二传感器层。
可见光传感器可以被布置为使得入射光在到达第一信号布线层之前进入第一传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光在穿过第二信号布线层之后进入第二传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光在到达第二信号布线层之前进入第二传感器层。
可见光传感器可以被布置为使得入射光在穿过第一信号布线层之后进入第一传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光在穿过第二信号布线层之后进入第二传感器层。
红外传感器可以被布置为使得入射光在到达第二信号布线层之前进入第二传感器层。
多个可见光感测元件可以排列在第一传感器层中，所述多个可见光感测元件包括所述可见光感测元件。所述多个可见光感测元件可以配置为检测不同波长的可见光。
多个红外感测元件可以排列在第二传感器层中，所述多个红外感测元件包括所述红外感测元件。所述多个红外感测元件可以配置为检测不同波长的红外光。
附图说明
本公开的一些示例实施方式的以上及其它方面、特征和优点将由以下结合附图的描述更加明显，附图中：
图1是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的示意性配置的截面图；
图2是示出适用于图1所示的图像传感器的可见光传感器部分或红外传感器部分的示例电路配置的框图；
图3是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的示意性配置的截面图；
图4A和图4B是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的平行截面的示意图；
图5是示出图4A和图4B所示的图像传感器的像素布置的平面图；
图6是概念性地示出图4A和图4B所示的图像传感器中的可见光感测元件和红外感测元件之间的布置关系的视图；
图7是概念性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器中的可见光感测元件和红外感测元件之间的布置关系的视图；
图8是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的示意性配置的截面图；
图9是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的示意性配置的截面图；
图10是示出根据一些示例实施方式的图像传感器的示意性配置的截面图；
图11是示出根据一些示例实施方式的电子装置的示意性配置的框图；
图12是示出根据一些示例实施方式的电子装置的示意性配置的框图；
图13是示出提供在图12所示的电子装置中的相机模块的示意性配置的框图；以及
图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G和图14H是示出根据一些示例实施方式的制造图像传感器的方法的视图。
具体实施方式
现在将详细参照示例实施方式，示例实施方式中的一些在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。就此而言，一些示例实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述一些示例实施方式以解释多个方面。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列举项目的任何及所有组合。当在一列元件之后时，诸如“中的至少一个”的表述修饰整列元件而不修饰该列中的个别元件。
在下文中，将参照附图描述一些示例实施方式。这里描述的示例实施方式仅是出于说明目的，并且可以在其中进行各种修改。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且为了图示的清楚，元件的尺寸可能被夸大。
在以下描述中，当一元件被称为“在”另一元件“上方”或“上”时，它可以在与所述另一元件接触的同时直接在所述另一元件上，或者可以在所述另一元件上方而不与所述另一元件接触(例如，间接地在所述另一元件上)，使得一个或更多个空间或结构插设在所述元件和所述另一元件之间。此外，当一元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以在所述另一元件上方或下方。
尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。这些术语不将元件限制为具有不同的材料或结构。
单数形式的术语可以包括复数形式，除非另外提及。还将理解，这里使用的术语“包括”和/或“包含”指明所陈述的特征或元件的存在，但不排除一个或更多个其它特征或元件的存在或添加。
在本公开中，诸如“单元”或“模块”的术语可以用于表示具有至少一个功能或操作并用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现的单元。
用定冠词或指示代词引用的元件可以被解释为一个或多个元件，即使其具有单数形式。
可以按适当的顺序执行方法的操作，除非在顺序方面被明确描述或被相反地描述。此外，示例或示例术语(例如，“诸如”和“等”)用于描述的目的，而不旨在限制发明构思的范围，除非由权利要求限定。
将理解，可以被称为相对于其它元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)“垂直”、“平行”、“共面”等的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)相对于所述其它元件和/或其特性分别可以“垂直”、“平行”、“共面”等或者可以“基本垂直”、“基本平行”、“基本共面”。
相对于其它元件和/或其特性“基本垂直”的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差之内相对于所述其它元件和/或其特性“垂直”和/或相对于所述其它元件和/或其特性在大小和/或角度方面与“垂直”等具有等于或小于10％的偏差(例如，±10％的公差)。
相对于其它元件和/或其特性“基本平行”的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差之内相对于所述其它元件和/或其特性“平行”和/或相对于所述其它元件和/或其特性在大小和/或角度方面与“平行”等具有等于或小于10％的偏差(例如，±10％的公差)。
相对于其它元件和/或其特性“基本共面”的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差之内相对于所述其它元件和/或其特性“共面”和/或相对于所述其它元件和/或其特性在大小和/或角度方面与“共面”等具有等于或小于10％的偏差(例如，±10％的公差)。
将理解，元件和/或其特性可以在这里被叙述为与其它元件“相同”或“相等”，还将理解，在这里被叙述为与其它元件“相同”或“相等”的元件和/或其特性可以与所述其它元件和/或其特性“相同”或“相等”或者“基本相同”或“基本相等”。与其它元件和/或其特性“基本相同”或“基本相等”的元件和/或其特性将被理解为包括在制造公差和/或材料公差之内与所述其它元件和/或其特性相同或相等的元件和/或其特性。与其它元件和/或其特性相同或基本相同的元件和/或其特性可以在结构上相同或基本相同、在功能上相同或基本相同和/或在组成上相同或基本相同。
将理解，在这里被描述为“基本”相同的元件和/或其特性涵盖具有等于或小于10％的在大小方面的相对差异的元件和/或其特性。此外，无论元件和/或其特性是否被修饰为“基本”，将理解，这些元件和/或其特性应被解释为包括围绕所陈述的元件和/或其特性的制造或操作公差(例如，±10％)。
当术语“约”或“基本”在本说明书中结合数值使用时，意思指相关数值包括围绕所陈述的数值的±10％的公差。当范围被指定时，该范围包括其间的所有值，诸如0.1％的增量。
图1是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器100的截面图。
图像传感器100包括红外传感器部分160(这里也可互换地称为红外传感器)和可见光传感器部分130(这里也可互换地称为可见光传感器)。红外传感器部分160可以配置为检测(例如，吸收和/或光电转换)从对象反射的入射红外光。可见光传感器部分130可以配置为检测(例如，吸收和/或光电转换)从对象反射的入射可见光。因此，根据示例实施方式中的任何一个的包括可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器将被理解成配置为检测(例如，吸收和/或光电转换)从图像传感器外部的对象反射的入射光(例如，可见光和/或红外光)。检测入射光可以包括基于入射光的吸收和/或光电转换输出(例如，产生和/或发送)电信号。
红外传感器部分160和可见光传感器部分130形成单个(例如，基于基板的)整体结构(例如，至少部分地限定单个(例如，基于基板的)整体结构，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，等)。如图1所示，除了红外传感器部分160和可见光传感器部分130之外，根据这里的示例实施方式中的任何一个的单个(例如，基于基板的)整体结构可以进一步包括带通滤光器150、滤光器阵列170和微透镜阵列180中的一个或更多个。
这里，术语“整体”意思是红外传感器部分160和可见光传感器部分130不是通过诸如转移或粘合工艺的工艺彼此联接，因此红外传感器部分160和可见光传感器部分130没有使彼此面对的相应的相对表面直接或间接地彼此联接。即，红外传感器部分160和可见光传感器部分130可以通过一系列按次序的(例如，连续的)工艺(例如，诸如沉积工艺、光刻工艺和蚀刻工艺的半导体工艺)直接形成在单个基板上。如这里所述的沉积工艺可以包括化学气相沉积(CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺或物理气相沉积(PVD)工艺(诸如溅射工艺)。红外传感器部分160和可见光传感器部分130可以形成为具有整体集成结构(这里也称为单个(例如，基于基板的)整体结构)，该整体集成结构可以是不包括联接在一起(例如，经由接合焊盘粘合在一起和/或使用延伸穿过红外传感器部分160和/或可见光传感器部分130中的任一个或两者的通孔配合在一起)的分离的材料片。红外传感器部分160和可见光传感器部分130可以基于对半导体基板执行一系列工艺(例如，如下面参照图14A至图14H所述)而形成为具有整体集成结构。
包括形成为具有整体集成结构的可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器100可以被称为根据一些示例实施方式的其中可见光传感器部分130和红外传感器部分160形成单个(例如，基于基板的)整体结构(这里也可互换地称为整体集成结构)(例如，限定单个(例如，基于基板的)整体结构，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，等)的图像传感器100。另外，根据一些示例实施方式，这样的图像传感器100整个可以是单个(例如，基于基板的)整体结构。
单个(例如，基于基板的)整体结构或整体集成结构可以在结构上被区分为这样的结构，该结构不具有或基本不具有在该结构的分离部分之间的至少部分地延伸穿过单个整体结构的内部的接缝、接头或联接的相对表面。单个(例如，基于基板的)整体结构的不同部分可以具有不同的材料组成并可以被称为结构的不同的层、部分等，并且可以在结构的各个部分和/或层中包括(例如，嵌入)器件。但是，在单个(例如，基于基板的)整体结构的相邻的层、部分等之间可以没有接缝、接头和/或联接(例如，接合)在一起的分离的相对表面。
因此，如这里关于根据任何示例实施方式的图像传感器的一个或更多个部分所描述的单个(例如，基于基板的)整体结构(也称为整体集成结构)可以被理解为包括单件的一种或更多种材料、一个或更多个层、一个或更多个部分等，区别于非整体结构，该非整体结构通过包括多件的一种或更多种材料、一个或更多个层、一个或更多个部分等来区分，该多件的一种或更多种材料、一个或更多个层、一个或更多个部分等联接在一起(例如，接合在一起)使得联接的(例如，接合的)件(例如，部分)的相应的相对表面可以延伸穿过非整体结构的内部(例如，彼此接触或与一个或更多个插设结构和/或空间接触)。非整体结构的特征可以在于包括延伸穿过非整体结构的内部的一个或更多个接头、接缝等。非整体结构可以包括这样的结构，其被配置为例如经由至少部分地延伸穿过所述多个件中的一个或更多个的通孔和/或至少部分地位于联接的件之间的一个或更多个接合焊盘、粘合剂等能够在一个或更多个材料层、部分等的分离的件(例如，部分)之间进行联接。这样的结构可以不存在于如这里所述的单个(例如，基于基板的)整体结构中。
因为可见光传感器部分130和红外传感器部分160可以形成单个(例如，基于基板的)整体结构，所以通过图像传感器100中不存在可见光传感器部分130和/或红外传感器部分160中的通孔和/或用于将可见光传感器部分130和红外传感器部分160联接(例如，接合、粘合等)在一起的用于对准的接合焊盘，图像传感器100可以在结构上区别于通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合而制造的包括红外传感器部分160和可见光传感器部分130的图像传感器，其中所述接合焊盘可以位于通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合而制造的包括红外传感器部分160和可见光传感器部分130的图像传感器中的可见光传感器部分130和红外传感器部分160之间。
形成单个(例如，基于基板的)整体结构(例如，限定单个(例如，基于基板的)整体结构，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，等)的可见光传感器部分130和红外传感器部分160可以由于不包括分离的部分、层等的延伸穿过单个(例如，基于基板的)整体结构的内部的任何接头、接缝和/或联接的相对表面而区别于被联接的可见光传感器部分和红外传感器部分的非整体结构。
基于图像传感器100不包括穿过可见光传感器部分130和/或红外传感器部分160的任何部分的通孔和/或用于可见光传感器部分130与红外传感器部分160之间的对准的接合焊盘，根据一些示例实施方式的包括形成单个(例如，基于基板的)整体结构(例如，限定单个(例如，基于基板的)整体结构，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，等)的可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器100可以配置为相对于通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合(例如，以形成非整体结构)而制造的包括红外传感器部分160和可见光传感器部分130的图像传感器生成具有更高分辨率的图像。
另外，包括形成单个(例如，基于基板的)整体结构(例如，限定单个(例如，基于基板的)整体结构，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，等)的可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器100可以相对于通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合(例如，以形成非整体结构)而制造的图像传感器在可见光传感器部分130的元件、图案区域等与红外传感器部分160的元件、图案区域等之间具有改善的对准(例如，在Z方向上的垂直交叠对准)。在可见光传感器部分130和红外传感器部分160形成为形成单个(例如，基于基板的)整体结构的部分而不是分开形成并被联接在一起的情况下，可见光传感器部分130和红外传感器部分160的各种元件、区域、图案等的对准(例如，在Z方向上的垂直交叠的对准)可以相对于基于分开形成可见光传感器部分130和红外传感器部分160并将它们联接在一起而形成的非整体结构中的所述元件、区域、图案等的对准更精确和/或准确。结果，包括呈单个(例如，基于基板的)整体结构的可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器100可以配置为相对于包括作为非整体结构中的分离的、预制的和/或被联接的多个件的可见光传感器部分130和红外传感器部分160的图像传感器能够生成更高分辨率的图像。
可见光传感器部分130包括：第一传感器层133，其中排列多个可见光感测元件SE1以在第一传感器层133内建立光感测元件SE1的阵列(例如，二维阵列)；以及包括布线图案P1的第一信号布线层135，用于处理从第一传感器层133输出的信号。第一传感器层133可以包括：层材料133L，可以包括硅或化合物半导体、绝缘材料等；以及可见光感测元件SE1，至少部分地嵌入在层材料133L内和/或由层材料133L覆盖。
每个可见光感测元件SE1是配置为吸收入射的可见光的能量并基于所述吸收而生成电信号(例如，可见光信号)的元件，并且可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管器件。CMOS器件可以包括基于硅半导体的材料。可见光感测元件SE1不限于此，并且可以包括具有用于检测可见光的各种配置的光电二极管、光电晶体管、光电门或钉扎光电二极管。可见光感测元件SE1可以包括硅基光电二极管。
如图1所示可在可见光传感器部分130上(例如，上方或下方)的红外传感器部分160包括：第二传感器层167，其中布置多个红外感测元件SE2以在第二传感器层167内建立红外感测元件SE2的阵列(例如，二维阵列)；以及包括布线图案P2的第二信号布线层165，用于处理从第二传感器层167输出的信号。第二传感器层167可以包括：层材料167L，可以包括硅或化合物半导体、绝缘材料等；以及红外感测元件SE2，至少部分地嵌入在层材料167L内和/或由层材料167L覆盖。
每个红外感测元件SE2包括光电转换材料，该光电转换材料吸收入射的红外光并基于所述吸收将入射的红外光转换(例如，光电转换)为电信号(例如，红外光信号)。光电转换材料可以包括各种有机材料和无机材料。光电转换材料可以包括例如锡酞菁(SnPc)、C60或其中SnPc和C60以特定的(或备选地，预定的)比例混合的材料。备选地，光电转换材料可以包括聚3-己基噻吩(P3HT)、苯基-C61-丁酸-甲基酯(PCBM)或其中P3HT和PCBM以特定的(或备选地，预定的)比例混合的材料。备选地，光电转换材料可以包括BP3T、BCP、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDPT-PSS)或方酸染料。每个红外感测元件SE2可以包括在光电转换材料的相反侧并电联接到布线图案P2的一对电极。这样的电极可以每个是透明电极。这里，透明电极可以具有大于或等于约80％的高透光率。透明电极可以包括例如氧化物导体、碳导体或金属薄膜中的至少一种。氧化物导体可以包括例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌锡氧化物(ZTO)、铝锡氧化物(AlTO)或铝锌氧化物(AZO)中的至少一种，碳导体可以包括石墨烯或碳纳米结构中的至少一种，金属薄膜可以是包括铝(Al)、镁(Mg)、银(Ag)、金(Au)、其合金或其组合的非常薄的膜。电极之一可以是反射电极。这里，在一些示例实施方式中，反射电极可以具有小于约10％的透光率或者大于或等于约5％的高反射率。反射电极可以包括诸如金属的反射导体，并且可以包括例如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)或其合金。
在一些示例实施方式中，图像传感器100可以包括可见光传感器部分130和/或红外传感器部分160，该可见光传感器部分130包括包含单个可见光传感器元件SE1的第一传感器层133，该红外传感器部分160包括包含单个红外光传感器元件SE2的第二传感器层167。
可见光传感器部分130和红外传感器部分160可以沿着入射光路按可见光传感器部分130和红外传感器部分160的顺序布置。即，可见光传感器部分130和红外传感器部分160可以被布置为使得入射光可以穿过可见光传感器部分130的第一传感器层133、然后在穿过可见光传感器部分130的第一传感器层133之后到达(例如，进入)红外传感器部分160的第二传感器层167。重申，可见光传感器部分130可以相对于红外传感器部分160靠近图像传感器100的光入射侧。
可以确定可见光传感器部分130的第一传感器层133和第一信号布线层135的布置顺序，使得入射光可以在穿过第一信号布线层135之前首先到达第一传感器层133。例如，在图1所示的可见光传感器部分130中，第一传感器层133和第一信号布线层135沿着入射光路依次布置，使得第一传感器层133相对于第一信号布线层135靠近光(例如，L1至L4)入射侧。这种布置通常被称为背侧照明(BSI)结构。
可以确定红外传感器部分160的第二传感器层167和第二信号布线层165的布置顺序，使得入射光可以在穿过第二信号布线层165之后并且在穿过第一传感器层133之后到达第二传感器层167。例如，在图1所示的红外传感器部分160中，第二信号布线层165和第二传感器层167沿着入射光路依次布置，使得第二信号布线层165相对于第二传感器层167靠近光(例如，L1至L4)入射侧。这种布置通常被称为前侧照明(FSI)结构。
可见光传感器部分130和红外传感器部分160的布置顺序、可见光传感器部分130的第一传感器层133和第一信号布线层135的布置顺序、以及红外传感器部分160的第二传感器层167和第二信号布线层165的布置顺序不限于图1所示的顺序，而是可以变化。
滤光器阵列170可以布置在可见光传感器部分130上(即，图像传感器100可以包括在图像传感器100的光(例如，L1至L4)入射侧在可见光传感器部分130上(例如，直接或间接地在可见光传感器部分130上方)的滤光器阵列170)。滤光器阵列170包括第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3。第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3中的每个是双带通滤光器，其选择性地透射可见光的特定的(或备选地，预定的)波段和红外波段。第一滤光器F1可以选择性地透射入射光之中的红色光线L1和红外光线L4(并且可以选择性地阻挡除了入射光之中的红色光线L1和红外光线L4的波段以外的波段)，第二滤光器F2可以选择性地透射入射光之中的绿色光线L2和红外光线L4(并且可以选择性地阻挡除了入射光之中的绿色光线L2和红外光线L4的波段以外的波段)，第三滤光器F3可以选择性地透射入射光之中的蓝色光线L3和红外光线L4(并且可以选择性地阻挡除了入射光之中的蓝色光线L3和红外光线L4的波段以外的波段)。第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3可以每个面对(例如，在例如Z方向的垂直方向上交叠，也称为垂直交叠)可见光感测元件SE1中的单独的一个可见光感测元件，第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3可以限定多个子像素。如图1所示，所述多个子像素包括由第一滤光器F1限定的红色子像素SR、由第二滤光器F2限定的绿色子像素SG和由第三滤光器F3限定的蓝色子像素SB，并且红色子像素SR、绿色子像素SG和蓝色子像素SB形成(例如，限定)单位像素UP。在图1中，示出了两个单位像素UP作为示例，并且可以在图像传感器100中二维地布置几百万个或更多个这样的单位像素UP。
红外传感器部分160的红外感测元件SE2可以被布置为使得一个红外感测元件SE2可以对应于(例如，垂直地交叠或在诸如Z方向的垂直方向上交叠)一个单位像素UP。然而，这仅是示例，在另一示例中，红外感测元件SE2可以被布置为使得一个红外感测元件SE2可以对应于(例如，垂直地交叠，或在诸如Z方向的垂直方向上交叠)一个子像素SR、SG或SB，因此红外感测元件SE2可以以一对一的方式垂直地交叠子像素SR、SG和SB。
微透镜阵列180可以进一步布置在滤光器阵列170上。微透镜阵列180中包括的多个透镜可以布置为分别对应于子像素SR、SG和SB，并且可以将入射光聚集在提供于与子像素SR、SG和SB对应的位置处的可见光感测元件SE1上。
配置为仅透射红外波段中的光的带通滤光器150可以进一步布置在可见光传感器部分130与红外传感器部分160之间。由于带通滤光器150，可以减少或防止未被第一传感器层133吸收的一些可见光到达第二传感器层167。
在入射在图像传感器100上的光之中，可见光的红色光线L1、绿色光线L2和蓝色光线L3分别入射在与红色子像素SR、绿色子像素SG和蓝色子像素SB对应的可见光感测元件SE1上并由其检测，红外光线L4入射在红外感测元件SE2上并由其检测。
第一信号布线层135包括：具有导电元件的布线图案P1(例如，第一布线图案)；以及绝缘层I1。布线图案P1的导电元件中包括的金属材料阻挡光的传播，因此第一信号布线层135的布线图案P1的详细形式可以被确定为尽可能不干扰朝向红外传感器部分160传播的光的路径。例如，第一信号布线层135可以包括其中布线图案P1的导电元件的布置密度(例如，第一密度)相对高的高密度区域R11(这里也称为第一高密度区域)和其中导电图案P1的导电元件的布置密度(例如，第二密度)相对低(例如，第二密度低于第一密度)的低密度区域R12(这里也称为第一低密度区域)，在这种情况下，第一信号布线层135的导电图案P1可以被设置为使得第一信号布线层135的高密度区域R11可以面对(例如，在诸如如图1所示的Z方向的垂直方向上交叠)在第一传感器层133的相邻的(例如，在X方向和/或Y方向上水平相邻的)可见光感测元件SE1之间水平地(例如，在X方向和/或Y方向上)限定的区域。因为入射在图像传感器100上的大部分光由于滤光器阵列170而朝向可见光感测元件SE1传播，所以通过在可见光感测元件SE1之间布置第一信号布线层135的高密度区域，可以尽可能减少或防止光的传播被布线图案P1阻挡。
第二信号布线层165包括：具有导电元件的布线图案P2(例如，第二布线图案)；以及在布线图案P2的区域之间的绝缘层I2。因为布线图案P2的导电元件阻挡光的传播，所以第二信号布线层165的布线图案P2的详细形式也可以像第一信号布线层135的布线图案P1那样设置，使得朝向第二传感器层167传播的光的路径可以尽可能不与第二信号布线层165的布线图案P2相干扰。例如，第二信号布线层165可以包括其中布线图案P2的导电元件的布置密度(例如，第三密度)相对高的高密度区域R21和其中布线图案P2的导电元件的布置密度(例如，第四密度)相对低(例如，第四密度低于第三密度)的低密度区域R22，在这种情况下，第二信号布线层165的布线图案P2可以被设置为使得第二信号布线层165的高密度区域R21可以面对(例如，在诸如如图1所示的Z方向的垂直方向上交叠)第一信号布线层135的高密度区域R11。因为第二信号布线层165的高密度区域面对第一信号布线层135的高密度区域，第一信号布线层135的该高密度区域被布置为面对可见光感测元件SE1之间的区域，所以可以尽可能减少或防止布线图案P2阻挡光的传播。
图2是示出适用于图1所示的图像传感器100的可见光传感器部分130或红外传感器部分160的示例电路配置的框图。
在下文中，将描述可见光传感器部分130的示例电路配置，并且该示例电路配置也可以应用于红外传感器部分160。
可见光传感器部分130可以包括像素阵列PXA、行驱动器12、模数转换器(ADC)电路13、斜坡信号发生器14、时序控制器15、行缓冲器(line buffer)16和处理器17。
像素阵列PXA包括以矩阵形式布置的多个像素PX、连接到像素PX的多条行线RL和连接到像素PX的多条列线CL。
这里，像素PX是指布置在分别对应于图1所示的子像素SR、SG和SB的位置的可见光感测元件SE1。此外，行线RL、列线CL以及每个块的布线的一部分可以被包括在图1所示的第一信号布线层135中。
每条行线RL可以在行方向上延伸，并且可以连接到布置在同一行中的像素PX。在一示例中，行线RL可以将从行驱动器12输出的控制信号传输到提供在像素PX中的器件，例如，传输到可见光感测元件SE1。
每条列线CL可以在列方向上延伸，并且可以连接到布置在同一列中的像素PX。每条列线CL可以将从像素阵列PXA的像素PX以行为基础输出的诸如复位信号和感测信号的像素信号传输到ADC电路13。
时序控制器15可以控制行驱动器12、ADC电路13、斜坡信号发生器14、行缓冲器16和处理器17的时序。时序控制器15可以将指示操作时序的时序信号提供给行驱动器12、ADC电路13、斜坡信号发生器14、行缓冲器16和处理器17中的每个。
行驱动器12可以在时序控制器15的控制下生成用于驱动像素阵列PXA的控制信号，并且可以通过行线RL将控制信号提供给像素阵列PXA的像素PX。行驱动器12可以控制像素阵列PXA的像素PX同时或以行为基础感测入射光。此外，行驱动器12可以以行为单位或以至少两个像素PX为单位选择像素PX，并且可以控制所选择的像素PX，使得所选择的像素可以通过列线CL输出像素信号。
斜坡信号发生器14可以生成以特定的(或备选地，预定的)斜率增大或减小的斜坡信号RAMP，并且可以将斜坡信号RAMP提供给ADC电路13。
ADC电路13可以接收从像素PX之中由行驱动器12选择的行的多个像素PX读出的多个像素信号，并且可以将像素信号转换为多个像素值，所述多个像素值是数字数据。
ADC电路13可以基于从斜坡信号发生器14接收到的斜坡信号RAMP通过将经由列线CL从像素阵列PXA接收的多个像素信号转换为数字数据而以行为基础生成并输出图像数据。
ADC电路13可以包括对应于列线CL的多个ADC，并且每个ADC可以将通过对应的列线CL接收的像素信号与斜坡信号RAMP进行比较，并且可以基于比较结果输出像素值。例如，每个ADC可以通过相关双采样(CDS)方法从感测信号中去除复位信号，并且可以生成指示像素PX感测到的光量的像素值。
行缓冲器16可以包括多个行存储器，并且可以以行为基础存储从ADC电路13输出的多个像素值。换句话说，行缓冲器16可以以行为基础存储从ADC电路13输出的图像数据。例如，行缓冲器16可以包括与像素阵列PXA的三行对应的三个行存储器，并且可以在这三个行存储器中存储从ADC电路13输出的图像数据之中与这三行对应的多个像素值。
处理器17可以处理存储在行缓冲器16中的图像数据之中与多个行对应的多个像素值。处理器17可以以行为基础对存储在行缓冲器16中的图像数据执行图像质量补偿、合并(binning)、缩小等，并且可以输出彩色图像数据CID。
这种电路配置也可以应用于红外传感器部分160。红外传感器部分160的像素PX对应于图1所示的红外感测元件SE2。在这种情况下，处理器17可以从红外感测信号生成红外图像数据IID。例如，红外图像数据IID可以是通过飞行时间(TOF)方法从以行为基础存储在行缓冲器16中的像素值获得的深度数据。
图像传感器100可以从可见光传感器部分130感测到的信号输出彩色图像数据CID，并且还可以从红外传感器部分160感测到的信号输出红外图像数据(IID)。可以从红外图像数据IID计算关于对象的3D形状的深度信息或该对象的温度或水分分布。可以通过将彩色图像数据CID与红外图像数据IID结合来获得对象的3D图像数据。
图像传感器100和/或其任何部分(包括但不限于行驱动器12、ADC电路13、斜坡信号发生器14、时序控制器15、行缓冲器16和/或处理器17)可以包括处理电路的一个或更多个实例、可以被包括在处理电路的一个或更多个实例中和/或可以由处理电路的一个或更多个实例来实现，处理电路的所述一个或更多个实例诸如为：包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如运行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理单元(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理单元(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些示例实施方式中，处理电路可以包括存储指令程序的例如固态驱动器(SSD)的非暂时性计算机可读存储器件、以及配置为运行程序指令以实现由图像传感器100中的一些或全部执行的功能和/或方法的处理器(例如，处理器17)。
图3是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器101的截面图。
一些示例实施方式的图像传感器101与图1的图像传感器100不同在于红外传感器部分161的配置。除了其中第二传感器层168以红外感测元件SE2在一对一的基础上面对可见光感测元件SE1(例如，红外感测元件SE2垂直地交叠分离的相应的可见光感测元件SE1)的方式被形成的配置以外，图像传感器101与图1的图像传感器100基本相同。
在这种配置中，由红外传感器部分161处理的图像的分辨率可以与由可见光传感器部分130处理的图像的分辨率相同。
在一些示例实施方式中，根据示例实施方式中的任何一个的红外传感器部分(例如，红外传感器部分160、161、162、163、164等)中的红外感测元件SE2的至少一些可以配置为例如基于红外感测元件SE2中的至少两个包括具有不同材料组成的相应光电转换层而检测(例如，吸收和/或光电转换)不同波长的红外光(例如，近红外、短波长红外、中波长红外、长波长红外、远红外等)。
在一些示例实施方式中，根据示例实施方式中的任何一个的可见光传感器部分(例如，可见光传感器部分130、131等)中的可见光感测元件SE1的至少一些可以配置为例如基于可见光感测元件SE1中的至少两个包括不同的材料组成(例如，不同的掺杂剂)而检测(例如，吸收和/或光电转换)不同波长的可见光(例如，红光、绿光、蓝光、青色光、品红色光、黄光、白光等)。
在一些示例实施方式中，每个单独的可见光感测元件SE1可以对应于(例如，在Z方向上垂直地交叠)多个红外感测元件SE2，其中被单独的可见光感测元件SE1垂直地交叠的所述多个红外感测元件SE2配置为检测不同波长的红外光。
在一些示例实施方式中，每个单独的红外感测元件SE2可以对应于(例如，在Z方向上垂直地交叠)多个可见光感测元件SE1，其中被单独的红外感测元件SE2垂直地交叠的所述多个可见光感测元件SE1配置为检测不同波长的可见光。
图4A和图4B是示出根据一些示例实施方式的图像传感器102的平行截面的示意图，图5是示出图4A和图4B所示的图像传感器102的像素布置的平面图。
图像传感器102包括：红外传感器部分162，包括第二传感器层169和第二信号布线层165；以及可见光传感器部分130，包括第一传感器层133和第一信号布线层135，其中，包括与多个可见光感测元件SE1对应的第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3的滤光器阵列172布置在可见光传感器部分130上。
一些示例实施方式的图像传感器102与图1所示的图像传感器100不同在于图像传感器102具有以拜耳图案布置的像素，并且将描述该不同之处。
首先，参照图5，像素以拜耳图案布置，在拜耳图案中，一个单位像素UP包括四个象限区域，这四个象限区域可以分别是蓝色子像素SB、第一绿色子像素SG1、红色子像素SR和第二绿色子像素SG2。这样的单位像素在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)上重复地二维布置。
如图4A和图4B所示，滤光器阵列172的第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3可以以第二滤光器F2面对绿色子像素SG(其可以是第一绿色子像素SG1和第二绿色子像素SG2之一)、第三滤光器F3面对蓝色子像素SB并且第一滤光器F1面对红色子像素SR的方式布置。
图6是概念性地示出图4A和图4B所示的图像传感器102中的可见光感测元件SE1和红外感测元件SE2之间的布置关系的视图。
一个红外感测元件SE2例如以一对一的方式对应于(例如，垂直地交叠)由四个子像素(即，蓝色子像素SB、第一绿色子像素SG1、红色子像素SR和第二绿色子像素SG2)形成的一个单位像素UP。然而，这是一示例，并且在另一示例中，其中一个红外感测元件SE2对应于两个子像素的配置可以是可能的。
图7是概念性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器103中的可见光感测元件SE1和红外感测元件SE2之间的布置关系的视图。
一些示例实施方式的图像传感器103具有其中红外传感器部分163的红外感测元件SE2以一对一的方式分别面对子像素SR、SG和SB(即可见光感测元件SE1)的配置。除了这种配置以外，图像传感器103与参照图4A至图6描述的图像传感器102基本相同。
图8是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器104的配置的截面图。
除了红外传感器部分164的第二信号布线层165和第二传感器层167的布置顺序以外，一些示例实施方式的图像传感器104与参照图1描述的图像传感器100基本相同。
在图像传感器104中，可见光传感器部分130和红外传感器部分164具有背侧照明(BSI)结构。
在可见光传感器部分130中，第一传感器层133和第一信号布线层135沿着入射光路按此顺序布置，类似地，在红外传感器部分164中，第二传感器层167和第二信号布线层165沿着入射光路按此顺序布置。
如图8所示，可见光传感器部分130配置为使得第一传感器层133相对于第一信号布线层135靠近图像传感器104的光入射侧，使得入射光(例如，L1至L4)在进入第一信号布线层135之前进入第一传感器层133，并且红外传感器部分164配置为使得入射光的未被第一传感器层133吸收的部分(例如，红外光线L4)可以在进入第二信号布线层165之前进入第二传感器层167。例如，在图8所示的红外传感器部分164中，第二传感器层167和第二信号布线层165沿着入射光路依次布置，使得第二传感器层167相对于第二信号布线层165靠近光入射侧。
关于可见光线L1、L2和L3入射在可见光感测元件SE1上以及红外光线L4入射在红外感测元件SE2上的光效率，这种结构可以比参照图1描述的图像传感器100的结构更有利。
图9是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器105的配置的截面图。
除了可见光传感器部分131和红外传感器部分160全都以FSI结构形成以外，一些示例实施方式的图像传感器105可以与参照图1描述的图像传感器100基本相同。
在图9所示的可见光传感器部分131中，第一信号布线层135和第一传感器层133沿着入射光路依次布置，使得第一信号布线层135相对于第一传感器层133靠近图像传感器105的光入射侧。即，在穿过第一信号布线层135之后，入射光入射在第一传感器层133上(例如，进入第一传感器层133)。在图9所示的红外传感器部分160中，第二信号布线层165和第二传感器层167沿着入射光路依次布置，使得第二信号布线层165相对于第二传感器层167靠近图像传感器105的光入射侧。因此，入射光的未被第一传感器层133吸收的部分(例如，红外光线L4)可以在穿过第二信号布线层165之后进入第二传感器层167(例如，入射在第二传感器层167上)。
这种结构在制造工艺方面可以是有效的，但是可能导致可见光线L1、L2和L3入射在可见光感测元件SE1上以及红外光线L4入射在红外感测元件上SE2的稍低的光学效率。
图10是示意性地示出根据一些示例实施方式的图像传感器106的配置的截面图。
除了可见光传感器部分131具有FSI结构并且红外传感器部分164具有BSI结构以外，一些示例实施方式的图像传感器106可以与参照图1描述的图像传感器100基本相同。因此，在图10所示的可见光传感器部分131中，第一信号布线层135和第一传感器层133沿着入射光路依次布置，使得第一信号布线层135相对于第一传感器层133靠近图像传感器106的光入射侧，并且在图10所示的红外传感器部分164中，第二传感器层167和第二信号布线层165沿着入射光路依次布置，使得第二传感器层167相对于第二信号布线层165靠近图像传感器106的光入射侧。
入射光在穿过第一信号布线层135之后进入第一传感器层133，并且入射光的未被第一传感器层133吸收的部分(例如，红外光线L4)在进入第二信号布线层165之前进入第二传感器层167。
尽管已经参照图8至图10描述了参照图1描述的图像传感器100的变型，但是示例实施方式不限于此，参照图3至图7描述的图像传感器101、102和103可以通过将FSI或BSI结构应用于可见光传感器部分或红外传感器部分而被各种各样地修改。
通过考虑制造工艺和光学效率，可见光传感器部分和红外传感器部分可以以FSI或BSI结构形成。
上述图像传感器100、101、102、103、104、105和106可以应用于使用和/或执行光感测功能的各种电子装置(例如，被包括在使用和/或执行光感测功能的各种电子装置中)。例如，图像传感器100、101、102、103、104、105和106可以用于诸如以下的电子装置：相机、智能手机、可穿戴装置、物联网(IoT)装置、家用电器、平板个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航系统、无人机和高级驾驶员辅助系统(ADAS)。此外，图像传感器100、101、102、103、104、105和106可以用于用作运载工具、家具、制造设备、门、测量装置等的部件的电子装置中。
图11是示意性地示出根据一些示例实施方式的电子装置1000的配置的框图。
一些示例实施方式的电子装置1000，包括图1所示的示例实施方式，可以包括：图像传感器1200，包括可见光传感器部分VS和红外传感器部分IS；以及处理器1900，这里也称为“处理电路”，配置为处理基于可见光传感器部分VS和红外传感器部分IS检测(例如，吸收和/或光电转换)入射光的一个或更多个部分而从可见光传感器部分VS和红外传感器部分IS输出的信号，其中，电子装置1000是成像装置，通过该成像装置可获得关于对象OBJ的可见光图像的信息和关于对象OBJ的红外图像的信息。图像传感器1200可以是根据如这里所述的示例实施方式中的任何一个的图像传感器的任何一个(例如，图像传感器100、101、102、103、104、105和106中的任何一个或更多个)。
此外，电子装置可以包括：光路折叠元件(OPFE)1110，配置为在图像传感器1200的位置处形成(例如，生成)对象OBJ的图像；致动器1300(例如，伺服机构，其可以包括配置为基于电力的供应使致动器1300至少部分地移动的电动机)，配置为驱动OPFE 1100；以及照明单元1400，配置为用红外线照射对象OBJ。
此外，电子装置1000可以包括：存储器1800，存储用于操作处理器1900的程序代码或数据；以及显示单元1700，配置为显示图像。显示单元1700，这里也称为显示器、显示面板等，可以包括例如显示屏，诸如发光二极管(LED)屏、有机发光二极管(OLED)屏等。
存储器1800可以是非暂时性计算机可读介质，并且可以存储指令程序。存储器1800可以是：非易失性存储器，诸如闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM(FRAM)；或易失性存储器，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM)。处理器1900可以运行所存储的指令程序以执行一个或更多个功能。例如，处理器1900可以配置为处理由图像传感器1200生成的电信号。处理器1900可以包括诸如以下的处理电路：包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如运行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。处理器1900可以配置为基于这样的处理生成输出(例如，将要由显示单元1700显示的图像)。
OPFE 1100可以包括m组光学透镜(m是任何正整数)。OPFE 1100还可以包括配置为将来自对象OBJ的光的路径朝向图像传感器1200折叠的路径转换构件。取决于是否提供路径转换构件以及与光学透镜的布置，OPFE1100可以被称为垂直型或折叠型。光学透镜和路径转换构件可以由致动器1300移动。
例如，OPFE 1100的光学透镜可以沿着光轴移动以调节OPFE 1100的光学变焦比。当基础光学变焦比为Z时，通过移动OPFE 1100的光学透镜的至少一些来调节相邻光学透镜之间的距离，可以将光学变焦比调节为3Z、5Z或更大。
致动器1300可以驱动OPFE 1100的至少一些部件。致动器1300可以调节光学透镜的位置，以将图像传感器1200放置在光学透镜的焦距处并获得期望的变焦比。
照明单元1400可以包括配置为发射红外光LI的光源，诸如激光二极管(LD)、发光二极管(LED)或超发光二极管(SLD)。光源可以配置为发射红外光，例如在约750nm至约2500nm的波段中的光。
照明单元1400可以进一步包括用于用以特定的(或备选地，预定的)频率调制的光来照射对象OBJ的部件、以及配置为调节照明光的路径或范围的光学构件。
图像传感器1200包括配置为感测(例如，检测)可见光LV的可见光传感器部分VS和配置为感测(例如，检测)红外光LIR的红外传感器部分IS。上述示例实施方式的图像传感器100、101、102、103、104、105和106的任何一个、组合或变型可以用作图像传感器1200。
由于OPFE 1100，来自对象OBJ的光可以在图像传感器1200上形成图像。来自对象OBJ的光LO包括反射的可见光LV(例如，可见入射光)和反射的红外光LIR(例如，红外入射光)，其中，反射的红外光LIR可以包括由照明单元1400发射的红外光LI中的反射离开对象OBJ的至少一部分。来自对象OBJ的光LO沿着相同的光路入射在图像传感器1200上。图像传感器1200具有其中可见光传感器部分VS和红外传感器部分IS被堆叠的结构，因此可以基本同时感测可见光和红外光。可见光传感器部分VS可以检测(例如，吸收和/或光电转换)可见光LV的至少一部分，并基于所述检测输出(例如，生成和/或发送)可见光信号VLS。红外传感器部分IS可以检测(例如，吸收和/或光电转换)红外光LIR的至少一部分，并基于所述检测输出(例如，生成和/或发送)红外光信号ILS。
所述结构是简单的，并能够实现简单的图像处理，因为不使用相关技术的方法(诸如在空间上划分光路的方法、划分图像传感器的分辨率空间的方法、或以时分方式感测可见光和红外光的方法)来获得关于对象的可见光信息和红外信息。
处理器1900可以处理从可见光传感器部分VS输出的信号(例如，可见光信号VLS)和来自红外传感器部分IS的信号(例如，红外光信号ILS)，并且可以控制电子装置1000的总体操作，诸如照明单元1400和致动器1300的操作。
处理器1900可以从关于对象OBJ的红外图像信息(例如，基于处理红外光信号ILS)计算关于对象OBJ(例如，与对象OBJ相关联)的深度信息，并且可以通过将深度信息与关于对象OBJ的可见光图像信息(例如，基于接收和/或处理一个或更多个可见光信号VLS而确定的信息)相结合而提供对象OBJ的3D图像。
此外，处理器1900可以从关于对象OBJ的红外图像信息(例如，基于处理红外光信号ILS)计算关于对象OBJ的温度或水分信息，并且可以通过将温度或水分信息与对象OBJ的2D图像(其可以基于处理一个或更多个可见光信号VLS来生成)相结合而提供温度分布图像或水分分布图像。
处理器1900可以使用飞行时间(TOF)方法来从红外传感器部分IS感测的光获得深度信息。TOF方法被引入以通过测量发射到对象、从对象反射并被光接收单元接收的光束的飞行时间来获得更准确的距离信息。根据TOF方法，将具有特定波长的光(例如，具有约850nm的波长的近红外光)发射到对象OBJ，由光接收单元接收具有相同波长并从对象OBJ反射的光，然后执行处理过程以提取距离信息。具有这样一系列程序的TOF方法的各种示例在本领域中是已知的。例如，根据直接时间测量方法，将脉冲光发射到对象，并且使用计时器来测量直到脉冲光被反射回为止的时间段，并且使用该时间段来计算到对象的距离。根据相关方法，将脉冲光发射到对象，并且基于从对象反射回的光的亮度来测量到对象的距离。根据相位延迟测量方法，将诸如正弦波光的连续波光发射到对象，并且感测连续波光与从对象反射回的光之间的相位差，以将相位差转换为到对象的距离。
例如，处理器1900可以根据TOF方法的上述示例中的任何一个来计算关于对象OBJ的深度图像信息。当处理器1900执行深度图像处理时，处理器1900可以将合并应用于红外传感器部分IS，并且可以根据需要调节深度图像处理的精度。
处理器1900可以利用彩色图像信息通过如上所述获得的深度图像信息来形成3D图像。
电子装置1000和/或其任何部分(包括但不限于OPFE 1100、致动器1300、照明单元1400、存储器1800、处理器1900、显示单元1700和/或图像传感器1200)可以包括处理电路的一个或更多个实例、可以被包括在处理电路的一个或更多个实例中和/或可以由处理电路的一个或更多个实例来实现，处理电路的所述一个或更多个实例诸如为：包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如运行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理单元(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理单元(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些示例实施方式中，处理电路可以包括存储指令程序的例如固态驱动器(SSD)的非暂时性计算机可读存储器件(例如，存储器1800)、以及配置为运行指令程序以实现由电子装置1000中的一些或全部执行的功能和/或方法的处理器(例如，处理器1900)。
图12是示出根据一些示例实施方式的电子装置2000的示意性配置的框图，图13是示出提供在图12所示的电子装置2000中的相机模块2100b的示意性配置的框图。
一些示例实施方式的电子装置2000具有使用多个相机模块(这里也简称为“相机”)的应用。
参照图12，电子装置2000可以包括相机模块组2100、应用处理器2200、电力管理集成电路(PMIC)2300和外部存储器2400。
相机模块组2100可以包括多个相机模块2100a、2100b和2100c，这里也称为相机。尽管在图12所示的示例实施方式中布置了三个相机模块2100a、2100b和2100c，但是示例实施方式不限于此。在一些示例实施方式中，相机模块组2100可以被修改为仅具有两个相机模块。在一些示例实施方式中，相机模块组2100可以被修改为具有n个相机模块(其中，n是等于或大于4的自然数)。
参照图13，将描述提供在图12所示的电子装置2000中的相机模块2100b。图13所示的相机模块2100b的配置可以应用于其它相机模块2100a和2100c。
参照图13，相机模块2100b包括图像感测器件2140、OPFE 2130、致动器2110和存储装置2150。图像感测器件2140包括图像传感器2142、控制逻辑2144和存储器2146。
OPFE 2130可以包括一个或更多个光学透镜和配置为将光路朝向图像传感器2142折叠的路径转换构件。取决于光学透镜的布置以及相机模块2100b是否包括路径转换构件，相机模块2100b可以是垂直型或折叠型。
可以是伺服机构的致动器2110驱动OPFE 2130。致动器2110可以移动OPFE 2130的光学透镜和路径转换构件中的至少一些。致动器2110可以调节光学透镜的位置以将图像传感器2142放置在光学透镜的焦距处并获得期望的变焦比。
光学透镜可以沿着光轴移动以调节OPFE 2130的光学变焦比。当基础光学变焦比为Z时，通过移动OPFE 2130的光学透镜中的至少一些来调节相邻透镜之间的距离，可以将光学变焦比调节为3Z、5Z或更大。
根据示例实施方式中的任何一个的具有可见光传感器和红外传感器的图像传感器100、101、102、103、104、105和106中的任何一个可以用作图像传感器2142，因此图像传感器2142可以从通过OPFE 2130提供的光中分别感测红外光和可见光。
控制逻辑2144可以控制相机模块2100b的总体操作。例如，控制逻辑2144可以根据通过控制信号线CSLb提供的控制信号来控制相机模块2100b的操作。
存储器2146可以存储用于相机模块2100b的操作的诸如校准数据的数据。校准数据可以包括相机模块2100b使用从外部提供的光L生成图像数据所必需的信息。例如，校准数据可以包括诸如以下的信息：与用于驱动OPFE2130的致动器2110的操作相关的信息、关于光学透镜的焦距的信息和关于光轴的信息。当相机模块2100b被实现为具有取决于光学透镜的位置而可变的焦距的多态相机模块时，校准数据可以包括相对于光学透镜的位置(或状态)的焦距值和关于自动对焦的信息。
存储装置2150可以存储图像传感器2142感测的图像数据。存储装置2150可以以其中存储装置2150和图像感测器件2140的传感器芯片被堆叠的形式提供在图像感测器件2140的外侧。在一些示例实施方式中，存储装置2150可以被实现为电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，但是示例实施方式不限于此。
相机模块2100b和/或其任何部分(包括但不限于图像感测器件2140、图像传感器2142、控制逻辑2144、存储器2146、致动器2110、OPFE 2130和/或存储装置2150)可以包括处理电路的一个或更多个实例、可以被包括在处理电路的一个或更多个实例中和/或可以由处理电路的一个或更多个实例来实现，处理电路的所述一个或更多个实例诸如为：包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如运行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理单元(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理单元(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些示例实施方式中，处理电路可以包括存储指令程序的例如固态驱动器(SSD)的非暂时性计算机可读存储器件(例如，存储器2146)、以及配置为运行指令程序以实现由相机模块2100b的一些或全部执行的功能和/或方法的处理器(例如，控制逻辑2144)。
参照回图12，应用处理器2200可以包括图像处理器件2210、存储器控制器2220和内部存储器2230。应用处理器2200可以与相机模块2100a、2100b和2100c分开提供。例如，应用处理器2200以及相机模块2100a、2100b和2100c可以被实现为单独的半导体芯片。
图像处理器件2210可以包括多个子处理器2212a、2212b和2212c、图像生成器2214以及相机模块控制器2216。
图像处理器件2210的子处理器2212a、2212b和2212c的数量(例如，数目)可以对应于相机模块2100a、2100b和2100c的数量。
由相机模块2100a、2100b和2100c生成的图像数据可以通过分离的图像信号线ISLa、ISLb、ISLc被提供给子处理器2212a、2212b、2212c。例如，由相机模块2100a生成的图像数据可以通过图像信号线ISLa被提供给子处理器2212a，由相机模块2100b生成的图像数据可以通过图像信号线ISLb被提供给子处理器2212b，由相机模块2100c生成的图像数据可以通过图像信号线ISLc被提供给子处理器2212c。可以使用例如基于移动工业处理器接口(MIPI)的相机串行接口(CSI)来执行这样的图像数据传输，但是实施方式不限于此。
备选地，在一些示例实施方式中，一个子处理器可以被布置为对应于多个相机模块。例如，子处理器2212a和子处理器2212c可以被实现为一个集成的子处理器而不是如图12中所述地被分开提供，由相机模块2100a和相机模块2100c生成的图像数据可以由选择器件(例如，多路复用器)等选择，然后可以被提供给集成的子处理器。
提供给子处理器2212a、2212b、2212c的图像数据可以被发送到图像生成器2214。根据图像生成信息或模式信号，图像生成器2214可以从由子处理器2212a、2212b和2212c提供的图像数据生成输出图像。
例如，图像生成器2214可以通过合并由具有不同视角的相机模块2100a、2100b和2100c生成的多条图像数据中的至少一些根据图像生成信息或模式信号来生成输出图像。备选地，图像生成器2214可以通过选择由具有不同视角的相机模块2100a、2100b和2100c生成的多条图像数据之一根据图像生成信息或模式信号来生成输出图像。
在一些示例实施方式中，图像生成信息可以包括变焦信号或变焦因子。此外，在一些示例实施方式中，模式信号可以是例如基于用户所选择的模式的信号。
当图像生成信息是变焦信号(变焦因子)并且相机模块2100a、2100b和2100c具有不同的视角时，图像生成器2214可以根据变焦信号的类型来执行不同的操作。例如，当变焦信号为第一信号时，图像生成器2214可以将从相机模块2100a输出的图像数据与从相机模块2100c输出的图像数据合并，然后可以通过使用合并的图像数据和从相机模块2100b输出的不用于合并的图像数据来生成输出图像。当变焦信号为不同于第一信号的第二信号时，图像生成器2214可以不执行这样的图像数据合并，并且可以选择从相机模块2100a、2100b、2100c输出的多条图像数据之一作为输出图像。然而，示例实施方式不限于此，可以根据需要修改和执行处理图像数据的方法。
在一些示例实施方式中，图像生成器2214可以从子处理器2212a、2212b和2212c中的至少一个接收具有不同曝光时间的多条图像数据，并且可以对接收的多条图像数据执行高动态范围(HDR)处理以生成具有增大的动态范围的合并的图像数据。
相机模块控制器2216可以将控制信号提供给相机模块2100a、2100b和2100c中的每个。由相机模块控制器2216生成的控制信号可以通过彼此分离的控制信号线CSLa、CSLb和CSLc被提供给相机模块2100a、2100b和2100c。
根据图像生成信息或包括变焦信号的模式信号，相机模块2100a、2100b和2100c之一可以被指定为主相机模块(例如，相机模块2100b)，而其余相机模块(例如，相机模块2100a和2100c)可以被指定为从相机模块。这样的信息可以被包括在控制信号中，并且可以通过彼此分离的控制信号线CSLa、CSLb和CSLc被提供给相机模块2100a、2100b和2100c。
取决于变焦因子或操作模式信号，可以改变相机模块2100a、2100b和2100c的角色(主相机模块或从相机模块)。例如，当相机模块2100a相比于相机模块2100b具有更宽的视角和拥有更低变焦因子的变焦倍率时，相机模块2100b可以充当主相机模块，并且相机模块2100a可以充当从相机模块。相反，当相机模块2100a相比于相机模块2100b具有拥有更高变焦因子的变焦倍率时，相机模块2100a可以充当主相机模块，并且相机模块2100b可以充当从相机模块。
在一些示例实施方式中，从相机模块控制器2216提供给相机模块2100a、2100b和2100c的控制信号可以包括同步使能信号。例如，当相机模块2100b是主相机模块并且相机模块2100a和2100c是从相机模块时，相机模块控制器2216可以将同步使能信号发送到相机模块2100b。接收到同步使能信号的相机模块2100b可以基于所提供的同步使能信号而生成同步信号，并且可以通过同步信号线SSL将同步信号提供给相机模块2100a和2100c。相机模块2100b以及相机模块2100a和2100c可以利用同步信号同步，并且可以将图像数据发送到应用处理器2200。
在一些示例实施方式中，从相机模块控制器2216提供给相机模块2100a、2100b和2100c的控制信号可以包括根据模式信号的模式信息。基于模式信息，相机模块2100a、2100b和2100c可以在与感测速度相关的第一操作模式和第二操作模式下操作。
在第一操作模式下，相机模块2100a、2100b和2100c可以以第一速率(例如，以第一帧速率)生成图像信号，以大于第一速率的第二速率(例如，以大于第一帧速率的第二帧速率)对图像信号进行编码，并将编码的图像信号发送到应用处理器2200。在这种情况下，第二速率可以等于或小于第一速率的30倍。
应用处理器2200可以将接收到的图像信号即编码的图像信号存储在提供于应用处理器2200中的内部存储器2230中或存储在提供于应用处理器2200外部的外部存储器2400中，此后，应用处理器2200可以从内部存储器2230或外部存储器2400读取编码的图像信号，对编码的图像信号进行解码，并且可以显示基于解码的图像信号生成的图像数据。例如，图像处理器件2210的与编码的图像信号对应的子处理器2212a、2212b和2212c可以对编码的图像信号执行解码，并且可以对解码的图像信号执行图像处理。
在第二操作模式下，相机模块2100a、2100b和2100c可以以小于第一速率的第三速率(例如，以小于第一帧速率的第三帧速率)生成图像信号，并且可以将图像信号发送到应用处理器2200。发送到应用处理器2200的图像信号可以是未编码的图像信号。应用处理器2200可以对接收到的图像信号执行图像处理，或者可以将图像信号存储在内部存储器2230或外部存储器2400中。
PMIC 2300可以向相机模块2100a、2100b和2100c中的每个供应电力，例如电源电压。例如，在应用处理器2200的控制下，PMIC 2300可以通过电力信号线PSLa向相机模块2100a供应第一电力、通过电力信号线PSLb向相机模块2100b供应第二电力、以及通过电力信号线PSLc向相机模块2100c供应第三电力。
PMIC 2300可以响应于来自应用处理器2200的电力控制信号PCON而生成与相机模块2100a、2100b和2100c中的每个对应的电力，并且还可以调节电力水平。电力控制信号PCON可以包括针对相机模块2100a、2100b和2100c的每个操作模式的电力调节信号。例如，操作模式可以包括低电力模式，在这种情况下，电力控制信号PCON可以包括关于在低电力模式下操作的相机模块的信息和用于相机模块的电力水平。提供给相机模块2100a、2100b和2100c的电力的水平可以彼此相等或彼此不同。此外，电力水平可以动态地变化。
在以上描述中，提供在相机模块2100a、2100b或2100c中的至少一个中的图像传感器2142可以包括如先前实施方式中所述的可见光传感器部分和红外传感器部分。提供在相机模块2100a、2100b和2100c的一些中的图像传感器2142可以是仅包括可见光传感器部分的一般图像传感器。
电子装置2000被示出为具有用于使用多个相机模块的配置，但是电子装置2000可以具有另一配置。
电子装置2000和/或其任何部分(包括但不限于应用处理器2200、图像处理器件2210、存储器控制器2220、内部存储器2230、子处理器2212a至2212c中的任何一个、图像生成器2214、相机模块控制器2216、PMIC 2300、外部存储器2400和/或相机模块组2100的相机模块2100a-2100c中的任何一个)可以包括处理电路的一个或更多个实例、可以被包括在处理电路的一个或更多个实例中和/或可以由处理电路的一个或更多个实例来实现，处理电路的所述一个或更多个实例诸如为：包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合，诸如运行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理单元(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理单元(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些示例实施方式中，处理电路可以包括存储指令程序的例如固态驱动器(SSD)的非暂时性计算机可读存储器件(例如，内部存储器2230和/或外部存储器2400)、以及配置为运行指令程序以实现由电子装置2000的一些或全部执行的功能和/或方法的处理器(例如，图像处理器件2210或其任何部分、存储器控制器2220等)。
这里描述的任何存储器，包括但不限于内部存储器2230、外部存储器2400、存储器2146和/或存储装置2150，可以是非暂时性计算机可读介质，并且可以存储指令程序。这里描述的任何存储器可以是：非易失性存储器，诸如闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM(FRAM)；或易失性存储器，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM)。
图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G和图14H是示出根据一些示例实施方式的制造图像传感器的方法的视图。
参照图14A，首先在半导体基板SU上和/或内形成多个可见光感测元件SE1。这样的形成可以包括将预制的可见光感测元件SE1放置在半导体基板SU上、以及通过可包括化学气相沉积(CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺或物理气相沉积(PVD)工艺(诸如溅射工艺)的沉积工艺在可见光感测元件SE1周围和/或之上进一步形成半导体基板SU。
半导体基板SU可以包括硅或化合物半导体。
可见光感测元件SE1可以包括CMOS晶体管器件或各种类型的光电二极管或光电晶体管。在一些示例实施方式中，可见光感测元件SE1可以包括CMOS晶体管器件。
可以执行在根据位置调节掺杂剂的浓度和类型的同时在半导体基板SU的特定的(或备选地，预定的)区域中注入掺杂剂的工艺，以形成可见光感测元件SE1。在图14A中概念性地示出了可见光感测元件SE1，在图14A中没有示出可见光感测元件SE1的详细结构。可见光感测元件SE1的数量通过考虑将要制造的图像传感器的分辨率来确定。
接下来，如图14B所示，在其上形成可见光感测元件SE1的半导体基板SU的表面SUS上形成第一信号布线层135。第一信号布线层135包括布线图案P1和绝缘层I1。布线图案P1用于(例如，配置为执行)读取和/或处理从可见光感测元件SE1输出的信号，并包括多个导电元件。可以多次执行沉积绝缘材料、沉积导电材料以及通过光刻图案化沉积的材料的工艺，以形成第一信号布线层135。如这里所述的沉积工艺可以包括化学气相沉积(CVD)工艺、原子层沉积(ALD)工艺和/或物理气相沉积(PVD)工艺(诸如溅射法)。
因为布线图案P1的导电元件(例如，金属材料)干扰光路，所以可以将布线图案P1设计为使得布线图案P1的其中导电元件的布置密度相对高的区域可以位于相邻的可见光感测元件SE1之间。
接下来，如图14C所示，可以形成带通滤光器150。带通滤光器150是配置为仅透射红外波段中的光的滤光器。然而，可以省略形成带通滤光器150的工艺。
接下来，如图14D所示，形成第二信号布线层165。第二信号布线层165包括布线图案P2和绝缘层I2，并用于读取和处理来自将要形成在第二信号布线层165上的红外感测元件的信号。
因为布线图案P2中包括的导电元件阻碍光传播路径，所以可以将布线图案P2设计为以这样的方式减少此类阻碍：布线图案P2的其中导电元件的布置密度相对高的区域可以面对第一信号布线层135的其中导电元件的布置密度相对高的区域。
可以在带通滤光器150上多次执行沉积绝缘材料、沉积导电材料以及通过光刻图案化沉积的材料的工艺，以形成第二信号布线层165。
接下来，如图14E所示，形成包括多个红外感测元件SE2的第二传感器层167。第二传感器层167可以包括在层材料167L中的多个红外感测元件SE2。
每个红外感测元件SE2包括光电转换材料，该光电转换材料吸收红外光和/或将红外光转换为电信号(例如，光电转换)。光电转换材料可以包括各种有机和无机材料。
在图14E中，一个红外感测元件SE2对应于(例如，在可垂直于表面SUS的Z方向上垂直地交叠)三个可见光感测元件SE1。然而，这是非限制性示例。图14D和图14E中的工艺可以被统称为在第一信号布线层135上形成红外传感器部分160。可以相对于半导体基板SU在一系列连续的工艺中执行参照图14D和图14E描述的工艺。例如，可以多次执行沉积绝缘材料和/或导电材料来形成层材料167L、以及形成光感测元件SE2的工艺，以形成第二传感器层167。
在一些示例实施方式中，红外传感器部分160的形成通过沉积工艺和光刻工艺来执行，而不执行接合工艺(例如，不将红外传感器部分160粘合到带通滤光器150和/或第一信号布线层135)。
接下来，如图14F所示，执行背面抛光工艺。在该工艺中，将图14E所示的结构上下颠倒(例如，倒置)，并且去除半导体基板SU的一部分以形成第一传感器层133。例如，可以使用化学机械抛光(CMP)方法等。
接下来，如图14G所示，在第一传感器层133上形成滤光器阵列170。
滤光器阵列170包括第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3，并且第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3中的每个是配置为透射在可见波段和红外波段中的光的双带通滤光器。可包括一个或更多个带通滤光器的这样的滤光器阵列170可以被理解为形成在半导体基板SU的后表面SUR上，其中，后表面SUR与半导体基板SU的表面SUS相反。
第一滤光器F1、第二滤光器F2和第三滤光器F3被布置为分别面对可见光感测元件SE1，并限定红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
接下来，如图14H所示，在滤光器阵列170上形成微透镜阵列180。
制造图像传感器100的上述工艺基于一个半导体基板SU被依次执行，而没有用于附接通过单独的工艺制作的结构的工艺，因此所得图像传感器100是单个(例如，基于基板的)整体结构。
一般，包括红外传感器部分和可见光传感器部分的图像传感器通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合而制造，为此，具有用于单位像素的通孔的接合焊盘被用于像素对准。然而，随着像素数量增加，此结构使制造工艺复杂化，并且当像素数量等于或大于某一值时，可能难以使用此结构。
根据一些示例实施方式的制造作为单个(例如，基于基板的)整体结构的图像传感器的方法不需要形成通孔和用于对准的接合焊盘，因此可以通过在可见光传感器部分和红外光传感器部分之间在图像传感器中不存在通孔和用于对准的接合焊盘而在结构上区别于通过分开制作红外传感器部分和可见光传感器部分并将红外传感器部分和可见光传感器部分彼此接合来制造因此不是单个(例如，基于基板的)整体结构的包括红外传感器部分和可见光传感器部分的图像传感器。因此，根据一些示例实施方式的制造作为单个(例如，基于基板的)整体结构的图像传感器的方法可以有效地用于制造高分辨率的图像传感器，因为作为单个(例如，基于基板的)整体结构的该图像传感器可以配置为基于不包括穿过可见光传感器部分和/或红外光传感器部分的任何部分的通孔和/或用于可见光传感器部分与红外光传感器部分之间的对准的接合焊盘而生成具有更高分辨率的图像。
制造图像传感器的方法已经在图14A至图14H中示出，并基于图1所示的图像传感器100被描述，但是也可以例如基于改变相对于图14A至图14H示出和描述的工艺的顺序(和/或从该方法中省略一个或更多个工艺或添加一个或更多个工艺)而用于制造一些示例实施方式的图像传感器101、102、103、104、105和106。
如上所述，根据以上实施方式中的一个或更多个，图像传感器具有其中红外传感器和可见光传感器彼此集成(例如，被包括在单个(例如，基于基板的)整体结构中，限定单个(例如，基于基板的)整体结构和/或形成单个(例如，基于基板的)整体结构)的结构，并能够从对象获得彩色图像信息和红外图像信息。
图像传感器可以用于能够利用从红外传感器输出的信号和从可见光传感器输出的信号的各种电子装置。
根据制造图像传感器的方法，红外传感器部分和可见光传感器部分可以以单个(例如，基于基板的)整体结构形成，而无需用于对准的附加结构，因此，图像传感器在实现高分辨率装置方面可以是有效的。
虽然已经参照附图根据实施方式描述了图像传感器、包括图像传感器的电子装置和制造图像传感器的方法，但是这些仅是示例，本领域普通技术人员将理解，可以由此做出各种修改和等同的示例实施方式。尽管在以上描述中已经陈述了许多项目，但是这些项目应被认为是具体示例，而不应被认为限制本公开的范围。因此，本公开的范围和精神不应由对示例实施方式的描述限定，而应由所附权利要求限定。
应理解，这里描述的一些示例实施方式应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。对每个示例实施方式内的特征或方面的描述通常应被认为可用于一些示例实施方式中的其它类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一些示例实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离如由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。
本申请要求享有2020年5月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0063888号的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全文合并于此。

Claims (26)

1.一种图像传感器，包括：
可见光传感器，包括第一传感器层和第一信号布线层，其中多个可见光感测元件排列在所述第一传感器层中，并且所述第一信号布线层配置为处理从所述第一传感器层输出的信号；以及
在所述可见光传感器上的红外传感器，所述红外传感器包括第二传感器层和第二信号布线层，其中多个红外感测元件排列在所述第二传感器层中，并且所述第二信号布线层配置为处理从所述第二传感器层输出的信号，
其中所述红外传感器和所述可见光传感器形成单个整体结构。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述可见光传感器和所述红外传感器被布置为使得入射光在穿过所述第一传感器层之后进入所述第二传感器层。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述可见光传感器被布置为使得入射光在到达所述第一信号布线层之前进入所述第一传感器层。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述红外传感器被布置为使得入射光在穿过所述第二信号布线层之后进入所述第二传感器层。
5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中所述红外传感器被布置为使得入射光在到达所述第二信号布线层之前进入所述第二传感器层。
6.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述可见光传感器被布置为使得入射光在穿过所述第一信号布线层之后进入所述第一传感器层。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述红外传感器被布置为使得入射光在穿过所述第二信号布线层之后进入所述第二传感器层。
8.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述红外传感器被布置为使得入射光在到达所述第二信号布线层之前进入所述第二传感器层。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中
所述第一信号布线层包括第一布线图案，所述第一布线图案进一步包括第一导电元件，
所述第一信号布线层包括：
第一高密度区域，所述第一导电元件的第一部分以第一密度布置在所述第一高密度区域中；以及
第一低密度区域，所述第一导电元件的第二部分以第二密度布置在所述第一低密度区域中，所述第二密度低于所述第一密度，以及
在所述第一信号布线层的所述第一布线图案中，所述第一高密度区域垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的水平相邻的可见光感测元件之间的相邻区域。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中
所述第二信号布线层包括第二布线图案，所述第二布线图案进一步包括第二导电元件，
所述第二信号布线层包括：
第二高密度区域，所述第二导电元件的第一部分以第三密度布置在所述第二高密度区域中；以及
第二低密度区域，所述第二导电元件的第二部分以第四密度布置在所述第二低密度区域中，所述第四密度低于所述第三密度，以及
在所述第二信号布线层的所述第二布线图案中，所述第二信号布线层的所述第二高密度区域垂直地交叠所述第一信号布线层的所述第一高密度区域。
11.根据权利要求1所述的图像传感器，进一步包括：
在所述可见光传感器上的滤光器阵列，
其中所述滤光器阵列包括配置为选择性地透射红光和红外光的第一滤光器、配置为选择性地透射绿光和红外光的第二滤光器以及配置为选择性地透射蓝光和红外光的第三滤光器。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中所述第一滤光器、所述第二滤光器和所述第三滤光器中的每个滤光器垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的单独的一个可见光感测元件，并且所述第一滤光器、所述第二滤光器和所述第三滤光器限定多个子像素。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中所述多个红外感测元件被布置为使得所述多个红外感测元件以一对一的方式垂直地交叠所述多个子像素。
14.根据权利要求12所述的图像传感器，其中所述多个子像素以红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素形成一个单位像素的方式布置。
15.根据权利要求14所述的图像传感器，其中所述多个红外感测元件被布置为使得所述多个红外感测元件中的一个红外感测元件垂直地交叠所述一个单位像素。
16.根据权利要求12所述的图像传感器，其中所述多个子像素以一个单位像素的四个象限区域分别是红色子像素、第一绿色子像素、蓝色子像素和第二绿色子像素的方式布置。
17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述多个红外感测元件以一个红外感测元件垂直地交叠一个单位像素的方式布置。
18.一种电子装置，包括：
根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感器配置为吸收从对象反射的入射光，并基于所述吸收而输出信号；以及
处理电路，配置为基于处理从所述图像传感器输出的所述信号而生成所述对象的图像。
19.根据权利要求18所述的电子装置，其中
从所述对象反射的所述入射光包括红外入射光和可见入射光，
所述可见光传感器配置为基于吸收所述可见入射光而输出可见光信号，
所述红外传感器配置为基于吸收所述红外入射光而输出红外光信号，以及
所述处理电路进一步配置为基于处理所述红外光信号来计算与所述对象相关联的深度信息并将所述深度信息与关于所述对象的可见光图像信息结合以生成所述对象的3D图像，所述可见光图像信息基于处理所述可见光信号而确定。
20.根据权利要求18所述的电子装置，其中所述处理电路进一步配置为基于处理所述红外光信号来计算所述对象的温度或水分分布。
21.一种制造图像传感器的方法，所述方法包括：
在半导体基板上或至少部分地在该半导体基板内形成多个可见光感测元件；
在所述半导体基板的表面上形成第一信号布线层，所述第一信号布线层配置为处理从所述多个可见光感测元件输出的信号；
在所述第一信号布线层上形成红外传感器；以及
在所述半导体基板的后表面上形成带通滤光器，所述后表面与所述半导体基板的所述表面相反。
22.根据权利要求21所述的方法，其中相对于所述半导体基板在一系列连续的工艺中执行所述红外传感器的形成。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述红外传感器的形成通过沉积工艺和光刻工艺来执行，而不执行接合工艺。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述红外传感器的形成包括：
形成多个红外感测元件；以及
形成第二信号布线层，所述第二信号布线层配置为处理从所述多个红外感测元件输出的信号。
25.根据权利要求24所述的方法，其中
所述第一信号布线层的形成包括形成第一布线图案，所述第一布线图案进一步包括第一导电元件，
所述第一信号布线层包括：
第一高密度区域，所述第一导电元件的第一部分以第一密度布置在所述第一高密度区域中；以及
第一低密度区域，所述第一导电元件的第二部分以第二密度布置在所述第一低密度区域中，所述第二密度低于所述第一密度，以及
在所述第一信号布线层的所述第一布线图案中，所述第一高密度区域垂直地交叠所述多个可见光感测元件中的水平相邻的可见光感测元件之间的相邻区域。
26.根据权利要求25所述的方法，其中
所述第二信号布线层的形成包括形成第二布线图案，所述第二布线图案进一步包括第二导电元件，
所述第二信号布线层包括：
第二高密度区域，所述第二导电元件的第一部分以第三密度布置在所述第二高密度区域中；以及
第二低密度区域，所述第二导电元件的第二部分以第四密度布置在所述第二低密度区域中，所述第四密度低于所述第三密度，以及
在所述第二信号布线层的所述第二布线图案中，所述第二信号布线层的所述第二高密度区域垂直地交叠所述第一信号布线层的所述第一高密度区域。
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