圖像傳感器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】圖像傳感器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年7月21日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2014-0091837的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件制造技術(shù)，且更具體而言，涉及一種包括相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如數(shù)碼照相機(jī)和攝像機(jī)之類(lèi)的大部分成像設(shè)備采用自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。自動(dòng)聚焦系統(tǒng)分為使用相位差檢測(cè)方案的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)和使用對(duì)比度檢測(cè)方案的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。
[0005]相位差自動(dòng)聚焦系統(tǒng)除了具有圖像傳感器之外還具有用于檢測(cè)相位差的傳感器。自動(dòng)聚焦是通過(guò)基于相位差檢測(cè)傳感器的輸出來(lái)調(diào)節(jié)透鏡而完成的。相位差檢測(cè)方案還需要鏡體。例如，在用于數(shù)碼單鏡頭反射(DSLR)相機(jī)的自動(dòng)聚焦方案中，除了主鏡體之外還提供了用于將入射光引導(dǎo)至相位差檢測(cè)傳感器的子鏡體?；谙辔徊畹淖詣?dòng)聚焦的好處在于使得快速且高性能的自動(dòng)聚焦成為可能。然而，基于相位差的自動(dòng)聚焦是高成本的系統(tǒng)，這是因?yàn)樗枰獙?zhuān)用于所述基于相位差的自動(dòng)聚焦的傳感器和光學(xué)系統(tǒng)。
[0006]相比之下，對(duì)比度檢測(cè)自動(dòng)聚焦系統(tǒng)依賴(lài)于高頻數(shù)據(jù)。這種自動(dòng)聚焦的方法被稱(chēng)作對(duì)比度自動(dòng)聚焦。由于對(duì)比度自動(dòng)聚焦不需要基于相位差的自動(dòng)聚焦中所必要的信號(hào)處理電路或相位檢測(cè)傳感器，所以對(duì)比度自動(dòng)聚焦具有相對(duì)較低的成本。然而，與基于相位差的自動(dòng)聚焦相比，對(duì)比度自動(dòng)聚焦更慢且更不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實(shí)施例針對(duì)一種包括具有改善性能的相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種圖像傳感器包括:布置成二維的多個(gè)像素，其中，所述多個(gè)像素中的至少一個(gè)像素包括:光電轉(zhuǎn)換層，其形成在襯底中；濾色層，其形成在光電轉(zhuǎn)換層之上；第一遮光層，其形成在與濾色層相同的平面中，并且限定第一光傳輸區(qū)；以及第二遮光層，其形成在光電轉(zhuǎn)換層與第一遮光層之間，并且限定第二光傳輸區(qū)。
[0009]第一遮光層可以包括濾色材料。第一遮光層可以包括黑色濾色器或紅外線截止濾色器。第一遮光層可以包括具有選自紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的兩種或更多種濾色器的層疊結(jié)構(gòu)。
[0010]第一光傳輸區(qū)可以與濾色層相對(duì)應(yīng)。濾色層可以包括選自白色濾色器、紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的一種。
[0011]第一光傳輸區(qū)和第二光傳輸區(qū)可以相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換層的中心沿彼此不同的方向設(shè)置。
[0012]第一光傳輸區(qū)的端部和第二光傳輸區(qū)的端部可以在光電轉(zhuǎn)換層的中心處對(duì)準(zhǔn)。第一光傳輸區(qū)的一部分可以與第二光傳輸區(qū)的一部分重疊以共用光電轉(zhuǎn)換層的中心。第一光傳輸區(qū)和第二光傳輸區(qū)可以相對(duì)于光電轉(zhuǎn)換層的中心彼此間隔開(kāi)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種圖像傳感器包括:布置成二維的多個(gè)像素，其中，像素包括至少一對(duì)相位差檢測(cè)像素，所述至少一對(duì)相位差檢測(cè)像素沿彼此不同的第一方向和第二方向?qū)ξ锕鈭?zhí)行光瞳分割，并且輸出光瞳分割的圖像，并且所述一對(duì)相位差檢測(cè)像素中的每個(gè)包括:光電轉(zhuǎn)換層，其形成在襯底中；濾色層，其形成在光電轉(zhuǎn)換層之上；第一遮光層，其形成在與濾色層相同的平面中并且限定第一光傳輸區(qū)；以及第二遮光層，其形成在光電轉(zhuǎn)換層和第一遮光層之間，并且限定第二光傳輸區(qū)，并且所述一對(duì)相位差檢測(cè)像素包括:第一相位差檢測(cè)像素，其具有朝向第一方向設(shè)置的、第一遮光層的第一光傳輸區(qū)，并且具有朝向第二方向設(shè)置的、第二遮光層的第二光傳輸區(qū)；以及第二相位差檢測(cè)像素，其具有朝向第二方向設(shè)置的、第一遮光層的第一光傳輸區(qū)，并且具有朝向第一方向設(shè)置的、第二遮光層的第二光傳輸區(qū)。
[0014]圖像傳感器還可以包括:層間電介質(zhì)層，其設(shè)置在位于一側(cè)的襯底與位于相對(duì)側(cè)的濾色層和第一遮光層之間，并且包括第二遮光層；以及微透鏡，其形成在濾色層和第一遮光層之上以與每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)。
[0015]第一遮光層可以包括濾色材料。第一遮光層可以包括黑色濾色器或者紅外線截止濾色器。第一遮光層可以包括具有選自紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的兩種或更多種濾色器的層疊結(jié)構(gòu)。
[0016]第一光傳輸區(qū)可以與濾色層相對(duì)應(yīng)。濾色層可以包括選自白色濾色器、紅色濾色器、綠色濾色器、藍(lán)色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的一種。所述一對(duì)相位差檢測(cè)像素中的第一光傳輸區(qū)可以被設(shè)置成彼此遠(yuǎn)離，所述一對(duì)相位差檢測(cè)像素中的第二光傳輸區(qū)可以被設(shè)置成彼此面對(duì)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1說(shuō)明利用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差。
[0018]圖2A和圖2B是說(shuō)明圖1中的相位差的曲線圖。
[0019]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器的像素陣列的平面圖。
[0020]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)像素的示意圖。
[0021]圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)像素的截面圖。
[0022]圖6A是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)像素中的第一遮光層的平面圖。
[0023]圖6B是說(shuō)明在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的相位差檢測(cè)像素中的第二遮光層的平面圖。
[0024]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器中的自動(dòng)聚焦線的像素輸出的曲線圖。
[0025]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像傳感器中的像素輸出的移位量Sf和離焦量Df的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下將參照附圖更詳細(xì)地描述各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以采用不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文所列的實(shí)施例。更確切地，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將充分且全面，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在本公開(kāi)中，相同的附圖標(biāo)記在各個(gè)附圖和實(shí)施例中表示相同的部分。
[0027]附圖不一定按比例繪制，且在一些情況下，可能夸大比例以清楚地圖示實(shí)施例的特征。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q(chēng)作在第二層“上”或在襯底“上”時(shí)，不僅表示第一層直接形成在第二層或襯底上，還表示在第一層和第二層或襯底之間存在第三層。
[0028]以下實(shí)施例針對(duì)一種安裝在自動(dòng)聚焦系統(tǒng)上的圖像傳感器。更具體地，以下實(shí)施例描述一種安裝在利用相位差檢測(cè)方案的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)上的圖像傳感器。實(shí)施例提供一種包括具有改善精確度的相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器，以及一種除了包括用于獲取圖像的圖像像素之外還包括能夠檢測(cè)相位差的相位差檢測(cè)像素的圖像傳感器。相位差檢測(cè)像素可以具有如下的結(jié)構(gòu)來(lái)改善精確度:即具有不同光傳輸區(qū)的遮光板在豎直方向上層疊。在以下將描述的根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器中，布置成二維的像素可以分為圖像像素和相位差檢測(cè)像素，或者也可以?xún)H存在相位差檢測(cè)像素，所述相位差檢測(cè)像素也用作圖像像素。
[0029]在描述根據(jù)實(shí)施例的圖像傳感器之前，參照?qǐng)D1至圖2來(lái)描述在相位差檢測(cè)像素中檢測(cè)相位差的原理。
[0030]圖1說(shuō)明利用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差。圖2A和圖2B是描述圖1中的相位差的曲線圖。
[0031]參見(jiàn)圖1，需要第一像素15和第二像素16以利用相位差檢測(cè)像素來(lái)檢測(cè)相位差。經(jīng)由成像透鏡11進(jìn)入的入射光穿過(guò)微透鏡陣列14，并且被引導(dǎo)至包括光電轉(zhuǎn)換層(例如，光電二極管)的第一像素15和第二像素16中。第一像素15和第二像素16包括開(kāi)口(或光傳輸區(qū))，所述開(kāi)口用于限制成像透鏡11的光瞳12和光瞳13。所述開(kāi)口由遮光罩17和18限定，所述遮光罩17和18限制成像透鏡