图像传感器制造技术

本公开提供了图像传感器。一种图像传感器包括在基板上由像素隔离层限定的多个单元像素、在每个单元像素中的至少两个光电转换器以及在基板的后表面上且在每个单元像素处的光分路器。该至少两个光电转换器在单元像素中通过至少一个转换器分隔物分隔，并响应于入射到单元像素的入射点的光产生光电子。光分路器与入射点重叠并将入射光分成具有相同光量的多个分光使得每个光电转换器从分光接收相同的光量。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
示例实施方式涉及一种图像传感器，更具体地，涉及具有多个光电转换器的CMOS图像传感器。
技术介绍
自动聚焦(AF)技术已经被广泛用于近来的图像传感器中。具体地，相位差自动聚焦(PAF)技术已经被集中地用于图像传感器中用于实现高聚焦速度。根据PAF技术，穿过成像装置诸如照相机的成像透镜的光被分成分光束(splitbeam)，并且分光束在不同的焦点检测像素(focusdetectionpixel)处被分别地检测为对应于相应焦点检测像素的焦点检测信号。然后，聚焦透镜以这样的方式被自动控制，使得焦点检测信号在相同的光学相位处具有相同的强度，以自动地确定图像传感器的焦距。通常，自动聚焦通过采用自动聚焦(AF)传感器或多个焦点检测像素来进行。AF传感器被提供给包括图像传感器的成像装置并与图像传感器相比具有较小的尺寸。相反，焦点检测像素与图像检测像素一起被提供给图像传感器。也就是，图像传感器包括其中布置图像检测像素的图像检测模块和其中布置焦点检测像素的AF模块，使得焦点检测和图像检测在单个图像传感器中进行。近来，图像传感器的每个像素包括一对光电转换器，无论是AF模块还是图像检测模块，这通常称为双像素图像传感器。因此，PAF在双像素图像传感器中的每个像素处进行，这显著提高了自动聚焦的速度和精度。具体地，由于图像传感器的每个单元像素形成为具有一对光电转换器的双像素而没有任何额外的AF模块，所以图像传感器的焦点或焦距可以被精确且自动地检测而没有任何图像质量的变差。在双像素图像传感器的操作中，从每个单元像素产生一对图像信号，并且每个图像信号的强度根据其自身在图像信号图中的相位而单独地变化。当图像信号的每个信号线彼此交叉并且单元像素的图像信号在图像信号图中具有相同的强度时，信号线彼此交叉的交叉点的恰好的相位(veryphase)被选择作为单元像素的焦点相位。然后，聚焦透镜可以以这样的方式控制，使得光束在图像传感器的每个单元像素的每个焦点相位入射到其上。然而，由于光束的穿透深度根据其波长而变化并且图像信号的相位可以由于穿透深度而变化，所以每个基色光的焦点相位在双像素图像传感器中也是不同的，这通常使双像素图像传感器的AF精度和图像质量变差。
技术实现思路
这里描述的主题的示范性实施方式提供一种图像传感器，该图像传感器在其中布置至少一对光电转换器的每个单元像素上具有分光器(opticalsplitter)使得相同的光量被供应到每个光电转换器。根据示范性实施方式，提供一种图像传感器，该图像传感器包括：多个单元像素，在基板上由像素隔离层限定；多个光电转换器，在每个单元像素中；以及多个光分路器(opticaldivider)，在基板的后表面上且在每个单元像素处。该多个光电转换器可以在单元像素中通过至少一个转换器分隔物分隔，并可以响应于入射到单元像素上的入射点的光产生光电子，并且光分路器可以与入射点重叠并可以将入射光分成多个分光，使得每个光电转换器可以接收相同的光量。根据示范性实施方式，提供另一种图像传感器，该另一种图像传感器包括响应于入射光产生多个图像信号的像素阵列以及电连接到像素阵列并处理图像信号的图像信号处理器。像素阵列可以包括在基板上由像素隔离层限定的多个单元像素、在每个单元像素中的多个光电转换器、以及在基板的后表面上且在每个单元像素处的多个光分路器。该多个光电转换器可以在单元像素中通过至少一个转换器分隔物分隔，并可以响应于入射在单元像素的入射点上的光产生光电子，并且光分路器可以与入射点重叠并可以将入射光分成多个分光，使得每个光电转换器可以接收相同的光量。根据示范性实施方式，具有比周围小的折射率的光分路器可以布置在光电转换器之间的边界区域上，并可以在图像传感器的每个单元像素处与入射点重叠。因此，光电转换器可以具有基本上相同量的光，并且从每个光电转换器产生的图像信号可以具有基本上相同的强度。结果，从每个光电转换器产生的图像信号的交叉点可以具有类似的相位，而与倾斜光束的波长无关，使得从红色、蓝色和绿色像素产生的图像信号的每个交叉点的相位差是基本上可忽略的，而与倾斜光束的波长无关，从而提高图像传感器的相位差自动聚焦(PAF)的精度和图像质量。附图说明通过参照附图详细描述其示范性实施方式，本专利技术构思的这些和其它的特征将变得更加明显，附图中：图1是示出根据示例实施方式的图像传感器的结构图；图2是图1所示的图像传感器的像素阵列的布局；图3是示出图2所示的像素阵列的单元像素的视图；图4是图3所示的单元像素的电路图；图5是沿着图3所示的单元像素的线I-I’剖取的截面图；图6A至图6E是示出图5所示的光分路器的示例实施方式的截面图；图7A是示出图6A所示的光分路器的平面图；图7B是示出图7A所示的光分路器的修改的平面图；图8A是示出当光垂直入射到传统双像素图像传感器的中央单元像素时光朝向光电二极管的光路的视图；图8B是示出当光倾斜地入射到传统双像素图像传感器的周边单元像素时光朝向光电二极管的光路的视图；图8C是示出从传统红色、蓝色和绿色像素产生的图像信号的响应特性的图像信号图；图9A是示出当光倾斜地入射到图1所示的双像素图像传感器的周边单元像素时光朝向光电二极管的光路的视图；图9B是示出从图9A所示的单元像素产生的图像信号的响应特性的图像信号图；图10是示出当垂直光束在图像传感器的中央单元像素处由光分路器分开时光的光路的视图图11A和图11B是示出当倾斜的光束在图像传感器的左周边单元像素处由光分路器分开时光的光路的视图；图12是示出根据另一个示例实施方式的图像传感器的结构图；以及图13是示出图12所示的图像传感器的修改的结构图。具体实施方式现在将参照示范性实施方式，示范性实施方式在附图中示出，其中相同的附图标记可以始终指代相同的部件。在下文将参照附图更全面地描述本公开，附图中示出了各种示范性实施方式。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的示范性实施方式。这些示例示范性实施方式仅是示例，并且很多实施方式和变型是可能的，而不需要这里提供的细节。还应当强调的是，本公开提供可选示例的细节，但是这样的可选项的列出不是穷举的。此外，各种示范性实施方式之间的任何细节的一致性不应被解释为要求这样的细节，对于这里描述的每个特征列出每一种可能的变化是不切实际的。在确定本专利技术的需要时应当参考权利要求的语言。在附图中，为了清楚起见，可以夸大层和区域的尺寸及相对尺寸。相同的附图标记始终表示相同的元件。尽管不同的附图示出示范性实施方式的变化，但是这些附图不必旨在彼此是相互排斥的。相反，如将从下面的详细描述的上下文可见的，当将附图及其描述作为整体来考虑时，在不同的附图中示出和描述的某些特征可以与来自其它附图的其它特征结合以产生各种实施方式。尽管这里描述的附图可以涉及使用诸如“一个实施方式”或“某些实施方式”的语言，但是这些附图及其对应的描述不旨在与其它附图或描述是相互排斥的，除非上下文这样指示。因此，来自某些附图的某些方面可以与其它附图中的某些特征相同，和/或某些附图可以是特定示范性实施方式的不同表示或不同部分。这里使用的术语仅是为了描述特定示范性实施方式的目的，而不意在限制本专利技术。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：多个单元像素，在基板上由像素隔离层限定；多个光电转换器，在每个所述单元像素中，所述多个光电转换器在所述单元像素中通过至少一个转换器分隔物分隔并响应于入射到所述单元像素的入射点的入射光而产生光电子；以及多个光分路器，在所述基板的后表面上且在每个单元像素处，所述光分路器与所述入射点重叠并将所述入射光分成多个分光，每个分光具有相同的光量，使得每个所述光电转换器从所述分光接收相同的光量。

【技术特征摘要】
2016.10.12 KR 10-2016-01320061.一种图像传感器，包括：多个单元像素，在基板上由像素隔离层限定；多个光电转换器，在每个所述单元像素中，所述多个光电转换器在所述单元像素中通过至少一个转换器分隔物分隔并响应于入射到所述单元像素的入射点的入射光而产生光电子；以及多个光分路器，在所述基板的后表面上且在每个单元像素处，所述光分路器与所述入射点重叠并将所述入射光分成多个分光，每个分光具有相同的光量，使得每个所述光电转换器从所述分光接收相同的光量。2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：缓冲层，在所述基板的所述后表面上；滤色器，在所述缓冲层上且在每个所述单元像素处，并选择性地透射具有特定波长的入射光；以及微透镜，在所述滤色器上，其中所述光分路器布置在所述多个光电转换器之间的边界区域上并具有比所述缓冲层的折射率小的折射率。3.如权利要求2所述的图像传感器，其中所述多个光电转换器包括在所述单元像素中通过所述边界区域在第一方向上彼此间隔开的一对p-n结二极管，并且所述光分路器包括在所述缓冲层中沿着垂直于所述第一方向的第二方向延伸的经线图案，使得所述光分路器的上表面与所述缓冲层的上表面共平面。4.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述光分路器包括在所述缓冲层中沿着所述第一方向延伸的纬线图案，使得所述光分路器的上表面与所述缓冲层的上表面共平面，使得所述光分路器成形为所述经线图案和所述纬线图案的十字形图案。5.如权利要求4所述的图像传感器，其中所述纬线图案和所述经线图案中的至少一个包括空气间隙。6.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述缓冲层包括具有多个组成层的多层，并且所述光分路器提供在所述多个组成层中的一个中。7.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述缓冲层包括具有多个组成层的多层，并且所述光分路器提供在最上面的组成层和最下面的组成层两者中。8.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述缓冲层包括具有多个组成层的多层，并且所述光分路器穿过所述多层而与所述转换器分隔物接触。9.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述光分路器以这样的方式布置使得，当所述入射光在右下方向上朝向所述单元像素倾斜地传播时，所述入射点位于所述光分路器的几何中心的左侧，并且当所述入射光在左下方向上朝向所述单元像素倾斜地传播时，所述入射点位于所述光分路器的几何中心的右侧。10.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述缓冲层包括具有多个组成层的多层，并且所述光分路器包括在垂直于所述第一方向的第二方向上延伸并用空气填充的线沟槽。11.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素隔离层包括具有比所述基板的折射率小的折射率的绝缘材料，并且所述转换器分隔物包括具有大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景镐，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR