图像传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及图像传感器。为了增加角度响应或者以其他方式定制所述相位检测像素对入射光的响应，所述图像传感器可包括光学结构。所述光学结构可形成在微透镜与至少第一光电二极管和第二光电二极管之间以重新导向所述微透镜和所述光电二极管之间的入射光。所述光学结构可包括具有不同折射率的两个或更多个层。例如，二氧化硅的层和氮化硅的层可形成凹透镜，所述凹透镜增加相位检测像素的所述角度响应。所述光学结构可具有任何期望的形状以定制所述光电二极管对入射光的所述响应。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
本技术整体涉及成像系统，并且更具体地，涉及图像传感器。
技术介绍
现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。成像传感器(有时称为成像器)可由二维图像感测像素阵列形成。每个像素接收入射光子(光)并将这些光子转换成电信号。有时，图像传感器被设计为使用联合图像专家组(JPEG)格式将图像提供给电子设备。诸如自动聚焦和三维(3D)成像之类的一些应用可能需要电子设备来提供立体和/或深度感测能力。例如，为了将所关注的物体带入焦点中以便捕获图像，电子设备可能需要识别电子设备和所关注的物体之间的距离。为了识别距离，常规电子设备使用复杂的布置。一些布置需要使用多个图像传感器以及从各种视角捕获图像的相机透镜。其他布置需要添加透镜阵列，该透镜阵列将入射光聚焦在二维像素阵列的子区域上。由于添加了诸如附加图像传感器或复杂透镜阵列之类的部件，这些布置导致降低的空间分辨率、增加的成本和增加的复杂性。电子设备识别距离的又一种布置包括使用相位检测像素。然而，常规相位检测像素的不对称角度响应可能受到限制。
技术实现思路
因此希望能够提供具有改善的相位检测像素布置的图像传感器。根据本申请的第一方面，提供一种图像传感器，包括：衬底；至少第一和第二光电二极管，其形成在所述衬底中；微透镜，所述微透镜覆盖所述至少第一和第二光电二极管；滤色器层，所述滤色器层插置在所述微透镜与所述至少第一和第二光电二极管之间；以及光学结构，所述光学结构插置在所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间，其中所述光学结构重新导向所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间的入射光。在一个实施例中，所述光学结构包括具有不同折射率的第一层和第二层。在一个实施例中，所述第一层具有介于1.3和1.6之间的第一折射率，并且其中所述第二层具有介于1.7和2.0之间的第二折射率。在一个实施例中，所述第一层具有朝向所述衬底弯曲的弯曲表面。在一个实施例中，所述图像传感器还包括插置在所述滤色器层和所述微透镜之间的平面化层。在一个实施例中，所述平面化层和所述第一层由相同材料形成。在一个实施例中，所述第一层被插置在所述滤色器层和所述第二层之间，并且其中所述第一层具有比第二层低的折射率。在一个实施例中，所述光学结构包括插置在所述第二层和所述衬底之间的第三层，并且其中所述第三层具有比所述第二层低的折射率。根据本申请的第二方面，提供一种图像传感器，包括：衬底；第一和第二光敏区，其形成在所述衬底中；微透镜，所述微透镜覆盖所述第一和第二光敏区；滤色器层，所述滤色器层插置在所述微透镜与所述第一和第二光敏区之间；具有第一折射率的第一光学层，其中所述第一光学层被插置在所述微透镜与所述第一和第二光敏区之间；以及具有第二折射率的第二光学层，其中所述第二光学层被插置在所述第一光学层与所述第一和第二光敏区之间，并且其中所述第二折射率大于所述第一折射率。在一个实施例中，所述第一光学层和所述第二光学层在界面处直接接触。根据本申请的图像传感器可包括光学结构，所述光学结构可形成在微透镜与至少第一光电二极管和第二光电二极管之间以重新导向所述微透镜和所述光电二极管之间的入射光。所述光学结构可包括具有不同折射率的两个或更多个层。例如，二氧化硅的层和氮化硅的层可形成凹透镜，所述凹透镜增加相位检测像素的所述角度响应。所述光学结构可具有任何期望的形状以定制所述光电二极管对入射光的所述响应。因此，所述图像传感器能够增加角度响应或者以其他方式定制所述相位检测像素对入射光的响应。附图说明图1是根据本技术实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图，该图像传感器可包括相位检测像素。图2A是根据本技术实施方案的具有光敏区的示例性相位检测像素的横截面图，该光敏区具有不同和不对称的角度响应。图2B和图2C是根据本技术实施方案的图2A的相位检测像素的横截面图。图3是根据本技术实施方案的相位检测像素的示例性信号输出的示意图，其中入射光以不同的入射角照射到相位检测像素。图4是根据本技术实施方案的具有凹透镜形式的光学结构的示例性相位检测像素对的横截面侧视图。图5和图6是根据本技术实施方案的具有光学结构的示例性相位检测像素对的横截面侧视图，该光学结构具有与图4的光学结构不同的形状。图7是根据本技术实施方案的具有不对称光学结构的示例性相位检测像素对的横截面侧视图。图8是根据本技术实施方案的用于形成具有光学结构的相位检测像素的示例性步骤的横截面侧视图。图9是根据本技术实施方案的具有光学结构的示例性1×3相位检测像素组的横截面侧视图。图10和图11是根据本技术实施方案的具有光学结构的示例性相位检测像素对的横截面侧视图，该光学结构包括三个光学层。图12是根据本技术实施方案的具有由光学材料形成的光学结构的示例性相位检测像素对的横截面侧视图。具体实施方式本技术的实施方案涉及具有自动聚焦和深度感测能力的图像传感器。图1中示出了具有相机模块的电子设备。电子设备10可以是数字照相机、计算机、移动电话、医疗设备或其他电子设备。相机模块12(有时称为成像设备)可包括一个或多个图像传感器14和一个或多个透镜28。在操作期间，透镜28(有时称为光学器件28)将光聚焦到图像传感器14上。图像传感器14包括将光转换成数字数据的光敏元件(如，像素)。图像传感器可具有任何数量(如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型的图像传感器可(例如)具有数百万的像素(如，百万像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(如，源极跟随器负载电路)、采样保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟-数字(ADC)转换器电路、数据输出电路、存储器(如，缓冲电路)、寻址电路等。可将来自图像传感器14的静态图像数据和视频图像数据提供给图像处理和数据格式化电路16。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如自动聚焦功能、深度感测、数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。例如，在自动聚焦操作期间，图像处理和数据格式化电路16可处理由图像传感器14中的相位检测像素收集的数据，以确定将所关注的物体带入焦点中所需的透镜移动(例如，透镜28的移动)的大小和方向。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图像专家组格式或JPEG格式)。在典型布置(有时称为片上系统(SOC)布置)中，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16在共用集成电路上实现。使用单个集成电路来实现相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16可有助于降低成本。不过，这仅为示例性的。如果需要，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16可使用单独的集成电路来实现。相机模块12可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20(例如，图像处理和数据格式化电路16可将图像数据传送到子系统20)。电子设备10通常向用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用程序的能力。为实现这些功能，电子设备10的主机子系统20可包括存储和处理电路24以及输入-输出设备22，诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器。存储和处理电路24可包括易失性和非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底；至少第一和第二光电二极管，其形成在所述衬底中；微透镜，所述微透镜覆盖所述至少第一和第二光电二极管；滤色器层，所述滤色器层插置在所述微透镜与所述至少第一和第二光电二极管之间；以及光学结构，所述光学结构插置在所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间，其中所述光学结构重新导向所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间的入射光。

【技术特征摘要】
2016.12.19 US 15/383,4301.一种图像传感器，其特征在于，包括：衬底；至少第一和第二光电二极管，其形成在所述衬底中；微透镜，所述微透镜覆盖所述至少第一和第二光电二极管；滤色器层，所述滤色器层插置在所述微透镜与所述至少第一和第二光电二极管之间；以及光学结构，所述光学结构插置在所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间，其中所述光学结构重新导向所述滤色器层与所述至少第一和第二光电二极管之间的入射光。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光学结构包括具有不同折射率的第一层和第二层。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述第一层具有介于1.3和1.6之间的第一折射率，并且其中所述第二层具有介于1.7和2.0之间的第二折射率。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述第一层具有朝向所述衬底弯曲的弯曲表面。5.根据权利要求2所述的图像传感器，还包括插置在所述滤色器层和所述微透镜之间的平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳熙，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US