图像传感器及其制造方法、成像方法以及成像设备技术

本公开涉及图像传感器及其制造方法、成像方法以及成像设备。该图像传感器包括：多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个第一子像素以及一个或多个第二子像素，其中，第二子像素包括布置在光敏元件上方的偏振元件，该偏振元件具有偏振轴，并且该偏振元件使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。

Image sensor and its manufacturing method, imaging method and imaging equipment

The present disclosure relates to an image sensor and its manufacturing method, an imaging method and an imaging device. The image sensor includes a plurality of pixel units, each of which includes one or more first sub-pixels and one or more second sub-pixels, wherein the second sub-pixel includes a polarization element arranged above the photosensitive element, which has a polarization axis, and the polarization element causes the polarization direction parallel to the polarization axis in the incident light to incident the photosensitive element. The part of the incident light whose polarization direction is not parallel to the polarization axis is blocked.

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法、成像方法以及成像设备
本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及图像传感器及其制造方法、成像方法以及成像设备。
技术介绍
图像传感器可用于感测辐射，例如，光辐射，包括但不限于可见光、红外线、紫外线等。半导体图像传感器由于性能好、功耗低、集成度高等优点得到广泛应用，如摄像机、手机、无人机等领域。对于图像传感器，动态范围是一个重要的参数，其表示传感器所能检测的光强度的最高值和最低值之间的范围。目前存在对于图像传感器的动态范围进一步优化的需求。
技术实现思路
本公开的一个目的是提供图像传感器及其制造方法、成像方法以及成像设备。根据本公开的第一方面，提供了一种图像传感器，包括：多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个第一子像素以及一个或多个第二子像素，其中，第二子像素包括布置在光敏元件上方的偏振元件，该偏振元件具有偏振轴，并且该偏振元件使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。根据本公开的第二方面，提供了一种上述图像传感器的成像方法，包括：从第一子像素接收第一信号和从第二子像素接收第二信号，并且当第一信号的值超过预设阈值时，根据第二信号的值补偿第一信号的值。根据本公开的第三方面，提供了一种成像设备，包括如上所述的图像传感器；存储器，存储一个或多个指令；处理器，执行存储在存储器中的所述一个或多个指令以：从第一子像素接收第一信号和从第二子像素接收第二信号，并且当第一信号的值超过预设阈值时，根据第二信号的值补偿第一信号的值。根据本公开的第四方面，提供了一种图像传感器的制造方法，该图像传感器包括多个像素单元，该方法包括：提供包括多个光敏元件的光敏元件层，每个光敏元件对应于一个子像素，每个像素单元包括一个或多个第一子像素以及一个或多个第二子像素；在第二子像素中提供偏振元件，该偏振元件布置在光敏元件上方并且具有偏振轴，以使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1是根据本公开的实施例的图像传感器的截面图。图2A到图2C是根据本公开的实施例的图像传感器的像素阵列的示图。图3是根据本公开的实施例的图像传感器的截面图。图4是根据本公开的实施例的成像设备的示意图图5是根据本公开的实施例的由处理器执行的图像处理方法的流程图。图6是根据本公开的实施例的图像传感器的制作方法的流程图。图7A到图7D是示意性地示出了图像传感器的制作方法过程中的截面图。图8A到图8E是示意性地示出了图像传感器的制作方法过程中的截面图。注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的专利技术并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。图1是根据本公开的实施例的图像传感器1的截面图。如图1所示，图像传感器1包括衬底101、位于衬底101上的金属连线层102、位于金属连线层102上的光敏元件层103、位于光敏元件层103上的偏振元件层104和位于光敏元件层103上的滤色器层105。光敏元件层103中具有多个光敏元件106，用于捕获入射到其上的光并将其转换为电信号。每个光敏元件106对应于图像传感器1的一个子像素。在图像传感器1中具有信号处理电路，用于对来自光敏元件106的信号进行处理并且包括晶体管、模-数转换电路、信号放大电路等。信号处理电路可以位于图像传感器1的衬底101中、与光敏元件层103位于同一层中并在光敏元件的外围，或者位于图像传感器1的其他层中。金属连线层102提供电路连接，用于将光敏元件层103中的光敏元件106电连接到信号处理电路和传输到图像传感器1的外部。例如，金属连线层102通过导电接触件(例如金属接触件)连接到衬底101和光敏元件层103。根据需要，金属连线层102可以包括多个金属层和电介质层，以及将各层金属层相互连接的导电接触件(例如金属接触件)。金属连线层102中的每个金属层可以被图案化以形成期望的导电电迹。滤色器层105中形成有各种颜色的滤色器，用来形成各种颜色的子像素。在本公开的一个实施例中，如图所示，滤色器层105包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)三种颜色的滤色器，从而分别形成红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。本领域技术人员也可以想到各种其他的滤色器的颜色，例如，RGBG(红色、绿色、蓝色和绿色)、RGBE(红色、绿色、蓝色、翠绿色)、RGBW(红色、绿色、蓝色和白色)、CMY(青色、洋红色、黄色)、CYGM(青色、黄色、绿色、洋红色)和CMYW(青色、洋红、黄色、白色)等。第二子像素可以是各种颜色的子像素中的一个或多个并具有相应的滤色器。在图1的视图中，以第二子像素作为RGBG子像素矩阵中的绿色子像素中的一个为例进行说明。另外，本领域技术人员也可以明白，第二子像素也可以不具有滤色器从而作为与具有滤色器的其他子像素配合工作的单独的子像素或者作为白色子像素来工作。如图1所示，偏振元件层104中具有布置在光敏元件106上方的偏振元件107。偏振元件107具有偏振轴，并且使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件106上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。另外，偏振元件层104在区域108中不具有偏振元件，即，入射光中的任何偏振成分都可以穿过该区域108而不受到阻挡。不具有偏振元件107的子像素为第一子像素109，而具有偏振元件107的子像素为第二子像素110。一个或多个第一子像素109和一个或多个第二子像素110共同构成一个像素单元111，图像传感器1包括多个像素单元111。对于传统的图像传感器来说，当照射到图像传感器上的入射光的强度过高时，进入图像传感器的光敏元件的光子数量过多，使得光敏元件达到饱和，产生的信号达到最大值而不能继续增加。此时，达到了图像传感器的动态范围的最高值。在根据本公开的实施例的图像传感器中，由于第二子像素110中的偏振元件107的存在，入射光中的一部分偏振光会被偏振元件107阻挡而不能进入第二子像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于包括：多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个第一子像素以及一个或多个第二子像素，其中，第二子像素包括布置在光敏元件上方的偏振元件，该偏振元件具有偏振轴，并且该偏振元件使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于包括：多个像素单元，每个像素单元包括一个或多个第一子像素以及一个或多个第二子像素，其中，第二子像素包括布置在光敏元件上方的偏振元件，该偏振元件具有偏振轴，并且该偏振元件使得入射光中偏振方向与偏振轴平行的部分入射到光敏元件上并阻挡入射光中偏振方向与偏振轴不平行的部分。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，第一子像素和第二子像素的光敏元件布置在光敏元件层中，并且所述图像传感器还包括布置在光敏元件层上方的偏振元件层，并且该偏振元件层在第二子像素中具有偏振元件并且在第一子像素中不具有偏振元件。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，第一子像素和第二子像素的光敏元件布置在光敏元件层中，并且所述图像传感器还包括布置在光敏元件层上方的滤色器层，其中，偏振元件布置在第二子像素的滤色器层中。4.根据权利要求1-3中任一项所述的图像传感器，其特征在于，偏振元件包括以下至少一个：碘元素偏振元件、金属线栅偏振元件和二向色性色素偏振元件。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，二向色性色素偏振元件包括二向色性色素，该二向色性色素选自以下色素中的一个或多个：偶氮类二向色性色素、蒽醌类二向色性色素和甲川类二向色性色素。6.一种使用根据权利要求1-5所述的图像传感器的成像方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌武，吕相南，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32