图像传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种图像传感器，多个光电二极管；以及以图案布置的多个滤色器元件，其中所述多个光电二极管中的每个光电二极管被所述多个滤色器元件中的相应滤色器元件覆盖，其中所述图案包括成组的重复2×2单元格，并且其中每个组包括第一类型的至少第一滤色器元件，所述第一滤色器元件被不同于第一类型的第二类型的至少第一滤色器元件包围。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器本申请是申请号为201820420083.3、申请日为2018年3月27日、专利技术创造名称为“图像传感器”的技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求提交于2017年5月24日的美国临时专利申请No.62/510,333的权益和优先权，该申请据此全文以引用方式并入本文。
本申请涉及图像传感器，并且更具体地讲，涉及具有可见和近红外像素的图像传感器。
技术介绍
图像传感器常在电子设备，例如，移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。图像像素包含光电二极管以便响应于光而生成电荷。通常将电路耦接到各个像素列以读出来自图像像素的图像信号。滤色器元件通常覆盖每个光电二极管。若干图像传感器应用(诸如安全相机)同时需要可见光和近红外(NIR)图像传感器灵敏度。常规系统使用可物理移动的IR滤波器来获得近红外和可见光灵敏度。然而，这是不切实际的，并且强烈需要具有可见光和近红外(NIR)灵敏度的低成本图像传感器。因此期望提供具有可见和近红外光灵敏度的图像传感器。
技术实现思路
一方面，提供一种图像传感器，包括：多个光电二极管；以及以图案布置的多个滤色器元件，其中所述多个光电二极管中的每个光电二极管被所述多个滤色器元件中的相应滤色器元件覆盖，其中所述图案包括成组的重复2×2单元格，并且其中每个组包括第一类型的至少第一滤色器元件，所述第一滤色器元件被不同于第一类型的第二类型的至少第一滤色器元件包围。另一方面，提供一种图像传感器，包括：以图案布置的多个像素，其中所述图案包括成组的重复2×2单元格，其中每个组包括至少一个近红外光像素和至少一个可见光像素，并且其中每个组中的至少一个像素被配置成获取相位检测信息。再一方面，提供一种图像传感器，包括：多个光电二极管；多个滤色器元件，其中，所述多个光电二极管中的每个光电二极管被所述多个滤色器元件中的相应滤色器元件覆盖，并且其中，所述多个滤色器元件包括形成在第一光电二极管上方的可见光滤色器元件和形成在第二光电二极管上方的近红外光滤色器元件；以及微透镜，覆盖所述第一光电二极管和所述第二光电二极管。附图说明图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的示例性像素阵列以及关联读出电路的示意图。图3示出根据一个实施方案的具有滤色器图案的示例性图像传感器，该滤色器图案可用于提供具有可见光和近红外灵敏度的图像传感器，但是需要定制图案处理。图4-图13示出根据一个实施方案的具有滤色器图案的示例性图像传感器，该滤色器图案可用于提供具有可见光和近红外灵敏度的图像传感器，而无需定制图案处理。图14和图15示出根据一个实施方案的具有用于可见光和近红外光灵敏度的定制像素布局的示例性图像传感器。图16和图17是根据一个实施方案的可用于处理来自具有可见光和近红外光灵敏度的图像传感器的信号的示例性方法步骤的示意图。具体实施方式电子设备，诸如，数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如，将入射光转换为图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(如，百万像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)以及用于读出与光敏元件生成的电荷对应的图像信号的读出电路。图1是示例性成像和响应系统的示意图，该系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1的系统100可以是电子设备(诸如相机、移动电话、摄像机或捕获数字图像数据的其他电子设备)，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。如图1所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个镜头。相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者，在给定图像传感器阵列集成电路中可以有不同类型的图像传感器。在图像捕捉操作的过程中，每个镜头可将光聚集到相关的图像传感器14上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，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。可将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28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。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，压缩成联合图象专家组格式或简称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在共用半导体衬底上实现(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可形成在分开的半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可形成在分开的堆叠衬底上。成像系统10(如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20。主机子系统20可包括处理软件，用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中物体的距离、过滤或以其他方式处理成像系统10提供的图像。如果需要，系统100可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，系统100的主机子系统20可具有输入-输出设备22(诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器)及存储和处理电路24。存储和处理电路24可包括易失性和非易失性的存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器，等等)。存储和处理电路24还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专用集成电路等。图2示出了图1中相机模块12的布置的例子。如图2所示，相机模块12包括图像传感器14与控制和处理电路44。控制和处理电路44可对应于图1中的图像处理和数据格式化电路16。图像传感器14可包括像素阵列，诸如像素34(在本文中有时称为图像传感器像素或图像像素34)的阵列32。控制和处理电路44可耦接到行控制电路40，并且可经由数据路径26耦接到列控制和读出电路42。行控制电路40可从控制和处理电路44接收行地址，并可通过控制路径36向图像像素34供应对应的行控制信号(如，双重转换增益控制信号、像素重置控制信号、电荷转移控制信号、光晕控制信号、行选择控制信号或任何其他所需的像素控制信号)。列控制和读出电路42可经由一条或多条导线(诸如列线38)耦接到像素阵列32的列。列线38可耦接到图像像素阵列32中的每列图像像素34(例如，每列像素可耦接到对应列线38)。列线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：多个光电二极管；以及以图案布置的多个滤色器元件，其中所述多个光电二极管中的每个光电二极管被所述多个滤色器元件中的相应滤色器元件覆盖，其中所述图案包括成组的重复2×2单元格，并且其中每个组包括第一类型的至少第一滤色器元件，所述第一滤色器元件被不同于第一类型的第二类型的至少第一滤色器元件包围。

【技术特征摘要】
2017.05.24 US 62/510,333;2017.10.13 US 15/783,0221.一种图像传感器，其特征在于，包括：多个光电二极管；以及以图案布置的多个滤色器元件，其中所述多个光电二极管中的每个光电二极管被所述多个滤色器元件中的相应滤色器元件覆盖，其中所述图案包括成组的重复2×2单元格，并且其中每个组包括第一类型的至少第一滤色器元件，所述第一滤色器元件被不同于第一类型的第二类型的至少第一滤色器元件包围。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一类型的至少第一滤色器元件包括近红外光滤色器元件，其中所述第二类型的至少第一滤色器元件包括可见光滤色器元件，其中成组的2×2单元格包括第一组、第二组、第三组和第四组，其中所述第一组的可见光滤色器元件为绿色滤色器元件，其中所述第二组的可见光滤色器元件为红色滤色器元件，其中所述第三组的可见光滤色器元件为蓝色滤色器元件，其中所述第四组的可见光滤色器元件为绿色滤色器元件。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一类型的至少第一滤色器元件包括单个近红外光滤色器元件，并且其中，所述第二类型的至少第一滤色器元件包括单个可见光滤色器元件。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·米利纳尔，T·格蒂斯，
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