图像传感器制造技术

提供一种图像传感器，其包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。滤色器至少覆盖所述多个图像传感单元。第一透镜设置在所述多个滤色器上。多个第一透镜中的每一个分别覆盖多个图像传感单元中的一个。第二透镜设置在多个滤色器上，且第二透镜覆盖多个相位检测单元上。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
本公开实施例涉及一种图像传感器。
技术介绍
与电荷耦合装置(CCD)传感器相比，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器具有低电压操作、低功耗、与逻辑电路兼容、随机存取以及成本低等优点。在CMOS图像传感器中，由于PDAFCMOS图像传感器提供了优异的自动对焦功能，相位检测自动对焦(phasedetectionauto-focus,PDAF)CMOS图像传感器被广泛使用。在PDAFCMOS图像传感器中，一些光电二极管被金属栅(metallicgrid)部分遮蔽，以提供相位检测功能。被金属栅部分遮蔽的光电二极管在PDAFCMOS图像传感器的像素尺寸缩小时会导致较低的入射信号。因此，PDAFCMOS图像传感器的效能受损。
技术实现思路
根据本公开的一些实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。多个滤色器至少覆盖多个图像传感单元。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖所述多个相位检测单元。根据本公开的一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和多个第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元。多个滤色器覆盖所述多个图像传感单元。多个第一透镜设置在所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。每一所述多个第二透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的至少两个。多个第二透镜和被多个第二透镜所覆盖的多个图像传感单元的部分提供相位检测功能。根据本公开的另一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、遮光层、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。遮光层包含多个开口，多个开口位于多个图像传感单元和多个相位检测单元上方。多个滤色器至少填充位于多个图像传感单元上方的部分开口。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖多个相位检测单元。附图说明结合附图阅读以下详细说明会最好地理解本公开的各个方面。值得注意的是，按照行业的标准做法，各种特征并不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。图1至图5示意性地示出了根据本公开的一些实施例的制造图像传感器的工艺流程。图6示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。图7示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图。图8和图9示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。图10示意性地示出了根据本公开的一些替代实施例的图像传感器的剖视图。图11示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图。图12至图16示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。具体实施方式以下公开内容提供用于实现所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及配置的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第二特征形成于第一特征“之上”或第一特征“上”可包括其中第二特征与第一特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第二特征与第一特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第二特征与所述第一特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参照编号及/或字母。这种重复是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。另外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...之下(beneath)”、“在...下面(below)”、“下部的(lower)”、“在...上(on)”、“在...上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或其他取向)，且本文中所用的空间相对性用语可同样相应地进行解释。图1至图5示意性地示出了根据本公开的一些实施例的制造图像传感器的工艺流程；图6示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图；图7示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图；图8和图9示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。参照图1，提供半导体衬底100(例如，半导体晶片)。在半导体衬底100中可形成多个沟槽隔离120，以在半导体衬底100中定义多个有源区。举例来说，沟槽隔离120是浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation，STI)。在半导体衬底100中定义的有源区中形成多个图像传感单元110a和110b。举例来说，图像传感单元110a和110b是光电二极管，其中每个光电二极管可以包括至少一个p型掺杂区、至少一个n型掺杂区以及形成在p型掺杂区和n型掺杂区之间的p-n结。具体而言，当半导体衬底100是p型衬底时，可将n型掺杂剂(例如磷或砷)掺杂到有源区中以形成n型阱，并且在半导体衬底100中所形成的p-n结能够执行图像传感功能和相位检测功能。类似地，当半导体衬底100是n型衬底时，可将p型掺杂剂(例如BF2的硼)掺杂到有源区中以形成p型阱，且在半导体衬底100中所形成的p-n结能够执行图像传感功能和相位检测功能。在此省略用于形成n型掺杂区(N阱)或p型掺杂区(P阱)的离子注入工艺的详细描述。在一些替代性实施例中，图像传感单元110a和110b可以是能够执行图像传感和相位检测功能的其他光电元件。当向图像传感单元110a和110b的p-n结施加反向偏压(reversedbias)时，p-n结对入射光线敏感。由图像传感单元110a和110b接收或检测到的光线被转换成光电流(photo-current)，从而产生表示入射光线的强度和光电流的模拟信号。在形成图像传感单元110a和110b之后，可在半导体衬底100上形成逻辑电路。逻辑电路被指定用于接收和处理源自图像传感单元110a和110b的信号。逻辑电路，举例来说，包括导电迹线(conductivetraces)和与非门/或非门(NAND/NORgates)。逻辑电路的材料可以包括但不限于金属和多晶硅。需要说明的是，逻辑电路的位置不限于在半导体衬底100上。在一些替代实施例中，逻辑电路可以形成在其后形成的其他元件上，具体解释将在后面进行讨论。如图1所示，在半导体衬底100上形成互连层(或称为互连结构)130。互连层130设置在图像传感单元110a和110b上并电连接到图像传感单元110a和110b，以使得从图像传感单元110a和110b产生的信号可以被传送到其他组件以进行处理。举例来说，由图像传感单元110a和110b产生的模拟信号由互连层130传送到其他组件(例如模数转换器(analog-to-digitalconverter，ADC))以进行处理。在一些实施例中，互连层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包含：半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元和多个相位检测单元；多个滤色器，至少覆盖所述多个图像传感单元；多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及第二透镜，覆盖所述多个相位检测单元。

【技术特征摘要】
2017.10.30 US 62/578,531;2018.01.10 US 15/866,4811.一种图像传感器，其特征在于，包含：半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元和多个相位检测单元；多个滤色器，至少覆盖所述多个图像传感单元；多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及第二透镜，覆盖所述多个相位检测单元。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底还包含互连结构，所述互连结构设置在所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元上并与所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元电连接，所述半导体衬底位于所述多个滤色器和所述互连结构之间，或其中所述多个滤色器位于所述多个图像传感单元和所述多个第一透镜之间。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个滤色器还覆盖所述多个相位检测单元。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个相位检测单元不被所述多个滤色器覆盖。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于所述第二透镜的第二覆盖范围，或其中每一所述多个第一透镜的第一高度小于或等于所述第二透镜的第二高度。6.一种图像传感器，其特征在于，包含：半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元；多个滤色器，覆盖所述多个图像传感单元；多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及多个第二透镜，每一所述多个第二透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的至少两个，其中所述多个第二透镜和被所述多个第二透镜覆盖的所述多个图像传感单元的部分提供相位检测功能。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑允玮，周俊豪，陈信吉，李国政，黄熏莹，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71