具有增强的广角性能的图像传感器制造技术

成像装置(2000，2100，2200)包括光敏介质(2004，2204)和像素电路阵列(302)，该像素电路阵列(302)以规则网格布置在半导体基板(2002)上并限定装置的相应像素(2006，2106)。像素电极(2012，2112，2212)分别连接到阵列中的像素电路，并且被耦合以从光敏介质的相应区域到像素电路读出光电荷。阵列的外围区域中的像素电极相对于规则网格在远离阵列中心的相应方向上在空间上偏移。

Image Sensor with Enhanced Wide Angle Performance

The imaging device (2000, 2100, 2200) includes a photosensitive medium (2004, 2204) and a pixel circuit array (302), which is arranged on a regular grid on a semiconductor substrate (2002) and limits the corresponding pixels of the device (2006, 2106). The pixel electrodes (2012, 2112, 2212) are connected to the pixel circuits in the array respectively and are coupled to read the photocharge from the corresponding area of the photosensitive medium to the pixel circuits. The pixel electrodes in the periphery of the array are spatially offset from the regular grid in the corresponding direction away from the center of the array.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强的广角性能的图像传感器相关申请的交叉引用本专利申请要求以下美国临时专利申请的权益，这些专利申请的公开内容以引用方式并入本文：·2016年10月20日提交的美国临时专利申请62/410,792；·2016年10月20日提交的美国临时专利申请62/410,793；·2016年10月20日提交的美国临时专利申请62/410,797；·2016年10月21日提交的美国临时专利申请62/411,497；·2016年10月21日提交的美国临时专利申请62/411,517；·2016年10月21日提交的美国临时申请62/411,519；以及·2016年10月21日提交的美国临时专利申请62/411,522。
本专利技术整体涉及图像感测设备，并且具体地涉及用于增强基于膜的图像传感器的性能的电路和方法。
技术介绍
在基于膜的图像传感器中，基于硅的开关阵列覆盖有光敏膜，诸如包含量子点分散体的膜(本文中称为“量子膜”)。开关阵列可以类似于本领域已知的互补金属氧化物夹层(CMOS)图像传感器中使用的开关阵列，通过合适的电极耦合到膜，以便读出由于入射光而累积在膜的每个像素中的光电荷。
技术实现思路
下文描述的本专利技术的实施方案提供了增强的图像传感器设计和用于操作具有增强性能的图像传感器的方法。因此，根据本专利技术的实施方案，提供了一种成像装置，该成像装置包括光敏介质和像素电路阵列，该像素电路阵列以规则网格布置在半导体基板上并限定该装置的相应像素。像素电极分别连接到阵列中的像素电路，并且耦合以从光敏介质的相应区域到像素电路读出光电荷。阵列的外围区域中的像素电极相对于规则网格在远离阵列中心的相应方向上在空间上偏移。在公开的实施方案中，光敏介质包括量子膜。在一些实施方案中，阵列的外围区域中的像素电极在相对于阵列中心的像素电极的相应方向上被放大。通常，该装置包括物镜光学器件，其被配置为在光敏介质上形成物体的图像，并且外围区域中的像素电极在空间上偏移由物镜光学器件的主光线角度确定的位移。在公开的实施方案中，该装置包括在光敏介质上形成的微透镜，其中与阵列的外围区域中的像素相关联的微透镜相对于规则网格在朝向阵列中心的相应方向上在空间上偏移。根据本专利技术的实施方案，还提供了一种用于制作图像传感器的方法。该方法包括在半导体基板上的规则网格中形成像素电路阵列，从而限定图像传感器的相应像素。像素电极分别连接到阵列中的像素电路，其中阵列的外围区域中的像素电极相对于规则网格在远离阵列中心的相应方向上在空间上偏移。像素电极被耦合以从光敏介质的相应区域到像素电路读出光电荷。结合附图，从下文中对本专利技术的实施方案的详细描述将更全面地理解本专利技术，在附图中：附图说明图1是根据本专利技术的实施方案操作的相机模块的示意性侧视图；图2是根据本专利技术的实施方案的示例图像传感器的示意性顶视图；图3A至图3C是根据本专利技术的实施方案的图像传感器的示例像素的示意性侧剖视图；图4A和图4B是示意性地示出根据本专利技术的实施方案的图像传感器中的像素电路的电路图；图5是根据本专利技术的实施方案的具有选择性读出能力的图像传感器的示意顶视图；图6和图7是时序图，其示意性地示出根据本专利技术的实施方案的由图像传感器中的行逻辑施加的定时信号；图8是示出根据本专利技术的实施方案的用于控制图像传感器中的行逻辑的指针流的表格；图9是彩色图像感测阵列的示意性顶视图，示出根据本专利技术的实施方案的用于校正串扰的方法；图10和图11是图像传感器中两个像素的感测节点处的电压的曲线图，示出根据本专利技术的实施方案的复位锁定信号的用途和效果；图12是图像传感器的一部分的示意性剖视图，示出根据本专利技术的实施方案形成的光学黑区域；图13是根据本专利技术的实施方案的双图像传感器组件的示意性剖视图；图14是根据本专利技术的另一个实施方案的具有双感测区域的成像模块的示意性剖视图；图15是根据本专利技术的另外的实施方案的具有双图像感测区域的图像传感器芯片的示意性顶视图；图16是根据本专利技术的实施方案的图像传感器的一部分的示意性剖视图，示出了自动聚焦像素的示例实现方式；图17是根据本专利技术的另一个实施方案的包括自动聚焦像素的图像传感器的一部分的示意性顶视图；图18是根据本专利技术的又一个实施方案的包括自动聚焦像素的图像传感器的一部分的示意性顶视图；图19是根据本专利技术的实施方案的图像传感器的一部分的示意性剖视图，示出了自动聚焦像素的替代实现方式；图20A是根据本专利技术的实施方案的图像传感器的示意性剖视图，该图像传感器具有对高主光线角度的增强的接受度；图20B是图20A的图像传感器的示意性顶视图；图21是根据本专利技术的另一个实施方案的图像传感器的一部分的示意性顶视图，该图像传感器具有对高主光线角度的增强的接受度；以及图22是根据本专利技术的又一个实施方案的图像传感器的一部分的示意性剖视图，该图像传感器具有对高主光线角度的增强的接受度。具体实施方式系统概述本文描述的图像传感器可以用在任何合适的成像设备内，诸如相机、光谱仪、光传感器等。图1示出了可以利用图像传感器102的相机模块100的一个示例，图像传感器102可以以如下所述的任何方式进行配置。相机模块100可以包括透镜系统104，其可以将入射光引导并聚焦到图像传感器102上。虽然在图1中描绘为单个元件，但是应当理解，透镜系统104实际上可以包括多个透镜元件，其中的一些或全部可以相对于彼此固定(例如，经由透镜镜筒等)。相机模块102可以可选地被配置为移动镜头系统104和/或图像传感器102以执行自动聚焦和/或光学图像稳定。相机模块可以另外包括可以沿光路放置的一个或多个可选的滤光器，诸如滤光器106。滤光器106可以反射或以其他方式阻挡某些波长的光，并且可以基于滤光器的有效性基本上防止这些波长的光到达图像传感器102。作为示例，当图像传感器被配置为测量可见光时，滤光器106可以包括红外截止滤光器。虽然在图1中示出为定位在图像传感器102和透镜系统104之间，但是滤光器106可以定位成覆盖透镜系统104(相对于入射光)或者可以定位在透镜系统104的透镜之间。图2示出了如本文所述的示例性图像传感器200的顶视图。图像传感器200可以包括成像区域，其包括像素阵列202，像素阵列202可以包括可以用于将入射光转换成电信号的第一多个像素212。在一些情况下，像素阵列202可以包括模糊区域210，该模糊区域210包括相对于入射光(例如，被光阻挡层覆盖)模糊的至少一个像素(例如，第二多个像素)。仍然可以从这些像素中的一些或全部读出电信号，但是由于理想地没有光到达这些像素，因此从这些像素测量的电流可以表示与图像传感器的一个或多个部件相关联的暗电流。图像传感器200(或相关联的处理电路)可以在图像捕获和/或处理期间补偿暗电流水平。图像传感器200可以另外包括行电路204和列电路206，它们可以共同用于将各种信号(例如，偏置电压、复位信号)传送到各个像素以及从各个像素读出信号。例如，行电路204可以被配置为同时控制给定行中的多个像素，而列电路206可以将像素电信号传送到其他电路以进行处理。因此，图像传感器200可以包括控制电路208，其可以控制行电路204和列电路206，以及执行图像传感器200的输入/输出操作(例如，并行或串行IO操作)。控制电路可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像装置，包括：光敏介质；像素电路的阵列，所述像素电路的阵列以规则网格布置在半导体基板上并限定所述装置的相应像素；以及像素电极，所述像素电极分别连接到所述阵列中的所述像素电路，并被耦合以从所述光敏介质的相应区域读出光电荷到所述像素电路，其中所述阵列的外围区域中的所述像素电极相对于所述规则网格在远离所述阵列的中心的相应方向上在空间上偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.20 US 62/410,792;2016.10.20 US 62/410,793;1.一种成像装置，包括：光敏介质；像素电路的阵列，所述像素电路的阵列以规则网格布置在半导体基板上并限定所述装置的相应像素；以及像素电极，所述像素电极分别连接到所述阵列中的所述像素电路，并被耦合以从所述光敏介质的相应区域读出光电荷到所述像素电路，其中所述阵列的外围区域中的所述像素电极相对于所述规则网格在远离所述阵列的中心的相应方向上在空间上偏移。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光敏介质包括量子膜。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述阵列的所述外围区域中的所述像素电极相对于所述阵列的所述中心中的所述像素电极在所述相应方向上被放大。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，并且包括物镜光学器件，所述物镜光学器件被配置为在所述光敏介质上形成物体的图像，其中所述外围区域中的所述像素电极在空间上偏移由所述物镜光学器件的主光线角度确定的位移。5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，并且包括在所述光敏介质上形成的微透镜，其中与所述阵列的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·汉尼尔特，N·科利，
申请(专利权)人：因维萨热技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US