图像像素件及图像像素阵列制造技术

本实用新型专利技术涉及图像像素件及图像像素阵列。本实用新型专利技术的一个方面的目的是提供改善的图像像素。根据本实用新型专利技术的一个方面，提供了一种图像像素件，其特征在于，包括：呈现不同光敏感度的第一子像素组和第二子像素组；形成在所述图像像素的外边界处的像素间光屏蔽结构；以及形成在所述第一子像素组的外周边上方的像素内光屏蔽结构。本实用新型专利技术的一个方面的技术效果是提供了改善的图像像素。

Image Pixel Components and Pixel Array

【技术实现步骤摘要】
图像像素件及图像像素阵列
本技术整体涉及成像传感器，并且更具体地讲，涉及具有包括不止一个光敏区的像素的成像传感器。
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。成像器件(即，图像传感器)可由二维图像感测像素阵列形成。每个像素可包括用于接收入射光子(入射光)并把光子转变为电荷的光传感器，诸如光电二极管。常规图像像素阵列包括前照式图像像素或背照式图像像素。图像像素是通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或电荷耦合器件(CCD)技术在半导体衬底上制造而成。图像传感器可包括在衬底前表面中形成的光电二极管和其他操作电路(例如晶体管)。二维图像感测像素阵列中的单个图像感测像素包括单个光敏区、形成在光敏区上方的滤色器以及形成在滤色器上方的单个圆顶形微透镜。某些图像感测像素可包括两个或更多个光敏区。当从整体上看时，与图像传感器中的图像感测像素阵列相关联的滤色器阵列被称为滤色器阵列。许多成像器使用拜耳滤色器阵列，其中阵列中的纵向和横向相邻的滤色器为不同颜色。拜耳滤色器阵列包括红色、绿色和蓝色滤色器。理想的是，与具有红色滤色器的像素相关联的光敏区将仅暴露于已穿过红色滤色器的光，与具有绿色滤色器的像素相关联的光敏区将仅暴露于已穿过绿色滤色器的光，并且与具有蓝色滤色器的像素相关联的光敏区将仅暴露于已穿过蓝色滤色器的光。在其中多个光敏区形成于单个图像感测像素中的实施方案中，在单个图像感测像素内的光敏区之间可能存在非期望的光学串扰。在许多成像器中，任何单个给定图像感测像素的光敏区与单个颜色相关联(即，单个滤色器形成在单个给定图像感测像素上方)。另外，通常在与不同颜色相关联的相邻图像感测像素(即，具有不同颜色的滤色器的图像感测像素)之间存在非期望的光学串扰。单个给定图像感测像素内的非期望的光学串扰的特征在于光穿过形成在单个给定图像感测像素中的第一光敏区上方的滤色器的一部分并且入射在单个给定图像感测像素中的第二光敏区中(并且因此生成电荷)。像素之间的非期望的光学串扰的特征在于光穿过一种颜色的滤色器并入射到与不同颜色相关联的像素的光敏区上。非期望的光学串扰的示例是穿过红色滤色器的光入射到与绿色像素(即，具有绿色滤色器的像素)相关联的光敏区上。光学串扰(在像素之间以及在具有多个光敏区的像素内)通常由高入射角光和闪光条件造成，并且可使成像器的输出图像质量劣化。因此期望能够为成像设备提供改善的图像像素。
技术实现思路
本技术的一个方面的目的是提供改善的图像像素。根据本技术的一个方面，提供了一种图像像素件，包括：呈现不同光敏感度的第一子像素组和第二子像素组；形成在所述图像像素的外边界处的像素间光屏蔽结构；以及形成在所述第一子像素组的外周边上方的像素内光屏蔽结构。优选地，所述的图像像素件还包括：形成在所述第一子像素组和所述第二子像素组中的至少一者上方的滤光器层。优选地，其中所述滤光器层仅形成在所述像素间光屏蔽结构和所述像素内光屏蔽结构之间。优选地，其中所述像素内光屏蔽结构在所述第一子像素组的光收集区域上方延伸。优选地，其中所述滤光器层是透明滤光器。优选地，其中所述滤光器层在所述像素内光屏蔽结构内以及在所述像素间光屏蔽结构和所述像素内光屏蔽结构之间形成，并且其中所述滤光器层是滤色器。优选地，所述图像像素件还包括：将入射光导向所述第二子像素组的微透镜。优选地，所述图像像素还包括：连接所述像素间光屏蔽结构和所述像素内光屏蔽结构的翅片结构。根据本技术的一个方面，提供了一种图像像素阵列，包括形成在所述图像像素阵列中的相邻图像像素之间的像素间隔离结构；以及形成在所述图像像素阵列中的每个图像像素内的像素内隔离结构。优选地，所述图像像素阵列还包括：形成在所述图像像素阵列中的图像像素的第一子集上方的透明滤光器材料，其中所述透明滤光器材料仅在所述像素间隔离结构和与图像像素的所述第一子集相关联的所述像素内隔离结构之间形成；以及形成在所述图像像素阵列中的图像像素的第二子集上方的滤色器材料，其中所述滤色器材料在所述像素间隔离结构和与图像像素的所述第二子集相关联的所述像素内隔离结构之间，以及在被与图像像素的所述第二子集相关联的所述像素内隔离结构包围的区域之间形成。本技术的一个方面的技术效果是提供了改善的图像像素。附图说明图1为根据一个实施方案的示例性电子设备的示意图。图2A为根据一个实施方案的内部子像素具有圆形光收集表面的嵌套子像素的表面视图。图2B为根据一个实施方案的沿着图2A中的A-A’线截取的嵌套子像素的横截面侧视图。图3为根据一个实施方案的用于具有多个光敏区的图像感测像素的像素电路的示意图。图4为根据一个实施方案的内部子像素具有圆形光收集表面的嵌套子像素的表面视图，该内部子像素被两个子像素的外部子像素组包围。图5为根据一个实施方案的内部子像素具有多边形光收集表面的嵌套子像素的表面视图，该内部子像素被两个子像素的外部子像素组包围。图6A为根据一个实施方案的形成在嵌套子像素上方的环形微透镜放置的示意图。图6B为根据一个实施方案的形成在相邻嵌套子像素上方的环形微透镜的替代放置的示意图。图7为根据一个实施方案的在嵌套子像素上方的圆形微透镜放置的示意图。图8为根据一个实施方案的彼此相邻形成的微透镜。图9为根据一个实施方案的仅在布置成网格布局的外部子像素组的子像素中的每个子像素上方的替代微透镜放置的示意图。图10为根据一个实施方案的设置有像素内光屏蔽结构的两行和两列嵌套子像素的拜耳图案单位单元网格的表面视图。图11A-图11D示出根据一个实施方案的与要填充有用于具有多个光收集区域的像素的滤色器材料的像素内光屏蔽结构的形成相关联的处理阶段。图12为根据一个实施方案的与图11D的用于具有多个光收集区域的像素的像素内光屏蔽结构的形成相关联的步骤的流程图。图13为根据一个实施方案的设置有像素内光屏蔽结构的两行和两列嵌套子像素的单色图案单位单元网格的表面视图。图14A-图14D示出根据一个实施方案的与填充有用于具有多个光收集区域的像素的介电材料的像素内光屏蔽结构的形成相关联的处理阶段。图15为根据一个实施方案的与图14D的用于具有多个光收集区域的像素的像素内光屏蔽结构的形成相关联的步骤的流程图。图16为根据一个实施方案的设置有像素内光屏蔽结构的两行和两列嵌套子像素的混合色单色图案单位单元网格的表面视图。具体实施方式本技术的实施方案涉及图像传感器，并且更具体地讲，涉及具有各自包括多个子像素结构的像素的图像传感器。本领域技术人员应该认识到，本技术的示例性实施方案可在缺少一些或所有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本技术的实施方案，未详细描述熟知的操作。电子设备(诸如数字相机、计算机、蜂窝电话和其他电子设备)包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括图像像素阵列。图像传感器中的图像像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成电荷的光电二极管。可存储电荷并将电荷转换成图像信号。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，诸如用于操作成像像素的电路，以及用于读出光敏元件生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像像素件，其特征在于，包括：呈现不同光敏感度的第一子像素组和第二子像素组；形成在所述图像像素的外边界处的像素间光屏蔽结构；以及形成在所述第一子像素组的外周边上方的像素内光屏蔽结构。

【技术特征摘要】
2017.10.31 US 15/799,8331.一种图像像素件，其特征在于，包括：呈现不同光敏感度的第一子像素组和第二子像素组；形成在所述图像像素的外边界处的像素间光屏蔽结构；以及形成在所述第一子像素组的外周边上方的像素内光屏蔽结构。2.根据权利要求1所述的图像像素件，其特征在于，还包括：形成在所述第一子像素组和所述第二子像素组中的至少一者上方的滤光器层。3.根据权利要求2所述的图像像素件，其特征在于，其中所述滤光器层仅形成在所述像素间光屏蔽结构和所述像素内光屏蔽结构之间。4.根据权利要求3所述的图像像素件，其特征在于，其中所述像素内光屏蔽结构在所述第一子像素组的光收集区域上方延伸。5.根据权利要求4所述的图像像素件，其特征在于，其中所述滤光器层是透明滤光器。6.根据权利要求2所述的图像像素件，其特征在于，其中所述滤光器层在所述像素内光屏蔽结构内以及在所述像素间光屏蔽结构和所述像素内光屏蔽结构之间形成，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伯萨库尔，M·A·苏弗里德格，
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