图像传感器制造技术

一种图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包括沿第一方向和第二方向布置的多个像素。多个像素中的每个像素包括沿第一方向和第二方向中的至少一个彼此相邻设置的多个光电二极管。所述图像传感器还包括：控制逻辑，被配置为通过从所述多个像素获得像素信号来生成图像数据，并且在基本同一时间读取与由所述多个像素之一中包括的所述多个光电二极管中的两个或更多个光电二极管生成的电荷相对应的像素电压。

image sensor

【技术实现步骤摘要】
图像传感器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年7月23日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10-2018-0085245的优先权，其公开内容通过引用而全部合并于此。
本专利技术构思的示例实施例涉及图像传感器。
技术介绍
图像传感器是接收光以生成电信号的基于半导体的传感器。图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列，并且包括驱动像素阵列并生成图像的逻辑电路。多个像素可以包括光电二极管和像素电路，其中光电二极管响应于外部光而生成电荷，并且像素电路将通过光电二极管生成的电荷转换为电信号。图像传感器可以被应用于各种设备。例如，除了被用于捕获相片或视频的普通相机之外，图像传感器还可以用于智能电话、平板PC、膝上型计算机、电视、车辆等。最近，已经提出了用于改善图像传感器的自动聚焦功能的各种方法，以改善由图像传感器捕获的图像的质量。
技术实现思路
本专利技术构思的示例实施例提供了一种图像传感器，该图像传感器能够提供改善的自动聚焦功能，并且能够改善用于读取像素电压的读出时间，改善根据读出操作的功耗，并且改善噪声特性。根据本专利技术构思的示例实施例，一种图像传感器包括像素阵列和控制逻辑。像素阵列包括沿第一方向和第二方向布置的多个像素。所述多个像素中的每一个像素包括被划分成第一光电二极管组和第二光电二极管组的多个光电二极管，并且所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组中的至少一个包括所述多个光电二极管中的沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向彼此相邻的两个或更多个光电二极管。所述控制逻辑被配置为通过从所述多个像素获得像素信号来生成图像数据，并且在基本同一时间读取与由所述多个像素之一中包括的所述多个光电二极管中的两个或更多个光电二极管生成的电荷相对应的像素电压。根据本专利技术构思的示例实施例，一种图像传感器包括像素阵列和控制逻辑。像素阵列包括多个像素。控制逻辑被配置为使用在所述多个像素中的每一个像素中生成的电荷来生成图像数据。所述多个像素中的每一个像素包括：多个光电二极管，形成在半导体衬底中大致相同的深度处；像素电路，位于所述多个光电二极管下方；以及器件连接层，将所述多个光电二极管中的至少部分光电二极管彼此物理连接并且设置在所述像素电路与所述多个光电二极管之间。根据本专利技术构思的示例实施例，一种图像传感器包括像素阵列和控制逻辑电路。像素阵列包括多个像素。控制逻辑电路被配置为使用在所述多个像素中的每一个像素中生成的电荷来生成图像数据。多个像素中的每一个包括：多个光电二极管，形成在半导体衬底中的大致相同的深度处；多个传输晶体管，连接到多个光电二极管；和连接线，用于将多个传输晶体管中的至少部分传输晶体管中的栅电极层彼此连接。附图说明通过参考附图详细描述本专利技术构思的示例实施例，本专利技术构思的以上和其他特征将变得更显而易见，在附图中：图1是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的包括图像传感器在内的图像处理装置的图。图2和图3是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的图。图4是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的操作的图。图5是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素阵列的图。图6和图7是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素电路的电路图。图8至图12是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素结构的图。图13和图14是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素结构的图。图15和图16是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素结构的图。图17是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的图。图18是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的像素电路的电路图。图19是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的图像传感器的操作的时序图。图20是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的包括图像传感器在内的电子设备的框图。具体实施方式以下将参考附图更全面地描述本专利技术构思的示例实施例。相似的附图标记可以贯穿附图指代相似的元件。在本文中，可以使用空间相对术语如“下方”、“之下”、“下部”、“下面”、“之上”、“上部”等，以便于描述如在附图中示出的一个元件或特征相对于另外(一个或多个)元件或(一个或多个)特征的关系。将理解的是，空间上的相对术语除了包括附图中示出的方向之外，还意在包含设备在使用中或操作中的不同方向。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为在其他元素或者特征“之下”或者“下方”或者“下面”的元素将定向在其它元素或者特征“之上”。因此，示例性术语“之下”和“下面”可以涵盖之上和之下的定向。此外，应当理解，除非上下文另有明确说明，否则通常应当认为每个示例实施例中的特征或方面的描述可用于其他示例实施例中的其他类似特征或方面。此外，本领域普通技术人员将理解，当两个或更多个元件或值被描述为彼此基本相同或大致相等时，应当理解，元件或值彼此相同，彼此不可区分或彼此可区分但是在功能上彼此相同。将进一步理解，本领域普通技术人员将理解，当将两个组件或方向描述为基本彼此平行或垂直地延伸时，这两个组件或方向精确地彼此平行或垂直地延伸，或者在测量误差内大致彼此平行或垂直地延伸。此外，本领域普通技术人员将理解，虽然本文可能将参数描述为具有“约”特定值，但是根据示例实施例应当理解，参数可以精确地是该特定值或者在测量误差内大致是该特定值。此外，本领域普通技术人员将理解，当两个或更多个过程或事件被描述为在基本同一时间(或基本同时)被执行或发生时，应当理解，该过程或事件可以精确地在同一时间或者大致在同一时间被执行或发生。例如，本领域普通技术人员将理解，过程或事件可以在测量误差内的大致同一时间被执行或发生。图1是示出了根据本专利技术构思的示例实施例的包括图像传感器在内的图像处理装置的图。参考图1，根据本专利技术构思的示例实施例的图像处理装置1可以包括图像传感器10和图像处理器20。图像传感器10可以包括像素阵列11、行驱动器12、读出电路13、列驱动器15和时序控制器14。如下面进一步详述的,行驱动器12、读出电路13、列驱动器15和时序控制器14是用于控制像素阵列11的电路，并且可以被包括在控制逻辑中。在示例实施例中，可以在图像传感器10中包括附加组件。图像传感器10可以根据从图像处理器20接收的控制命令来操作，并且可以将来自物体30的光转换成电信号并向图像处理器20输出该电信号。图像传感器10中包括的像素阵列11可以包括多个像素PX，并且多个像素PX可以包括接收光并生成电荷的光电元件。例如，光电元件可以是光电二极管PD。在示例实施例中，多个像素PX中的至少一个可以包括两个或更多个光电二极管，并且图像传感器10可以通过使用由多个像素PX中的至少一个中包括的两个或更多个光电二极管中的每一个生成的像素信号的相位差来提供自动聚焦功能。在示例实施例中，多个像素PX中的每个像素可以包括像素电路，该像素电路根据由光电二极管生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：/n像素阵列，包括沿第一方向和第二方向布置的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个像素包括被划分成第一光电二极管组和第二光电二极管组的多个光电二极管，并且所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组中的至少一个包括所述多个光电二极管中的沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向彼此相邻的两个或更多个光电二极管；和/n控制逻辑，被配置为通过从所述多个像素获得像素信号来生成图像数据，并且在同一时间读取与由所述多个像素之一中包括的所述多个光电二极管中的两个或更多个光电二极管生成的电荷相对应的像素电压。/n

【技术特征摘要】
20180723 KR 10-2018-00852451.一种图像传感器，包括：
像素阵列，包括沿第一方向和第二方向布置的多个像素，其中，所述多个像素中的每一个像素包括被划分成第一光电二极管组和第二光电二极管组的多个光电二极管，并且所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组中的至少一个包括所述多个光电二极管中的沿所述第一方向和所述第二方向中的至少一个方向彼此相邻的两个或更多个光电二极管；和
控制逻辑，被配置为通过从所述多个像素获得像素信号来生成图像数据，并且在同一时间读取与由所述多个像素之一中包括的所述多个光电二极管中的两个或更多个光电二极管生成的电荷相对应的像素电压。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每一个像素包括：
器件连接层，设置在所述多个光电二极管下方并与所述多个光电二极管物理连接，
其中，所述器件连接层通过将所述多个光电二极管中的至少一部分光电二极管彼此连接来将所述多个光电二极管分离成所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组；和
像素电路，设置在所述器件连接层下方。


3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述像素电路包括：
第一传输晶体管，连接到所述第一光电二极管组；
第二传输晶体管，连接到所述第二光电二极管组；和
浮动扩散区，连接到所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管。


4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述像素电路还包括：
驱动晶体管，生成与在所述浮动扩散区中累积的电荷相对应的电压；
选择晶体管，向所述控制逻辑输出由所述驱动晶体管生成的电压；和
复位晶体管，复位所述浮动扩散区。


5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述控制逻辑执行如下操作：通过导通所述第一传输晶体管来检测与由所述第一光电二极管组生成的电荷相对应的第一像素电压；通过导通所述第二传输晶体管来检测与由所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组生成的电荷的总和相对应的总和像素电压；并且通过计算所述总和像素电压与所述第一像素电压之间的差值来检测与由所述第二光电二极管组生成的电荷相对应的第二像素电压。


6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，在检测到所述第一像素电压之后，在检测到所述总和像素电压之前，所述控制逻辑不复位所述浮动扩散区。


7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述控制逻辑使用所述第一像素电压和所述第二像素电压来提供自动聚焦功能。


8.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述器件连接层是掺杂有N型杂质的区域。


9.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述多个像素中彼此相邻的像素中的部分像素中包括的所述器件连接层具有不同的面积或形状。


10.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，在所述多个像素中的至少一个像素中，所述第一光电二极管组的光接收面积与所述第二光电二极管组的光接收面积不同。


11.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，在所述多个像素中的至少一个像素中，所述第一光电二极管组的光接收面积与所述第二光电二极管组的光接收面积相同。


12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每一个像素包括：
多个传输晶体管，分别连接到所述多个光电二极管；和
多条连接线，通过将所述多个传输晶体管的栅电极层中的至少部分栅电极层彼此连接来将所述多个光电二极管分离成所述第一光电二极管组和所述第二光电二极管组。


13.根据权利要求12所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景镐，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR