图像感测装置制造方法及图纸

一种图像感测装置包括：基板层，其被构造为包括光电转换元件；栅格结构，其设置在基板层上以将基板上的空间划分为不同的感测区域；以及滤色器层，其设置在栅格结构之间的光电转换元件上。栅格结构包括：空气层；光导层，其设置在空气层上；以及覆盖膜，其被配置成覆盖空气层和光导层。气层和光导层。气层和光导层。

【技术实现步骤摘要】
图像感测装置


[0001]专利文件中公开的技术和实现方式总体上涉及一种图像感测装置。

技术介绍

[0002]图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如数码相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、监控摄像头、医疗微型摄像头、机器人等的各种装置中，对于高性能图像传感器的需求不断增长。

技术实现思路

[0003]除了其它特征和益处之外，所公开技术的实施方式涉及一种图像感测装置，其能够增加通过滤色器并且由光电转换元件收集的光束的量。
[0004]所公开技术的实施方式涉及一种图像感测装置，其用于防止被施加到栅格结构上部区域的入射光被吸收到栅格结构的金属层中，并且允许被施加到栅格结构上部区域的入射光被引入光电转换元件，从而使得光电转换的光量增加。
[0005]根据所公开技术的一个实施方式，一种图像感测装置可以包括：基板层，其被构造为包括光电转换元件；栅格结构，其设置在基板层上以将基板上的空间划分为不同的感测区域；以及滤色器层，其设置在相邻栅格结构之间的光电转换元件上。每一个栅格结构可以包括：空气层；光导层，其设置在空气层上；以及覆盖膜，其被配置成覆盖空气层和光导层。
[0006]应当理解，所公开技术的前述一般描述和以下详细描述都是例示性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的公开的进一步解释。
附图说明
[0007]图1是示出基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置的框图的示例。
[0008]图2是示出基于所公开技术的一些实现方式的沿图1所示的线A-A
’
截取的像素阵列的截面图的示例。
[0009]图3是示出基于所公开技术的一些实现方式的如图2所示的栅格结构的截面图的示例。
[0010]图4A是示出当未形成基于所公开技术的一些实现方式的光导层时被施加到引导结构的顶表面的入射光的光传播的视图的示例。
[0011]图4B是示出当形成基于所公开技术的一些实现方式的光导层时被施加到引导结构的顶表面的入射光的光传播的视图的示例。
[0012]图5A至图5F是示出基于所公开技术的一些实现方式的形成图3的结构的工艺的截面图。
具体实施方式
[0013]现在将详细参照某些实施方式，其示例在附图中示出。将尽可能在所有附图中使
用相同的附图标记指代相同或相似的部件。
[0014]图1是示出基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置的框图的示例。
[0015]参照图1，图像感测装置可以包括像素阵列100、相关双采样器(CDS)200、模数转换器(ADC)300、缓冲器400、行驱动器500、时序发生器600、控制寄存器700和斜坡信号发生器800。
[0016]像素阵列100可以包括以二维(2D)阵列布置的多个单位像素(PX)，其中在彼此垂直的第一方向和第二方向上布置单位像素。单位像素(PX)中的每一个可以包括光敏元件，以将入射到单位像素上的光转换成电信号从而生成像素信号，并且可以通过列线将像素信号输出到相关双采样器(CDS)200。像素阵列100还可以包括布置在2D阵列的行和列中的行信号线和列信号线，并且单位像素(PX)联接到行信号线和列信号线。像素阵列100可以包括能够减少相邻成像像素之间的串扰的发生的栅格结构。在一个示例中，基于一个实施方式的栅格结构可以形成为包括金属层和空气层的混合结构。具体地，栅格结构可以防止施加到栅格结构的顶表面上的入射光被吸收到金属层中，并可将入射到栅格结构的顶表面上的光导向单位像素的至少一个滤色器。
[0017]在一些实现方式中，图像感测装置可以使用相关双采样器(CDS)通过对像素信号采样两次从而取得这两次采样之间的差来去除像素的偏移值。例如，相关双采样器(CDS)可以通过比较光入射到像素上之前和之后获得的像素输出电压来去除像素的偏移值，使得可以实际上仅测量基于入射光的像素信号。相关双采样器(CDS)200可以保存和采样从像素阵列100的像素(PX)接收的电图像信号。例如，相关双采样器(CDS)200可以响应于从时序发生器600接收的时钟信号来执行对参考电压电平和所接收到的电图像信号的电压电平的采样，并且可以将与参考电压电平和所接收到的电图像信号的电压电平之间的差相对应的模拟信号发送到模数转换器(ADC)300。
[0018]在一些实现方式中，ADC 300可以通过对时钟脉冲的数量进行计数直至交叉点而使用参考信号(例如，斜坡信号)对输入信号(例如，像素信号)进行多次采样，并且对所采样的输入信号进行模数转换。例如，ADC 300可以在输入信号高于参考信号的时间段内对时钟脉冲进行计数，并且在检测到交叉点(参考信号与输入信号的交叉点)时停止对时钟脉冲进行计数。
[0019]在一些实现方式中，模数转换器(ADC)300可以将从斜坡信号发生器800接收的斜坡信号与从相关双采样器(CDS)200接收的采样信号进行比较，从而可以输出指示斜坡信号和采样信号之间的比较结果的比较信号。模数转换器(ADC)300可以基于从时序发生器600接收的时钟信号来对斜坡信号与采样信号的交叉点的数量进行计数，并且可以生成指示斜坡信号与采样信号的交叉点的数量的计数值。
[0020]缓冲器400可以存储从模数转换器(ADC)300接收的数字信号，可以感测和放大每个数字信号，并且可以输出每个经放大的数字信号。因此，缓冲器400可以包括存储器(未示出)和读出放大器(未示出)。存储器可以存储计数值，并且计数值可以与多个单位像素(PX)的输出信号相关联。读出放大器可以感测和放大对应于从存储器接收的每个计数值的电信号。
[0021]行驱动器500可以响应于时序发生器600的输出信号以行线为单位驱动像素阵列100。例如，行驱动器500可以生成选择信号来选择多条行线中的任何一条。
[0022]时序发生器600可以生成定时信号来控制行驱动器500、相关双采样器(CDS)200、模数转换器(ADC)300和斜坡信号发生器800。
[0023]控制寄存器700可以生成控制信号来控制斜坡信号发生器800、时序发生器600和缓冲器400。
[0024]斜坡信号发生器800可以响应于从时序发生器600接收的控制信号而生成将与由像素生成的电信号(例如，上面讨论的采样信号)进行比较的斜坡信号。
[0025]图2是示出基于所公开技术的一些实现方式的沿图1所示的线A-A
’
获取的像素阵列100的截面图的示例。
[0026]图像感测装置的像素阵列100可以包括基板层110、缓冲层120、至少一个滤色器层130、栅格结构140和透镜层150。
[0027]基板层110可以包括由合适的半导体材料制成的半导体基板。在一些实现方式中，半导体基板110可以包括单晶硅或类似材料。半导体基板110可以至少在某些区域中包括P型杂质。在基板层110中，形成多个光电转换元件112，使得器件隔离膜114将每个光电转换元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：基板层，该基板层被构造为包括光电转换元件；栅格结构，所述栅格结构设置在所述基板层上以将基板上的空间划分为不同的感测区域；以及滤色器层，所述滤色器层分别设置在相邻的所述栅格结构之间的所述光电转换元件上，其中，每一个所述栅格结构包括：空气层；光导层，该光导层设置在所述空气层上；以及覆盖膜，该覆盖膜被配置成覆盖所述空气层和所述光导层。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括：透镜层，该透镜层设置在所述栅格结构和所述滤色器层上。3.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中，所述光导层包括：材料膜，该材料膜的折射率不同于所述滤色器层和所述透镜层的折射率。4.根据权利要求3所述的图像感测装置，其中，所述光导层包括以下项中的至少一项：硅氮氧化物膜Si
x
O
y
N
z
，其中“x”、“y”和“z”均为自然数；或硅氮化物膜Si
x
N
y
，其中“x”和“y”均为自然数。5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，每一个所述栅格结构还包括：金属层，该金属层设置在所述空气层下方；以及绝缘膜，该绝缘膜用于覆盖所述金属层。6.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述绝缘膜被形成为延伸到所述滤色器层的下部。7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述覆盖膜包括：第一覆盖膜，该第一覆盖膜用于覆盖所述空气层和所述光导层；以及第二覆盖膜，该第二覆盖膜形成在所述第一覆盖膜上。8.根据权利要求7所述的图像感测装置，其中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：都英雄，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：