图像传感器制造技术

图像传感器被设计为包括：至少一个栅格结构，其在包括以行和列布置的多个成像像素的像素阵列的行和列中延伸并且被构造为将成像像素彼此分离开，栅格结构包括低折射率材料或空气以提供两个相邻成像像素之间的光学隔离；以及多个孔，其分别形成于栅格结构的交叉点处。其分别形成于栅格结构的交叉点处。其分别形成于栅格结构的交叉点处。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及一种包括彼此相邻布置的滤色器的图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器是一种使用光敏半导体元件捕获来自光学图像或一个或更多个对象的光并将捕获的彩色光转换成电信号的器件。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的最新发展，在诸如智能电话、数码相机、游戏机、物联网(IoT)、机器人、监控摄像头、医用微型摄像头等的各种装置中对高性能图像传感器的需求正在增加。
[0003]图像感测装置的一种非常常见的类型是长期以来占图像传感器领域主导地位的电荷耦合器件(CCD)。图像感测装置的另一种常见类型是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像感测装置。在噪声特性和图像质量方面，CCD图像传感器比CMOS图像传感器具有优势。然而，CMOS图像传感器由于相对于CCD对照物的一些优点(例如，包括更高的帧率和快门速度)而现在被广泛使用。此外，CMOS图像传感器和信号处理电路可以集成到单个芯片中，从而可以在实现更低功耗的同时使电子装置小型化。另外，使用CMOS制造技术能够最终降低生产成本。CMOS图像传感器的这种特点使这些传感器更适合于在移动装置中的实现。

技术实现思路

[0004]除了其它特征和益处之外，所公开的技术的实施方式涉及能够减少像素之间的光学干涉的图像传感器。
[0005]所公开的技术的一些实施方式涉及包括在空气栅格结构中的气压增加的情况下能够保持空气栅格的稳定性的空气栅格结构的图像传感器。
[0006]根据所公开的技术的实施方式，图像传感器可以包括：至少一个栅格结构，其在包括以行和列布置的多个成像像素的像素阵列的行和列中延伸并且被构造为将成像像素彼此分离开，栅格结构包括低折射率材料或空气以提供两个相邻成像像素之间的光学隔离；以及多个孔，其分别形成于栅格结构的交叉点处。
[0007]根据所公开的技术的另一实施方式，图像传感器可以包括：多个(2
×
2)单位像素矩阵阵列；多个孔，其分别布置在多个(2
×
2)单位像素矩阵阵列的中心；以及栅格结构，其分别从多个孔沿着每个单位像素的一侧的方向延伸。
附图说明
[0008]图1是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像传感器的框图。
[0009]图2是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图1所示的像素阵列的一些部分的一个示例的示意图。
[0010]图3A是例示基于所公开的技术的一些实施方式的沿着图2所示的第一切割线截取的像素阵列的一部分的截面图。
[0011]图3B是例示基于所公开的技术的一些实施方式的沿着图2所示的第二切割线截取的像素阵列的一部分的截面图。
[0012]图4A是例示基于所公开的技术的一些实施方式的沿着图2所示的第一切割线截取的像素阵列的另一示例的截面图。
[0013]图4B是例示基于所公开的技术的一些实施方式的沿着图2所示的第二切割线截取的像素阵列的另一示例的截面图。
[0014]图5A至图5G是例示基于所公开的技术的一些实施方式的用于形成栅格结构的过程的截面图。
具体实施方式
[0015]图1是例示基于所公开的技术的实施方式的图像传感器100的框图。
[0016]在一些实现中，图像传感器100可以包括像素阵列110、行解码器120、相关双采样(CDS)电路130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列解码器160、和定时控制器170。
[0017]像素阵列110可以包括以二维(2D)阵列布置的多个单位像素。在实现中，多个单位像素可以布置为使得每个单位像素具有其自己专用的驱动器电路。在另一实现中，像素阵列110可以具有至少两个单位像素共享至少一个公共驱动器电路的共享像素结构，使得元件将光学图像(或入射光)转换成电信号。像素阵列110可以从行解码器120接收包括行选择信号、像素复位信号和传输(Tx)信号的操作信号，并且可以由从行解码器120接收到的驱动信号来操作。
[0018]行解码器120可以用于基于由定时控制器170生成的控制信号来选择像素阵列110的期望行。在一些实现中，在从像素阵列110选择行时，行解码器120可以生成行选择信号，以选择多个行中的至少一个。行解码器120可以顺序地使能用于复位与至少一个被选行相对应的像素的像素复位信号，以及用于被选像素传输由像素生成的电信号的传输(Tx)信号。以这种方式，从被选行的每个像素生成的模拟类型的参考信号和图像信号可以顺序地发送给CDS电路130。就此而言，参考信号和图像信号可以统称为像素信号。
[0019]CMOS图像传感器可以使用相关双采样(CDS)以通过对像素信号采样两次来去除这两个采样之间的差异而去除像素的不期望的偏移值。在一个示例中，相关双采样(CDS)可以通过比较光信号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不期望的偏移值，使得可以仅测量基于入射光的像素输出电压。在所公开的技术的一些实施方式中，CDS电路130可以顺序地采样并保持从像素阵列110传送到多条列线中的每条的图像信号和参考信号。也就是说，CDS电路130可以采样并保持与像素阵列110的每列相对应的图像信号和参考信号的电压电平。
[0020]一旦从定时控制器170接收到控制信号，CDS电路130可以向ADC 140发送与每列的图像信号和参考信号相对应的相关双采样(CDS)信号。
[0021]ADC块用于将模拟CDS信号转换为数字信号。ADC 140的示例可以包括斜坡比较型ADC，其中将模拟像素信号与诸如斜升或斜降的斜坡信号之类的参考信号进行比较，并且计时器计数直到斜坡信号的电压与模拟像素信号匹配。在所公开的技术的一些实施方式中，ADC 140可以从CDS电路130接收每列的CDS信号，可以将接收到的CDS信号转换成数字信号，并且因此可以输出数字信号。在一些实现中，ADC 400使用参考信号对输入信号(例如，像素
信号)进行多次采样，并且通过对时钟脉冲的数量进行计数直到交叉点为止来对采样的输入信号进行模数转换。ADC 140可以基于每列的CDS信号和从定时控制器170接收到的斜坡信号来执行这样的计数和计算操作，使得ADC 140可以生成去除了与各列相对应的噪声(例如，每个像素的唯一复位噪声)的数字图像数据。
[0022]ADC 140可以包括与像素阵列110的各个列相对应的多个列计数器，并且可以使用列计数器将每个列的CDS信号转换为数字信号，从而形成图像数据。在另一实施方式中，ADC 140可以包括单个全局计数器，并且可以使用从全局计数器接收的全局码将与每列相对应的CDS信号转换为数字信号。
[0023]输出缓冲器150可以用于接收从ADC 140接收到的每列的图像数据。输出缓冲器150可以捕获所接收的图像数据并输出所捕获的图像数据。输出缓冲器150可以在从定时控制器170接收到控制信号时临时存储从ADC 140输出的图像数据。输出缓冲器150可以作为被配置为补偿图像传感器100和联接到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，该图像传感器包括：至少一个栅格结构，所述至少一个栅格结构在包括以行和列布置的多个成像像素的像素阵列的行和列中延伸并且被构造为将所述成像像素彼此分离开，所述栅格结构包括低折射率材料或空气以提供两个相邻成像像素之间的光学隔离；以及多个孔，所述多个孔分别形成于所述栅格结构的交叉点处。2.根据权利要求1所述的图像传感器，该图像传感器还包括：滤色器，所述滤色器布置在沿着所述像素阵列中的相邻单位像素之间的边界设置的相邻栅格结构之间。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个孔是通过除了所述栅格结构的所述交叉点的中心部分之外形成所述栅格结构而形成的。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个孔被布置在单位像素的(2
×
2)矩阵的中心。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，每个孔形成为圆形形状。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述栅格结构包括：空气层，所述空气层填充有空气；以及第一覆盖膜，所述第一覆盖膜形成为围绕所述空气层。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中：所述第一覆盖膜的折射率高于所述空气层的折射率，并且低于与所述栅格结构接触的滤色器的折射率。8.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，所述栅格结构还包括：第二覆盖膜，所述第二覆盖膜形成为围绕所述第一覆盖膜，并且形成为比所述第一覆盖膜具有更大的厚度。9.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，所述栅格结构还包括：金属层，所述金属层布置在所述空气层下方。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中：所述孔的下部包括分别与围绕所述孔的所述栅格结构的第一覆盖膜和围绕所述孔的...

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