具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器制造技术

本申请案涉及具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器。描述一种图像传感器的多像素检测器。所述多像素检测器包含安置在半导体衬底内以形成第一像素的第一光电二极管区域，安置在所述半导体衬底内以形成相邻于所述第一像素的第二像素的第二光电二极管区域，及在所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间从所述半导体衬底的第一侧朝向所述半导体衬底的第二侧延伸的部分隔离结构。所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间的所述部分隔离结构的横向部分的长度小于所述第一光电二极管区域的横向长度。长度小于所述第一光电二极管区域的横向长度。长度小于所述第一光电二极管区域的横向长度。

【技术实现步骤摘要】
具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器


[0001]本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说而非排他地，涉及CMOS图像传感器及其应用。

技术介绍

[0002]图像传感器已变得无处不在且现在广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控摄像头，以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更广泛的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标及其类似者。
[0003]典型的图像传感器响应于从外部场景反射的图像光入射在图像传感器上而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光之后生成图像电荷。像素中的每一者的图像电荷可经测量为每一光敏元件的输出电压，其依据入射图像光而变化。换句话说，所生成的图像电荷的量与用于产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)的图像光的强度成比例。

技术实现思路

[0004]在一个方面中，本申请案提供一种图像传感器的多像素检测器，所述多像素检测器包括：第一光电二极管区域，其安置在半导体衬底内以形成第一像素；第二光电二极管区域，其安置在所述半导体衬底内以形成相邻于与所述第一像素的第二像素；部分隔离结构，其在所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间从所述半导体衬底的第一侧朝向所述半导体衬底的第二侧延伸，且其中所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间的所述部分隔离结构的横向部分的长度小于所述第一光电二极管区域的横向长度。r/>[0005]在另一方面中，本申请案提供一种包含多个重复单元的图像传感器，包含在所述多个重复单元中的每一重复单元包括：第一象限，其包含多像素检测器以收集用于相位检测自动聚焦的相位信息，其中所述多像素检测器包含：深沟槽隔离结构，其形成所述第一象限的周边边界；第一光电二极管区域、第二光电二极管区域、第三光电二极管区域及第四光电二极管区域，其经共同布置为两行与两列以形成由所述深沟槽隔离结构横向包围的像素的二乘二阵列；及多指隔离结构，其包含四个部分隔离结构，每一者安置在包含在像素的所述二乘二阵列中的相邻光电二极管区域的相应对之间，且其中所述四个部分隔离结构中的每一者从所述深沟槽隔离结构朝向像素的所述二乘二阵列的中心延伸而彼此不直接接触。
附图说明
[0006]参考以下附图描述本专利技术的非限制性及非穷尽性实施例，其中除非另有指定，否则类似参考符号贯穿各种视图指代类似部分。在适当的情况下并非元件的所有例项都必须进行标记，以免使图混乱。图不一定需要按比例，而是强调说明所描述的原理。
[0007]图1A说明根据本公开的教示的具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器的俯视图。
[0008]图1B说明根据本公开的教示的包含在具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器中的重复单元的俯视图。
[0009]图1C说明根据本公开的教示的包含在多像素检测器中的部分隔离结构的放大俯视图。
[0010]图1D到1E说明根据本公开的教示的具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器的部分横截面图。
[0011]图2A说明根据本公开的教示的具有多像素检测器而不具有部分隔离结构的图像传感器的部分横截面图。
[0012]图2B说明根据本公开的教示的相对于不具有部分隔离结构的多像素检测器的曝光时间的角度可选择性。
[0013]图3A说明根据本公开的教示的具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器的俯视图，所述部分隔离结构具有基于在图像传感器内的相对位置的变化横向长度。
[0014]图3B说明根据本公开的教示的具有多像素检测器、部分隔离结构及偏移共用微透镜的图像传感器的俯视图。
[0015]图4是根据本公开的教示的包含具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器的成像系统的功能框图。
具体实施方式
[0016]设备及系统的实施例各包含或以其它方式涉及具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器。在以下描述中，阐述许多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在没有一或多个特定细节的情况下或用其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它情况下，未详细地展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
[0017]贯穿本说明书对“一项实施例”或“一个实施例”的引用意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术的至少一项实施例中。因此，短语“在一项实施例中”或“在一个实施例中”在贯穿本说明书的各个地方出现并不一定都是指同一实施例。此外，可在一或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。
[0018]贯穿本说明书，使用本领域的若干术语。这些术语将具有其在其所属领域中的普通含义，除非本文中明确定义或其使用的上下文另外清楚地表明。应注意，元素名称及符号可贯穿本文档互换地使用(例如，Si对硅)；然而，两者具有相同的含义。
[0019]本文所描述的实施例利用具有可包含多个重复单元的架构的图像传感器，所述重复单元中的每一者经结构化以包含多像素检测器以收集代表外部场景的入射光的相位信息(例如，用于相位检测自动聚焦)。在一些实施例中，所述多像素检测器可包含多个光电二极管区域，所述多个光电二极管区域经布置为行与列以形成像素的二乘二阵列。有利地，所述多像素检测器包含安置在像素的二乘二阵列的光电二极管区域之间的一或多个部分隔离结构，此提供改进的光灵敏度及角度可选择性。总的来说，给定的像素的二乘二阵列的部分隔离结构可被称为多指隔离结构。在一些实施例中，给定多指隔离结构的指(即，个别部
分隔离结构)的横向长度可经调整以使整个图像传感器中的多像素检测器的角度可选择性均匀化，此可用于在变化的照明条件下改进相位检测自动聚焦。在相同或其它实施例中，像素的二乘二阵列中的每一者可分别与共用微透镜对准，所述共用微透镜具有取决于在图像传感器内的位置的可变偏移度，以进一步调整(即均匀化)包含在图像传感器中的多像素检测器的角度可选择性及光灵敏度。
[0020]图1A到1E说明包含多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器100的代表性视图。应理解，图1A到1E中呈现的视图可省略图像传感器100的某些元件以避免模糊本公开的细节。换句话说，并非图像传感器100的所有元件都可在图1A到1E中的个别者内被标记、说明或以其它方式展示。应进一步理解，在一些实施例中，图像传感器100可能不一定包含图1A到1E中所展示的所有元件。此外，还应注意，图1A到1E中的图像传感器100的各种视图或部分视图是相对于由轴x、y及z形成的坐标系195所说明的，其中x
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y平面平行于半导体衬底101的平面化的第一侧150(例如，如图1D到1E中所示)。
[0021]图1A说明根据本公开的教示的具有多像素检测器及部分隔离结构的图像传感器100的俯视图100
‑
A。图像传感器100包含安置在半导体衬底101(例如，硅晶片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的多像素检测器，所述多像素检测器包括：第一光电二极管区域，其安置在半导体衬底内以形成第一像素；第二光电二极管区域，其安置在所述半导体衬底内以形成相邻于所述第一像素的第二像素；部分隔离结构，其在所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间从所述半导体衬底的第一侧朝向所述半导体衬底的第二侧延伸，且其中所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间的所述部分隔离结构的横向部分的长度小于所述第一光电二极管区域的横向长度。2.根据权利要求1所述的多像素检测器，其中所述第一光电二极管区域、所述第二光电二极管区域及所述部分隔离结构定位于所述半导体衬底中，使得沿第一方向取得的所述多像素检测器的第一横截面延伸穿过所述第一光电二极管区域、所述第二光电二极管区域，及所述部分隔离结构，而沿平行于所述第一方向的第二方向取得的所述多像素检测器的第二横截面延伸穿过所述第一光电二极管区域及所述第二光电二极管区域，但不延伸穿过所述部分隔离结构。3.根据权利要求1所述的多像素检测器，其进一步包括：深沟槽隔离结构，其共同地横向包围所述第一光电二极管区域及所述第二光电二极管区域，且其中所述部分隔离结构耦合到所述深沟槽隔离结构。4.根据权利要求3所述的多像素检测器，其中所述深沟槽隔离结构及所述部分隔离结构分别从所述半导体衬底的所述第一侧朝向所述半导体衬底的所述第二侧延伸第一深度及第二深度，且其中所述第一深度基本上等于所述第二深度。5.根据权利要求1所述的多像素检测器，其进一步包括：第三光电二极管区域，其安置在所述半导体衬底内以形成第三像素；及第四光电二极管区域，其安置在所述半导体衬底内以形成相邻于所述第三像素的第四像素，且其中所述第一像素、所述第二像素、所述第三像素及所述第四像素以像素的二乘二阵列布置以形成包含在所述图像传感器中的相位检测自动聚焦传感器。6.根据权利要求5所述的多像素检测器，其进一步包括：深沟槽隔离结构，其横向包围所述第一光电二极管区域、所述第二光电二极管区域、所述第三光电二极管区域及所述第四光电二极管区域。7.根据权利要求6所述的多像素检测器，其进一步包括：多指隔离结构，其从所述半导体衬底的所述第一侧朝向所述半导体衬底的所述第二侧延伸，所述多指隔离结构包含：第一部分隔离结构，其安置在所述第一光电二极管区域与所述第二光电二极管区域之间，其中所述第一部分隔离结构对应于所述部分隔离结构；第二部分隔离结构，其安置在所述第二光电二极管区域与所述第三光电二极管区域之间；第三部分隔离结构，其安置在所述第三光电二极管区域与所述第四光电二极管区域之间；及第四部分隔离结构，其安置在所述第四光电二极管区域与所述第一光电二极管区域之间。
8.根据权利要求7所述的多像素检测器，其中所述第一部分隔离结构、所述第二部分隔离结构、所述第三部分隔离结构及所述第四部分隔离结构各自从所述深沟槽隔离结构朝向位于所述第一光电二极管区域、所述第二光电二极管区域、所述第三光电二极管区域与所述第四光电二极管区域之间的所述多像素检测器的中心区域横向延伸，且其中所述第一部分隔离结构、所述第二部分隔离结构、所述第三部分隔离结构及所述第四部分隔离结构中的每一者不延伸到所述中心区域中。9.根据权利要求7所述的多像素检测器，其中所述第一部分隔离结构与所述第三部分隔离结构沿第一共同方向对准，其中所述第二部分隔离结构与所述第四部分隔离结构沿第二共同方向对准，且其中所述第一共同方向垂直于所述第二共同方向。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾群咏，渡边一史，熊志伟，V，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：