本发明专利技术提供一种带有PDAF功能的CMOS图像传感器，包括：PDAF像素；其由上至下依次包括微透镜、介质导光层及衬底层；介质导光层中设置有金属栅格，将进入介质导光层中的光分成左右两部分，衬底层中由上至下依次设置有PDAF光电二极管及信号采集光电二极管。通过金属栅格将入射光一分为二，同时在衬底层中设置处于不同深度的光电二极管，基于不同深度的光电二极管可吸收不同颜色的光信号，可使分隔为左右两部分的入射光分别被采集，从而同时实现对焦信号与拍摄信号的采集，将自动对焦过程中损失的信号有效收集；另外，由于不需要将一个PDAF光电二极管一分为二实现聚焦，从而不存在井口变小，缓解满井容量急剧衰减、动态范围严重衰减的问题。的问题。的问题。
【技术实现步骤摘要】
带有PDAF功能的CMOS图像传感器
[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种带有PDAF功能的CMOS图像传感器。
技术介绍
[0002]随着智能手机的日益普及，人们对移动智能终端的图像拍摄效果也提出了越来越高的要求，在一些动态场景中，能够实现快速对焦，并且清晰地抓拍下一些转瞬即逝的影像，成为越来越多人的需求。同时，应对多变场景，对于高动态范围，高感光度的要求也越来越高。
[0003]目前比较先进的对焦技术是相位检测自动对焦(PDAF)技术，可以实现更加快速的对焦。目前，PDAF主要有三种模式：第一种为如图1所示的shield PD模式，图中的屏蔽结构32(即黑色部分)屏蔽掉PDAF像素30一半的感光区域，只获得一半信号，其需要另外的PDAF像素屏蔽掉另一半信号，从而得到完整的相位差信息，该模式shield PD越多，对焦越快，但信号损失越严重，暗光下对焦困难；第二种为如图2所示的super PD模式，即将相邻的PD33共有一个微透镜31得到相位差信息，一般在绿色(G)PDAF像素30上处理，同样的，二合一的PD33越多，对焦越快，但信号损失越严重；第三种为如图3所示的dual PD模式，即将同一个PDAF像素30底部的感光区域PD33(即光电二极管)一分为二，在同一个PDAF像素30内即可完成相位信息捕获，dual PD也叫2PD、全像素双核对焦，这种像素覆盖率100％，所以对焦体验最佳，但由于将光电二极管一分为二，井口变小，FWC(满井容量)急剧衰减，dynamic range衰减严重，拍照非常容易过曝。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种带有PDAF功能的CMOS图像传感器，用于解决现有技术中的CMOS图像传感器自动对焦过程信号损失较大或满井容量较小、动态范围衰减严重等的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种带有PDAF功能的CMOS图像传感器，所述图像传感器包括：PDAF像素；
[0006]所述PDAF像素由上至下依次包括微透镜、介质导光层及衬底层；其中，所述介质导光层中设置有金属栅格，将进入所述介质导光层中的光分成左右两部分，所述衬底层中由上至下依次设置有PDAF光电二极管及信号采集光电二极管；入射光通过所述微透镜准直聚焦后进入所述介质导光层被分成左右两部分入射光，然后进入所述衬底层内的所述PDAF光电二极管实现对焦信号采集，剩余部分的入射光进入所述信号采集光电二极管实现拍摄信号采集。
[0007]可选地，所述介质导光层设置为由所述金属栅格隔开的第一颜色滤光镜及第二颜色滤光镜，且所述第一颜色滤光镜及所述第二颜色滤光镜为不同颜色的滤光镜；所述图像传感器至少包括一对所述PDAF像素，且一对所述PDAF像素中所述第一颜色滤光镜及所述第
二颜色滤光镜位置相反。
[0008]进一步地，所述PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管为有机光电二极管或通过离子注入工艺形成的光电二极管。
[0009]进一步地，所述PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管为通过离子注入工艺形成的光电二极管，且所述PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管之间形成有隔离结构。
[0010]进一步地，采用离子注入的隔离方式或SOI结构形成所述隔离结构。
[0011]可选地，所述第一颜色滤光镜及所述第二颜色滤光镜为红
‑
蓝滤光镜或红
‑
绿滤光镜或蓝
‑
绿滤光镜。
[0012]可选地，所述PDAF光电二极管包括沿左右方向设置的两个子PDAF光电二极管，所述PDAF光电二极管下方依次设置有至少一个所述信号采集光电二极管，所述图像传感器至少包括一个所述PDAF像素。
[0013]进一步地，所述子PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管为通过离子注入工艺形成的光电二极管。
[0014]可选地，两所述子PDAF光电二极管之间、所述PDAF光电二极管与所述信号采集光电二极管之间及相邻两所述信号采集光电二极管之间设置有隔离结构。
[0015]进一步地，采用离子注入的隔离方式或SOI结构形成所述隔离结构。
[0016]如上所述，本专利技术的带有PDAF功能的CMOS图像传感器，设置有PDAF像素，通过金属栅格将入射光一分为左右两部分，同时在衬底层中设置处于不同深度的PDAF光电二极管及信号采集光电二极管，基于不同深度的光电二极管可吸收不同颜色的光信号，较浅深度的光电二极管吸收短波长的光信号，较深深度的光电二极管吸收长波长的光信号，可使分隔为左右两部分的入射光分别被PDAF光电二极管及信号采集光电二极管采集，从而同时实现对焦信号与拍摄信号的采集，将自动对焦过程中损失的信号有效收集，在保证自动聚焦功能的前提下提高图像传感器的成像质量；另外，由于不需要将一个PDAF光电二极管一分为二实现聚焦，从而不存在井口变小，缓解满井容量急剧衰减、动态范围严重衰减的问题。
附图说明
[0017]图1至图3显示为现有技术中的PDAF像素的结构示意图。
[0018]图4、图5显示为本专利技术实施例一的带有PDAF功能的CMOS图像传感器中PDAF像素的结构示意图。
[0019]图6显示为本专利技术实施例一的带有PDAF功能的CMOS图像传感器中像素阵列的排布示意图。
[0020]图7、图8显示为本专利技术实施例二的带有PDAF功能的CMOS图像传感器中PDAF像素的结构示意图。
[0021]图9显示为本专利技术实施例三的带有PDAF功能的CMOS图像传感器中PDAF像素的结构示意图。
[0022]元件标号说明
[0023]10
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像素阵列
[0024]11
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PDAF像素
[0025]12
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微透镜
[0026]13
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介质导光层
[0027]130
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透明介质
[0028]14
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金属栅格
[0029]15
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第一颜色滤光镜
[0030]16
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第二颜色滤光镜
[0031]17
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衬底层
[0032]170
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基底
[0033]18
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PDAF光电二极管
[0034]180
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有PDAF功能的CMOS图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：PDAF像素；所述PDAF像素由上至下依次包括微透镜、介质导光层及衬底层；其中，所述介质导光层中设置有金属栅格，将进入所述介质导光层中的光分成左右两部分，所述衬底层中由上至下依次设置有PDAF光电二极管及信号采集光电二极管；入射光通过所述微透镜准直聚焦后进入所述介质导光层被分成左右两部分入射光，然后进入所述衬底层内的所述PDAF光电二极管实现对焦信号采集，剩余部分的入射光进入所述信号采集光电二极管实现拍摄信号采集。2.根据权利要求1所述的带有PDAF功能的CMOS图像传感器，其特征在于：所述介质导光层设置为由所述金属栅格隔开的第一颜色滤光镜及第二颜色滤光镜，且所述第一颜色滤光镜及所述第二颜色滤光镜为不同颜色的滤光镜；所述图像传感器至少包括一对所述PDAF像素，且一对所述PDAF像素中所述第一颜色滤光镜及所述第二颜色滤光镜位置相反。3.根据权利要求2所述的带有PDAF功能的CMOS图像传感器，其特征在于：所述PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管为有机光电二极管或通过离子注入工艺形成的光电二极管。4.根据权利要求3所述的带有PDAF功能的CMOS图像传感器，其特征在于：所述PDAF光电二极管及所述信号采集光电二极管为通过离子注入工艺形成的光电二极管，且所述PDAF光电二极管...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁琦，陈世杰，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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