图像感测装置制造方法及图纸

本申请涉及图像感测装置。一种图像感测装置包括：透镜模块，其被构造为会聚来自场景的入射光并产生携带场景的图像信息的输出光束；以及像素阵列，其相对于透镜模块定位以接收来自透镜模块的输出光束并且被构造为包括多个像素，每个像素被构造为检测来自透镜模块的输出光束的光以生成携带场景的图像信息的电信号。号。号。

【技术实现步骤摘要】
图像感测装置


[0001]本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及包括能够生成与入射光的强度相对应的电信号的像素的图像感测装置。

技术介绍

[0002]图像感测装置是用于通过使用对光起反应的光敏半导体材料将光转换为电信号来捕获光学图像的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如智能电话、数码相机、游戏机、IoT(物联网)、机器人、安防摄像头和医疗微型相机之类的各个领域中，对高性能图像感测装置的需求不断增加。
[0003]图像感测装置大致可以分为CCD(电荷耦合器件)图像感测装置和CMOS(互补金属氧化物)图像感测装置。与CMOS图像感测装置相比，CCD图像感测装置提供更好的图像质量，但是它们往往消耗更多的功率并且更大。CMOS图像感测装置比CCD图像感测装置尺寸更小并且功耗更低。此外，使用CMOS制造技术制造CMOS传感器，因此可以将光敏元件和其它信号处理电路集成到单个芯片中，使得能够以更低成本生产小型化的图像感测装置。由于这些原因，正在为包括移动装置在内的许多应用开发CMOS图像感测装置。

技术实现思路

[0004]所公开的技术的各种实施方式涉及具有提高的光接收(Rx)效率的图像感测装置。
[0005]根据所公开的技术的实施方式，一种图像感测装置可以包括：透镜模块，其被构造为会聚来自场景的入射光，并且产生携带场景的图像信息的输出光束；以及像素阵列，其相对于透镜模块定位，以接收来自透镜模块的输出光束，并且被构造为包括多个像素，每个像素被构造为检测来自透镜模块的输出光束的光以生成携带场景的图像信息的电信号。像素阵列包括透镜模块的光轴穿过的中央区域、以及与透镜模块的光轴间隔开预定距离的边缘区域。边缘区域包括第一像素，并且边缘区域中包括的第一像素包括：半导体区域，其包括光电转换元件，光电转换元件被构造为通过转换输出光束的光来生成携带场景的图像信息的光电荷；以及微透镜，其包括从第一像素和更远离光轴设置的另一相邻的第一像素之间的边界延伸的反射表面，并且设置于半导体区域上方。反射表面的倾斜角依据像素相对于中央区域的位置而变化。
[0006]根据所公开的技术的另一实施方式，一种图像感测装置可以包括：半导体区域，其包括光电转换元件，光电转换元件被构造为生成与入射光的强度相对应的光电荷；以及微透镜，其设置于半导体区域上方以将入射光引导至半导体区域，并且包括反射表面，反射表面被构造为将入射到微透镜上的光朝向对应于微透镜的像素反射。反射表面相对于微透镜的底表面具有预定的倾斜角，并且反射表面的倾斜角依据对应于微透镜的像素的位置而变化。
[0007]要理解的是，所公开的技术的上述概括描述和以下详细描述二者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内容的进一步解释。
附图说明
[0008]当结合附图考虑时，参考以下详细描述，所公开的技术的以上特征和其它特征和有益方面将变得显而易见。
[0009]图1是例示基于所公开的技术的一些实现的图像感测装置的示例的框图。
[0010]图2是例示基于所公开的技术的一些实现的图1所示的像素阵列的示例的示意图。
[0011]图3A是例示基于所公开的技术的一些实现的入射到图2所示的像素阵列上的光线的示例的图。
[0012]图3B是例示基于所公开的技术的一些实现的入射到图2所示的像素阵列的光线的示例的图。
[0013]图4是例示基于所公开的技术的一些实现的包括依据每个像素的位置的变化的形状的微透镜的像素的示例结构的图。
[0014]图5例示了基于所公开的技术的一些实现的如何确定微透镜的内反射表面的倾斜角。
[0015]图6例示了基于所公开的技术的一些实现的如何确定微透镜的内反射表面的倾斜角。
[0016]图7是例示基于所公开的技术的一些实现的用于确定像素阵列的每个位置的微透镜的形状的方法的示例的图。
具体实施方式
[0017]本专利文档提供了包括可以检测入射光并生成与入射光的强度相对应的电信号的一个或更多个像素的图像感测装置的实现和示例，以基本上解决一个或更多个技术或工程问题，并减轻在其它一些图像感测装置中遇到的限制或缺点。所公开的技术的一些实现涉及具有提高的光接收(Rx)效率的图像感测装置。所公开的技术提供了能够提高图像感测像素的光接收(Rx)效率并且能够实现整个像素阵列上的光学均匀性的图像感测装置的各种实现。
[0018]在下文中，将参照附图描述各种实施方式。然而，应当理解，所公开的技术不限于特定实施方式，而是包括实施方式的各种修改、等同物和/或替代物。所公开的技术的实施方式可以提供能够通过所公开的技术直接或间接识别的多种效果。
[0019]图1是例示根据所公开的技术的实施方式的图像感测装置100的框图。
[0020]参照图1，图像感测装置100可以包括像素阵列110、行驱动器120、相关双采样器(CDS)130、模数转换器(ADC)140、输出缓冲器150、列驱动器160和定时控制器170。仅通过示例的方式讨论了图1所示的图像感测装置100的组件，并且本专利文档涵盖许多其它改变、替换、变型、变更和修改。
[0021]像素阵列110可以包括布置在行和列中的多个像素。在一个示例中，多个像素可以布置成包括行和列的二维像素阵列。在另一示例中，多个单位成像像素可以布置成三维像素阵列。多个像素可以以像素为基础或以像素组为基础将光信号转换为电信号，其中像素组中的像素共享至少某个内部电路。像素阵列110可以从行驱动器120接收包括行选择信号、像素复位信号和传输信号的驱动信号。一旦接收到驱动信号，像素阵列110中的对应像素可以被激活以执行与行选择信号、像素复位信号和传输信号相对应的操作。
[0022]行驱动器120可以基于由诸如定时控制器170之类的控制器电路所提供的命令和控制信号来激活像素阵列110以对相应行中的像素执行某些操作。在一些实现中，行驱动器120可以选择布置在像素阵列110的一行或更多行中的一个或更多个像素。行驱动器120可以生成行选择信号以选择多个行当中的一行或更多行。行驱动器120可以顺序地使能用于复位与至少一个被选行相对应的成像像素的像素复位信号、以及用于与至少一个被选行相对应的像素的传输信号。因此，作为由被选行的每个成像像素所生成的模拟信号的参考信号和图像信号可以顺序地传送给CDS 130。参考信号可以是当像素的感测节点(例如，浮置扩散节点)被复位时提供给CDS 130的电信号，并且图像信号可以是当由像素生成的光电荷累积在感测节点中时提供给CDS 130的电信号。指示每个像素的独特复位噪声的参考信号和指示入射光的强度的图像信号可以根据需要统称为像素信号。
[0023]CMOS图像传感器可以使用相关双采样(CDS)，以通过对像素信号进行两次采样以去除这两次采样之间的差异，来去除已知为固定模式噪声的不期望的像素偏移值。在一个示例中，相关双采样(CDS)可以通过比较由入射光生成的光电荷累积在感测节点中之前和之后所获得的像素输出电压来去除不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：透镜模块，所述透镜模块被构造为会聚来自场景的入射光并且产生携带所述场景的图像信息的输出光束；以及像素阵列，所述像素阵列相对于所述透镜模块定位以接收来自所述透镜模块的所述输出光束并且被构造为包括多个像素，所述多个像素中的每一个被构造为检测来自所述透镜模块的所述输出光束的光以生成携带所述场景的图像信息的电信号，其中，所述像素阵列包括：中央区域，所述透镜模块的光轴穿过所述中央区域；以及边缘区域，所述边缘区域与所述透镜模块的所述光轴间隔开预定距离，其中，所述边缘区域包括第一像素，并且所述边缘区域中包括的所述第一像素包括：半导体区域，所述半导体区域包括光电转换元件，所述光电转换元件被构造为通过转换所述输出光束的光来生成携带所述场景的图像信息的光电荷；以及微透镜，所述微透镜包括从所述第一像素和更远离所述光轴设置的另一相邻的第一像素之间的边界延伸的反射表面，并且所述微透镜设置于所述半导体区域上方，其中，所述反射表面的倾斜角依据所述像素相对于所述中央区域的位置而变化。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中：所述反射表面包括平坦表面。3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中：所述反射表面将来自所述微透镜的入射光朝向与所述微透镜相对应的像素反射。4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中：所述倾斜角是所述微透镜的底表面与所述微透镜的所述反射表面之间的角度。5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中：所述倾斜角是基于入射到所述边缘区域上的主光线的入射角而确定的。6.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中：所述倾斜角是基于所述微透镜的折射率和包括所述微透镜的像素的长度而确定的。7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述中央区域中包括的像素包括：半导体区域，所述半导体区域包括所述光电转换元件；以及微透镜，所述微透镜设置于所述半导体区域上方并且形成为凸透镜形状。8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述像素阵列还包括：中央边缘区域，所述中央边缘区域设置在所述中央区域和所述边缘区域之间。9.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中：随...

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