像素单元阵列、传感器芯片以及电子设备制造技术

本申请实施例提供了一种像素单元阵列与电子设备。像素单元阵列中，第一像素单元与第二像素单元均设置在衬底层上，衬底层上包括呈阵列排布的多个像素区域，每个第一像素单元占据一个像素区域，每个第二像素单元占据多个像素区域形成的阵列中M行、N列的像素区域；其中M、N均为正整数，且M+N≥4，子像素的体积大于第一像素单元的体积；遮光层用于遮挡入射光线的遮光层，每个遮光层包括形状相同的两个子遮光层，子遮光层与子像素一一对应；每个子遮光层设置在对应的子像素上，且覆盖部分对应的子像素的感光区域；两个子遮光层关于参考平面镜像对称，参考平面为两个子像素的接触面所在的平面。本发明专利技术中，提升了像素单元阵列在强光下的对焦性能。

【技术实现步骤摘要】
像素单元阵列、传感器芯片以及电子设备
本申请实施例涉及半导体
，特别涉及一种像素单元阵列、传感器芯片以及电子设备。
技术介绍
在以手机为代表的电子产品中，拍摄时的自动对焦是其非常重要的功能之一，提升了拍摄的图像质量与用户的拍照体验。目前，常用的自动对焦技术有相位检测自动对焦(PhaseDetectionAutoFocus，简称PDAF)、反差检测自动对焦(ContrastDetectionAutoFocus，简称CDAF)等。在采用PDAF自动对焦技术的图像传感器中，可以采用相邻两个像素共用一个微透镜(简称2×1OCL)的像素结构，在该像素结构中用于自动对焦相位检测的像素单元中的光敏单元容易出现光电子饱和的问题，影响了图像传感器的自动对焦性能。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种像素单元阵列、传感器芯片以及电子设备，从增大各子像素的满阱容量与减小各子像素的入射光线两个方面上，使得各第二像素单元中的子像素不容易达到光电子饱和，提升了像素单元阵列在强光下的对焦性能；同时，各子遮光层仅覆盖对应的子像素的部分感光区域，各子像素上未被子遮光层覆盖的感光区域能够接收全波段的入射光线，从而保证了像素单元阵列在暗光下的对焦性能。本申请实施例提供了一种像素单元阵列，包括：衬底层、多个第一像素单元以及至少一个第二像素单元，第二像素单元用于进行自动对焦相位检测，第二像素单元包括相邻设置两个子像素与遮光层；第一像素单元与第二像素单元均设置在衬底层上，衬底层上包括呈阵列排布的多个像素区域，每个第一像素单元占据一个像素区域，每个第二像素单元占据多个像素区域形成的阵列中M行、N列的像素区域；其中M、N均为正整数，且M+N≥4，子像素的体积大于第一像素单元的体积；遮光层用于遮挡入射光线的遮光层，每个遮光层包括形状相同的两个子遮光层，子遮光层与子像素一一对应；每个子遮光层设置在对应的子像素上，且覆盖部分对应的子像素的感光区域；两个子遮光层关于参考平面镜像对称，参考平面为两个子像素的接触面所在的平面。本申请实施例提供了一种传感器芯片，包括上述的像素单元阵列。本申请实施例提供了一种电子设备，包括上述的传感器芯片。本申请实施例现对于现有技术而言，提供了一种像素单元阵列，其包括：衬底层、多个第一像素单元以及至少一个用于进行相位检测的第二像素单元，第二像素单元包括相邻设置的两个子像素与遮光层，第一像素单元与第二像素单元均设置在衬底层上，衬底层上包括呈阵列排布的多个像素区域，每个第一像素单元占据一个像素区域，每个第二像素单元占据多个像素区域形成的阵列中M行、N列的像素区域；其中M、N均为正整数，且M+N≥4。本实施例中，设置第二像素单元的每个子像素的体积大于第一像素单元的体积，相对于第一像素单元来说，各子像素的体积更大，使得各子像素的满阱容量更大；并且在第二像素单元中设置了用于遮挡入射光线的遮光层，每个遮光层包括形状相同的两个子遮光层，子遮光层与子像素一一对应，每个子遮光层设置在对应的子像素上，且覆盖部分对应的子像素的感光区域，各子遮光层能够遮挡入射到对应的子像素的光线。由上可知，本实施例中从增大各子像素的满阱容量与减小各子像素的入射光线两个方面上，使得各第二像素单元中的子像素不容易达到光电子饱和，提升了像素单元阵列在强光下的对焦性能；同时，各子遮光层仅覆盖对应的子像素的部分感光区域，各子像素上未被子遮光层覆盖的感光区域能够接收全波段的入射光线，从而保证了像素单元阵列在暗光下的对焦性能。例如，子像素的感光区域被分为第一区域与第二区域，第一区域与接触面不接触，且第一区域较第二区域远离接触面；每个子遮光层覆盖对应的子像素的第一区域。本实施例提供了子遮光层覆盖对应的子像素的一种具体实现方式。例如，每个子像素的感光区域被与接触面平行的平面分为第一区域与第二区域。例如，第一区域与第二区域形状相同。例如，第二像素单元还包括微透镜；微透镜罩设的区域仅包括各子像素上未被子遮光层覆盖的感光区域，或者微透镜罩设的区域包括各子像素上未被遮光层覆盖的感光区域与部分遮光层。本实施例中，第二像素单元的微透镜无需覆盖第二像素单元的全部感光区域，减小了微透镜占用的空间区域，避免第二像素单元中的微透镜对周围的像素上的微透镜造成较大的挤压力，从而不会导致的周围的像素上的微透镜发生畸变，同时便于第二像素单元的微透镜的设置。例如，子遮光层的面积与子像素的的感光区域的面积的比值大于或等于10％且小于或等于90％。例如，参考平面为接触面所在的平面沿接触面的垂线平移预设偏移量后得到的平面。例如，第一像素单元与第二像素单元均为柱体结构，第一像素单元的感光区域在衬底层上的投影覆盖一个像素区域，每个第二像素单元的感光区域在衬底层上的投影覆盖M行、N列的像素区域。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是已知的一种相邻两个像素共用一个微透镜(简称2×1OCL)的像素阵列的俯视图；图2是图1中的像素阵列沿虚线Z1截切得到的剖视图；图3是根据本申请第一实施例中的像素单元阵列的俯视图；图4是图3中的像素单元阵列沿虚线Z2截切得到的剖视图；图5与图6是根据本申请第一实施例中的像素单元阵列的剖视图，其中两个像素单元阵列中的子遮光层的形状不同；图7是根据本申请第一实施例中的像素单元阵列的俯视图，其中第二像素单元占据了2行、2列的4个像素区域11；图8是根据本申请第一实施例中的像素单元阵列的俯视图，其中第二像素单元占据了2行、3列的6个像素区域11；图9a根据本申请第一实施例中的图像传感器处于过焦状态的示意图；图9b是图9a的图像传感器的第二像素单元的两个子像素31产生的光信号强度分布图；图10a根据本申请第一实施例中的图像传感器处于欠焦状态的示意图；图10b是图10a的图像传感器的第二像素单元的两个子像素31产生的光信号强度分布图；图11是根据本申请第二实施例中的像素单元阵列的俯视图，其中每个子像素的感光区域被划分为形状相同的第一区域与第二区域；图12是图11中的像素单元阵列沿虚线Z3截切得到的剖视图；图13是根据本申请第二实施例中的像素单元阵列的俯视图，其中第二像素单元的第二微透镜仅覆盖了各子像素上未被子遮光层覆盖的感光区域；图14是图13中的像素单元阵列沿虚线Z4截切得到的剖视图；图15是根据本申请第二实施例中的像素单元阵列的俯视图，其中第二微透镜覆盖了各子像素上未被子遮光层覆盖的感光区域与部分子遮光层33；图16是根据本申请第二实施例中的像素单元阵列的剖视图，其中参考平面为接触面所在的平面沿接触面的垂线平移预设偏移量d后得到的平面；图17是根据本申请第三实施例中的传感器芯片的方框示意图。...

【技术保护点】
1.一种像素单元阵列，其特征在于，包括：衬底层、多个第一像素单元以及至少一个第二像素单元，所述第二像素单元用于进行自动对焦相位检测，所述第二像素单元包括相邻设置两个子像素与遮光层；/n所述第一像素单元与所述第二像素单元均设置在所述衬底层上，所述衬底层上包括呈阵列排布的多个像素区域，每个所述第一像素单元占据一个所述像素区域，每个所述第二像素单元占据所述多个像素区域形成的阵列中M行、N列的所述像素区域；其中M、N均为正整数，且M+N≥4，所述子像素的体积大于所述第一像素单元的体积；/n所述遮光层用于遮挡入射光线的遮光层，每个所述遮光层包括形状相同的两个子遮光层，所述子遮光层与所述子像素一一对应；/n每个所述子遮光层设置在对应的所述子像素上，且覆盖部分对应的所述子像素的感光区域；两个所述子遮光层关于参考平面镜像对称，所述参考平面为两个所述子像素的接触面所在的平面。/n

【技术特征摘要】
1.一种像素单元阵列，其特征在于，包括：衬底层、多个第一像素单元以及至少一个第二像素单元，所述第二像素单元用于进行自动对焦相位检测，所述第二像素单元包括相邻设置两个子像素与遮光层；
所述第一像素单元与所述第二像素单元均设置在所述衬底层上，所述衬底层上包括呈阵列排布的多个像素区域，每个所述第一像素单元占据一个所述像素区域，每个所述第二像素单元占据所述多个像素区域形成的阵列中M行、N列的所述像素区域；其中M、N均为正整数，且M+N≥4，所述子像素的体积大于所述第一像素单元的体积；
所述遮光层用于遮挡入射光线的遮光层，每个所述遮光层包括形状相同的两个子遮光层，所述子遮光层与所述子像素一一对应；
每个所述子遮光层设置在对应的所述子像素上，且覆盖部分对应的所述子像素的感光区域；两个所述子遮光层关于参考平面镜像对称，所述参考平面为两个所述子像素的接触面所在的平面。


2.如权利要求1所述的像素单元阵列，其特征在于，每个所述子像素的感光区域被分为第一区域与第二区域，所述第一区域与所述接触面不接触，且所述第一区域较所述第二区域远离所述接触面；
每个所述子遮光层覆盖对应的所述子像素的所述第一区域。


3.如权利要求2所述的像素单元阵列，其特征在于，每个所述子像素的感光区域被与所述接触面平行的平面分为所述第一区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰洋，沈健，姚国峰，袁晓龙，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44