图像传感器制造技术

一种图像传感器，该图像传感器包括：多个光检测器，其相对于彼此设置以形成阵列；多个滤色器，其分别设置在光检测器上方，以分别过滤光检测器所接收的入射光；第一格栅结构，其包括折射率低于滤色器的折射率的第一材料并且设置在彼此相邻的多个滤色器之间；以及第二格栅结构，其包括折射率低于滤色器的折射率的第二材料并且设置在第一格栅结构内部。第二材料并且设置在第一格栅结构内部。第二材料并且设置在第一格栅结构内部。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]各种实施方式总体上涉及一种包括彼此相邻设置的滤色器的图像传感器。

技术介绍

[0002]图像传感器是指用于捕获光学图像以将该光学图像转换为电信号的半导体器件。最近汽车、医疗、计算机和通信行业的发展使得在诸如智能电话、数字相机、游戏机、IOT(物联网)、机器人、安全相机和医疗微型相机的各种装置中对增强图像传感器的需求增加。
[0003]最常见类型的图像传感器是电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CCD图像传感器在噪声特性和图像质量方面比CMOS图像传感器有优势。然而，CMOS图像传感器如今由于优于CCD图像传感器的某些优点而广泛使用，这些优点包括例如较高的帧频和快门速度。此外，CMOS图像传感器和信号处理电路可被集成到单个芯片中，使得可在实现低功耗的同时将电子装置小型化。另外，CMOS工艺技术可实现低成本制造工艺。CMOS图像传感器的这些特性使得这些传感器更适合于实现在移动装置中。

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一种可使像素之间的光学干扰最小化的图像传感器。
[0005]在实施方式中，一种图像传感器可包括：多个光检测器，其相对于彼此设置以形成阵列；多个滤色器，其分别设置在光检测器上方，以分别对光检测器所接收的入射光进行过滤；第一格栅结构，其包括折射率低于滤色器的折射率的第一材料，并且设置在彼此相邻的多个滤色器之间；以及第二格栅结构，其包括折射率低于滤色器的折射率的第二材料并且设置在第一格栅结构内部。
[0006]在实施方式中，一种图像传感器可包括：第一空气区域，其填充有空气；第一封盖膜，其覆盖第一空气区域；第二空气区域，其设置在第一封盖膜外部并填充有空气；以及第二封盖膜，其覆盖第二空气区域。
附图说明
[0007]图1是示出基于所公开的技术的实施方式的图像传感器的框图。
[0008]图2是示出图1所示的像素阵列的一部分的图。
[0009]图3是示出图2所示的像素阵列的横截面的图。
[0010]图4是更详细地示出图3的空气格栅的图。
[0011]图5A至图5F是用于描述基于所公开的技术的实施方式的形成空气格栅的工艺的图。
具体实施方式
[0012]以下，将参照附图描述本公开的各种实施方式。
[0013]图1是示出基于所公开的技术的实施方式的图像传感器的框图。
[0014]在一些实现方式中，图像传感器100可包括像素阵列110、行解码器120、相关双采样器(CDS)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。
[0015]像素阵列110可包括以二维方式布置的多个单元像素UP。各个单元像素可将光学图像转换为电信号。在一些实现方式中，这些转换操作可基于两个或更多个单元像素共享至少一个元件的共享像素来执行。像素阵列110可从行解码器120接收包括行选择信号、像素重置信号、传输信号的操作信号。像素阵列110可基于操作信号来操作。
[0016]行解码器120可用于基于定时控制器170所生成的控制信号来选择像素阵列110的期望行。行解码器120可生成用于选择多行中的一行或更多行的行选择信号。在一些实现方式中，行解码器120也可依次启用用于重置像素的像素重置信号以及用于传输与所选一行或更多行对应的像素所生成的电信号的传输信号。基于这些传输信号，从所选一行或更多行的各个像素生成的模拟参考信号和模拟图像信号可依次传送到CDS 130。在这方面，参考信号和图像信号可统称为像素信号。
[0017]CMOS图像传感器可使用相关双采样(CDS)通过对像素信号采样两次来去除这两个样本之间的差异，从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)可通过比较在光信号入射在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，以使得可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 130可依次采样并保持分别从像素阵列110施加到多条列线的参考信号和图像信号。即，CDS 130可采样并保持与像素阵列110的各个列对应的像素所生成的参考信号和图像信号的电压电平。
[0018]CDS 130可在定时控制器170的控制下将各个列的参考信号和图像信号作为相关双采样信号传送到ADC 140。
[0019]ADC块用于将模拟CDS信号转换为数字信号。ADC 140的示例可包括斜坡比较型ADC，其中模拟像素信号与诸如斜升或斜降的斜坡信号的参考信号进行比较，并且定时器计数，直至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可基于列将从CDS 130输出的相关双采样信号转换为数字信号，并输出数字信号。在一些实现方式中，ADC 400使用参考信号对输入信号(例如，像素信号)采样多次并通过对直至交叉点的时钟脉冲的数量进行计数来对采样的输入信号进行模数转换。ADC 140可基于针对各个列的相关双采样信号以及从定时控制器170提供的斜坡信号来执行这种计数操作，从而在使与各个列对应的噪声(例如，各个像素的固有重置噪声)最小化的同时生成数字图像数据。
[0020]ADC 140可包括与像素阵列110的各个列对应的多个列计数器，并且通过使用列计数器将与各个列对应的相关双采样信号转换为数字信号来生成数字图像数据。在另一实施方式中，ADC 140可包括一个全局计数器，并且使用从全局计数器提供的全局码来将与各个列对应的相关双采样信号转换为数字信号。
[0021]输出缓冲器150可捕获从ADC 140提供的基于列的图像数据，并且输出所捕获的图像数据。输出缓冲器150可在定时控制器170的控制下暂时存储从ADC 140输出的图像数据。输出缓冲器150可作为对与联接到图像传感器100的另一装置的数据速率差异进行补偿的接口来操作。
[0022]列解码器160可用于在定时控制器170的控制下选择输出缓冲器150的列，使得暂时存储在输出缓冲器150的所选列中的图像数据被依次输出。在一些实现方式中，列解码器160可基于来自定时控制器170的地址信号来生成用于选择输出缓冲器150的列的列选择信号，以将图像数据作为输出缓冲器150的所选列的输出信号SO输出。
[0023]定时控制器170可控制行解码器120、ADC 140、输出缓冲器150和列解码器160。
[0024]定时控制器170可生成图像传感器100的各个组件的操作所需的时钟信号、用于定时控制的控制信号以及用于选择行或列的地址信号，并且将所生成的信号提供给行解码器120、列解码器160、ADC 140和输出缓冲器150。在实施方式中，定时控制器170可包括逻辑控制电路、锁相环(PLL)、定时控制电路、通信接口电路等。
[0025]图2示出图1所示的像素阵列的子像素阵列。
[0026]在一些实现方式中，像素阵列110的子像素阵列200可包括按2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：多个光检测器，多个所述光检测器相对于彼此设置以形成阵列；多个滤色器，多个所述滤色器分别设置在所述光检测器上方，以分别过滤所述光检测器所接收的入射光；第一格栅结构，该第一格栅结构包括折射率低于所述滤色器的折射率的第一材料，并且设置在彼此相邻的多个所述滤色器之间；以及第二格栅结构，该第二格栅结构包括折射率低于所述滤色器的折射率的第二材料，并且设置在所述第一格栅结构内部。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二格栅结构包括：第一空气区域，其包括空气；以及第一封盖膜，其覆盖所述第一空气区域。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二格栅结构还包括第一支撑膜，该第一支撑膜覆盖所述第一封盖膜。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第一封盖膜的折射率高于空气的折射率且低于所述滤色器的折射率。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一格栅结构包括：第二空气区域，其包括空气；以及第二封盖膜，其覆盖所述第二空气区域。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第一格栅结构还包括第二支撑膜，该第二支撑膜覆盖所述第二封盖膜。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第二封盖膜的折射率高于空气的折射率且低于所述滤色器的折射率。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二格栅结构和所述第一格栅结构分别包括第一封盖膜和第二封盖膜，所述第一封盖膜和所述第二封盖膜包括超低温氧化物ULTO。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，布置在像素阵列的行方向上的所述第一格栅结构和所述第二格栅结构的第一高度、第一宽度、第二高度和第二宽度中的至少一个不同于布置在所述像素阵列的列方向上的所述第一格栅结构和所述第二格栅结构的第一高度、第一宽度、第二高度和第二宽度中...

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