图像传感器制造技术

一种图像传感器包括：衬底，包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面以及沿平行于第一表面的方向布置的像素区域；第一器件隔离膜，分隔像素区域；四个光电二极管，设置在衬底内部的每个像素区域中并以2

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年1月4日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10
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2021
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0000276的优先权，其全部内容通过引用合并于此。


[0003]本专利技术构思的实施例涉及图像传感器。

技术介绍

[0004]图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。在这样的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器缩写为CMOS图像传感器(CIS)。CIS包括多个像素区域，并且每个像素区域包括至少一个将入射光转换为电信号的光电二极管(PD)。另一方面，在一个像素区域内包括四个光电二极管的CIS可以提高自动对焦性能。然而，像素区域中的器件隔离膜会导致自动对焦灵敏度的损失。

技术实现思路

[0005]示例性实施例提供一种图像传感器，该图像传感器使用包括滤色器的图像传感器来减少入射到内部器件隔离膜上的光，该滤色器对于每个像素区域具有凸出表面，并且减少自动对焦灵敏度损失。
[0006]根据示例性实施例，图像传感器包括衬底，该衬底包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面，以及沿平行于所述第一表面的方向布置的多个像素区域；第一器件隔离膜，将所述多个像素区域中的每一个分开；四个光电二极管，设置在所述衬底内部的多个像素区域中的每一个中，并沿平行于所述第一表面的方向上以2
×
2阵列布置；第二器件隔离膜，将所述四个光电二极管彼此分开；滤色器，设置在衬底的第一表面上并且包括分别对应于四个光电二极管的四个区域，其中四个区域中的每一个具有凸出的上表面；以及第一微透镜，设置在滤色器上方并且对应于像素区域中的每一个。
[0007]根据示例性实施例，图像传感器包括像素阵列，该像素阵列包括沿平行于衬底的上表面的方向布置的多个像素组，其中所述多个像素组中的每一个包括多个像素区域；以及逻辑电路，从所述多个像素区域中的每一个获得像素信号。多个像素区域中的每一个包括包括沿平行于所述衬底的上表面的方向以2
×
2阵列布置的四个光电二极管、设置在所述衬底的上表面上的滤色器、以及设置在所述滤色器上方的微透镜，并且滤色器对于多个像素区域中的每一个具有相同的颜色并且包括分别对应于四个光电二极管中的每一个的四个区域，其中四个区域中的每一个具有凸出的上表面。
[0008]根据示例性实施例，图像传感器包括衬底；第一器件隔离膜，分离沿与所述衬底的上表面平行的方向设置的像素区域；四个光电二极管，设置在所述衬底内部的像素区域中的每个像素区域中，并沿与所述衬底的上表面平行的方向以2
×
2阵列布置；第二器件隔离膜，将所述四个光电二极管彼此分开；第一微透镜，设置在所述衬底上方并对应于所述像素
区域中的每一个，其中，所述第一微透镜首次折射入射光；以及滤色器，设置在所述衬底的上表面上且在所述第一微透镜下方，其中，所述滤色器包括分别对应于所述四个光电二极管的四个区域，并且从所述首次折射的入射光中提取具有预定波长的光分量并产生二次折射光。
附图说明
[0009]图1是根据示例性实施例的图像传感器的框图。
[0010]图2是根据示例性实施例的图像传感器的俯视图。
[0011]图3是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
[0012]图4至图7示意性地示出了根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列。
[0013]图8至图11是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
[0014]图12是根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的流程图。
[0015]图13A至图13H是示出了根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的截面图。
[0016]图14和图15示意性地示出了包括根据示例性实施例的图像传感器的电子设备。
具体实施方式
[0017]在下文中，将参照附图描述示例性实施例。
[0018]图1是根据示例性实施例的图像传感器的框图。
[0019]参照图1，根据示例性实施例的图像传感器1包括像素阵列10和逻辑电路20。
[0020]在实施例中，像素阵列10包括以多行和多列的阵列设置的多个单元像素PX。每个单元像素PX包括至少一个响应于光而产生电荷的光电转换元件，以及产生与由光电转换元件产生的电荷相对应的像素信号的像素电路。
[0021]光电转换器件包括由半导体材料形成的光电二极管和/或由有机材料形成的有机光电二极管。在示例性实施例中，每个单元像素PX包括两个或更多个光电转换元件，并且一个单元像素PX中的两个或更多个光电转换元件响应不同颜色的光并产生电荷。
[0022]在示例性实施例中，每个单元像素PX包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管，并且第一至第四光电二极管响应不同波段的光并分别产生电荷，但是实施例不限于此。
[0023]根据示例性实施例，像素电路可以包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管。当每一个单元像素PX包括两个或更多个光电转换元件时，每一个单元像素PX包括处理由两个或更多个光电转换元件中的每一个产生的电荷的像素电路。例如，当单元像素PX中的每一个具有四个光电转换元件时，像素电路包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管中的至少一种的四个或更多个晶体管。然而，实施例不限于这种配置，并且在其他实施例中，至少一些光电转换元件也共用部分晶体管。
[0024]在实施例中，逻辑电路20包括控制像素阵列10的电路。例如，逻辑电路20包括行驱动器21、读出电路22、列驱动器23和控制逻辑24。
[0025]在实施例中，行驱动器21以行为单位驱动像素阵列10。例如，行驱动器21产生控制像素电路的传输晶体管的传输控制信号、控制复位晶体管的复位控制信号、控制选择晶体
管的选择控制信号等，并且以行为单位将信号输入到像素阵列10。
[0026]在实施例中，读出电路22包括相关双采样器(CDS)、模数转换器(ADC)等。相关双采样器通过列线与单元像素PX连接。相关双采样器通过从与由行驱动器21的行线选择信号选择的行线连接的单元像素PX接收像素信号来执行相关双采样。通过列线接收像素信号。模数转换器将相关双采样器检测到的像素信号转换为数字像素信号并将数字像素信号传输到列驱动器23。
[0027]在实施例中，列驱动器23包括放大电路和暂时存储数字像素信号等的锁存器电路或缓冲器电路，并且处理从读出电路22接收的数字像素信号。行驱动器21、读出电路22和列驱动器23由控制逻辑24控制。控制逻辑24包括控制行驱动器21、读出电路22和列驱动器23的操作时序的时序控制器。
[0028]在实施例中，在单元像素PX中，在水平方向上设置在相同位置的那些单元像素PX共用相同的列线。例如，在竖直方向上布置在相同位置的那些单元像素PX同时被行驱动器21选择并通过列线输出像素信号。在示例性实施例中，读出电路22同时通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：衬底，包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面、以及沿与所述第一表面平行的方向布置的多个像素区域；第一器件隔离膜，将所述多个像素区域中的每一个分开；四个光电二极管，设置在所述衬底的内部的多个像素区域中的每个像素区域中，并沿与所述第一表面平行的方向以2
×
2阵列布置；第二器件隔离膜，将所述四个光电二极管彼此分开；滤色器，设置在所述衬底的第一表面上，其中，所述滤色器包括分别对应于所述四个光电二极管的四个区域，其中所述四个区域中的每一个具有凸出的上表面；以及第一微透镜，设置在所述滤色器上方并且对应于所述多个像素区域中的每一个。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一微透镜和所述滤色器中包括的所述四个区域各自具有不同的光轴。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第一微透镜的光轴在所述第一方向上与所述第二器件隔离膜重叠。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述四个区域的光轴在所述第一方向上分别与所述四个光电二极管重叠。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述滤色器包括设置在所述四个区域的边界的一部分处的自动对焦阻挡物。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述滤色器包括设置在所述第一器件隔离膜的上表面上的自动对焦阻挡物。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一微透镜的曲率小于所述滤色器中包括的所述四个区域中的每一个的曲率。8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括设置在所述第一微透镜和所述滤色器之间的第二微透镜。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二微透镜与所述第一微透镜共用光轴。10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二微透镜与所述滤色器中的四个区域中的至少一个区域共用光轴。11.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二微透镜的曲率等于所述第一微透镜的曲率。12.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述第二微透镜的曲率等于所述滤色器中的四个区域中的至少一个区域的曲率。13.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承旭，金美惠，李海源，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：