圖像傳感器的制造方法
【專利說明】圖像傳感器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年7月21日提交的申請號為10-2014-0091837的韓國專利申請的優先權，其全部內容通過引用合并于此。
技術領域
[0003]本發明的示例性實施例涉及一種半導體器件制造技術，且更具體而言，涉及一種包括相位差檢測像素的圖像傳感器。
【背景技術】
[0004]諸如數碼照相機和攝像機之類的大部分成像設備采用自動聚焦系統。自動聚焦系統分為使用相位差檢測方案的自動聚焦系統和使用對比度檢測方案的自動聚焦系統。
[0005]相位差自動聚焦系統除了具有圖像傳感器之外還具有用于檢測相位差的傳感器。自動聚焦是通過基于相位差檢測傳感器的輸出來調節透鏡而完成的。相位差檢測方案還需要鏡體。例如，在用于數碼單鏡頭反射(DSLR)相機的自動聚焦方案中，除了主鏡體之外還提供了用于將入射光引導至相位差檢測傳感器的子鏡體。基于相位差的自動聚焦的好處在于使得快速且高性能的自動聚焦成為可能。然而，基于相位差的自動聚焦是高成本的系統，這是因為它需要專用于所述基于相位差的自動聚焦的傳感器和光學系統。
[0006]相比之下，對比度檢測自動聚焦系統依賴于高頻數據。這種自動聚焦的方法被稱作對比度自動聚焦。由于對比度自動聚焦不需要基于相位差的自動聚焦中所必要的信號處理電路或相位檢測傳感器，所以對比度自動聚焦具有相對較低的成本。然而，與基于相位差的自動聚焦相比，對比度自動聚焦更慢且更不準確。
【發明內容】
[0007]實施例針對一種包括具有改善性能的相位差檢測像素的圖像傳感器。
[0008]根據本發明的一個實施例，一種圖像傳感器包括:布置成二維的多個像素，其中，所述多個像素中的至少一個像素包括:光電轉換層，其形成在襯底中；濾色層，其形成在光電轉換層之上；第一遮光層，其形成在與濾色層相同的平面中，并且限定第一光傳輸區；以及第二遮光層，其形成在光電轉換層與第一遮光層之間，并且限定第二光傳輸區。
[0009]第一遮光層可以包括濾色材料。第一遮光層可以包括黑色濾色器或紅外線截止濾色器。第一遮光層可以包括具有選自紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的兩種或更多種濾色器的層疊結構。
[0010]第一光傳輸區可以與濾色層相對應。濾色層可以包括選自白色濾色器、紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的一種。
[0011]第一光傳輸區和第二光傳輸區可以相對于光電轉換層的中心沿彼此不同的方向設置。
[0012]第一光傳輸區的端部和第二光傳輸區的端部可以在光電轉換層的中心處對準。第一光傳輸區的一部分可以與第二光傳輸區的一部分重疊以共用光電轉換層的中心。第一光傳輸區和第二光傳輸區可以相對于光電轉換層的中心彼此間隔開。
[0013]根據本發明的另一個實施例，一種圖像傳感器包括:布置成二維的多個像素，其中，像素包括至少一對相位差檢測像素，所述至少一對相位差檢測像素沿彼此不同的第一方向和第二方向對物光執行光瞳分割，并且輸出光瞳分割的圖像，并且所述一對相位差檢測像素中的每個包括:光電轉換層，其形成在襯底中；濾色層，其形成在光電轉換層之上；第一遮光層，其形成在與濾色層相同的平面中并且限定第一光傳輸區；以及第二遮光層，其形成在光電轉換層和第一遮光層之間，并且限定第二光傳輸區，并且所述一對相位差檢測像素包括:第一相位差檢測像素，其具有朝向第一方向設置的、第一遮光層的第一光傳輸區，并且具有朝向第二方向設置的、第二遮光層的第二光傳輸區；以及第二相位差檢測像素，其具有朝向第二方向設置的、第一遮光層的第一光傳輸區，并且具有朝向第一方向設置的、第二遮光層的第二光傳輸區。
[0014]圖像傳感器還可以包括:層間電介質層，其設置在位于一側的襯底與位于相對側的濾色層和第一遮光層之間，并且包括第二遮光層；以及微透鏡，其形成在濾色層和第一遮光層之上以與每個像素相對應。
[0015]第一遮光層可以包括濾色材料。第一遮光層可以包括黑色濾色器或者紅外線截止濾色器。第一遮光層可以包括具有選自紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的兩種或更多種濾色器的層疊結構。
[0016]第一光傳輸區可以與濾色層相對應。濾色層可以包括選自白色濾色器、紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器、青色濾色器、洋紅色濾色器和黃色濾色器中的一種。所述一對相位差檢測像素中的第一光傳輸區可以被設置成彼此遠離，所述一對相位差檢測像素中的第二光傳輸區可以被設置成彼此面對。
【附圖說明】
[0017]圖1說明利用相位差檢測像素來檢測相位差。
[0018]圖2A和圖2B是說明圖1中的相位差的曲線圖。
[0019]圖3是說明根據本發明的一個實施例的圖像傳感器的像素陣列的平面圖。
[0020]圖4是說明根據本發明的一個實施例的相位差檢測像素的示意圖。
[0021]圖5是說明根據本發明的一個實施例的相位差檢測像素的截面圖。
[0022]圖6A是說明根據本發明的一個實施例的相位差檢測像素中的第一遮光層的平面圖。
[0023]圖6B是說明在根據本發明的一個實施例的相位差檢測像素中的第二遮光層的平面圖。
[0024]圖7是示出根據本發明的一個實施例的圖像傳感器中的自動聚焦線的像素輸出的曲線圖。
[0025]圖8是示出根據本發明的一個實施例的圖像傳感器中的像素輸出的移位量Sf和離焦量Df的曲線圖。
【具體實施方式】
[0026]以下將參照附圖更詳細地描述各種實施例。然而，本發明可以采用不同的形式來實施，且不應當被解釋為局限于本文所列的實施例。更確切地，提供這些實施例使得本公開將充分且全面，并向本領域的技術人員充分地傳達本發明的范圍。在本公開中，相同的附圖標記在各個附圖和實施例中表示相同的部分。
[0027]附圖不一定按比例繪制，且在一些情況下，可能夸大比例以清楚地圖示實施例的特征。當第一層被稱作在第二層“上”或在襯底“上”時，不僅表示第一層直接形成在第二層或襯底上，還表示在第一層和第二層或襯底之間存在第三層。
[0028]以下實施例針對一種安裝在自動聚焦系統上的圖像傳感器。更具體地，以下實施例描述一種安裝在利用相位差檢測方案的自動聚焦系統上的圖像傳感器。實施例提供一種包括具有改善精確度的相位差檢測像素的圖像傳感器，以及一種除了包括用于獲取圖像的圖像像素之外還包括能夠檢測相位差的相位差檢測像素的圖像傳感器。相位差檢測像素可以具有如下的結構來改善精確度:即具有不同光傳輸區的遮光板在豎直方向上層疊。在以下將描述的根據實施例的圖像傳感器中，布置成二維的像素可以分為圖像像素和相位差檢測像素，或者也可以僅存在相位差檢測像素，所述相位差檢測像素也用作圖像像素。
[0029]在描述根據實施例的圖像傳感器之前，參照圖1至圖2來描述在相位差檢測像素中檢測相位差的原理。
[0030]圖1說明利用相位差檢測像素來檢測相位差。圖2A和圖2B是描述圖1中的相位差的曲線圖。
[0031]參見圖1，需要第一像素15和第二像素16以利用相位差檢測像素來檢測相位差。經由成像透鏡11進入的入射光穿過微透鏡陣列14，并且被引導至包括光電轉換層(例如，光電二極管)的第一像素15和第二像素16中。第一像素15和第二像素16包括開口(或光傳輸區)，所述開口用于限制成像透鏡11的光瞳12和光瞳13。所述開口由遮光罩17和18限定，所述遮光罩17和18限制成像透鏡