本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地涉及集成電路、圖像傳感器的集成電路及其制造方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)成像傳感器廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今的電子器件，從數(shù)字照相機(jī)至其它便攜式器件。光學(xué)成像傳感器包括感測像素的陣列和將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的支持邏輯電路?？梢酝ㄟ^改善單獨的像素的光感測、像素之間的串?dāng)_、和/或支持邏輯電路使用的算法改善光學(xué)圖像傳感器的性能。然而，如果圖像焦點未對準(zhǔn)，則光學(xué)圖像傳感器不能很好地工作。因此，相位檢測像素包含在光學(xué)圖像傳感器中以自動地位于透鏡應(yīng)該聚焦的地方，而不盲目地掃描整個范圍以嘗試檢測透鏡的正確位置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種集成電路，包括：光電二極管陣列，包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)設(shè)置的多個光電二極管；復(fù)合柵格，位于所述光電二極管陣列上面并且具有垂直延伸穿過所述復(fù)合柵格的多個第一開口和多個第二開口；圖像感測像素陣列，包括在所述多個第一開口中設(shè)置的多個濾色器；以及相位檢測像素陣列，包括比所述多個濾色器小并且具有低折射率(低n)材料的多個相位檢測組件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多個濾色器的折射率，其中，所述多個相位檢測組件中的相位檢測組件設(shè)置在所述多個第二開口中。

本發(fā)明的實施例還提供了一種圖像傳感器的集成電路，包括：圖像感測像素，包括在半導(dǎo)體襯底中布置的第一光電二極管上面的濾色器；相位檢測像素，具有在所述半導(dǎo)體襯底中布置的第二光電二極管上面的相位檢測組件，其中，所述相位檢測組件具有比所述濾色器低的折射率；以及復(fù)合柵格，布置在所述圖像感測像素和所述相位檢測像素之間并且包括在金屬柵格上設(shè)置的介電柵格和在所述介電柵格上設(shè)置的硬掩模柵格，其中，所述復(fù)合柵格具有沿所述圖像感測像素的面向所述相位檢測像素的第一側(cè)的第一寬度和小于所述第一寬度的沿著所述圖像感測像素的與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)的第二寬度。

本發(fā)明的實施例還提供了一種用于制造圖像傳感器的集成電路的方法，包括：在光電二極管陣列上方形成金屬層、介電層和硬掩模層的堆疊件，所述光電二極管陣列包括在襯底內(nèi)布置的多個光電二極管；實施蝕刻以穿過所述硬掩模層、所述介電層和所述金屬層，從而在所述多個光電二極管上面形成多個第一開口和多個第二開口，其中，所述多個第二開口的寬度小于所述多個第一開口的寬度的一半；以及在所述多個第一開口中形成濾色器并且在所述多個第二開口中形成相位檢測組件，所述濾色器具有的折射率大于所述相位檢測組件的折射率。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的實施例。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，對各種部件沒有按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1示出了包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的一些實施例的截面圖。

圖2示出了圖1的圖像感測像素和相位檢測像素關(guān)于入射角的角響應(yīng)曲線的一些實施例的示圖。

圖3示出了包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的一些附加實施例的截面圖。

圖4A示出圖3的集成電路的一些實施例的頂視圖。

圖4B示出了圖4A的一對相位檢測像素關(guān)于入射角的角響應(yīng)曲線的一些實施例。

圖5A示出了一些實施例的圖像傳感器圖案。

圖5B示出了圖5A的相位檢測像素陣列關(guān)于位址(addresses)的強(qiáng)度響應(yīng)曲線的一些實施例。

圖6至圖10示出了在制造的各個階段用于制造集成電路的方法的一些實施例的一系列截面圖。

圖11示出了用于制造包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的方法的一些實施例的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了許多用于實現(xiàn)本發(fā)明的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以便于描述如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

而且，為了便于描述，本文可以使用“第一”、“第二”、“第三”等，以區(qū)分附圖或一系列附圖中的不同元件?！暗谝弧薄ⅰ暗诙?、“第三”等不旨在為相應(yīng)的元件的描述。因此，結(jié)合第一圖描述的“第一介電層”不必對應(yīng)于結(jié)合其他圖描述的“第一介電層”。

具有自動聚焦功能的圖像傳感器包括具有圖像感測像素和多個包含的相位檢測像素的像素陣列。在像素陣列下方的半導(dǎo)體襯底內(nèi)布置光電二極管陣列，并且在光電二極管陣列上方布置復(fù)合柵格。復(fù)合柵格橫向圍繞對應(yīng)于圖像感測像素的濾色器和對應(yīng)于相位檢測像素的相位檢測組件。復(fù)合柵格有利地增加靈敏度(例如，量子效率)并且減少了鄰近的圖像感測像素之間的串?dāng)_。

然而，復(fù)合柵格還可以通過從復(fù)合柵格的側(cè)壁的不期望的全內(nèi)反射減小相位檢測像素的角響應(yīng)靈敏度(關(guān)于入射角)。例如，穿過相位檢測組件的入射輻射可以在被提供至下面的光電二極管之前被復(fù)合柵格的側(cè)壁反射，這取決于介電柵格和相位檢測組件的入射角和相對反射率。由于光電二極管接收具有不同入射角的反射的輻射，所以反射的輻射減少了相位檢測像素的角響應(yīng)，從而不利地影響了像素的相位檢測。

本發(fā)明涉及包括自動聚焦圖像傳感器的相位檢測自動聚焦(PDAF)技術(shù)和實現(xiàn)良好的角響應(yīng)的相關(guān)感測方法。在一些實施例中，自動聚焦圖像傳感器的復(fù)合柵格包括用于濾色器的多個第一開口和用于相位檢測組件的多個第二開口。在一些實施例中，多個第二開口的寬度小于多個第一開口的寬度。多個第二開口與布置在其上的微透鏡未垂直對準(zhǔn)，從而由相位檢測組件接收的輻射強(qiáng)度取決于入射角。在一些其他的實施例中，相位檢測組件的折射率小于濾色器的折射率。更小的折射率減少了相位檢測組件內(nèi)的全內(nèi)反射，從而改善了自動聚焦圖像傳感器的角響應(yīng)。

圖1示出了根據(jù)一些實施例的用于包括圖像感測像素104和相位檢測像素102的自動聚焦圖像傳感器的集成電路的截面圖100。

如截面圖100所示，在半導(dǎo)體襯底112內(nèi)設(shè)置包括多個光電二極管100a、100b的光電二極管陣列。在半導(dǎo)體襯底112上方設(shè)置復(fù)合柵格114。復(fù)合柵格114包括具有第一寬度d'的第一開口和具有小于第一寬度d'的第二寬度d的第二開口，從而相位檢測組件106具有比濾色器108更小的尺寸。在復(fù)合柵格114的第一開口中設(shè)置濾色器108，并且在復(fù)合柵格114的第二開口中設(shè)置相位檢測組件106。在一些實施例中，第二寬度d可以小于或等于第一寬度d'的一半。相位檢測組件106的更小的尺寸增加入射輻射202的角分辨力(discrimination)。上面的微透鏡214b居中地位于濾色器108上(即，二等分濾色器108的寬度的軸線與在其上設(shè)置的二等分微透鏡214b的寬度的軸線重合)，而上面的微透鏡214a不居中地位于相位檢測組件106上。在一些實施例中，下面的光電二極管110b居中地位于濾色器108上(即，二等分濾色器108的寬度的軸線與在下面設(shè)置的二等分光電二極管110b的寬度的軸線重合)，而下面的光電二極管110a不居中地位于相位檢測組件106上。

在一些實施例中，復(fù)合柵格114包括金屬柵格結(jié)構(gòu)208和位于金屬柵格結(jié)構(gòu)208上面的介電柵格結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，介電柵格結(jié)構(gòu)可以包括第一類介電柵格210，例如，由第二類介電柵格216(例如，二氧化硅柵格)圍繞的氮化硅或氮氧化硅柵格。

相位檢測組件106配置為：根據(jù)入射輻射的入射角度選擇性地傳輸入射輻射至下面的光電二極管110a，從而使得相位檢測像素102將在不等于零(零入射角意味著垂直入射)的峰值入射角θ₁處檢測入射峰值，并且隨著入射角遠(yuǎn)離峰值入射角在入射角的選擇的范圍處檢測減少的輻射。例如，具有峰值入射角θ₁的第一入射輻射202將穿過相位檢測組件106并且由光電二極管110a接收，而具有第二入射角度θ₂的第二入射輻射204將由復(fù)合柵格114從光電二極管110a反射開。

相位檢測組件106配置為通過減少輻射改善入射輻射204的角分辨力，該輻射由復(fù)合柵格114的側(cè)壁反射至相位檢測組件106。在一些實施例中，相位檢測組件106可以包括具有比濾色器108的折射率小的折射率(n)的低折射率(低n)材料。在一些實施例中，相位檢測組件106可以具有與介電柵格216的折射率相近或甚至比介電柵格216的折射率小的折射率。在一些實施例中，相位檢測組件106可以是與介電柵格216相同的材料。在一些實施例中，相位檢測組件106可以包括透光材料，從而使得寬波長范圍的入射輻射可以被接收，并且可以提高相位檢測像素的靈敏度。在其它實施例中，相位檢測組件106可以包括與諸如綠濾色器的一些濾色器相同的材料。

低n材料將通過減少相位檢測組件106內(nèi)的反射來改善角分辨力。低n材料通過減小入射輻射(例如，入射輻射204)將撞擊復(fù)合柵格114的側(cè)壁的入射角φ₂來減少反射(φ2＝π/2-arcsin(sinφ₁*(n₀/n₁)，其中，n₀是微透鏡214a的折射率，n₁是相位檢測組件106的折射率，以及φ₁是從微透鏡214a至相位檢測組件106的入射角)。當(dāng)入射角φ₂小于臨界角φ_c時，入射輻射204將不內(nèi)部反射至光電二極管110a。低n材料還通過增加臨界角φc來減少反射(即，減少n₁將增加φ_c，φ_c＝arcsin(n₂/n₁)，其中，n2是例如第二類的介電柵格216的復(fù)合柵格114的折射率)。

因此，相位檢測組件106由于其尺寸和其材料而減少入射輻射204的不期望的反射，以改善相位檢測像素102的角響應(yīng)。

圖2示出了圖1的圖像感測像素104和相位檢測像素102關(guān)于入射角的角響應(yīng)曲線的一些實施例的示圖200。在一些實施例中，如第一曲線222所示，圖像感測像素104接收具有關(guān)于0入射角度(垂直入射)周圍處的強(qiáng)度峰值P_CF為對稱強(qiáng)度的入射輻射；而如第二曲線224所示，相位檢測像素102的接收峰值P_AF偏移至約-10°。

隨著相位檢測組件(例如，圖1的106)的寬度d減小，更多的入射輻射從光電二極管(例如，圖1的110a)反射出。如曲線226所示，接收的輻射的整體強(qiáng)度可以減小但是常規(guī)響應(yīng)變得更尖銳。諸如半最大值全寬度(FWHM)的常規(guī)響應(yīng)曲線224、226的寬度w、w'也可以減小。在一些實施例中，寬度(例如，相位檢測像素102(例如，224、226)的常規(guī)響應(yīng)曲線的w、w')小于圖像感測像素104的寬度(例如，常規(guī)響應(yīng)曲線222的w_c)。

通過減小相位檢測像素的常規(guī)響應(yīng)曲線的寬度，改善角分辨力(即，峰值的位置更明顯)，從而入射輻射的角度可以由相位檢測像素102更清晰地確定，從而改善相位檢測像素102的相位檢測。

圖3至圖4顯示了根據(jù)一些實施例的包括圖像感測像素和一對相位檢測像素的集成電路。

圖3示出了包括第一相位檢測像素102a、第二相位檢測像素102b和圖像感測像素104a的集成電路的截面圖300。應(yīng)該理解，盡管背照式結(jié)構(gòu)(BIS)由圖3示出，但是前照式結(jié)構(gòu)(FIS)也可接受。在一些實施例中，圖像感測像素104a包括濾色器302a，相位檢測像素102a、102b分別包括相位檢測組件322a、322b。濾色器302a和相位檢測組件322a、322b由復(fù)合柵格114分隔開。在一些實施例中，復(fù)合柵格114包括金屬柵格結(jié)構(gòu)208和位于金屬柵格結(jié)構(gòu)208上面的介電柵格結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，例如，介電柵格結(jié)構(gòu)可以包括在第二類介電柵格216的兩層之間設(shè)置的第一類介電柵格210。在一些實施例中，濾色器302a和/或相位檢測組件322a、322b通過第一類介電柵格216與金屬柵格結(jié)構(gòu)208或第二類介電柵格210分隔開。在其它實施例中，金屬柵格結(jié)構(gòu)208或第二類介電柵格210到達(dá)濾色器302a或相位檢測組件322a、322b的側(cè)壁。

在一些實施例中，圖像傳感器還包括在濾色器302a、相位檢測組件322a、322b和復(fù)合柵格114下方設(shè)置的緩沖層308。圖像傳感器還可以包括在緩沖層308下方設(shè)置的抗反射層310。在濾色器302a和相位檢測組件322a、322b下方的半導(dǎo)體襯底312內(nèi)設(shè)置包括多個光電二極管110a至110c的光電二極管陣列。在一些實施例中，濾色器302a的寬度中軸線與對應(yīng)的光電二極管110b對準(zhǔn)，而相位檢測組件322a、322b的寬度中心線與對應(yīng)的光電二極管110a、110c未對準(zhǔn)。

在一些實施例中，在半導(dǎo)體襯底312的與復(fù)合柵格114相對的側(cè)部上，在半導(dǎo)體襯底312下方布置后段制程(BEOL)堆疊件314。BEOL堆疊件314包括在一個或多個介電層318內(nèi)布置的多個金屬互連件316(例如，銅引線和/或通孔)。在一些實施例中，可以在半導(dǎo)體襯底312或介電層318內(nèi)布置包括一個或多個半導(dǎo)體器件的圖像信號處理器320。圖像信號處理器320耦合至多個光電二極管110a至110c，并且配置為計算穿過相位檢測像素的輻射強(qiáng)度以及生成與圖像傳感器的聚焦?fàn)顟B(tài)有關(guān)的信號。

圖4A示出圖3的集成電路的頂視圖400。集成電路包括圖像感測像素104和相位檢測像素102。如頂視圖400所示，圖像感測像素陣列布置為包括多個圖像感測像素104a至104f的行(在x方向上)和列(在y方向上)。相位檢測像素陣列也布置為包括多個相位檢測像素102a至102c的行(在x方向上)和列(在y方向上)。

圖像感測像素104的濾色器302、304、306過濾輻射的不同光譜。例如，對于RGB圖像傳感器，第一濾色器302a可以配置為傳輸藍(lán)光同時阻擋其它顏色；第二濾色器304a可以配置為傳輸紅光；以及第三濾色器306a可以配置為傳輸綠光。

此外，通常布置圖像感測像素104和相位檢測像素102以遵循預(yù)定圖案。例如，一個實施例的濾色器布置由頂視圖400示出，其中“B”表示藍(lán)濾色器；“R”表示綠濾色器；“G”表示綠濾色器；以及“P”表示相位檢測組件。相位檢測像素102被包含在圖像感測像素104中。例如，相位檢測像素102的相位檢測組件322包括綠濾色器并且布置為與棋盤圖案(checkerboard pattern)的一半對應(yīng)，并且其中，紅和藍(lán)濾光鏡306、302共同地建立棋盤圖案的另一半。在另一實例中，相位檢測組件322具有小于濾色器的折射率并且可以通過比濾色器更寬的光譜范圍。相位檢測像素102布置為單行或單列、雙行或雙列、或多行或多列的矩陣。在一些實施例中，在兩個相位檢測像素之間布置一個濾色器。例如，如圖4A所示，第一濾色器，藍(lán)濾光鏡104a布置在第一和第二相位檢測像素102a和102b之間。在其它實施例中，多個濾色器布置在兩個相鄰的相位檢測像素之間。相位檢測像素102具有小于圖像感測像素104的寬度。在一些實施例中，在包括濾色器302至306的復(fù)合柵格114內(nèi)的多個第一開口具有寬度w₁，該寬度比包括相位檢測組件322的復(fù)合柵格114內(nèi)的多個第二開口的寬度w₂大兩倍以上(例如，相位檢測像素102a的第一相位檢測組件322a的寬度小于圖像感測像素104a的第一濾色器302a的寬度的50％)。例如，第一濾色器302a可以具有約0.8μm的寬度，并且第一相位檢測組件322a可以具有等于或小于約0.4μm的寬度。相位檢測組件322a的更小的寬度允許相位檢測像素102的角分辨力增加。這是因為偏離相位檢測組件106上面的微透鏡的中心的更大的阻擋結(jié)構(gòu)(例如，復(fù)合柵格114的介于第一相位檢測組件322a和第一濾色器302a之間的具有寬度w₃的部分)將阻擋更小的入射角范圍外入射的入射輻射。

在一些實施例中，成對角線地布置包括第一相位檢測組件322a和第三相位檢測組件322c的一對相位檢測組件。第一相位檢測組件322a和第二濾色器306a沿左側(cè)對準(zhǔn)并且沿右側(cè)偏移；而第一濾色器302a和第三相位檢測組件322c沿左側(cè)偏移且沿右側(cè)對準(zhǔn)。濾色器302至306和相位檢測組件322由復(fù)合柵格114分隔開，復(fù)合柵格114在濾色器和相位檢測組件之間的寬度w₃大于在兩個濾色器之間的寬度w₄。

在一些實施例中，相位檢測組件322可以具有與介電柵格216的折射率(n2)相近或甚至小于介電柵格216的折射率(n2)的折射率(n1)。在一些實施例中，相位檢測組件322a可以是與介電柵格216相同的材料。一對相位檢測像素102a、102c具有使得相位檢測像素102a、102c具有不同入射角處的峰值響應(yīng)的鏡像相位檢測組件322a、322b。峰值響應(yīng)之間的差值可以用于計算對于主透鏡的調(diào)整以聚焦主透鏡。

例如，圖4B示出了根據(jù)一些實施例的圖4A的一對相位檢測像素102a和102c的關(guān)于入射角的角響應(yīng)曲線的示圖401。如圖401所示，第一曲線402提供具有在約-10°處的峰值的第一相位檢測像素(例如，圖4A的102a)的角響應(yīng)，而曲線404提供具有在約10°處的峰值的第二相位檢測像素(例如，圖4A的102c)的角響應(yīng)。

第一峰值響應(yīng)和第二峰值響應(yīng)之間的差值(例如，在圖4B中，約20°)可以用于計算為聚焦主透鏡而做的調(diào)整，主透鏡提供至集成芯片的光。例如，從第一相位檢測像素和第二相位檢測像素的峰值響應(yīng)，支持邏輯可以確定配置為聚焦光至集成芯片上的透鏡的焦距。

圖5A示出了一些實施例的圖像傳感器圖案502。根據(jù)一些實施例，相位檢測像素陣列510包含在圖像傳感器像素陣列504中。相位檢測像素陣列510的第一行506包括具有比濾色器小的并且在第一方向上偏移的相位檢測組件的多個相位檢測像素。第二行508包括具有比濾色器小的并且在與第一方向相反的第二方向上偏移的相位檢測組件的多個相位檢測像素(即，第一行506和第二行508具有鏡像相位檢測組件)。

圖5B示出了圖5A的相位檢測像素陣列510關(guān)于位址(即，在相位檢測像素陣列510上的橫向位置)的強(qiáng)度響應(yīng)曲線的一些實施例。盡管公開的檢測像素陣列描述為具有基于圖5B中所示的強(qiáng)度相應(yīng)曲線確定的焦距調(diào)整，但是應(yīng)該理解，焦距調(diào)整的確定不限制于由圖5B所示的強(qiáng)度響應(yīng)曲線描述的方法。

圖501a示出第一種焦點未對準(zhǔn)情況，其中，透鏡512離對象太遠(yuǎn)。實線顯示第一行506的多個第一相位檢測像素的強(qiáng)度響應(yīng)，并且虛線顯示第二行508的多個第二相位檢測像素的強(qiáng)度響應(yīng)。第一行506和第二行508的響應(yīng)峰值位于距透鏡512的中心的相反方向處。然后，可以通過處理響應(yīng)曲線計算焦點未對準(zhǔn)情況。圖501b示出了聚焦情況，其中，透鏡512將對象聚焦在位于相位檢測像素陣列510上的焦點處。和圖501a相似，實線顯示第一行506的多個第一相位檢測像素的強(qiáng)度響應(yīng)，并且虛線顯示第二行508的多個第二相位檢測像素的強(qiáng)度響應(yīng)。第一行506和第二行508的響應(yīng)峰值在透鏡512的中心正下方的位置處基本上重疊。在入射輻射聚集在焦點處時，響應(yīng)曲線最尖銳，在該位址處，響應(yīng)峰值重疊。圖501c示出透鏡512離對象太近的第二種焦點未對準(zhǔn)情況。但是，與圖501b相比，位于距透鏡512的中心的相反方向處的第一行506(實線)和第二行508(虛線)的響應(yīng)峰值交換至相反方向。因此，從響應(yīng)曲線可以看出，基于響應(yīng)曲線可以計算焦點未對準(zhǔn)方向(太遠(yuǎn)或太近)。

圖6至圖10示出了在制造的各個階段用于制造集成電路的方法的一些實施例的一系列截面圖600至1000。雖然截面圖600至1000在下文中示出和描述為一系列的步驟或事件，但是將理解，這些步驟或事件的示出的順序不應(yīng)解釋為限制意義。例如，一些步驟可以以不同順序發(fā)生和/或與除了本文所示和/或所述步驟或事件之外的其他步驟或事件同時發(fā)生。另外，并不要求所有示出的步驟都用來實施本文所描述的一個或多個方面或?qū)嵤├?。此外，可在一個或多個分離的步驟和/或階段中執(zhí)行本文所述步驟的一個或多個。

如圖6的截面圖600所示，制造中對應(yīng)于像素102a、104a和104b的光電二極管110a、110b和110c布置在半導(dǎo)體襯底312中。在一些實施例中，半導(dǎo)體襯底312是IC的一部分并且布置在IC的背側(cè)上。同樣如圖6示出的，在半導(dǎo)體襯底312上方形成抗反射層310和/或緩沖層308。例如，可以在抗反射層310上面形成緩沖層308。此外，在抗反射層310和/或緩沖層308上方形成具有一個或多個柵格層602、604、606的柵格結(jié)構(gòu)608。例如，柵格層602、604、606可能限制于金屬柵格層602。作為另一實例，柵格層可以包括金屬柵格層602和金屬柵格層602上面的介電柵格層604。又如另一個實例，柵格層602、柵格層604、柵格層606可以包括金屬柵格層602、介電柵格層604和介電柵格層604上面的硬掩模柵格層606。在一些實施例中，抗反射層310和/或緩沖層308以及柵格層602、柵格層604、柵格層606使用汽相沉積(例如，化學(xué)汽相沉積(CVD))、熱氧化、旋涂等的一種或多種依次形成。

如圖7的截面圖700中所示，對柵格層602、柵格層604、柵格層606實施第一蝕刻以形成包括金屬柵格208、介電柵格216和硬掩模柵格210中的一個或多個的光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114。在制造中，光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114橫向圍繞與相位檢測像素和圖像感測像素對應(yīng)的相位檢測開口704和圖像感測開口706。在一些實施例中，相位檢測開口704具有的寬度d小于圖像感測開口706的寬度d'的一半。

實施第一蝕刻的工藝可以包括形成掩蔽與光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114對應(yīng)的柵格層602、柵格層604、柵格層606的區(qū)域的光刻膠層(未示出)。然后，可以將一種或多種蝕刻劑702依次施加至柵格層602、柵格層604、柵格層606以限定光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114。在一些實施例中，在完全限定光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114之后，去除光刻膠層。在其它實施例中，在限定硬掩模柵格210之后，但在蝕刻其它柵格層(例如，介電柵格層604)之前，去除光刻膠層。

如圖8的截面圖800示出的，在一些實施例中，由襯墊層802對光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114中的開口704、開口706進(jìn)行加襯。在一些實施例中，使用汽相沉積和/或熱氧化形成襯墊層802。

如圖9所示的截面圖900示出的，在相位檢測開口704中形成相位檢測組件106，并且在圖像傳感開口706中形成濾色器302a。在一些實施例中，相位檢測組件106和濾色器302a填充開口704、開口706，并且具有與光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114和/或襯墊層802的上表面近似平齊的上表面。濾色器302a是諸如紅、綠和藍(lán)的通常的指定的顏色，并且配置為傳輸指定的顏色而阻擋其它的顏色。在濾色器302a旁邊的另一濾色器304a可以被指定不同的顏色。在一些實施例中，相位檢測組件106可以包括與濾色器302a相同的材料。而在一些其它實施例中，相位檢測組件106可以包括透光材料。此外，在一些實施例中，相位檢測組件106可以由低折射率(低n)材料組成并且具有比第一濾色器108的折射率小的折射率。在一些實施例中，相位檢測組件106具有于介電柵格層604的折射率基本相等的折射率。

用于形成相位檢測組件106、濾色器302a的工藝可以包括為每個顏色分配形成濾色器層并且圖案化濾色器層?？梢孕纬蔀V色器層以填充開口704、開口706并且覆蓋光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114。然后，在圖案化濾色器層之前，可以平坦化和/或回蝕刻濾色器層至與光學(xué)隔離柵格結(jié)構(gòu)114和/或襯墊層802的上表面近似平齊。

如圖10的截面圖1000所示，在一些實施例中，在相位檢測組件106和濾色器302a上方可以形成第二緩沖層1002，并且可以在第二緩沖層1002上方形成微透鏡214。例如，可以通過汽相沉積、原子層沉積(ALD)、旋涂等中的一種或多種形成第二緩沖層1002。例如，微透鏡214可以由與第二緩沖層1002相同的材料形成和/或例如，使用汽相沉積、ALD、旋涂等中的一種或多種形成。在形成微透鏡層之后，圖案化微透鏡層以限定對應(yīng)的微透鏡的覆蓋區(qū)。例如，掩蔽微透鏡層的選擇區(qū)域的光刻膠層可以形成在微透鏡層上方，在微透鏡層的蝕刻期間用作掩模，并且隨后被去除。隨著微透鏡層被圖案化，可以對圖案化的微透鏡層實施一種或多種回流和/或加熱工藝以圓化圖案化的微透鏡層的角部。

圖11示出了用于制造包括圖像感測像素和相位檢測像素的集成電路的方法的一些實施例的流程圖1100。

在步驟1102中，提供了包括光電二極管的陣列的半導(dǎo)體襯底。在圖6中示出了對應(yīng)于步驟1102的截面圖的一些實施例。

在步驟1104中，在半導(dǎo)體襯底上方形成一個或多個光學(xué)隔離柵格層。在一些實施例中，一個或多個光學(xué)隔離柵格層可以包括在光電二極管的陣列上方形成的金屬層、介電層和硬掩模層的堆疊件。在圖6中示出了對應(yīng)于步驟1104的截面圖的一些實施例。

在步驟1106中，實施蝕刻至柵格層內(nèi)以形成具有第一尺寸的多個第一開口和具有比第一尺寸小的第二尺寸的多個第二開口。多個第一開口和多個第二開口延伸穿過一個或多個光學(xué)隔離柵格層。在一些實施例中，多個第一開口具有的寬度大于多個第二開口的寬度的兩倍或等于多個第二開口的寬度的兩倍。在圖7中示出了對應(yīng)于步驟1106的截面圖的一些實施例。

在步驟1108中，在一些實施例中，沿著柵格層中的多個第一開口和多個第二開口的表面形成介電襯墊。在圖8中示出了對應(yīng)于步驟1108的截面圖的一些實施例。

在步驟1110中，在多個第一開口中形成濾色器。在圖9中示出了對應(yīng)于步驟1110的截面圖的一些實施例。

在步驟1112中，在多個第二開口中形成相位檢測組件。相位檢測組件具有比濾色器的折射率小的折射率。在圖9中示出了對應(yīng)于步驟1112的截面圖的一些實施例。

在步驟1114中，在濾色器和相位檢測組件上方形成微透鏡。在圖10中示出了對應(yīng)于步驟1112的截面圖的一些實施例。

因此，從以上所述可以理解，本發(fā)明涉及具有自動聚焦功能的圖像傳感器及相關(guān)方法。圖像傳感器包括用于自動聚焦的相位檢測像素和用于圖像俘獲的圖像感測像素。一對相位檢測像素的寬度中軸線關(guān)于圖像感測像素的寬度中軸線鏡像偏移以接收偏移的角相應(yīng)。在一些實施例中，相位檢測像素的寬度比圖像感測像素的寬度約小一半以獲得尖銳的角相應(yīng)。在一些實施例中，相位檢測像素包括低n材料以減少不期望的全內(nèi)部反射。在一些其它實施例中，相位檢測像素包括透光材料以接收寬波長范圍的輻射。

在一些實施例中，本發(fā)明涉及一種集成電路。該集成電路包括具有在半導(dǎo)體襯底內(nèi)設(shè)置的多個光電二極管的光電二極管陣列以及在光電二極管陣列上面且具有垂直地延伸穿過復(fù)合柵格的多個第一開口和多個第二開口的復(fù)合柵格。集成電路還包括圖像感測像素陣列，該圖像感測像素陣列包括在多個第一開口中設(shè)置的多個濾色器。集成電路還包括具有在多個第二開口中設(shè)置的多個相位檢測組件的相位檢測像素陣列，其中，多個相位檢測組件分別小于多個濾色器。

在其它實施例中，本發(fā)明涉及一種集成電路。集成電路包括具有在半導(dǎo)體襯底中布置的第一光電二極管上面的濾色器的圖像感測像素。集成電路還包括具有在半導(dǎo)體襯底中布置的第二光電二極管上面的相位檢測組件的相位檢測像素。集成電路還包括復(fù)合柵格，復(fù)合柵格布置在圖像感測像素和相位檢測自動聚焦像素之間、并且包括在金屬柵格上設(shè)置的低折射率(低n)介電柵格和在介電柵格上設(shè)置的硬掩模柵格。復(fù)合柵格具有沿著圖像感測像素的面向相位檢測自動聚焦像素的第一側(cè)的第一寬度和小于第一寬度的沿著圖像感測像素的與第一側(cè)相對的第二側(cè)的第二寬度。

在又一其它的實施例中，本發(fā)明涉及一種用于制造圖像傳感器的集成電路的方法。該方法包括在光電二極管陣列上方形成金屬層、介電層和硬掩模層的堆疊件，光電二極管陣列包括在襯底內(nèi)布置的多個光電二極管。該方法還包括實施蝕刻穿過硬掩模層、介電層和金屬層以在多個光電二極管上面形成多個第一開口和多個第二開口，其中，多個第二開口的寬度小于多個第一開口的寬度的一半。該方法還包括在多個第一開口中形成濾色器并且在多個第二開口中形成相位檢測組件，濾色器具有的折射率大于介電層的折射率。

本發(fā)明的實施例提供了一種集成電路，包括：光電二極管陣列，包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)設(shè)置的多個光電二極管；復(fù)合柵格，位于所述光電二極管陣列上面并且具有垂直延伸穿過所述復(fù)合柵格的多個第一開口和多個第二開口；圖像感測像素陣列，包括在所述多個第一開口中設(shè)置的多個濾色器；以及相位檢測像素陣列，包括比所述多個濾色器小并且具有低折射率(低n)材料的多個相位檢測組件，所述低折射率材料的折射率(n)小于所述多個濾色器的折射率，其中，所述多個相位檢測組件中的相位檢測組件設(shè)置在所述多個第二開口中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述多個第一開口的寬度分別大所述多個第二開口的寬度的兩倍以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述低折射率(低n)材料的折射率小于所述相位檢測組件上面的微透鏡的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述相位檢測組件包括透光材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述復(fù)合柵格包括在金屬柵格上設(shè)置的二氧化硅柵格和在所述二氧化硅柵格上設(shè)置的氮化硅或氮氧化硅柵格。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，集成電路還包括：多個互連引線，設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的與所述復(fù)合柵格相對的側(cè)部上布置的介電層內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，第一相位檢測組件和第一濾色器布置為第一行，并且第二濾色器和第二相位檢測組件布置為第二行；其中，所述第一相位檢測組件和所述第二濾色器沿著面向第一方向的側(cè)部對準(zhǔn)并且沿著面向與所述第一方向相反的第二方向的側(cè)部偏移；以及其中，所述第一濾色器和所述第二相位檢測組件沿著面向所述第一方向的側(cè)部偏移并且沿著面向所述第二方向的側(cè)部對準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述第一濾色器配置為過濾與所述第二濾色器不同的輻射的光譜。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述濾色器的寬度中軸線分別與對應(yīng)的光電二極管對準(zhǔn)，而所述相位檢測組件的寬度中軸線分別與對應(yīng)的光電二極管未對準(zhǔn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述復(fù)合柵格包括第一開口和第二開口，所述第一開口具有在所述復(fù)合柵格的第一側(cè)上布置的第一相位檢測組件，所述第二開口具有在所述復(fù)合柵格的面向與所述第一側(cè)相反的方向的第二側(cè)上布置的第二相位檢測組件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，集成電路還包括：圖像信號處理器，配置為計算通過所述第一相位檢測組件和所述第二相位檢測組件的輻射強(qiáng)度，并且生成與圖像傳感器的聚焦情況相關(guān)的信號。

本發(fā)明的實施例還提供了一種圖像傳感器的集成電路，包括：圖像感測像素，包括在半導(dǎo)體襯底中布置的第一光電二極管上面的濾色器；相位檢測像素，具有在所述半導(dǎo)體襯底中布置的第二光電二極管上面的相位檢測組件，其中，所述相位檢測組件具有比所述濾色器低的折射率；以及復(fù)合柵格，布置在所述圖像感測像素和所述相位檢測像素之間并且包括在金屬柵格上設(shè)置的介電柵格和在所述介電柵格上設(shè)置的硬掩模柵格，其中，所述復(fù)合柵格具有沿所述圖像感測像素的面向所述相位檢測像素的第一側(cè)的第一寬度和小于所述第一寬度的沿著所述圖像感測像素的與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)的第二寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖像傳感器的集成電路還包括：第二相位檢測像素，配置為接收第一入射角處的入射光的峰值強(qiáng)度；以及其中，所述相位檢測像素配置為接收與所述第一入射角不同的第二入射角處的入射光的峰值強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖像傳感器的集成電路還包括：圖像信號處理器，配置為計算所述相位檢測像素的接收的光強(qiáng)度，并且輸出信號以調(diào)整所述圖像傳感器的焦點。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述相位檢測像素和所述第二相位檢測像素沿著第一方向并且沿著垂直于所述第一方向的第二方向在空間上偏移。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述濾色器的寬度大于所述相位檢測組件的寬度的兩倍以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述相位檢測組件是與所述介電柵格相同的材料。

本發(fā)明的實施例還提供了一種用于制造圖像傳感器的集成電路的方法，包括：在光電二極管陣列上方形成金屬層、介電層和硬掩模層的堆疊件，所述光電二極管陣列包括在襯底內(nèi)布置的多個光電二極管；實施蝕刻以穿過所述硬掩模層、所述介電層和所述金屬層，從而在所述多個光電二極管上面形成多個第一開口和多個第二開口，其中，所述多個第二開口的寬度小于所述多個第一開口的寬度的一半；以及在所述多個第一開口中形成濾色器并且在所述多個第二開口中形成相位檢測組件，所述濾色器具有的折射率大于所述相位檢測組件的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述相位檢測組件具有與所述介電層的折射率相等的折射率。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：形成從所述光電二極管橫向偏移的開口，從而使得介于一個相位檢測組件和一個相鄰的濾色器之間的金屬層比介于所述相位檢測組件和另一相鄰的濾色器之間的金屬層寬。

上面概述了若干實施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實現(xiàn)與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍、并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。