示例實施方式涉及圖像傳感器以及包括該圖像傳感器的電子裝置。
背景技術(shù):
成像裝置被用于數(shù)字照相機和攝像放像機等中以拍攝圖像并將其存儲為電信號。成像裝置可以包括根據(jù)波長將入射光分成各不相同的分量并將每個分量轉(zhuǎn)換成單獨的電信號的圖像傳感器。
對于圖像傳感器的尺寸的減小存在持續(xù)的需求。近來,為了減小圖像傳感器尺寸,已經(jīng)研究了具有層疊結(jié)構(gòu)的圖像傳感器。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
一些示例實施方式提供一種具有新穎結(jié)構(gòu)的圖像傳感器,其可以被配置為以改進的光吸收效率和靈敏度來感測光。
一些示例實施方式提供一種包括該圖像傳感器的電子裝置。
根據(jù)一些示例實施方式,一種圖像傳感器可以包括:半導(dǎo)體基板,包括多個光感測器件;光電器件,在半導(dǎo)體基板上并配置為選擇性地感測第一可見光,第一可見光包括第一波長譜中的光;以及多個濾色器,在該多個光感測器件上,該多個濾色器的每個在該多個光感測器件中的相應(yīng)的光感測器件上,該多個濾色器包括第一濾色器和第二濾色器,該第一濾色器配置為選擇性地透射第二可見光,第二可見光包括第二波長譜中的光,第二波長譜不同于第一波長譜,該第二濾色器配置為透射第一混合光,第一混合光包括第二波長譜中的光和第三波長譜中的光,第三波長譜不同于第二波長譜。
在一些示例實施方式中,該多個濾色器可以包括濾色器陣列,該濾色器陣列包括一數(shù)量的第一濾色器和一數(shù)量的第二濾色器,所述一數(shù)量的第一濾色器可以包括至少一個第一濾色器,所述一數(shù)量的第二濾色器可以包括至少一個第二濾色器,第二濾色器的數(shù)量可以等于或大于第一濾色器的數(shù)量。
在一些示例實施方式中,該多個光感測器件可以包括:第一光感測器件,交疊第一濾色器并配置為感測第二可見光;和第二光感測器件,交疊第二濾色器并配置為感測第二混合光,該第二混合光包括第二可見光。
在一些示例實施方式中,第二混合光和第一混合光可以具有公共的波長譜,第一混合光和第二混合光的每個不包括第一可見光。
在一些示例實施方式中,第一混合光和第二混合光的每個可以包括藍光和綠光的混合以及紅光和綠光的混合中的至少一種。
在一些示例實施方式中,第一混合光可以包括第一可見光,第二混合光不包括第一可見光。
在一些示例實施方式中,第一混合光和第二混合光的每個可以包括綠光。
在一些示例實施方式中,第一混合光可以包括紅光、綠光和藍光的混合,第二混合光可以包括藍光和綠光的混合以及紅光和綠光的混合中的至少一種。
在一些示例實施方式中,第二可見光包括藍光,第二混合光包括藍光和綠光的混合。
在一些示例實施方式中,第二可見光可以包括紅光,第二混合光包括紅光和綠光的混合。
在一些示例實施方式中,第一光感測器件可以具有第一厚度,第二光感測器件具有第二厚度,第一厚度不同于第二厚度。
在一些示例實施方式中,第二厚度可以大于第一厚度。
在一些示例實施方式中,第一可見光可以包括紅光或藍光。
在一些示例實施方式中,第一可見光包括紅光,第二可見光包括藍光。
在一些示例實施方式中,第一可見光可以包括藍光,第二可見光包括紅光。
在一些示例實施方式中,第一混合光包括混合光,該混合光包括至少第一可見光。
在一些示例實施方式中,第一混合光可以包括混合光,該混合光包括紅光、綠光和藍光。
在一些示例實施方式中,第一混合光可以包括混合光,該混合光不包括第一可見光。
在一些示例實施方式中,光電器件可以包括:一對電極,所述一對電極彼此面對;和光吸收層,在該對電極之間,光吸收層配置為選擇性地吸收第一可見光。
根據(jù)一些示例實施方式,一種電子裝置可以包括圖像傳感器。該圖像傳感器可以包括:半導(dǎo)體基板,包括多個光感測器件;光電器件,在半導(dǎo)體基板上并配置為選擇性地感測第一可見光,第一可見光包括第一波長譜中的光;以及多個濾色器,在該多個光感測器件上,該多個濾色器的每個在該多個光感測器件中的相應(yīng)的光感測器件上,該多個濾色器包括第一濾色器和第二濾色器,該第一濾色器配置為選擇性地透射第二可見光,第二可見光包括第二波長譜中的光,第二波長譜不同于第一波長譜,該第二濾色器配置為透射第一混合光,第一混合光包括第二波長譜中的光和第三波長譜中的光,第三波長譜不同于第二波長譜。
根據(jù)一些示例實施方式,一種圖像傳感器可以包括:至少第一光感測器件陣列和第二光感測器件陣列;至少第一濾色器陣列和第二濾色器陣列,分別在至少第一光感測器件陣列和第二光感測器件陣列中的相應(yīng)一個上,至少第一濾色器陣列和第二濾色器陣列中的每個濾色器陣列包括配置為選擇性地透射至少兩個分開的波長譜的光的至少兩個濾色器;以及至少一個光電器件,在第一濾色器陣列和第二濾色器陣列上,該至少一個光電器件配置為選擇性地感測與所述至少兩個分開的波長譜的光不同的波長譜的光。
在一些示例實施方式中,該至少一個光電器件可以包括在第一濾色器陣列和第二濾色器陣列中的分開的相應(yīng)陣列上的第一光電器件和第二光電器件,該第一光電器件和第二光電器件配置為選擇性地感測不同波長譜的光。
在一些示例實施方式中,第一濾色器陣列可以包括一數(shù)量的第一濾色器和一數(shù)量的第二濾色器,第二濾色器陣列可以包括至少一數(shù)量的第三濾色器。
在一些示例實施方式中,第二濾色器陣列可以包括一數(shù)量的第二濾色器。
在一些示例實施方式中,第二濾色器陣列可以包括一數(shù)量的第四濾色器。
附圖說明
本發(fā)明構(gòu)思的以上和其它的特征將從本發(fā)明構(gòu)思的非限制實施方式的更具體描述而明顯,如附圖中示出的,附圖中相同的附圖標(biāo)記在不同的視圖中始終表示相同的部件。附圖不必按比例,而是重點在于示出本發(fā)明構(gòu)思的原理。在附圖中:
圖1是根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器的示意性截面圖;
圖2是根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器的示意性截面圖;
圖3、圖4、圖5和圖6是分別示出根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器中的各種單元濾色器陣列的示意圖;
圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21和圖22是分別示出在根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器中設(shè)置光電器件和濾色器層的示例的示意圖;
圖23和圖24是示出根據(jù)一些示例實施方式的非層疊的圖像傳感器中的濾色器層的設(shè)置的示意圖;
圖25示出根據(jù)一些示例實施方式的包括多個濾色器陣列的圖像傳感器;以及
圖26示出根據(jù)一些示例實施方式的包括多個濾色器陣列和多個光電器件的圖像傳感器。
具體實施方式
將參照附圖詳細(xì)描述一個或更多示例實施方式。然而,示例實施方式可以以各種不同的形式實施,而不應(yīng)被解釋為僅限于示出的實施方式。而是,示出的實施方式被提供作為示例使得本公開將全面和完整,并將本公開的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此,關(guān)于一些示例實施方式,可以不描述已知的工藝、元件和技術(shù)。除非另外地說明,相同的附圖標(biāo)記在整個附圖和書面描述中表示相同的元件,因此描述將不被重復(fù)。
盡管這里可以使用術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等來描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分,但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一元件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)別開。因此,以下討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分,而沒有脫離本公開的范圍。
為了便于描述,這里可以使用空間關(guān)系術(shù)語諸如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……之下”、“在……上方”、“上”等來描述一個元件或特征與另一個(些)元件或特征的如附圖所示的關(guān)系。將理解,除了附圖所示的取向之外,空間關(guān)系術(shù)語旨在涵蓋裝置在使用或操作中的不同取向。例如,如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn),則被描述為在其它元件或特征“以下”、“下方”或“下面”的元件將會取向為在其它元件或特征“上方”。因此,示例術(shù)語“在……下面”和“在……之下”可以涵蓋之上和之下兩種取向。裝置可以被另外地取向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其它的取向),這里使用的空間關(guān)系描述語被相應(yīng)地解釋。此外,當(dāng)一元件被稱為“在”兩個元件“之間”時,該元件可以是這兩個元件之間的唯一元件,或者可以存在一個或更多個其它居間的元件。
當(dāng)在這里使用時,單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式,除非上下文另外清楚地指示。還將理解的,當(dāng)在本說明書中使用時,術(shù)語“包括”和/或“包含”指定所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在,但是不排除一個或更多其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或添加。當(dāng)在這里使用時,術(shù)語“和/或”包括一個或更多個相關(guān)列舉項目的任意和所有組合。表述諸如“……中的至少一個”,當(dāng)在一列元件之后時,修飾整列元件而不修飾該列中的個別元件。此外,術(shù)語“示范性”旨在表示示例或舉例說明。
當(dāng)一元件被稱為“在”另一元件“上”、“連接到”、“聯(lián)接到”或“鄰近于”另一元件時,該元件可以直接在該另一元件上、直接連接到、直接聯(lián)接到或直接鄰近于該另一元件,或者可以存在一個或更多其它居間的元件。相反,當(dāng)一元件被稱為“直接在”另一元件“上”、“直接連接到”另一元件、“直接聯(lián)接到”另一元件或“緊鄰于”另一元件時,沒有居間元件存在。
除非另外地限定,否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與示例實施方式所屬的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。術(shù)語(諸如通用字典中定義的那些術(shù)語)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域和/或本公開的背景中的含義一致的含義,而不應(yīng)被解釋為理想化或過度正式的意義,除非這里明確地如此限定。
示例實施方式可以參照可結(jié)合以下更詳細(xì)地討論的單元和/或裝置實現(xiàn)的操作的行動和符號表示(例如以作業(yè)圖、流程圖、數(shù)據(jù)流圖、結(jié)構(gòu)圖、方框圖等的形式)描述。盡管以具體的方式討論,但是在特定方框中指定的功能或操作可以與在作業(yè)圖、流程圖等中說明的流程不同地執(zhí)行。例如,被示出為在兩個連續(xù)的方框中連續(xù)地執(zhí)行的功能或操作可以實際上同時進行,或在一些情形下按相反的順序進行。
根據(jù)一個或更多示例實施方式的單元和/或裝置可以使用硬件、軟件和/或其組合實現(xiàn)。例如,硬件裝置可以使用處理電路(processingcircuity)實現(xiàn),該處理電路諸如但是不限于處理器、中央處理器(cpu)、控制器、算術(shù)邏輯單元(alu)、數(shù)字信號處理器、微型計算機、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、芯片上系統(tǒng)(soc)、專用集成電路(asic)、可編程邏輯單元、微處理器、或能夠以限定的方式響應(yīng)并執(zhí)行指令的任何其它裝置。
軟件可以包括計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合,用于獨立地或共同地指示或配置硬件裝置使其如所期望地操作。計算機程序和/或程序代碼可以包括能夠通過一個或更多硬件裝置(諸如上述硬件裝置中的一個或多個)實現(xiàn)的程序或計算機可讀指令、軟件組件、軟件模塊、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或類似物。程序代碼的示例包括由編譯器產(chǎn)生的機器碼和使用解譯器執(zhí)行的更高級的程序代碼兩者。
例如,當(dāng)硬件裝置是計算機處理裝置(例如處理器、中央處理器(cpu)、控制器、算術(shù)邏輯單元(alu)、數(shù)字信號處理器、微型計算機、微處理器等)時,計算機處理裝置可以配置為通過根據(jù)該程序代碼執(zhí)行算術(shù)操作、邏輯操作和輸入/輸出操作來執(zhí)行程序代碼。一旦程序代碼被加載到計算機處理裝置中,計算機處理裝置就可以被編程以執(zhí)行該程序代碼,從而將計算機處理裝置轉(zhuǎn)換成特定用途的計算機處理裝置。在更具體的示例中,當(dāng)程序代碼被加載到處理器中時,處理器被編程以執(zhí)行該程序代碼以及與其相應(yīng)的操作,從而將該處理器轉(zhuǎn)換成特定用途的處理器。
軟件和/或數(shù)據(jù)可以被永久地或臨時地加入到任何類型的機器、部件、物理或虛擬設(shè)備、或能夠提供指令或數(shù)據(jù)到硬件裝置或者能夠提供被硬件裝置解釋的指令或數(shù)據(jù)的計算機存儲介質(zhì)或裝置。軟件也可以分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的計算機系統(tǒng)上,使得軟件以分布方式被存儲和執(zhí)行。具體地,例如,軟件和數(shù)據(jù)可以被一個或更多計算機可讀記錄介質(zhì)(包括這里討論的實體的或非暫時的計算機可讀存儲介質(zhì))存儲。
根據(jù)一個或更多示例實施方式,計算機處理裝置可以被描述為包括執(zhí)行各種操作和/或功能的各種功能單元以增加描述的清晰度。然而,計算機處理裝置不意在被限制于這些功能單元。例如,在一個或更多示例實施方式中,功能單元的各種操作和/或功能可以由其它的功能單元執(zhí)行。此外,計算機處理裝置可以執(zhí)行各種功能單元的操作和/或功能而不用將計算機處理單元的該操作和/或功能細(xì)分到這些不同的功能單元中。
根據(jù)一個或更多示例實施方式的單元和/或裝置還可以包括一個或更多存儲裝置。該一個或更多存儲裝置可以是實體的或非暫時計算機可讀存儲介質(zhì),諸如隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、永久大容量存儲裝置(諸如盤驅(qū)動器)、固態(tài)(例如nand閃存)裝置和/或能夠存儲和記錄數(shù)據(jù)的任何其它類似的數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)。該一個或更多存儲裝置可以配置為存儲用于一個或更多操作系統(tǒng)和/或用于實現(xiàn)這里描述的示例實施方式的計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合。計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合也可以使用驅(qū)動機構(gòu)從分離的計算機可讀存儲介質(zhì)加載到一個或更多存儲裝置和/或一個或更多計算機處理裝置。這樣的分離的計算機可讀存儲介質(zhì)可以包括通用串行總線(usb)閃存驅(qū)動器、記憶棒、藍光/dvd/cd-rom驅(qū)動器、存儲卡和/或像計算機可讀存儲介質(zhì)的其它裝置。計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口(而不是經(jīng)由本地計算機可讀存儲介質(zhì))從遠程數(shù)據(jù)存儲裝置加載到一個或更多存儲裝置和/或一個或更多計算機處理裝置。另外,計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合可以通過網(wǎng)絡(luò)從配置為傳送和/或分配計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合的遠程計算系統(tǒng)記載到一個或更多存儲裝置和/或一個或更多處理器。遠程計算系統(tǒng)可以經(jīng)由有線接口、空氣接口和/或任何其它類似的介質(zhì)傳送和/或分配計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合。
一個或更多硬件裝置、一個或更多存儲裝置和/或計算機程序、程序代碼、指令或其一些組合可以為了示例實施方式的用途而被特別設(shè)計和構(gòu)造,或它們可以是為了示例實施方式的用途而被改變和/或修改的已知裝置。
硬件裝置諸如計算機處理裝置可以運行操作系統(tǒng)(os)以及在os上運行的一個或更多軟件應(yīng)用。計算機處理裝置還可以響應(yīng)于軟件的執(zhí)行而訪問、存儲、操縱、處理并產(chǎn)生數(shù)據(jù)。為簡單起見,一個或更多示例實施方式可以被例示為一個計算機處理裝置;然而,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,硬件裝置可以包括多個處理元件以及多種處理元件。例如,硬件裝置可以包括多個處理器或者一處理器和一控制器。此外,其它的處理構(gòu)造是可能的,諸如并行處理器。
盡管參照特定的示例和附圖描述,但是示例實施方式的變型、添加和替換可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)該描述而不同地進行。例如,所描述的技術(shù)可以以與所描述的方法不同的順序進行,和/或部件諸如所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置、電路等可以被連接或結(jié)合以不同于上述方法,或者結(jié)果可以由其它部件或等同物適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)。
盡管一些截面圖的相應(yīng)平面圖和/或透視圖可能沒有示出,但是這里示出的裝置結(jié)構(gòu)的截面圖為多個裝置結(jié)構(gòu)提供支持,該多個裝置結(jié)構(gòu)沿著如將在平面圖中示出的兩個不同的方向和/或如將在透視圖中示出的三個不同的方向延伸。該兩個不同的方向可以或可以不彼此垂直。該三個不同的方向可以包括可垂直于該兩個不同的方向的第三方向。該多個裝置結(jié)構(gòu)可以被集成到同一電子裝置中。例如,當(dāng)在截面圖中示出裝置結(jié)構(gòu)(例如存儲單元結(jié)構(gòu)或晶體管結(jié)構(gòu))時,電子裝置可以包括多個裝置結(jié)構(gòu)(例如存儲單元結(jié)構(gòu)或晶體管結(jié)構(gòu)),如將由電子裝置的平面圖示出的。該多個裝置結(jié)構(gòu)可以布置成陣列和/或二維圖案。
在下文,參照附圖描述根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器。這里,cmos圖像傳感器作為圖像傳感器的示例被描述。
圖1是示出根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器的示意性截面圖。
參照圖1,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器200包括:光電器件30;半導(dǎo)體基板110,包括多個光感測器件50a和50b、電荷儲存器55和傳輸晶體管(未示出);以及濾色器層70。
光電器件30位于光入射側(cè)并可以選擇性地感測第一波長光譜中的光(在下文,稱為“第一可見光”)。第一可見光可以是三基色的光中的一種。
光電器件30包括彼此面對的下電極31和上電極33以及在下電極31和上電極33之間的光吸收層32。
下電極31和上電極33中的一個是陽極,另一個是陰極。下電極31和上電極33中的至少一個可以是光透射電極,光透射電極可以由例如包括銦錫氧化物(ito)或銦鋅氧化物(izo)的透明導(dǎo)體制成,或可以是具有幾納米或幾十納米的薄厚度的金屬薄層,或具有幾納米至幾十納米的薄厚度的用金屬氧化物摻雜的金屬薄層。
光吸收層32可以選擇性地吸收第一可見光。光吸收層32可以選擇性地吸收第一可見光,而使除了第一可見光之外的其余光通過。
例如,第一可見光可以是具有一波長譜的紅光,該波長譜具有在大于約600nm且小于或等于約700nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。具體地,第一可見光可以是具有一波長譜的紅光,該波長譜具有在約630nm至約680nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。
在另一示例中,第一可見光可以是具有一波長譜的藍光,該波長譜具有在大于或等于約400nm至小于約500nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。具體地,第一可見光可以是具有一波長譜的藍光,該波長譜具有在約420nm至約480nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。
在另一示例中,第一可見光可以是具有一波長譜的綠光,該波長譜具有在約500nm至約600nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。具體地,第一可見光可以是具有一波長譜的綠光,該波長譜具有在約520nm至580nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)。
光吸收層32可以包括p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體,并且p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體可以形成pn結(jié)。光吸收層32可以選擇性地吸收第一可見光以產(chǎn)生激子,然后所產(chǎn)生的激子可以分離成空穴和電子,然后分離的空穴轉(zhuǎn)移到陽極(其是下電極31和上電極33中的一個)并且分離的電子轉(zhuǎn)移到陰極(其是下電極31和上電極33中的另一個)以提供光電效應(yīng)。分離的電子和/或空穴可以被收集在電荷儲存器55中。
p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體中的至少一個可以選擇性地吸收第一可見光。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體可以獨立地包括有機材料、無機材料或有機/無機材料。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體中的至少一個可以包括有機材料。
光吸收層32可以是單層或多層。光吸收層32可以是例如本征層(i層)、p型層/i層、i層/n型層、p型層/i層/n型層、p型層/n型層等。
光吸收層32可以包括約1:100至約100:1的體積比的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體可以以約1:50至約50:1、約1:10至約10:1、或約1:1的體積比混合。當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體具有在所述范圍內(nèi)的成分比時,激子可以被有效地產(chǎn)生并且pn結(jié)可以有效地形成。
p型層可以包括p型半導(dǎo)體,n型層可以包括n型半導(dǎo)體。
光吸收層30可以具有約1nm至約500nm的厚度,例如約5nm至約300nm或約5nm至約200nm的厚度。在所述厚度范圍內(nèi),光吸收層32可以有效地吸收第一可見光,有效地分離空穴與電子,并輸送它們,從而有效地提高光電轉(zhuǎn)換效率。
光吸收層32可以形成在圖像傳感器200的整個表面上。因此,由于第一可見光可以在圖像傳感器200的整個表面上被選擇性地吸收,所以光吸收面積可以增大以提供高的光吸收效率。
半導(dǎo)體基板110可以是硅基板,并可以與第一光感測器件50a、第二光感測器件50b、電荷儲存器55和傳輸晶體管(未示出)中的至少一個集成。
第一光感測器件50a和第二光感測器件50b可以是光電二極管。第一光感測器件50a和第二光感測器件50b感測每種光,并且所感測的信息可以通過傳輸晶體管傳送。電荷儲存器55與光電器件30電連接,并且電荷儲存器55的信息可以通過傳輸晶體管傳送。
金屬配線(未示出)和焊盤(未示出)形成在第一光感測器件50a和第二光感測器件50b上。為了減小信號延遲,金屬配線和焊盤可以由具有低的電阻率的金屬(例如鋁(al)、銅(cu)、銀(ag)及其合金)制成,但是不限于此。此外,不限于該結(jié)構(gòu),金屬配線和焊盤可以位于第一光感測器件50a和第二光感測器件50b下面。
下絕緣層60和上絕緣層80形成在半導(dǎo)體基板110上。下絕緣層60和上絕緣層80可以由無機絕緣材料諸如硅氧化物和/或硅氮化物、或低介電常數(shù)(低k)材料諸如sic、sicoh、sico和siof制成。下絕緣層60和上絕緣層80具有暴露電荷儲存器55的溝槽85。溝槽85可以用填充劑填充。下絕緣層60和上絕緣層80中的至少一個可以被省略。
濾色器層70可以包括按照矩陣重復(fù)地布置的多個單元濾色器陣列,單元濾色器陣列可以例如具有2×2、3×3、4×4等的各種矩陣布置。
單元濾色器陣列包括:至少一個第一濾色器70a,配置為選擇性地透射三基色當(dāng)中的單一波長譜的光;和至少一個第二濾色器70b,配置為選擇性地透射三基色當(dāng)中的至少兩種顏色的混合光的波長譜。
第一濾色器70a可以選擇性地使與第一可見光不同的第二波長譜中的光(在下文,被稱為‘第二可見光’)通過,并可以例如是配置為選擇性地透射紅光的紅色濾波器、配置為選擇性地透射藍光的藍色濾波器、或配置為選擇性地透射綠光的綠色濾波器。
例如,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐羌t光時,第一濾色器70a可以是配置為選擇性地透射具有在大于或等于約400nm至小于或等于約500nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的藍光的藍色濾波器,或者是配置為選擇性地透射具有在約500nm至約600nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的綠光的綠色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐撬{光時,第一濾色器70a可以是配置為選擇性地透射具有在大于約600nm至小于或等于約700nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的紅光的紅色濾波器,或者是配置為選擇性地透射具有在約500nm至約600nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的綠光的綠色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐蔷G光時,第一濾色器70a可以是配置為選擇性地透射具有在大于或等于約400nm至小于或等于約500nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的藍光的藍色濾波器,或者是配置為選擇性地透射具有在大于約600nm至小于或等于約700nm的范圍內(nèi)的最大吸收波長(λmax)的波長譜的紅光的紅色濾波器。
第二濾色器70b可以例如使從藍光、綠光和紅光選擇的至少兩種的混合光(例如藍光和綠光的混合光)通過,并因此可以是例如配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的藍綠色濾波器、配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的黃色濾波器、配置為選擇性地透射藍光和紅光的混合光的品紅色濾波器、或配置為選擇性地透射藍光、綠光和紅光的混合光的白色濾波器。
例如,第二濾色器70b可以使包括第二可見光的混合光通過。
在另一示例中,第二濾色器70b可以使包括第二可見光但是不包括第一可見光的混合光通過。
在另一示例中,第二濾色器70b可以使不同于第一可見光和第二可見光的第三可見光區(qū)域中的光(在下文,被稱為‘第三可見光’)和第二可見光的混合光通過。
在另一示例中,第二濾色器70b可以使第一可見光、第二可見光和第三可見光的混合光通過。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐羌t光,第二可見光是藍光,并且第三可見光是綠光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的藍綠色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐羌t光,第二可見光是藍光,并且第三可見光是綠光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光、綠光和紅光的混合光的白色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐羌t光,第二可見光是綠光,并且第三可見光是藍光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的藍綠色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐羌t光,第二可見光是綠光,并且第三可見光是藍光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光、綠光和紅光的混合光的白色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐撬{光,第二可見光是紅光,并且第三可見光是綠光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的黃色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐撬{光,第二可見光是紅光,并且第三可見光是綠光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射紅光、綠光和藍光的混合光的白色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐撬{光,第二可見光是綠光,并且第三可見光是紅光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的黃色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐撬{光,第二可見光是綠光,并且第三可見光是紅光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光、綠光和紅光的混合光的白色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐蔷G光,第二可見光是紅光,并且第三可見光是藍光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射紅光和藍光的混合光的品紅色濾波器。
在另一示例中,當(dāng)?shù)谝豢梢姽馐蔷G光,第二可見光是紅光,并且第三可見光是藍光時,第二濾色器70b可以是配置為選擇性地透射藍光、綠光和紅光的混合光的白色濾波器。
單元濾色器陣列可以包括至少一個第一濾色器70a和至少一個第二濾色器70b,這里,第二濾色器70b的數(shù)量可以與第一濾色器70a的數(shù)量相同或大于第一濾色器70a的數(shù)量。以這種方式,當(dāng)配置為選擇性地透射混合光的第二濾色器70b的數(shù)量與配置為選擇性地透射一個單色光的第一濾色器70a的數(shù)量相同或比其大時,可以通過限制和/或防止在低水平光環(huán)境下圖像傳感器的靈敏度和亮度的急劇劣化而實現(xiàn)高靈敏度和高亮度特性。
圖2是示出根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器的截面圖。
參照圖2,像以上實施方式的圖像傳感器200一樣,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器300包括:半導(dǎo)體基板110,包括光電器件30;第一光感測器件50a和第二光感測器件50b、電荷儲存器55和傳輸晶體管(未示出);濾色器層70;下絕緣層60;以及上絕緣層80。
在一些示例實施方式中,第一光感測器件50a和第二光感測器件50b形成得距半導(dǎo)體基板110的表面較深。由于第一光感測器件50a和第二光感測器件50b可以取決于層疊深度而感測可見光區(qū)域當(dāng)中的不同波長區(qū)域中的光,所以第一光感測器件50a和第二光感測器件50b可以取決于波長區(qū)域而被不同地定位。
圖3、圖4、圖5和圖6是分別示出根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器中的單元濾色器陣列的各種示例的示意圖。
參照圖3,根據(jù)一些示例實施方式的單元濾色器陣列可以具有2×2矩陣形式,并由兩個第一濾色器70a和兩個第二濾色器70b組成。
參照圖4,根據(jù)一些示例實施方式的單元濾色器陣列可以具有2×2矩陣形式,并由一個第一濾色器70a和三個第二濾色器70b組成。
參照圖5,根據(jù)一些示例實施方式的單元濾色器陣列可以具有3×3矩陣形式,并由四個第一濾色器70a和五個第二濾色器70b組成。
參照圖6,根據(jù)一些示例實施方式的單元濾色器陣列可以具有3×3矩陣形式,并由三個第一濾色器70a和六個第二濾色器70b組成。
第一光感測器件50a交疊第一濾色器70a,第二光感測器件50b交疊第二濾色器70b。
第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和第一濾色器70a的光。換言之,入射光當(dāng)中的第一可見光可以在光電器件30中被吸收,經(jīng)過光電器件30的光當(dāng)中的除了第一可見光之外的經(jīng)過第一濾色器70a的第二可見光可以被第一光感測器件50a感測。
第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和第二濾色器70b的光。換言之,入射光當(dāng)中的第一可見光可以在光電器件30中被選擇性地吸收,并且除了第一可見光之外的經(jīng)過光電器件30的混合光可以被第二光感測器件50b感測。
由第二光感測器件50b感測的混合光可以與經(jīng)過第二濾色器70b的混合光相同或不同。
例如,當(dāng)?shù)诙V色器70b使包括第一可見光的混合光通過時,由第二光感測器件50b感測的混合光可以不同于經(jīng)過第二濾色器70b的混合光。
在另一示例中,當(dāng)在光電器件30中吸收的第一可見光是紅光并且第二濾色器70b是配置為選擇性地透射紅光、綠光和藍光的白色濾波器時,第二光感測器件50b可以感測藍光和綠光的混合光,也就是藍綠色光。
在另一示例中,當(dāng)在光電器件30中吸收的第一可見光是藍光并且第二濾色器70b是配置為選擇性地透射紅光、綠光和藍光的白色濾波器時,第二光感測器件50b可以感測紅光和綠光的混合光,也就是黃光。
在另一示例中,當(dāng)經(jīng)過第二濾色器70b的混合光不包括第一可見光時,由第二光感測器件50b感測的混合光可以與經(jīng)過第二濾色器70b的混合光相同。
在另一示例中,當(dāng)在光電器件30中吸收的第一可見光是紅光并且第二濾色器70b是配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的藍綠色濾波器時,第二光感測器件50b可以感測藍光和綠光的混合光,也就是藍綠色光。
在另一示例中,當(dāng)在光電器件30中吸收的第一可見光是藍光并且第二濾色器70b是配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的黃色濾波器時,第二光感測器件50b可以感測紅光和綠光的混合光,也就是黃光。
圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21和圖22是分別示出根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器中的光電器件和濾色器層的配置示例的示意圖。圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13和圖14示出具有2×2矩陣形式的單元像素組,圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21和圖22示出具有3×3矩陣形式的單元像素組,但是實施方式不限于此。
參照圖7,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并因此選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光、紅光和綠光的混合光的至少一個白色濾波器(w)。藍色濾波器(b)的數(shù)量可以與白色濾波器(w)的數(shù)量相同。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾波器(b)的藍光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖8,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面中并選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光、紅光和綠光的混合光的至少一個白色濾波器(w)。白色濾波器(w)的數(shù)量大于藍色濾波器(b)的數(shù)量。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾波器(b)的藍光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖9,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面中并選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的至少一個藍綠色濾波器(cy)。藍色濾波器(b)的數(shù)量與藍綠色濾波器(cy)的數(shù)量相同。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾波器(b)的藍光,交疊藍綠色濾波器(cy)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和藍綠色濾波器(cy)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖10,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的至少一個藍綠色濾波器(cy)。藍綠色濾波器(cy)的數(shù)量大于藍色濾波器(b)的數(shù)量。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾光器(b)的藍光,交疊藍綠色濾波器(cy)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和藍綠色濾波器(cy)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖11,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射藍光、紅光和綠光的混合光的至少一個白色濾波器(w)。紅色濾波器(r)的數(shù)量與白色濾波器(w)的數(shù)量相同。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的紅光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖12,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射藍光、紅光和綠光的混合光的至少一個白色濾波器(w)。白色濾波器(w)的數(shù)量大于紅色濾波器(r)的數(shù)量。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的紅光和綠光的混合光(也就是,黃光)。
參照圖13,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的至少一個黃色濾波器(y)。紅色濾波器(r)的數(shù)量與黃色濾波器(y)的數(shù)量相同。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊黃色濾波器(y)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和黃色濾波器(y)的紅光和綠光的混合光(也就是,黃光)。
參照圖14,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括2×2矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的至少一個黃色濾波器(y)。黃色濾波器y的數(shù)量大于紅色濾波器(r)的數(shù)量。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊黃色濾波器(y)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和黃色濾波器(y)的紅光和綠光的混合光(也就是,黃光)。
參照圖15和圖16,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括3×3矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光、紅光和綠光的混合光的至少一個白色濾波器。白色濾波器(w)的數(shù)量大于藍色濾波器(b)的數(shù)量。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾波器(b)的藍光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖17和圖18,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測紅光的紅色光電器件(r)以及濾色器層70,該濾色器層70包括3×3矩陣形式的配置為選擇性地透射藍光的至少一個藍色濾波器(b)以及配置為選擇性地透射藍光和綠光的混合光的至少一個藍綠色濾波器(cy)。藍綠色濾波器(cy)的數(shù)量大于藍色濾波器(b)的數(shù)量。這里,交疊藍色濾波器(b)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和藍色濾光器(b)的藍光,交疊藍綠色濾波器(cy)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和藍綠色濾波器(cy)的藍光和綠光的混合光(也就是,藍綠色光)。
參照圖19和圖20,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括3×3矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射紅光、綠光和藍光的混合光的至少一個白色濾波器(w)。白色濾波器(w)的數(shù)量大于紅色濾波器(r)的數(shù)量。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊白色濾波器(w)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和白色濾波器(w)的紅光和綠光的混合光(也就是,黃光)。
參照圖21和圖22,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器可以包括形成在整個表面上并選擇性地吸收和感測藍光的藍色光電器件(b)以及濾色器層70,該濾色器層70包括3×3矩陣形式的配置為選擇性地透射紅光的至少一個紅色濾波器(r)以及配置為選擇性地透射紅光和綠光的混合光的至少一個黃色濾波器(y)。黃色濾波器(y)的數(shù)量大于紅色濾波器(r)的數(shù)量。這里,交疊紅色濾波器(r)的第一光感測器件50a可以感測經(jīng)過光電器件30和紅色濾波器(r)的紅光,交疊黃色濾波器(y)的第二光感測器件50b可以感測經(jīng)過光電器件30和黃色濾波器(y)的紅光和綠光的混合光(也就是,黃光)。
根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器具有光感測器件和光電器件層疊的結(jié)構(gòu)并因此可以具有減小的面積和減小的尺寸。
此外,根據(jù)一些示例實施方式的圖像傳感器包括配置為選擇性地透射混合光的濾色器,并因此可以減小由于濾色器引起的光損失并提高光吸收效率。因此,可以實現(xiàn)高度靈敏的圖像傳感器。
根據(jù)圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21和圖22中示出的一些示例實施方式的圖像傳感器可以與2×2和3×3矩陣形式的常規(guī)非層疊的圖像傳感器比較,以評估光吸收效率的改善。
圖23和圖24示出在2×2和3×3矩陣形式的常規(guī)非層疊圖像傳感器中設(shè)置濾色器層的示例。
光吸收效率通過相對比較被評估如下。
1)進入單元像素的入射光被視為1。
2)由于濾色器諸如紅色濾波器、綠色濾波器和藍色濾波器使1/3的入射光通過,所以在單元像素的光感測器件中感測的光被視為1/3。
3)由于光電器件選擇性地吸收紅光、綠光或藍光,所以在光電器件中吸收的光被視為1/3。
4)由于混合濾波器使除了在光電器件中吸收的光之外的兩種或三種顏色的光通過,所以在單元像素的光感測器件中感測的光被視為2/3。換言之,當(dāng)吸收第一可見光的光電器件交疊白色濾波器時,在單元像素的光感測器件中感測的光是入射光當(dāng)中的除了第一可見光之外的光,并因此被視為2/3。同樣地,當(dāng)吸收第一可見光的光電器件交疊配置為選擇性地透射和混合除了第一可見光之外的混合光的混合濾波器(也就是,藍綠色濾波器或黃色濾波器)時,在單元像素的光感測器件中感測的光被視為入射光當(dāng)中的2/3。
5)基于參考示例1和2的100%的光吸收效率計算相對比。
該結(jié)果在表1中提供。
(表1)
參照表1,根據(jù)圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20、圖21和圖22中示出的一些示例實施方式的圖像傳感器被預(yù)期表現(xiàn)出大于或等于根據(jù)參考示例1和2的常規(guī)非層疊圖像傳感器的光吸收效率的兩倍。因此,可以實現(xiàn)高度靈敏的圖像傳感器。
圖25示出根據(jù)一些示例實施方式的包括多個單元濾色器陣列的圖像傳感器。
在一些示例實施方式中,圖像傳感器可以包括示例實施方式中包括的多個單元濾色器陣列,其中該多個單元濾色器陣列中的至少兩個為不同的單元濾色器陣列。在圖25中示出的示例實施方式中,例如,圖像傳感器2500包括由單元濾色器陣列2510-1至2510-n形成的陣列。每個單元濾色器陣列2510-1、2510-2、2510-3、2510-n包括單獨的相應(yīng)濾色器陣列2520。在一些示例實施方式中,圖像傳感器2500包括在單元濾色器陣列2510-1至2510-n的每個之上延伸的公共光電器件30。
如圖25所示,單元濾色器陣列2510-1至2510-n的每個可以包括不同配置的濾色器。如所示的,例如,在圖像傳感器2500包括配置為選擇性地感測紅色光并在單元濾色器陣列2510-1至2510-n的每個之上延伸的單個光電器件30的情況下,單元濾色器陣列2510-1包括兩個藍色濾色器2520和兩個藍綠色濾色器2520的2×2陣列,單元濾色器陣列2510-2包括兩個藍色濾色器2520和兩個白色濾色器2520的2×2陣列,單元濾色器陣列2510-3包括一個藍色濾色器2520和三個藍綠色濾色器2520的2×2陣列,單元濾色器陣列2510-n包括一個藍色濾色器2520和三個白色濾色器2520的2×2陣列。
將理解,圖像傳感器2500的一些示例實施方式可以包括更大的單元濾色器陣列(“濾色器單元陣列”)2510-1至2510-n,每個單元濾色器陣列包括至少3×3陣列。圖像傳感器2500的一些示例實施方式可以包括多個光電器件30,其每個在單元濾色器陣列2510-1至2510-n的相應(yīng)的一組上。
將理解,單元濾色器陣列2510-1至2510-n和2520-1至2520-n中的濾色器在不同的光感測器件(包括在圖1和圖2中示出的一個或更多個光感測器件50a和50b)上。圖像傳感器2500可以基于由光電器件30和光感測器件產(chǎn)生的信息而產(chǎn)生圖像,單元濾色器陣列2510-1至2510-n和2520-1至2520-n中的濾色器位于該光感測器件上。單元濾色器陣列2510-1至2510-n和2520-1至2520-n的每個可以在光感測器件的單獨的相應(yīng)陣列上。
由于配置為經(jīng)由通過暴露于公共照明環(huán)境的不同光感測器件和光電器件產(chǎn)生的信息來產(chǎn)生圖像,包括在分離的光感測器件的陣列上的不同濾色器陣列以及不同光電器件的圖像傳感器2500可以具有提高的平均光吸收效率和靈敏度。一些光電器件和光感測器件可以配置為在各種照明環(huán)境下提供與其它圖像傳感器相比改進的光吸收效率和靈敏度。圖像傳感器2500可以配置為減輕可能存在于任一個特定的光電器件和光感測器件中的光吸收效率和靈敏度缺陷導(dǎo)致圖像傳感器2500的平均光吸收效率和靈敏度的整體劣化。此外,當(dāng)交疊相應(yīng)的單元濾色器陣列2510-1的至少一個光感測器件陣列配置為在特定的照明環(huán)境下提供增強的光吸收效率和靈敏度而交疊另一相應(yīng)的單元濾色器陣列2510-2的至少一個其它光感測器件陣列在相同的特定照明環(huán)境下提供退化的光吸收效率和靈敏度時,交疊相應(yīng)的單元濾色器陣列2510-1的所述至少一個光感測器件陣列可以排除在特定照明環(huán)境下圖像傳感器2500的平均光吸收效率和靈敏度的任何整體退化。
圖26示出根據(jù)一些示例實施方式的包括多個單元濾色器陣列和多個光電器件的圖像傳感器。
在一些示例實施方式中,圖像傳感器可以包括在單元濾色器陣列的不同的組上的多個不同的光電器件。在圖26中示出的示例實施方式中,例如,圖像傳感器2600包括在單元濾色器陣列2610-1至2610-n和2620-1至2620-n的不同的組2602-1至2602-n上的不同的光電器件30-1至30-n。
例如,圖26中示出的圖像傳感器2600包括配置為選擇性地感測紅光的光電器件30-1,該光電器件30-1在單元濾色器陣列2610-1至2610-n的組2602-1上,使得單元濾色器陣列2610-1至2610-n的每個可以從吸收紅光的光電器件30-1接收光。
此外,圖26中示出的圖像傳感器2600包括配置為選擇性地感測藍光的光電器件30-n,該光電器件30-n在單元濾色器陣列2620-2至2620-n的組2602-2上,使得單元濾色器陣列2620-2至2620-n的每個可以從吸收藍光的光電器件30-n接收光。
如圖26所示,單元濾色器陣列2610-1至2610-n和2620-1至2620-n的每個可以包括濾色器2605的不同組??杀话ㄔ诮o定單元濾色器陣列中的濾色器2605可以是基于由在相應(yīng)的單元濾色器陣列上的相應(yīng)光電器件30-1至30-n選擇性地感測的顏色。
如圖26所示,例如,在圖像傳感器2600包括光電器件30-1并且該光電器件30-1吸收紅光并在單元濾色器陣列2610-1至2610-n的每個之上延伸的情況下,單元濾色器陣列2610-1包括兩個藍色濾色器2605和兩個藍綠色濾色器2605的2×2陣列,并且單元濾色器陣列2610-n包括兩個藍色濾色器2605和兩個白色濾色器2605的2×2陣列。
此外,在圖像傳感器2600包括光電器件30-n并且該光電器件30-n吸收藍光并在單元濾色器陣列2620-1至2620-n的每個之上延伸的情況下,單元濾色器陣列2620-1包括兩個紅色濾色器2605和兩個黃色濾色器2605的2×2陣列,并且單元濾色器陣列2620-n包括兩個紅色濾色器2605和兩個白色濾色器2605的2×2陣列。
將理解,在光電器件選擇性地感測第一波長譜的光的情形下,光電器件可以在單元濾色器陣列上,該單元濾色器陣列包括配置為選擇性地透射第二波長譜的光、第三波長譜的光和第四波長譜的光中的至少一個的一數(shù)量的濾色器。例如,圖26中示出的光電器件30-1和30-n可以分別配置為選擇性地感測第一波長和第二波長的光。單元濾色器陣列2610-1可以包括配置為選擇性地透射第二波長譜的光和第三波長譜的光的至少一個濾色器。第三波長譜的光可以包括第二波長譜的光。此外,單元濾色器陣列2620-1可以包括配置為選擇性地透射第一波長譜的光的至少一個濾色器和配置為選擇性地透射第四波長譜的光的至少一個濾色器。第四波長譜的光可以包括第一波長譜的光。
將理解,圖像傳感器2600的一些示例實施方式可以包括更大的單元濾色器陣列,每個單元濾色器陣列包括至少3×3陣列。此外,多個單元濾色器陣列也可以形成至少3×3陣列,除了圖25和圖26所示的2×2陣列之外。
將理解,單元濾色器陣列2610-1至2610-n和2620-1至2620-n中的濾色器在不同的光感測器件(包括在圖1和圖2中示出的一個或更多個光感測器件50a和50b)上。圖像傳感器2600可以基于由光電器件30-1至30-n和光感測器件產(chǎn)生的信息來產(chǎn)生圖像,單元濾色器陣列2610-1至2610-n和2620-1至2620-n的濾色器位于該光感測器件上。單元濾色器陣列2610-1至2610-n和2620-1至2620-n的每個可以在光感測器件的單獨的相應(yīng)陣列上。
由于配置為經(jīng)由通過暴露于公共照明環(huán)境的不同光感測器件和光電器件產(chǎn)生的信息來產(chǎn)生圖像,包括在單獨的光感測器件陣列上的不同單元濾色器陣列以及不同光電器件的圖像傳感器2600可以具有提高的平均光吸收效率和靈敏度。一些光電器件和光感測器件可以配置為在各種照明環(huán)境下提供與其它圖像傳感器相比改進的光吸收效率和靈敏度。圖像傳感器2600可以配置為減輕可能存在于任一個特定的光電器件和光感測器件中的光吸收效率和靈敏度缺陷導(dǎo)致圖像傳感器2600的平均光吸收效率和靈敏度的整體劣化。此外,當(dāng)交疊相應(yīng)的單元濾色器陣列2610-1的至少一個光感測器件陣列配置為在特定的照明環(huán)境下提供增強的光吸收效率和靈敏度而交疊另一相應(yīng)的單元濾色器陣列2620-1的至少一個其它光感測器件陣列在相同的特定照明環(huán)境下提供退化的光吸收效率和靈敏度時,交疊相應(yīng)的單元濾色器陣列2610-1的所述至少一個光感測器件陣列可以排除在特定照明環(huán)境下圖像傳感器2600的平均光吸收效率和靈敏度的任何整體退化。
應(yīng)當(dāng)理解,這里描述的示例實施方式應(yīng)當(dāng)僅以說明性的含義來考慮,而不是為了限制的目的。對根據(jù)示例實施方式的每個裝置或方法內(nèi)的特征或方面的描述應(yīng)當(dāng)通常被認(rèn)為可用于根據(jù)示例實施方式的其它裝置或方法中的其它類似的特征或方面。盡管已經(jīng)具體示出并描述了一些示例實施方式,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解,可以在其中進行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變而沒有脫離權(quán)利要求書的精神和范圍。
本申請要求于2015年11月18日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2015-0161884號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益,其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。