本發(fā)明實(shí)施例涉及全pdaf(相位檢測自動(dòng)聚焦)cmos圖像傳感器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今，光學(xué)圖像傳感器廣泛用于從數(shù)碼相機(jī)到其他便攜器件的電子器件。光學(xué)圖像傳感器包括傳感像素陣列和將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的支撐邏輯電路?？赏ㄟ^改進(jìn)各像素的光傳感、像素間的串?dāng)_和/或支撐邏輯電路使用的算法提高光學(xué)圖像傳感器的性能。然而，如果圖像處于離焦?fàn)顟B(tài)，光學(xué)圖像傳感器則無法工作。因此，在光學(xué)圖像傳感器中結(jié)合相位檢測像素以自動(dòng)定位透鏡應(yīng)當(dāng)聚焦的位置，而無需大范圍盲目掃描以試圖檢測透鏡的正確位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：彼此相鄰地成行設(shè)置的第一圖像傳感像素和第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和右相位檢測像素，所述左相位檢測像素包括可操作地連接到左傳輸門的左光電二極管，所述右相位檢測像素包括可操作地連接到右傳輸門的右光電二極管；其中，所述第二圖像傳感像素的所述右傳輸門是所述第一圖像傳感像素的所述左傳輸門沿著所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素之間的邊界線的鏡像；其中，所述第二圖像傳感像素的所述左傳輸門是所述第一圖像傳感像素的所述右傳輸門沿著所述邊界線的鏡像。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：彼此相鄰地成行設(shè)置的第一圖像傳感像素和第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和右相位檢測像素，所述左相位檢測像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，所述右相位檢測像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器配置為過濾第一輻射光譜，以及所述第二圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器配置為過濾不同于所述第一輻射光譜的第二輻射光譜；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著在第一方向上延伸的第一分離線分開，以及所述第二圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著在不同于所述第一方向的第二方向上延伸的第二分離線分開。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：成行設(shè)置的第一凸微透鏡和鄰近的第二凸微透鏡；位于所述第一凸微透鏡下的第一圖像傳感像素和位于所述第二凸微透鏡下的第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和鄰近的右相位檢測像素；其中，所述左相位檢測像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，以及所述右相位檢測像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著第一方向分開，以及所述第二圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著不同于所述第一方向的第二方向分開。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。

圖1示出了包括圖像傳感像素的cmos圖像傳感器像素陣列的一些實(shí)施例的頂視圖。

圖2示出了圖1的cmos圖像傳感器像素陣列的一些實(shí)施例的截面圖。

圖3示出了圖1的cmos圖像傳感器像素陣列的一些實(shí)施例的電路圖。

圖4a至圖4e示出了圖1的cmos圖像傳感器像素陣列的一些變化的實(shí)施例的截面圖。

圖5a至圖5b、圖6a至圖6b、圖7和圖8a至圖8b示出了在不同制造階段的用于制造cmos圖像傳感器像素陣列的方法的一系列截面圖和相應(yīng)頂視圖。

圖9示出了制造包括圖像傳感像素的cmos圖像傳感器像素陣列的方法的一些實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)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以直接接觸的方式形成的實(shí)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(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。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(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術(shù)語以描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)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)，并且在此使用的空間相對描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。

此外，為了便于描述，在本文中可使用“第一”、“第二”、“第三”等，以區(qū)別一張圖或一系列圖的不同元件?！暗谝弧?、“第二”、“第三”等并非旨在說明相應(yīng)元件。因此，所述與第一張圖相關(guān)的“第一介電層”可不必對應(yīng)于所述與另一張圖相關(guān)的“第一介電層”。

帶有自動(dòng)聚焦功能的cmos圖像傳感器包括像素陣列，該像素陣列包括圖像傳感像素和相位檢測像素，圖像傳感像素配置為檢測形狀和顏色，相位檢測像素配置為檢測用于進(jìn)行聚焦操作的圖像位置。圖像傳感像素包括多個(gè)覆蓋光電二極管的濾色器。濾色器設(shè)置在交錯(cuò)位置上且配置為過濾出特定范圍的輻射光譜。在濾色器過濾后，光電二極管檢測被圖像傳感像素接收的輻射強(qiáng)度。相位檢測像素成對設(shè)置。一對相位檢測像素具有對入射輻射開放的相對側(cè)。例如，在一些情況下，當(dāng)相位檢測像素對的一個(gè)相位檢測像素的右半?yún)^(qū)被不透明結(jié)構(gòu)阻擋時(shí)，左半?yún)^(qū)對至少一些入射輻射透明。當(dāng)相位檢測像素對的另一個(gè)相位檢測像素的左半?yún)^(qū)被不透明結(jié)構(gòu)阻擋時(shí)，右半?yún)^(qū)對至少一些入射輻射透明。因此，相位檢測像素對接收的輻射具有相位差，可據(jù)此確定傳感器的聚焦情況。

相位檢測像素使cmos圖像傳感器具有聚焦功能。然而，相位檢測像素占據(jù)空間，該空間可能包括額外的圖像傳感像素或減小圖像傳感器尺寸。此外，由于不希望的反射，不透明結(jié)構(gòu)也降低相位檢測像素的(針對入射角的)角響應(yīng)靈敏度或圖像傳感像素的成像靈敏度。例如，進(jìn)入圖像傳感像素的入射輻射可能在被提供給下面的光電二極管之前就被不透明結(jié)構(gòu)的表面反射，這取決于入射角度和相關(guān)反射指數(shù)。由于光電二極管接收到不希望的反射輻射，反射輻射減少了相位檢測像素的角響應(yīng)，從而消極影響像素的相位檢測。

本發(fā)明涉及一種包括自動(dòng)聚焦圖像傳感器的相位檢測自動(dòng)聚焦(pdaf)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)有效的傳感和聚焦操作的相關(guān)傳感方法。在一些實(shí)施例中，cmos圖像傳感器包括圖像傳感像素陣列，該圖像傳感像素陣列包括彼此相鄰設(shè)置在一行中且通過邊界線分開的第一和第二圖像傳感像素。每個(gè)第一和第二圖像傳感像素分別具有左pd(相位檢測)像素和右pd(相位檢測)像素，左pd像素包括可操作地連接到左傳輸門的左光電二極管，右pd像素包括可操作地連接到右傳輸門的右光電二極管。左傳輸門和右傳輸門可操作地連接到邊界線處的共用浮置節(jié)點(diǎn)。第二圖像傳感像素的右傳輸門是第一圖像傳感像素的左傳輸門的鏡像，且第二圖像傳感像素的左傳輸門是第一圖像傳感像素的右傳輸門的鏡像。如上所述，通過設(shè)置cmos圖像傳感像素，可在多個(gè)圖像傳感像素(例如，四個(gè)圖像傳感像素)之間共享資源(例如，浮置節(jié)點(diǎn)、源極跟隨晶體管、開關(guān)晶體管)，從而提高傳感和聚焦效率。

圖1示出了根據(jù)一些實(shí)施例的具有設(shè)置成行和列的圖像傳感像素的cmos圖像傳感像素陣列100的頂視圖。尤其是，盡管在圖1中示出3×3圖像傳感像素陣列，像素陣列100可延伸至用于各種應(yīng)用的任何合適尺寸。

cmos圖像傳感像素陣列100包括彼此相鄰設(shè)置在第一行中的圖像傳感像素112、114和116，設(shè)置在靠近第一行的第二行中的圖像傳感像素118、122和124，和設(shè)置在靠近第二行的第三行中的圖像傳感像素120、126和128。圖像傳感像素118、122和124沿著垂直于行的列方向分別對齊圖像傳感像素112、114和116。

像素陣列100的一個(gè)圖像傳感像素分為一對包括左pd(相位檢測)像素和右pd像素的相位檢測像素。例如，第一圖像傳感像素112沿著第一分離線132分為左pd像素112a和右pd像素112b。第二圖像傳感像素114沿著第二分離線134分為左pd像素114a和右pd像素114b。第一分離線132或第二分離線134向非正交于第一圖像傳感像素112和第二圖像傳感像素114之間的邊界線130的方向延伸。在一些實(shí)施例中，第一分離線132或第二分離線134沿著相應(yīng)像素的對角線，因此每個(gè)左pd像素和右pd像素(例如，112a、112b或114a、114b)具有直角三角形形狀。在一些實(shí)施例中，相鄰像素的分離線，例如第一分離線132和第二分離線134，沿著相應(yīng)像素的交叉對角線。第一分離線132和第二分離線134可互相垂直。因此，第一圖像傳感像素112的左pd像素和右pd像素112a、112b的斜邊垂直于第二圖像傳感像素114的左pd像素和右pd像素114a、114b的斜邊。

左pd像素(例如，112a、116a)的每個(gè)包括左傳輸門222a，且右pd像素的每個(gè)(例如，114b)包括右傳輸門222b。在一些實(shí)施例中，相鄰pd像素的傳輸門是沿著兩個(gè)圖像傳感像素的邊界線的鏡像。例如，第二圖像傳感像素114的右傳輸門222b是第一圖像傳感像素112的左傳輸門222a沿著邊界線130的鏡像。第二圖像傳感像素114的左傳輸門222a是第一圖像傳感像素112的右傳輸門222b沿著邊界線130的鏡像。

在一些實(shí)施例中，第一圖像傳感像素112的右傳輸門222b和第二圖像傳感像素114的左傳輸門222a可操作地連接到共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)228。在一些實(shí)施例中，共用浮置節(jié)點(diǎn)也可連接到相鄰行中的傳輸門，以使2×2相位檢測像素陣列通過相應(yīng)的傳輸門連接到一個(gè)共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)。例如，在一列中的右pd像素114b和122b的右傳輸門222b和在另一列中的左pd像素116a、124a的左傳輸門222a可操作地連接到同一共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)228。

重置開關(guān)晶體管224和源極跟隨晶體管226設(shè)置在第一圖像傳感像素112的左光電二極管220a和第二圖像傳感像素114的右光電二極管220b之間。由于相位檢測像素陣列的圖案設(shè)置為四個(gè)相位檢測像素共享一個(gè)浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)、一個(gè)源極跟隨晶體管或其他處理和控制器件，因此可有效使用芯片空間并提高圖像傳感器的靈敏度。

圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的圖1的cmos圖像傳感器像素陣列100(沿著線a-a′)的截面圖200。

如截面圖200所示，cmos圖像傳感像素陣列具有左和右相位檢測像素的左和右光電二極管220a、220b。左和右光電二極管220a、220b設(shè)置在襯底212內(nèi)。左pd像素(例如，112a、116a)的每個(gè)包括可操作地連接到左光電二極管220a的左傳輸門222a，且右pd像素(例如，114b)的每個(gè)包括可操作地連接到右光電二極管220b的右傳輸門222b。

濾色器陣列設(shè)置在襯底212上方，包括分為左濾色器和右濾色器的濾色器，左濾色器(例如，102a、104a、106a)覆蓋相應(yīng)左光電二極管220a，右濾色器(例如，102b、104b、106b)覆蓋相應(yīng)右光電二極管220b。在一些實(shí)施例中，濾色器102、104、106過濾不同輻射光譜。例如，對于rgb圖像傳感器，第一濾色器102可配置為傳輸藍(lán)光而阻擋其他顏色光；第二濾色器104可配置為傳輸紅光；第三濾色器106可配置為傳輸綠光。同一圖像傳感像素的左濾色器和右濾色器配置為過濾相同的輻射光譜。例如，第一圖像傳感像素112的左濾色器102a和右濾色器102b配置為傳輸藍(lán)光。

復(fù)合柵格206設(shè)置在濾色器之間以用于隔離目的。在一些實(shí)施例中，復(fù)合柵格206包括設(shè)置在介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a內(nèi)的金屬柵格結(jié)構(gòu)206b。在一些實(shí)施例中，介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a可包括一個(gè)或多個(gè)介電結(jié)構(gòu)，例如，氮化硅柵格、氮氧化硅柵格或二氧化硅柵格。在一些實(shí)施例中，緩沖層210可設(shè)置在濾色器陣列和光電二極管陣列之間，配置為增強(qiáng)入射輻射的傳輸。

在一些實(shí)施例中，互連結(jié)構(gòu)214設(shè)置在與濾色器陣列相對的襯底212下。互連結(jié)構(gòu)214包括設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)介電層218內(nèi)的多個(gè)金屬線216(例如，銅引線和/或通孔)。在一些實(shí)施例中，傳輸門222a、222b和一些處理器件，例如源極跟隨晶體管226或重置開關(guān)晶體管224，可設(shè)置在襯底212和介電層218內(nèi)。圖像信號處理器配置為接收和計(jì)算來自相位檢測像素的輻射強(qiáng)度信號，且生成有關(guān)圖像傳感器的聚焦情況的信號。應(yīng)當(dāng)理解，盡管圖2示出了后側(cè)照明結(jié)構(gòu)(bis)，也可使用前照明結(jié)構(gòu)(fis)。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的示出圖1的cmos圖像傳感像素陣列100內(nèi)的pd像素114b、122b、116a和124a的連接關(guān)系的電路圖。在一些實(shí)施例中，2×2相位檢測像素陣列連接到共享的源極跟隨晶體管的柵極。例如，在一列中的右pd像素114b、122b和在另一列中的左pd像素112a、118a可操作地連接到同一共享的源極跟隨晶體管226。圖3示出了右pd像素114b、122b通過共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)228連接到共享的源極跟隨晶體管226的柵極，而左pd像素116a、124a連接到不同的源極跟隨晶體管226’。如上所述，盡管未在圖3示出，源極跟隨晶體管226可進(jìn)一步與左pd像素112a、118a共享。

圖4a至圖4e示出了根據(jù)一些不同實(shí)施例的圖1的cmos圖像傳感器像素陣列100(沿著線b-b′)的截面圖400a-400e。

如圖4a所示，復(fù)合柵格206將每個(gè)左或右濾色器與相鄰的左或右濾色器(例如，102a、102b、104a、104b)分開。介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a的上表面與左或右濾色器的上表面對齊。金屬柵格206b設(shè)置在相鄰相位檢測像素之間(例如，112、118)且還在同一相位檢測像素對的相鄰左和右濾色器(例如，102a、102b)之間。在一些實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)204設(shè)置在襯底212內(nèi)。隔離結(jié)構(gòu)204可包括在相鄰光電二極管220a、220b之間的多個(gè)介電溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

如圖4b所示，在一些替代實(shí)施例中，復(fù)合柵格結(jié)構(gòu)206的金屬柵格結(jié)構(gòu)206b可設(shè)置在相鄰相位檢測像素之間(例如，112、118)，但不存在于同一相位檢測像素對的相鄰左和右濾色器(例如，102a、102b)之間。這樣，與圖4a所示的金屬柵格相比，可減少由金屬柵格引起的入射輻射的不需要的反射。介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a可設(shè)置在相鄰左和右濾色器(例如，102a、102b)之間，以引導(dǎo)入射輻射到相應(yīng)光電二極管(例如，220a、220b)并減少串?dāng)_。在一些實(shí)施例中，襯底212內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)204包括設(shè)置在圖像傳感像素(例如，112、118)之間的第一部分204a和設(shè)置在相鄰左和右光電二極管(例如，220a、220b)之間的第一部分204b。第二部分204b可比第一部分204a淺。

如圖4c所示，在一些實(shí)施例中，圖像傳感像素(例如，112)內(nèi)的介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a的高度可小于左或右濾色器(例如，102a、102b)的高度。同一圖像傳感像素(例如，112)的左和右濾色器(例如，102a、102b)可通過在下部的介電導(dǎo)光結(jié)構(gòu)206a和/或金屬柵格結(jié)構(gòu)206b分開，且在上部無縫。因此，大量入射輻射能夠穿過濾色器而并被光電二極管接收。圖像傳感像素(例如，112)內(nèi)的介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a和/或金屬柵格結(jié)構(gòu)206b可具有傾斜側(cè)壁，以引導(dǎo)入射輻射到相應(yīng)光電二極管并提高靈敏度。

如圖4d所示，在另一些替代實(shí)施例中，介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a的高度小于左或右濾色器(例如，102a、102b)的高度，以使左或右濾色器的上部延伸至與相鄰濾色器直接接觸，并最大化接收光的強(qiáng)度。

如圖4e所示，在一些替代實(shí)施例中，介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a可設(shè)置在相鄰相位檢測像素之間(例如，112、118)，但不存在于同一相位檢測像素對的相鄰左和右濾色器(例如，102a、102b)之間。介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a可橫向延伸在濾色器和下面的抗反射層和/或阻擋層210之間。

圖5a至圖5b、6a至圖6b、圖7和圖8a至圖8b示出了根據(jù)一些實(shí)施例的在不同制造階段的制造cmos圖像傳感器像素陣列的方法的一系列截面圖500a、600a、700、800a和相應(yīng)頂視圖500b、600b、800b。盡管以下以一系列行為或事件對截面圖和頂視圖500a-500b、600a-600b、700、800a-800b進(jìn)行說明和描述，但應(yīng)當(dāng)理解，其不受限于這些行為或事件的所示順序。例如，除在此說明和/或描述的那些之外，一些行為可與其他行為或事件以不同的順序發(fā)生和/或同時(shí)發(fā)生。此外，可不要求所有示出的動(dòng)作實(shí)施在此描述的一個(gè)或多個(gè)方面或?qū)嵤├?。此外，可以一個(gè)或多個(gè)分開的行為和/或階段進(jìn)行在此描述的行為的一個(gè)或多個(gè)。

如圖5a的截面圖500a所示，包括左光電二極管220a和右光電二極管220b的多個(gè)光電二極管形成在襯底502內(nèi)。在一些實(shí)施例中，襯底502可由塊狀半導(dǎo)體晶圓形成，該晶圓具有第一摻雜濃度的第一導(dǎo)電類型。例如，襯底502可以是使用p型摻雜劑輕度摻雜的硅晶圓。襯底502可實(shí)施為塊狀硅晶圓襯底、二元化合物襯底(例如，gaas晶圓)、三元化合物襯底(例如，algaas)或高價(jià)化合物晶圓等。光電二極管220a、220b通過摻雜區(qū)的組合形成，包括至少兩個(gè)相反摻雜區(qū)。在一些實(shí)施例中，重度摻雜p型區(qū)可集成到n阱中以形成光電二極管220a、220b的p-n接合。在一些實(shí)施例中，光電二級管220a、220b通過將重度摻雜n型區(qū)和重度摻雜p型區(qū)注入到輕度摻雜p型襯底212中形成。圖5b示出了根據(jù)一些實(shí)施例的多個(gè)光電二極管220a、220b的圖案。第一圖像傳感像素112的左光電二極管220a和右光電二極管220b沿著第一分離線132分別形成。第一分離線132可沿著第一圖像傳感像素112的對角線延伸。第二圖像傳感像素114的左光電二極管220a和右光電二極管220b沿著第二分離線134分別形成。第二分離線134可沿著第二圖像傳感像素114的與第一圖像傳感像素112的第一分離線132交叉的相對的對角線延伸。

如圖6a的截面圖600a和圖6b的頂視圖600b所示，多個(gè)處理器件形成在襯底502上方。左傳輸門222a和右傳輸門222b形成在相應(yīng)左光電二極管和右光電二極管旁。在一些實(shí)施例中，傳輸門222a、222b形成在如圖6b所示的圖像傳感像素的對角處。2×2傳輸門陣列可形成在2×2圖像傳感像素陣列的交叉區(qū)。共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)228形成在襯底502內(nèi)且被2×2傳輸門陣列環(huán)繞。在一些實(shí)施例中，一組重置開關(guān)晶體管224和源極跟隨晶體管226形成在靠近2×2傳輸門陣列的2×2圖像傳感像素陣列的交叉區(qū)。源極/漏極230形成在重置開光晶體管224和源極跟隨晶體管226的柵極旁。

如圖7的截面圖700所示，工件被翻轉(zhuǎn)并通過削薄工藝從襯底212背側(cè)被削薄。可通過化學(xué)加些拋光工藝和/或其他蝕刻工藝削薄襯底212。在一些實(shí)施例中，在削薄工藝后，光電二極管220a、220b自襯底的背側(cè)暴露。

如圖8a的截面圖800a和圖8b的頂視圖800b所示，濾色器(例如，102a、102b、104a、104b)形成并覆蓋相應(yīng)光電二極管220a、220b。在一些實(shí)施例中，抗反射層208和/或阻擋層210形成在襯底212上方。金屬柵格結(jié)構(gòu)206b設(shè)置在濾色器之間、抗反射層208上方。介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a形成在金屬柵格結(jié)構(gòu)206b上方。在一些實(shí)施例中，抗反射層208、阻擋層210和介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a可首先使用一個(gè)或多個(gè)沉積工藝形成(例如，化學(xué)汽相沉積(cvd))。然后執(zhí)行一系列蝕刻工藝以圖案化介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a和金屬柵格結(jié)構(gòu)206b以為濾色器形成開口。

然后濾色器形成在開口內(nèi)。濾色器被分配顏色，例如，紅色、綠色和藍(lán)色，且配置為傳輸分配顏色而阻擋其他顏色。在一些實(shí)施例中，第一對左和右濾色器，例如，左濾色器102a和右濾色器102b，被分配同一顏色?？拷谝粚Φ牡诙V色器，例如，左濾色器104a和右濾色器104b，可被分配不同的顏色。對于顏色分配的每一個(gè)，形成濾色器的工藝可包括形成濾色器層并圖案化濾色器層。可形成濾色器層以填充分配開口并以覆蓋介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a。然后可平坦化和/或回蝕刻濾色器層約至與介電光導(dǎo)結(jié)構(gòu)206a的上表面平齊。

在一些實(shí)施例中，從上面看各濾色器具有直角三角形形狀(如圖8b所示)。盡管未在圖中示出，在一些實(shí)施例中，第二阻擋層可形成在濾色器上方，且微透鏡202可形成在第二阻擋層上方。第二阻擋層可通過，例如，一個(gè)或多個(gè)汽相沉積、原子層沉積(ald)、旋涂等形成。微透鏡202可，例如，由與第二阻擋層相同的材料形成，和/或使用，例如，一個(gè)或多個(gè)汽相沉積、ald、旋涂等形成。在形成微透鏡層后，圖案化微透鏡層以限定相應(yīng)微透鏡的空間。例如，掩蔽微透鏡層的選擇區(qū)的光刻膠層可形成在微透鏡層上方，在微透鏡層蝕刻中用作掩膜，并隨后移除。圖案化微透鏡層后，可在圖案化微透鏡層上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)回流和/或加熱工藝以圓滑圖案化的微透鏡層的邊角。

圖9示出了制造包括圖像傳感像素和相位檢測像素的集成電路的方法的一些實(shí)施例的流程圖900。

在行為902中，提供了襯底。在襯底內(nèi)形成光電二極管陣列。圖5a至圖5b示出了對應(yīng)行為902的截面圖和頂視圖的一些實(shí)施例。

在行為904中，在襯底上方形成處理器件，包括傳輸晶體管、重置開關(guān)晶體管和源極跟隨晶體管。形成處理器件柵極以通過柵極電介質(zhì)與襯底分開。在襯底內(nèi)相應(yīng)柵極旁形成源極/漏極區(qū)。在襯底上方形成多個(gè)介電層。在介電層內(nèi)形成插塞和互連層以連接處理器件。圖6a至圖6b示出了對應(yīng)行為904的截面圖和頂視圖的一些實(shí)施例。

在行為906中，翻轉(zhuǎn)并從襯底的背側(cè)削薄工件。在削薄工藝后，光電二極管自襯底的背側(cè)暴露。圖7示出了對應(yīng)行為906的截面圖和頂視圖的一些實(shí)施例。

在行為908中，在相應(yīng)光電二極管上面形成濾色器。在一些實(shí)施例中，在光電二極管和濾色器之間形成抗反射層和/或阻擋層。圖8a至圖8b示出了對應(yīng)行為908的截面圖和頂視圖的一些實(shí)施例。

因此，由上述可知，本發(fā)明涉及一種圖像傳感器，該圖像傳感器具有浮置節(jié)點(diǎn)和/或一組設(shè)置在2×2相位檢測像素陣列的交叉區(qū)的處理器件，例如一組重置開關(guān)晶體管和源極跟隨晶體管。通過共享浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)和/或四個(gè)相位檢測陣列之間的處理器件，可有效利用芯片空間并提高圖像傳感器的靈敏度。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種cmos圖像傳感像素陣列。該cmos圖像傳感像素陣列包括彼此相鄰地成行設(shè)置的第一和第二圖像傳感像素。第一和第二圖像傳感像素的每個(gè)分別包括左pd(相位檢測)像素和右pd(相位檢測)像素，左pd像素包括可操作地連接到左傳輸門的左光電二極管，右pd像素包括可操作地連接到右傳輸門的右光電二極管。第二圖像傳感像素的右傳輸門是第一圖像傳感像素的左傳輸門沿著第一和第二圖像傳感像素之間的邊界線的鏡像。第二圖像傳感像素的左傳輸門是第一圖像傳感像素的右傳輸門沿著邊界線的鏡像。

在其他實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種cmos圖像傳感像素陣列。該cmos圖像傳感像素陣列包括彼此相鄰地成行設(shè)置的第一和第二圖像傳感像素。第一和第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左pd像素和右pd像素，左pd像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，右pd像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門。第一圖像傳感像素的左濾色器和右濾色器配置為過濾第一輻射光譜，且第二圖像傳感像素的左濾色器和右濾色器配置為過濾不同于第一輻射光譜的第二輻射光譜。第一圖像傳感像素的左和右pd像素沿著在第一方向上延伸的線分開，且第二圖像傳感像素的左和右pd像素沿著在不同于第一方向的第二方向上延伸的線分開。

在其他實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種cmos圖像傳感像素陣列。該cmos圖像傳感像素陣列包括成行設(shè)置的第一凸微透鏡和鄰近的第二凸微透鏡。cmos圖像傳感像素陣列還包括第一凸微透鏡下的第一圖像傳感像素和第二凸微透鏡下的第二圖像傳感像素。第一和第二圖像傳感像素的每個(gè)分別包括左pd像素和右pd像素。左pd像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，且右pd像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門。第一圖像傳感像素的左和右pd像素沿著第一方向分開，且第二圖像傳感像素的左和右pd像素沿著不同于第一方向的第二方向分開。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：彼此相鄰地成行設(shè)置的第一圖像傳感像素和第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和右相位檢測像素，所述左相位檢測像素包括可操作地連接到左傳輸門的左光電二極管，所述右相位檢測像素包括可操作地連接到右傳輸門的右光電二極管；其中，所述第二圖像傳感像素的所述右傳輸門是所述第一圖像傳感像素的所述左傳輸門沿著所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素之間的邊界線的鏡像；其中，所述第二圖像傳感像素的所述左傳輸門是所述第一圖像傳感像素的所述右傳輸門沿著所述邊界線的鏡像。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素之間的第一分離線在非正交于所述邊界線的第一方向上延伸。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，還包括：重置開關(guān)晶體管和源極跟隨晶體管，設(shè)置在所述第一圖像傳感像素的所述左光電二極管和所述第二圖像傳感像素的所述右光電二極管之間。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第二圖像傳感像素的所述右傳輸門和所述第二圖像傳感像素的所述左傳輸門可操作地連接到共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，其中，所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素的每個(gè)均具有直角三角形形狀；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素的斜邊垂直于所述第二圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素的斜邊。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，其中，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括位于所述左光電二極管上面的左濾色器和位于所述右光電二極管上面的右濾色器；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器配置為過濾相同的輻射光譜；其中，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素配置為檢測不同的輻射光譜。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，還包括：復(fù)合柵格，將所述第一圖傳感像素的所述左濾色器和所述第二圖像傳感像素的所述右濾色器分開，所述復(fù)合柵格包括設(shè)置在二氧化硅柵格內(nèi)的金屬柵格。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述復(fù)合柵格設(shè)置在所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器之間。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述復(fù)合柵格在所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器之間的高度小于在所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素之間的高度。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，還包括：隔離結(jié)構(gòu)的第一部分，設(shè)置在所述第一圖像傳感像素的所述右光電二極管和所述第二圖像傳感像素的所述左光電二極管之間。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，還包括：所述隔離結(jié)構(gòu)的第二部分，設(shè)置在所述第一圖像傳感像素的所述左光電二極管和所述右光電二極管之間；其中，所述隔離結(jié)構(gòu)的所述第二部分的深度淺于所述隔離結(jié)構(gòu)的所述第一部分的深度。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：彼此相鄰地成行設(shè)置的第一圖像傳感像素和第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和右相位檢測像素，所述左相位檢測像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，所述右相位檢測像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器配置為過濾第一輻射光譜，以及所述第二圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器配置為過濾不同于所述第一輻射光譜的第二輻射光譜；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著在第一方向上延伸的第一分離線分開，以及所述第二圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著在不同于所述第一方向的第二方向上延伸的第二分離線分開。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第一圖像傳感像素的所述右傳輸門和所述第二圖像傳感像素的所述左傳輸門設(shè)置在靠近所述第一圖像傳感像素和第二圖像傳感像素之間的邊界線的內(nèi)側(cè)處且共享共用浮置節(jié)點(diǎn)區(qū)。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述第二圖像傳感像素的所述右相位檢測像素共享重置開關(guān)晶體管和源極跟隨晶體管；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左傳輸門和所述第二圖像傳感像素的所述右傳輸門設(shè)置在遠(yuǎn)離所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的邊界線的外側(cè)處。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第一圖像傳感像素的所述左濾色器和所述右濾色器通過設(shè)置在所述左濾色器和所述右濾色器中間的復(fù)合柵格分開。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素共同配置為為一個(gè)圖像傳感像素。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，溝槽隔離結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一圖像傳感像素的所述左光電二極管和所述右光電二極管之間。

在上述cmos圖像傳感像素陣列中，其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素具有直角三角形形狀并且沿著所述直角三角形的斜邊彼此相對。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種cmos圖像傳感器像素陣列，包括：成行設(shè)置的第一凸微透鏡和鄰近的第二凸微透鏡；位于所述第一凸微透鏡下的第一圖像傳感像素和位于所述第二凸微透鏡下的第二圖像傳感像素，所述第一圖像傳感像素和所述第二圖像傳感像素的每個(gè)各自包括左相位檢測像素和鄰近的右相位檢測像素；其中，所述左相位檢測像素包括左濾色器、左光電二極管和左傳輸門，以及所述右相位檢測像素包括右濾色器、右光電二極管和右傳輸門；其中，所述第一圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著第一方向分開，以及所述第二圖像傳感像素的所述左相位檢測像素和所述右相位檢測像素沿著不同于所述第一方向的第二方向分開。

上述內(nèi)容概述了多個(gè)實(shí)施例的特征，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可更好地理解本發(fā)明的各方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，其可以輕松地將本發(fā)明作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計(jì)或修改其他工藝或結(jié)構(gòu)，從而達(dá)成與本文所介紹實(shí)施例的相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識到，這種等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且其可以進(jìn)行各種更改、替換和變更而不背離本發(fā)明的精神和范圍。