具有外部和内部地址标记的图像传感器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月25日提交的第10-2016-0050027号韩国专利申请的优先权，该案通过引用整体合并于此。

本发明构思的示例性实施例涉及一种具有多种地址标记的图像传感器。

背景技术：

图像传感器是一种将光学图像转换为电信号的设备。近年来，随着计算机工业和通信工业的发展，在各种领域诸如数码相机、便携式摄像机、pcs(个人通信系统)、游戏机、监控摄像机、医学微型摄像机和机器人等，对于具有提高的集成度和性能的图像传感器的需求在增加。近来，一项通过感测光的相位差来执行自动聚焦的技术受到关注。

为了在图像传感器的像素阵列的制造过程中检查缺陷以及故障像素，需要指定每一像素的位置的地址标记。具体地，在通过使用肉眼、光学显微镜或者电子显微镜检查故障像素的情况下，需要参照点或者参照地址标记以方便找到特定像素的位置。

技术实现要素：

本发明构思的各种实施例提供一种具有外部地址标记和内部地址标记的图像传感器。

根据一个实施例的图像传感器可以包括：有源层，其包括像素块和间隙；外部有源地址标记，其位于有源层之外；以及内部有源地址标记，其位于有源层中和间隙中。像素块可以以矩阵形式布置。间隙可以设置在像素块之间。

间隙可以包括垂直间隙和水平间隙。垂直间隙可以垂直延伸穿过有源层。水平间隙可以水平延伸穿过有源层。

内部有源地址标记可以包括内部有源块地址标记和内部有源像素地址标记。内部有源块地址标记可以位于垂直间隙和水平间隙的交叉处。内部有源像素地址标记可以位于垂直间隙或者水平间隙中的至少一个处。

所述内部有源地址标记可以具有浅沟槽隔离(sti)形状。

图像传感器还可以包括：栅极层，形成在有源层之上并且包括栅极图案；内部栅极块地址标记，形成在栅极层中并且与内部有源块地址标记对齐；以及内部栅极像素地址标记，形成在栅极层中并且与内部有源像素地址标记对齐。内部栅极块地址标记和内部栅极像素地址标记中的每一个可以位于与栅极图案相同的水平高度。

图像传感器还可以包括：金属层，形成在有源层之上并且包括金属图案；内部金属块地址标记，形成在金属层中并且与内部有源块地址标记对齐；以及内部金属像素地址标记，形成在金属层中并且与内部有源像素地址标记对齐。内部金属块地址标记和内部金属像素地址标记中的每一个可以位于与金属图案相同的水平高度。

图像传感器还可以包括：微透镜层，形成在有源层之上并且包括图案区域和无图案区域；以及微透镜，以矩阵形式设置在图案区域中。无图案区域可以包括外部无图案区域和内部无图案区域。外部无图案区域可以与外部有源地址标记对齐。内部无图案区域可以与内部有源地址标记对齐。

图像传感器还可以包括：彩色滤光层，形成在微透镜层和有源层之间，并且包括滤光区域和非滤光区域；以及彩色滤光器，以矩阵形式设置在滤光区域上，并且不设置在非滤光区域上。非滤光区域可以包括外部非滤光区域和内部非滤光区域。外部非滤光区域可以与外部无图案区域和外部有源地址标记对齐。内部非滤光区域可以与内部无图案区域和内部有源地址标记对齐。

根据一个实施例的图像传感器可以包括：像素阵列，其包括有源层、栅极层、金属层以及微透镜层，并且像素阵列可以包括像素块和像素块之间的间隙。图像传感器可以包括设置在间隙中的地址标记。

有源层可以包括设置在衬底中的有源区域和浅沟槽隔离(sti)图案。地址标记可以包括设置在衬底中的有源地址标记。浅沟槽隔离(sti)图案和有源地址标记可以设置于同一水平高度。

栅极层可以包括栅极图案。地址标记可以包括栅极地址标记。栅极图案和栅极地址标记可以设置于实质相同的水平高度。

金属层可以包括金属图案。地址标记可以包括金属地址标记。金属图案和金属地址标记可以设置于实质相同的水平高度。

微透镜层可以包括微透镜。微透镜层可以包括其中未设置微透镜的无图案区域。间隙和无图案区域可以垂直对齐。

根据一个实施例的图像传感器可以包括：像素块和像素块之间的间隙；设置在像素块中的有源区域、浅沟槽隔离(sti)区域、栅极图案、金属图案和微透镜；外部地址标记，在像素块周围；以及内部地址标记，设置在间隙中。

内部地址标记可以包括互相垂直对齐的内部有源地址标记、内部栅极地址标记和内部金属地址标记。

外部地址标记可以包括互相垂直对齐的外部有源地址标记、外部栅极地址标记和外部金属地址标记。

图像传感器还可以包括：内部无图案区域，其与内部有源地址标记、内部栅极地址标记和内部金属地址标记垂直对齐，并且已从内部无图案区域中移除了微透镜。

图像传感器还可以包括：外部无图案区域，其与外部有源地址标记、外部栅极地址标记和外部金属地址标记不垂直对齐，并且已从外部无图案区域中移除了微透镜。

根据本实施例的技术范围，在像素阵列中设置地址标记，使得可以在短时间内找到并检测特定位置处的像素。

根据本实施例的技术范围，检测图像传感器花费的时间缩短了，使得可以提高图像传感器的产率。

附图说明

图1是示意性图示根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的方框图。

图2a至图2f是根据本发明构思的各个实施例的图像传感器的像素阵列的示意性布局。

图3a至图3e分别为根据本发明构思的实施例的图像传感器的像素阵列的有源层、栅极层、下金属层、上金属层以及微透镜层的布局。

图4a和图4b是沿图2a的i-i’线截取得到的根据本发明构思的实施例的图像传感器的像素阵列的截面图。

图5是概念性地图示根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的微透镜层的外部无图案区域的布局。

图6是示意性图示包括具有一个或者更多个根据本发明构思的各种实施例的像素阵列的图像传感器的电子设备的图。

具体实施方式

下文中将参考附图来更详细地描述本发明构思的各个实施例。然而，本发明构思可以以不同的形式来实施，并且不应被理解为局限于在本文中列举的实施例。更确切地说，提供这些实施例使得本公开将彻底和完整，并且向本领域的技术人员充分传达本发明构思的范围。贯穿本公开，在本发明构思的各个附图和实施例中，相同的附图标记始终指代相同的部件。

图1是示意性图示根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的方框图。参见图1，根据本发明构思的一个实施例的图像传感器可以包括像素阵列1、相关双采样器(cds)2、数-模转换器(adc)3、缓冲器4、行驱动器5、时序发生器6、控制寄存器7，以及斜坡信号发生器8。

像素阵列1可以包括以矩阵结构设置的多个像素。所述多个像素可以将光图像信息转换为电图像信号，并且可以通过列线将该电图像信号传送至cds2。所述像素中的每一个可以分别耦接至行线中的一个和列线中的一个。

cds2可以保持从像素阵列1的像素接收的电图像信号并且对其进行采样。例如，cds2可以根据从时序发生器6提供的时钟信号来对参考电压电平和所接收的电图像信号的的电压电平进行采样，产生与两信号之差相对应的模拟信号，以及将该模拟信号传送至adc3。

adc3可以将接收到的模拟信号转换为数字信号，以及将该数字信号传送至缓冲器4。缓冲器4可以锁存接收到的数字信号，以及顺序地输出该锁存的信号至外部视频信号处理器。缓冲器4可以包括用以锁存数字信号的存储器和用以放大数字信号的感测放大器。

行驱动器5可以根据时序发生器6的信号来驱动像素阵列1的像素。例如，行驱动器5可以产生驱动信号以选择性地驱动行线之中的一个。

时序发生器6可以产生时序信号以控制cds2、adc3、行驱动器5以及斜坡信号发生器8。

控制寄存器7可以产生控制信号以控制缓冲器4、时序发生器6以及斜坡信号发生器8。

在时序发生器6的控制下，斜坡信号发生器8可以产生斜坡信号以控制自缓冲器4输出的图像信号。

图2a至图2f是根据本发明构思的各个实施例的图像传感器的像素阵列1a至1f的概念布局。

参见图2a至图2f，根据本发明构思的各个实施例，图像传感器的像素阵列1a至1f中的每一个可以包括具有多个像素块15的像素区域10、在多个像素块15周围的外部地址标记30，以及在多个像素块15之间的内部地址标记40。像素阵列1a至1f可以包括n×m像素块15，其中n和m为整数。例如，在像素阵列1a至1f中的每一个中，像素块15中的每一个具有8×4像素布置。在一些实施例中，像素阵列1a至1f可以包括比8×4大的像素块15。

外部地址标记30可以指示像素块15的开始位置和/或结束位置，以及像素块15的具体位置。外部地址标记30可以指示第10像素的位置、第50像素的位置、第64像素的位置、第100像素的位置、第128像素的位置、第200像素的位置、第256像素的位置、第300像素的位置、第400像素的位置、第500像素的位置、第512像素的位置、第1000像素的位置，或者第1024像素的位置。在另一实施例中，外部地址标记30可以指示具体顺序编号的像素的位置。外部地址标记30可以具有十字形、条形、段形或块形。外部地址标记30可以具有各种大小、宽度或者长度。

参见图2a，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以包括内部块地址标记41和内部像素地址标记43，所述内部块地址标记41和内部像素地址标记43设置在间隙20v和20h之中，所述间隙20v和20h在像素块15之间延伸以使像素块15彼此区分。间隙20v和20h可以包括垂直延伸的垂直间隙20v和水平延伸的水平间隙20h。具体地，内部块地址标记41可以设置于垂直间隙20v和水平间隙20h的交叉处，而内部像素地址标记43可以设置于垂直间隙20v或者水平间隙20h之中。内部块地址标记41中的每一个可以具有十字形状。

参见图2b，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以包括具有十字形状的内部块地址标记41以及具有离散条形的内部像素地址标记43。

参见图2c，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以包括具有点形或块形的内部块地址标记41以及具有离散条形的内部像素地址标记43。

参见图2d，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以仅包括具有十字形的内部块地址标记41。例如，可以省略如图2a至图2c中所示的内部像素地址标记43。

参见图2e，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以仅包括具有点形或块形的内部块地址标记41。例如，可以省略如图2a至图2c中所示的内部像素地址标记43。

参见图2f，根据本发明构思的一个实施例，内部地址标记40可以具有彼此平行的双条形状或者井号(#)形。

图3a至图3e分别为根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的像素阵列1的有源层atl、栅极层gtl、下金属层ml1、上金属层ml2以及微透镜层mll的布局。

参见图3a，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的像素阵列1的有源层atl可以包括像素块15周围的外部有源地址标记55、以及设置在像素块15之间的间隙20v和20h之中的内部有源地址标记57。内部有源地址标记57可以包括设置在垂直间隙20v和水平间隙20h的交叉处的内部有源块地址标记58、以及设置在垂直间隙20v或者水平间隙20h之中的内部有源像素地址标记59。所述像素块15可以包括以矩阵形式设置的多个有源区域51。所述有源区域51可以包括光电二极管。

在本发明构思的一些实施例中，有源层atl可以划分为光电二极管层和浅沟槽隔离(sti)层。例如，所述光电二极管层可以仅包括有源区域51，并且可以不包括外部有源地址标记55和/或内部有源地址标记57。所述sti层可以包括sti图案(未图示)、外部有源地址标记55和/或内部有源地址标记57。

参见图3b，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的像素阵列1的栅极层gtl可以包括像素块15中的栅极图案61、像素块15周围的外部栅极地址标记65、以及像素块15之间的内部栅极地址标记67。内部栅极地址标记67可以包括设置在垂直间隙20v和水平间隙20h的交叉处的内部栅极块地址标记68、以及设置在垂直间隙20v或者水平间隙20h之中的内部栅极像素地址标记69。栅极图案61可以对应于传输晶体管、复位晶体管、驱动晶体管和选择晶体管之中的至少一个栅电极。因此，栅极图案61、外部栅极地址标记65、以及内部栅极地址标记67可以设置在实质相同的高度水平。

参见图3c，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的像素阵列1的下金属层ml1可以包括水平延伸的条形水平下金属图案72和垂直延伸的线形垂直下金属图案73(二者与像素块15重叠)、像素块15周围的外部下金属地址标记75、以及像素块15之间的内部下金属地址标记77。内部下金属地址标记77可以包括设置在垂直间隙20v和水平间隙20h的交叉处的内部下金属块地址标记78、以及设置在垂直间隙20v或者水平间隙20h之中的内部下金属像素地址标记79。水平下金属图案72中的每一个可以具有彼此平行的两行条形。水平下金属图案72、垂直下金属图案73、外部下金属地址标记75、以及内部下金属地址标记77可以设置在实质相同的水平高度。

参见图3d，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的像素阵列1的上金属层ml2可以包括垂直延伸的条形垂直上金属图案82和水平延伸的线形水平上金属图案83(二者与像素块15重叠)、像素块15周围的外部上金属地址标记85、以及像素块15之间的内部上金属地址标记87。内部上金属地址标记87可以包括设置在垂直间隙20v和水平间隙20h的交叉处的内部上金属块地址标记88、以及设置在垂直间隙20v或者水平间隙20h之中的内部上金属像素地址标记89。垂直上金属图案82、水平上金属图案83、外部上金属地址标记85、以及内部上金属地址标记87可以设置在实质相同的水平高度。

根据本发明构思的各种实施例，可以选择性省略参照图3a至图3d描述的内部有源地址标记57、内部栅极地址标记67、内部下金属地址标记77，以及内部上金属地址标记87。即，地址标记57、67、77和87并不总是形成于全部atl、gtl、ml1和ml2层中。

参见图3e，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的像素阵列1的微透镜层mll可以包括与像素块15重叠并对齐的以矩阵形式设置的多个微透镜93，其中微透镜层mll可以具有垂直间隙20v和水平间隙20h、与内部地址标记40重叠并对齐的方形内部无图案区域97、以及与外部地址标记30重叠并对齐或者相邻的方形外部无图案区域95。

例如，内部无图案区域97可以与垂直间隙20v和水平间隙20h重叠并对齐，并且外部无图案区域95可以与外部有源地址标记55、外部栅极地址标记65、外部下金属地址标记75和外部上金属地址标记85重叠并对齐或者相邻。外部无图案区域95和内部无图案区域97可以通过移除一些微透镜93或者通过不形成这些微透镜93来形成。因此，即使微透镜93形成以后，也可以容易地识别外部地址标记30和内部地址标记40。

根据外部地址标记30的长度、宽度和大小，外部无图案区域95可以具有不同的形状。例如，与具有一个十字形的外部无图案区域95相比，具有两个十字形并且与外部地址标记30重叠并对齐的外部无图案区域95可以具有通过移除更大量微透镜93而获得的形状。微透镜层mll可以具有与彩色滤光层实质相同的布局。因此，根据本发明构思的一些实施例，图像传感器的像素阵列1还可以包括具有与微透镜层mll实质相同布局的彩色滤光层。在本发明构思的一些实施例中，外部无图案区域95和内部无图案区域97可以通过移除一些彩色滤光器或者通过不形成这些彩色滤光器来形成。

图4a和图4b是根据本发明构思的实施例的图像传感器的像素阵列的截面图。

参见图4a，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器可以包括背照式图像传感器(bis)。具体地，所述图像传感器可以包括有源层atl、栅极层gtl、下金属层ml1、上金属层ml2、以及微透镜层mll。

有源层atl可以包括衬底sub中像素块15中的有源区域51、以及间隙20中的内部有源地址标记57。有源区域51可以包括光电二极管。内部有源地址标记57可以设置在衬底sub中并具有sti形状。在本发明构思的一些实施例中，sti图案(未图示)还可以设置在有源区域51之间。因此，内部有源地址标记57和sti图案可以包括实质相同的材料，并且可以设置在实质相同的水平高度。

栅极层gtl可以包括像素块15中的栅极图案61、以及间隙20中的内部栅极地址标记67。栅极图案61和内部栅极地址标记67可以包括实质相同的材料，并且可以设置在实质相同的水平高度。

下金属层ml1可以包括像素块15中的下金属图案71、以及内部下金属地址标记77。下金属图案71和内部下金属地址标记77可以包括实质相同的材料，并且可以设置在实质相同的水平高度。

上金属层ml2可以包括像素块15中的上金属图案81、以及内部上金属地址标记87。上金属图案81和内部上金属地址标记87可以包括实质相同的材料，并且可以设置在实质相同的水平高度。

微透镜层mll可以包括像素块15中的彩色滤光器91和微透镜93。在微透镜层mll中，彩色滤光器91和微透镜93可以不设置在间隙20中。即，在微透镜层mll中，内部无图案区域97可以设置在间隙20中。

外部有源地址标记55、外部栅极地址标记65、外部下金属地址标记75、以及外部上金属地址标记85可以垂直对齐。内部无图案区域97可以不与外部有源地址标记55、外部栅极地址标记65、外部下金属地址标记75、以及外部上金属地址标记85垂直对齐。例如，内部无图案区域97可以与外部有源地址标记55、外部栅极地址标记65、外部下金属地址标记75、以及外部上金属地址标记85相邻设置。

内部有源地址标记57、内部栅极地址标记67、内部下金属地址标记77、内部上金属地址标记87、以及内部无图案区域97可以彼此垂直对齐。

参见图4b，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器可以包括前照式图像传感器(fis)。具体地，所述图像传感器可以包括有源层atl、栅极层gtl、下金属层ml1、上金属层ml2、以及微透镜层mll。

有源层atl可以包括像素块15中的有源区域51、有源区域51之间的sti图案52、以及间隙20中的内部有源地址标记57。所述有源区域51可以包括光电二极管。所述内部有源地址标记57可以包括sti形状。

栅极层gtl可以包括像素块15中的栅极图案61、以及间隙20中的内部栅极地址标记67。下金属层ml1可以包括像素块15中的下金属图案71、以及内部下金属地址标记77。上金属层ml2可以包括像素块15中的上金属图案81、以及内部上金属地址标记87。

微透镜层mll可以包括像素块15中的彩色滤光器91以及微透镜93。在微透镜层mll中，彩色滤光器91和微透镜93可以不设置在间隙20中。即，在微透镜层mll中，内部无图案区域97可以设置在间隙20中。

内部有源地址标记57、内部栅极地址标记67、内部下金属地址标记77、内部上金属地址标记87、以及内部无图案区域97可以彼此垂直对齐。

图5是概念性地图示根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的微透镜层mll的外部无图案区域95的布局。

参见图5，根据本发明构思的一个实施例，图像传感器的微透镜层mll的外部无图案区域95可以具有各种几何形状。如上所述，外部无图案区域95可以包括通过以各种形状移除微透镜93形成的空白区域。外部无图案区域95可以根据像素块15或者像素数量以均匀的方式和重复的方式设置。

图6是示意性图示包括根据本发明构思的一个实施例的图像传感器的电子设备的图。

参见图6，电子设备可以包括能够拍摄静态图像或者动态图像的照相机。电子设备可以包括光学系统或者光学透镜910、快门单元911、控制并驱动图像传感器900和快门单元911的驱动单元913，以及信号处理单元912。

光学系统910将图像光(即入射光)从物体引导到图像传感器900的像素阵列1。光学系统910可以包括多个光学透镜。快门单元911控制图像传感器900的光照射时段和屏蔽时段。驱动单元913控制图像传感器900的传输操作和快门单元911的快门操作。信号处理单元912对自图像传感器900输出的信号执行各种类型的信号处理。在信号处理之后，图像信号dout被储存于存储介质(诸如存储器)中或者被输出至显示器等。

虽然已经为了说明的目的描述了各个实施例，但对于本领域的技术人员将明显的是，在不脱离在所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围的前提下，可以做出各种变化和修改。