图像传感器的制造方法
【专利说明】图像传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年7月21日提交的申请号为10-2014-0091837的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本发明的示例性实施例涉及一种半导体器件制造技术，且更具体而言，涉及一种包括相位差检测像素的图像传感器。
【背景技术】
[0004]诸如数码照相机和摄像机之类的大部分成像设备采用自动聚焦系统。自动聚焦系统分为使用相位差检测方案的自动聚焦系统和使用对比度检测方案的自动聚焦系统。
[0005]相位差自动聚焦系统除了具有图像传感器之外还具有用于检测相位差的传感器。自动聚焦是通过基于相位差检测传感器的输出来调节透镜而完成的。相位差检测方案还需要镜体。例如，在用于数码单镜头反射(DSLR)相机的自动聚焦方案中，除了主镜体之外还提供了用于将入射光引导至相位差检测传感器的子镜体。基于相位差的自动聚焦的好处在于使得快速且高性能的自动聚焦成为可能。然而，基于相位差的自动聚焦是高成本的系统，这是因为它需要专用于所述基于相位差的自动聚焦的传感器和光学系统。
[0006]相比之下，对比度检测自动聚焦系统依赖于高频数据。这种自动聚焦的方法被称作对比度自动聚焦。由于对比度自动聚焦不需要基于相位差的自动聚焦中所必要的信号处理电路或相位检测传感器，所以对比度自动聚焦具有相对较低的成本。然而，与基于相位差的自动聚焦相比，对比度自动聚焦更慢且更不准确。
【发明内容】
[0007]实施例针对一种包括具有改善性能的相位差检测像素的图像传感器。
[0008]根据本发明的一个实施例，一种图像传感器包括:布置成二维的多个像素，其中，所述多个像素中的至少一个像素包括:光电转换层，其形成在衬底中；滤色层，其形成在光电转换层之上；第一遮光层，其形成在与滤色层相同的平面中，并且限定第一光传输区；以及第二遮光层，其形成在光电转换层与第一遮光层之间，并且限定第二光传输区。
[0009]第一遮光层可以包括滤色材料。第一遮光层可以包括黑色滤色器或红外线截止滤色器。第一遮光层可以包括具有选自红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器、青色滤色器、洋红色滤色器和黄色滤色器中的两种或更多种滤色器的层叠结构。
[0010]第一光传输区可以与滤色层相对应。滤色层可以包括选自白色滤色器、红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器、青色滤色器、洋红色滤色器和黄色滤色器中的一种。
[0011]第一光传输区和第二光传输区可以相对于光电转换层的中心沿彼此不同的方向设置。
[0012]第一光传输区的端部和第二光传输区的端部可以在光电转换层的中心处对准。第一光传输区的一部分可以与第二光传输区的一部分重叠以共用光电转换层的中心。第一光传输区和第二光传输区可以相对于光电转换层的中心彼此间隔开。
[0013]根据本发明的另一个实施例，一种图像传感器包括:布置成二维的多个像素，其中，像素包括至少一对相位差检测像素，所述至少一对相位差检测像素沿彼此不同的第一方向和第二方向对物光执行光瞳分割，并且输出光瞳分割的图像，并且所述一对相位差检测像素中的每个包括:光电转换层，其形成在衬底中；滤色层，其形成在光电转换层之上；第一遮光层，其形成在与滤色层相同的平面中并且限定第一光传输区；以及第二遮光层，其形成在光电转换层和第一遮光层之间，并且限定第二光传输区，并且所述一对相位差检测像素包括:第一相位差检测像素，其具有朝向第一方向设置的、第一遮光层的第一光传输区，并且具有朝向第二方向设置的、第二遮光层的第二光传输区；以及第二相位差检测像素，其具有朝向第二方向设置的、第一遮光层的第一光传输区，并且具有朝向第一方向设置的、第二遮光层的第二光传输区。
[0014]图像传感器还可以包括:层间电介质层，其设置在位于一侧的衬底与位于相对侧的滤色层和第一遮光层之间，并且包括第二遮光层；以及微透镜，其形成在滤色层和第一遮光层之上以与每个像素相对应。
[0015]第一遮光层可以包括滤色材料。第一遮光层可以包括黑色滤色器或者红外线截止滤色器。第一遮光层可以包括具有选自红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器、青色滤色器、洋红色滤色器和黄色滤色器中的两种或更多种滤色器的层叠结构。
[0016]第一光传输区可以与滤色层相对应。滤色层可以包括选自白色滤色器、红色滤色器、绿色滤色器、蓝色滤色器、青色滤色器、洋红色滤色器和黄色滤色器中的一种。所述一对相位差检测像素中的第一光传输区可以被设置成彼此远离，所述一对相位差检测像素中的第二光传输区可以被设置成彼此面对。
【附图说明】
[0017]图1说明利用相位差检测像素来检测相位差。
[0018]图2A和图2B是说明图1中的相位差的曲线图。
[0019]图3是说明根据本发明的一个实施例的图像传感器的像素阵列的平面图。
[0020]图4是说明根据本发明的一个实施例的相位差检测像素的示意图。
[0021]图5是说明根据本发明的一个实施例的相位差检测像素的截面图。
[0022]图6A是说明根据本发明的一个实施例的相位差检测像素中的第一遮光层的平面图。
[0023]图6B是说明在根据本发明的一个实施例的相位差检测像素中的第二遮光层的平面图。
[0024]图7是示出根据本发明的一个实施例的图像传感器中的自动聚焦线的像素输出的曲线图。
[0025]图8是示出根据本发明的一个实施例的图像传感器中的像素输出的移位量Sf和离焦量Df的曲线图。
【具体实施方式】
[0026]以下将参照附图更详细地描述各种实施例。然而，本发明可以采用不同的形式来实施，且不应当被解释为局限于本文所列的实施例。更确切地，提供这些实施例使得本公开将充分且全面，并向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。在本公开中，相同的附图标记在各个附图和实施例中表示相同的部分。
[0027]附图不一定按比例绘制，且在一些情况下，可能夸大比例以清楚地图示实施例的特征。当第一层被称作在第二层“上”或在衬底“上”时，不仅表示第一层直接形成在第二层或衬底上，还表示在第一层和第二层或衬底之间存在第三层。
[0028]以下实施例针对一种安装在自动聚焦系统上的图像传感器。更具体地，以下实施例描述一种安装在利用相位差检测方案的自动聚焦系统上的图像传感器。实施例提供一种包括具有改善精确度的相位差检测像素的图像传感器，以及一种除了包括用于获取图像的图像像素之外还包括能够检测相位差的相位差检测像素的图像传感器。相位差检测像素可以具有如下的结构来改善精确度:即具有不同光传输区的遮光板在竖直方向上层叠。在以下将描述的根据实施例的图像传感器中，布置成二维的像素可以分为图像像素和相位差检测像素，或者也可以仅存在相位差检测像素，所述相位差检测像素也用作图像像素。
[0029]在描述根据实施例的图像传感器之前，参照图1至图2来描述在相位差检测像素中检测相位差的原理。
[0030]图1说明利用相位差检测像素来检测相位差。图2A和图2B是描述图1中的相位差的曲线图。
[0031]参见图1，需要第一像素15和第二像素16以利用相位差检测像素来检测相位差。经由成像透镜11进入的入射光穿过微透镜阵列14，并且被引导至包括光电转换层(例如，光电二极管)的第一像素15和第二像素16中。第一像素15和第二像素16包括开口(或光传输区)，所述开口用于限制成像透镜11的光瞳12和光瞳13。所述开口由遮光罩17和18限定，所述遮光罩17和18限制成像透镜