CN101189723A - 相同/对称金属屏蔽 - Google Patents
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Abstract
一种图像传感器，包括具有多个像素的单位晶格；所述单位晶格包括：多个光电探测器，具有两个或更多子集，其中每个子集都具有不同于另一个子集的物理形状；以及遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
Description
技术领域
本发明大体上涉及图像传感器领域，更具体地，涉及一种图像传感器，在所述图像传感器中，光屏蔽的未对准不改变孔的大小。
背景技术
参考图1，示出了具有光电二极管20、电路30以及隔离40和互连层50的现有技术的像素10。需要互连层来连接光电二极管20和电路30以及将像素10连接到像素阵列70中。孔(由层50a、50b以及没有被层50b覆盖的光电二极管20的边界限定)通过光电二极管20和互连层50的对准来设定。光电二极管20相对于互连层50的未对准会导致孔改变大小，这影响了像素性能。
参考图2，示出了由诸如第一像素10a和第二像素10b的多个像素10组成的现有技术的像素超晶格(supercell)80，其中每个像素10包括光电二极管20。像素超晶格80内的像素10共享着电路30和隔离40以及互连层50。假定由于部件的共享而使第一像素的布局会不同于第二像素的布局，光电二极管20相对于互连层50的未对准会导致孔(由层50a、50b和没有被层50覆盖的光电二极管20的边界限定)在第一像素10a和第二像素10b之间的大小改变不相同，这影响了像素性能。这将自然地扩展到包括两个以上像素10的像素超晶格80。
参考图3，示出了现有技术的基本像素10，其中通过在第三互连层50c上建立孔90来消除孔90的变化。这个层50c是诸如第一互连层50a或第二互连层50b的任何其他互连层的最顶层，这是因为它必须在两个方向上无缝隙地进行连接。它还产生了最小尺寸的孔90，这是由于它必须产生比以别的方式产生的孔更小的孔90，因为它必须是控制孔。
因此，就存在着在整个制造设计容限内匹配光响应的需求。
发明内容
本发明旨在克服上述问题中的一个或多个。总体上，根据本发明的一个方面，本发明在于一种图像传感器，包括具有多个像素的单位晶格(unit cell)的图像传感器；所述单位晶格包括：(a)多个光电探测器，具有两个或更多子集，其中每个子集都具有不同于另一个子集的物理形状；(b)遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
参考附图，通过阅读以下优选实施例的详细描述以及随附权利要求将会更清楚地理解和认识本发明的这些以及其他方面、目的、特征和优势。
本发明的有益效果
本发明的优势在于：不会因遮光层的未对准而改变孔大小。
附图说明
图1是现有技术图像传感器的顶视图；
图2是另一个现有技术图像传感器的顶视图；
图3是又一个现有技术图像传感器的顶视图；
图4是本发明的图像传感器的顶视图；
图5是本发明的图像传感器的可替换的实施例的顶视图；
图6是本发明的图像传感器的第二可替换的实施例的顶视图；
图7是本发明的图像传感器的第三可替换的实施例的顶视图；
图8是本发明的图像传感器的第四可替换的实施例的顶视图；
图9是本发明的图像传感器的第五可替换的实施例的顶视图；
图10是用于说明本发明的图像传感器的典型商业实施例的数字照相机。
具体实施方式
参考图4，示出了本发明的图像传感器110的两个光电二极管100。每个光电二极管100响应于光而聚集电荷。光电二极管100被构形为相同或基本相同。存在第一互连层120a和第二互连层120b，两者组合形成光屏蔽。具有指导意义的是，注意到优选地第一互连层120a和第二互连层120b的用处不仅仅在于光屏蔽。例如，它们可以用互连，以提供偏置或控制时钟；提供从像素130读取信号的装置；或提供像素130或像素超晶格(被定义为其中具有不相同的形状的元件但是在图像传感器110上具有重复图案的两个或更多像素)内的局部互连，其中像素超晶格未在图4中示出，而在图5、7和9中示出。第一互连层120a在一个方向限定孔，第二互连层120b被定位成使得它在与第一互连层正交的方向上限定孔。在这个实施例中，孔的大小并不随第一互连层120a和第二互连层120b相对于彼此或相对于其他层(包括限定光电二极管100的任何层)的对准而改变。换句话说，遮光层被定位成使得遮光层相对于光电二极管100的任何物理平移在光电二极管100的光响应中都产生基本上相等的变化。
仍参考图4，示出了隔离105和电路115。隔离105使光电二极管100和电路115彼此隔离，电路115提供了与光电二极管100的复位和读出有关的功能。
参考图5，示出了图4的可替换的实施例。在这个实施例中，超晶格140由包括光电二极管100的像素130a和130b组成。具有指导意义的是，注意到光电二极管100是彼此的镜像(或基本上为镜像)。虽然示出的光电二极管100沿y轴成镜像，但是光电二极管100可以在任一方向成镜像。第一互连层120a和第二互连层120b与图4中的那些层相同。在这个实施例中，孔(由层120a、120b以及没有被层120a和120b覆盖的光电二极管100的边界限定)的大小不随第一互连层120a和第二互连层120b相对于彼此或相对于其他层(包括限定光电二极管100的任何层)的对准而改变。
参考图6，示出了第二可替换的实施例。光电二极管100和第一互连层120a和第二互连层120b与图5中的那些层相同，除了第二互连层120b在y方向上的长度较短。具有指导意义的是，注意到孔是由第一互连层120a和光电二极管100限定的。
参考图7，示出了第三可替换的实施例。这个实施例与图6中的实施例相同，除了光电二极管100沿y轴是彼此呈镜像的(或基本上为镜像)。虽然示出了光电二极管100沿y轴成镜像，但是光电二极管100可以沿任一方向成镜像。具有指导意义的是，注意到其中的孔被限定成与图6中的孔相同。
参考图8，示出了第四可替换的实施例。在这个实施例中，存在另外金属元件150，所述另外金属元件在物理上位于第二互连层120b上。所述另外金属元件150提供除形成孔的一部分以外的任何功能。与之前类似，第一互连层120a在一个方向上限定孔，第二互连层120b在正交方向上限定该孔。与本发明的其他实施例类似，孔的大小不随第一互连层120a和第二互连层120b相对于彼此或相对于其他层(包括限定光电二极管100的任何层)的对准而改变。
参考图9，示出了第五可替换的实施例，它与图8的实施例相同，除了光电二极管100是沿y轴是彼此呈镜像的(或基本上为镜像)。
参考图10，示出了其中具有本发明的图像传感器110的数字照相机160，以用于说明典型的商业实施例。
最后，为清楚起见，应该注意到，此处所用的词“子集”包括一个或多个光电探测器。
部件列表
10现有技术像素
10a第一像素
10b第二像素
20光电二极管
30电路
40隔离层
50互连层
50a互连层
50b互连层
50c互连层
70像素阵列
80现有技术像素超晶格
90孔
100二极管
105隔离
110图像传感器
115电路
120a第一互连层
120b第二互连层
130像素
130a像素
130b像素
140像素超晶格
150另外金属元件
160数字照相机
Claims (24)
1.一种图像传感器，包括：
具有多个像素的单位晶格；所述单位晶格包括：
(a)多个光电探测器，具有两个或更多子集，其中每个子集具有不同于另一个子集的物理形状；以及
(b)遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每个子集都具有物理形状，所述物理形状是另一个子集的镜像。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中遮光层由多晶硅或互连金属组成。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述遮光层中的一个或多个的特定物理区域被单独地布置以结合其他遮光层来产生孔。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中遮光层中的一个或多个被单独地布置以产生孔。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中子集均包括相等数量的光电探测器。
7.一种图像传感器，包括：
具有多个像素的单位晶格；所述单位晶格包括：
(a)所述像素的两个或更多子集，其中每个子集都具有光电探测器和不同于另一个子集的互连图案；以及
(b)遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中每个子集都具有物理形状，所述物理形状是另一个子集的镜像。
9.根据权利要求7所述的图像传感器，其中遮光层由多晶硅或互连金属组成。
10.根据权利要求7所述的图像传感器，其中遮光层中的一个或多个的特定物理区域被单独地布置以结合其他遮光层来产生孔。
11.根据权利要求7所述的图像传感器，其中遮光层被单独地布置以产生孔。
12.根据权利要求7所述的图像传感器，其中子集均包括相等数量的光电探测器。
13.一种照相机，包括：
图像传感器，所述图像传感器包括：
具有多个像素的单位晶格；所述单位晶格包括：
(a)多个光电探测器，具有两个或更多子集，其中每个子集都具有不同于另一个子集的物理形状；以及
(b)遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
14.根据权利要求13所述的照相机，其中每个子集都具有物理形状，所述物理形状是另一个子集的镜像。
15.根据权利要求13所述的照相机，其中遮光层由多晶硅或互连金属组成。
16.根据权利要求13所述的照相机，其中遮光层中的一个或多个的特定物理区域被单独地布置以结合其他遮光层来产生孔。
17.根据权利要求13所述的照相机，其中遮光层中的一个或多个被单独布置以产生孔。
18.根据权利要求13所述的照相机，其中子集均包括相等数量的光电探测器。
19.一种照相机，包括：
图像传感器，所述图像传感器包括：
具有多个像素的单位晶格；所述单位晶格包括：
(a)所述像素的两个或更多子集，其中每个子集都具有光电探测器和不同于另一个子集的互连图案；以及
(b)遮光层，产生与每个光电探测器相关联的孔；其中遮光层被定位成使得遮光层相对于光电探测器的任何物理平移在光电探测器的光响应中都产生基本上相等的变化。
20.根据权利要求19所述的照相机，其中每个子集都具有物理形状，所述物理形状是另一个子集的镜像。
21.根据权利要求19所述的照相机，其中遮光层由多晶硅或互连金属组成。
22.根据权利要求19所述的照相机，其中遮光层中的一个或多个的特定物理区域被单独地布置以结合其他遮光层来产生孔。
23.根据权利要求19所述的照相机，其中遮光层被单独地布置以产生孔。
24.根据权利要求20所述的照相机，其中子集均包括相等数量的光电探测器。
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