CN105280651B - 图像传感器 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器包括被布置成二维的多个像素，其中，至少一个像素包括：形成在衬底中的光电转换层；形成在光电转换层之上的第一滤色器层；以及形成在第一滤色器层之上且限定关于光电转换层的光轴偏离中心形成的开口的第二滤色器层。

Description

图像传感器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月9日提交的申请号为10-2014-0069504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

本发明的各种实施例涉及半导体器件制造技术，并且更具体地涉及具有能够检测相位差的像素的图像传感器。

背景技术

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。自动聚焦系统被划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。

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。自动聚焦通过基于相位差检测传感器的输出来调节透镜而实现。相位差自动聚焦检测方案还需要反射镜。例如，在用于数码单反(Digital Single Lens Reflection，DSLR)相机的自动聚焦方案中，除了主反射镜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反射镜。基于相位差的自动聚焦是有利的，在于快速高性能的自动聚焦是可能的。然而，基于相位差的自动聚焦是高成本系统，这是因为它需要致力于基于相位差的自动聚焦的传感器和光学系统。

相比之下，对比度检测方案的自动聚焦系统依赖于来自图像传感器的高频数据。这种自动聚焦的方法被称作为对比度自动聚焦。由于对比度自动聚焦不需要对于基于相位差的自动聚焦重要的信号处理电路和另外的传感器，所以对比度自动聚焦具有相对低的成本。然而，与基于相位差的自动聚焦相比，对比度自动聚焦较慢且较不准确。

发明内容

实施例涉及一种能够在没有相位差检测传感器和光学系统的情况下执行自动聚焦的图像传感器。

根据一个实施例，一种图像传感器包括被布置成二维的像素，其中，至少一个像素包括：光电转换层，其形成在衬底中；第一滤色器层，其形成在光电转换层之上；以及第二滤色器层，其形成在第一滤色器层之上，并且限定关于光电转换层的光轴偏离中心形成的开口。

所有的像素可以包括第一滤色器层，以及所有的像素或像素中的一些可以包括第二滤色器层。第一滤色器层和第二滤色器层中的每个包括选自红色过滤器、绿色过滤器和蓝色过滤器中的一个，且第一滤色器层和第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。第一滤色器层和第二滤色器层中的每个包括选自青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个，且第一滤色器层和第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。至少一个像素的第二滤色器层可以延伸至相邻像素的第一滤色器层的上部中。

图像传感器还可以包括：中间层，其被设置在光电转换层和第一滤色器层之间；以及沟槽，其形成在中间层中对应于第一滤色器层和第二滤色器层彼此重叠的区域。中间层包括层间电介质层或衬底。第一滤色器层或第二滤色器层的全部或部分可以填充沟槽。

图像传感器还可以包括：平坦化层，其被设置在第一滤色器层和第二滤色器层之上；以及微透镜，其被设置在平坦化层之上。微透镜的光轴和光电转换层的光轴可以在位于像素的中心处的像素中对准，以及从像素的中心至像素的边缘区域，微透镜的光轴和光电转换层的光轴彼此偏离。从像素的中心至像素的边缘区域，光电转换层的光轴可以被设置成比微透镜的光轴更向外。

根据另一个实施例，一种图像传感器包括被布置成二维的像素，其中至少一个像素包括：光电转换层，其形成在衬底中；滤色器层，其形成在光电转换层之上；以及遮光过滤层，其形成在与滤色器层相同的层中，并且限定关于光电转换层的光轴偏离中心形成的开口。

所有的像素包括滤色器层，以及像素的滤色器层中的每个与光电转换层的整体或部分重叠。滤色器层可以与所述光电转换层的部分重叠的像素包括与光电转换层的不同部分重叠的遮光过滤层。所述滤色器层可以包括选自红色过滤器、绿色过滤器、蓝色过滤器、青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个。遮光过滤层包括黑色过滤器或红外线截止过滤器。遮光过滤层包括选自层叠有红色过滤器、绿色过滤器、蓝色过滤器、青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的两个或更多个过滤器的层叠结构。

图像传感器还可以包括：中间层，其被设置在光电转换层与滤色器和遮光过滤层之间；以及沟槽，其形成在与滤色器层或遮光过滤层相对应的中间层中。中间层可以包括层间电介质层或衬底。滤色器层或遮光过滤层的整体或部分可以填充沟槽。

图像传感器还可以包括：平坦化层，其被设置在滤色器层和遮光过滤层之上；以及微透镜，其被设置在平坦化层之上。微透镜的光轴和光电转换层的光轴可以在位于像素的中心处的像素中对准，以及从像素的中心至像素的边缘区域，微透镜的光轴和光电转换层的光轴可以彼此偏离。从像素的中心至像素的边缘区域，光电转换层的光轴可以被设置成比微透镜的光轴更向外。

附图说明

图1说明了利用相位差检测像素来检测相位差。

图2A和图2B是说明图1中的相位差的曲线图。

图3说明了图1中的相位差检测像素。

图4A和图4B说明了成像透镜和图3中所示的相位差检测像素的遮光掩模的位置之间的关系。

图5说明了根据第一实施例的相位差检测像素；

图6A和图6B说明了成像透镜和图5中所示的相位差检测像素中的开口的位置之间的关系。

图7说明了根据第一实施例的修改实例的相位差检测像素。

图8说明了根据第二实施例的相位差检测像素。

具体实施方式

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，相同的附图标记在本发明构思的各种附图和实施例中表示相同的部分。

附图不一定按比例绘制，且在一些情况下，可以夸大比例以清楚地说明实施例的特征。当第一层被称作为在第二层“上”或在“衬底”上时，这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之间、或者第一层和衬底之间存在第三层的情况。

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，以下实施例描述了一种安装在利有相位差检测方案的自动聚焦系统上的图像传感器。实施例提供了可以在没有相位差检测传感器和光学系统的情况下执行基于相位差的自动聚焦的图像传感器。为实现此，实施例除了具有获取图像的图像像素之外，还具有能够检测相位差的多个相位差检测像素。在实施例中，被布置成二维的像素可以被划分为图像像素和相位差检测像素，或可以仅存在相位差检测像素(其也用作图像感测像素)。

在描述根据实施例的图像传感器之前，将参照图1至图4来描述在相位差检测像素中检测相位差的原理。

图1说明了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。

参见图1，需要像素R 15和像素L 16以利用相位差检测像素来检测相位差。经由成像透镜11进入的入射光穿通微透镜阵列14，并且被引导至包括光电转换层22(在图3中示出)的像素R 15和像素L 16中。像素R 15和像素L 16包括限制来自成像透镜11的光瞳12和光瞳13的开口。开口通过限制来自成像透镜11的光瞳12和光瞳13的遮光掩模17和18来限定。在成像透镜11的光瞳12和13之中，来自设置在成像透镜11的光轴10之上的光瞳12的入射光被引导至像素L 16中，而来自设置在成像透镜11的光轴10之下的光瞳13的入射光被引导至像素R 15。像素R 15和像素L 16经由遮光掩模17和18限定的开口接收来自光瞳12和光瞳13被微透镜阵列14反向投射的入射光。这被称为“光瞳分割”。

在图2A和图2B中示出了合并光瞳分割的像素R 15和像素L 16的连续输出。在图2A和图2B的曲线图中，水平轴表示像素R 15和像素L 16的位置，而垂直轴表示像素R 15和像素L 16的输出值。将像素R 15和像素L 16的输出进行比较，可以看出，输出相同但被移位，这对应于相位差。这是由于来自成像透镜11的偏离中心形成的光瞳12和光瞳13的光的图像形成位置彼此不同。如在图2A中所示，当来自偏离中心形成的光瞳12和光瞳13的光的焦点彼此不一致时，像素R 15和像素L 16呈现出输出相位差。如在图2B中所示，当来自偏离中心形成的光瞳12和光瞳13的光的焦点彼此一致时，图像形成在相同的位置处。另外，聚焦方向可以根据聚焦差来确定。“前聚焦”表示目标处于前聚焦状态。在前聚焦时，像素R 15的输出的相位与聚焦相位相比更向左偏移，而像素L 16的输出的相位与聚焦相位相比更向右偏移。相反，“后聚焦”表示目标处于后聚焦状态。在后聚焦时，像素R 15的输出的相位与聚焦相位相比更向右偏移，而像素L16的输出的相位与聚焦相位相比更向左偏移。像素R 15和像素L 16的相位之间的偏移量可以被转换成焦点之间的偏差量。

图3说明了图1的包括像素R 15和像素L 16的相位差检测像素。

参见图1至图3，相位差检测像素包括像素R 15和像素L 16。像素R 15和像素L 16中的每个包括微透镜26、平坦化层25、滤色器层24、遮光掩模17和18、中间层23、光电转换层22以及衬底21。中间层23包括线性层(未示出)，以及光电转换层22包括光电二极管。遮光掩模17和18限定限制来自成像透镜11的光瞳12和光瞳13(在图1中示出)的开口(参见图4A和图4B的附图标记‘34A’和‘39B’)。遮光掩模17和18是线性层(未示出)或包括用于形成线性层(未示出)的材料,例如，金属材料。因此，遮光掩模17和18通过反射入射光来限制进入光电转换层22的入射光。

来自目标的入射光经由微透镜26被引导至像素R 15和像素L 16的光电转换层22，以及在光电转换层22中基于入射光产生的电荷变成像素信息。来自目标的入射光进入穿过成像透镜11的光瞳12和13，以及可以基于像素R 15和像素L 16的位置来获得与目标相对应的亮度信息。像素R 15和像素L 16可以经由遮光掩模17和18获得像素R 15信号和像素L 16信号(其具有图2A所示的相位差)。具体地，遮光掩模17和遮光掩模18被设置在微透镜26和光电转换层22之间。微透镜26的光轴(在这个实例中与光电转换层22的光轴相同)由破折线(───--───--)来表示。从微透镜26至光电转换层22的光学路径(其限定了像素R 15和像素L 16中的整个光接收区域)由虚线(----)来表示。

图4A和图4B说明了成像透镜和图3中所示的相位差检测像素的遮光掩模的位置之间的关系。图4A示出了像素R 15，而图4B示出了像素L 16。

图4A示出了成像透镜31、图3中的像素R 15、遮光掩模34的俯视图、遮光掩模34的开口34A以及成像透镜31上的光瞳32以及在遮光掩模34上的入射。图4B示出了成像透镜36、图3中的像素L 16、遮光掩模39的俯视图、遮光掩模39的开口39A以及成像透镜36上的光瞳37以及在遮光掩模39上的入射。

经由左光瞳32或右光瞳37发送的入射光分别进入像素R 15和像素L 16。遮光掩模34和遮光掩模39被设置成具有大于或小于基于光轴的50％的开口率。即，对于成像透镜31和36的光轴，像素R 15和像素L 16具有包括光轴的边界线或不包括光轴的约50％的开口率。在图4A和图4B中，成像透镜31和36的光轴由破折线“───-───”来表示。在以下实施例中，开口率可以是约50％。然而，开口率不限制为特定数，而可以被调节成适合成像感测设备的期望特性。

如上所述，相位差检测像素具有限制成像透镜的光瞳的遮光掩模。遮光掩模位于滤色器层和光电转换层之间，并且在微透镜之下。结果，具有相位差检测像素的图像传感器需要形成遮光掩模的另外工艺，这导致生产率降低。另外，当成像透镜和微透镜尽可能接近遮光掩模时，通常改善了基于相位差的自动聚焦特性。然而，由于在制造期间遮光掩模利用线性结构形成，所以遮光掩模不可避免地被设置在滤色器层和光电转换层之间。

因此，以下实施例描述包括相位差检测像素的图像传感器，其可以在无遮光掩模的情况下限定与光轴偏离中心设置的开口，并且通过减小成像透镜或微透镜和遮光掩模之间的距离来改善自动聚焦特性。

图5说明了根据第一实施例的相位差检测像素。

图6A和图6B说明了成像透镜和图5中所示的相位差检测像素中的开口的位置之间的关系。为了便于描述，以像素R为例进行描述。

参见图5，根据第一实施例的相位差检测像素可以包括像素R和像素L。像素R和像素L可以被设置成彼此相邻，或可以被设置成彼此间隔开。像素R和像素L不需要被设置得彼此靠近。像素R和像素L中的每个可以包括形成在衬底110中的光电转换层120、中间层130、第一滤色器层141、第二滤色器层142、平坦化层150和微透镜160。

具体地，根据第一实施例的图像传感器包括被布置成二维的像素，并且至少一个像素可以包括形成在衬底110中的光电转换层120、形成在光电转换层120之上的第一滤色器层141和形成在第一滤色器层141之上的第二滤色器层142，并且限定关于光电转换层120的光轴或微透镜160的光轴偏离中心设置的开口171和172。在图5中，光电转换层120和微透镜160的光轴被对准，且由破折线“--───”来表示。从微透镜160进入且继续至光电转换层120的入射光的光学路径(也是像素R和L中的整个光接收区域)由虚线“----”来表示。

衬底110可以是半导体衬底。半导体衬底可以处于单晶状态，并且其可以包括含硅材料。衬底110可以包括单晶含硅材料。

光电转换层120可以包括彼此垂直重叠的多个光电转换器。光电转换器中的每个可以是包括N型杂质区和P型杂质区的光电二极管。

第一滤色器层141用于颜色分离，且所有的像素可以包括第一滤色器层141。第二滤色器层142可以用作限定与光轴偏离中心设置的开口171和172的遮光掩模。具体地，第一滤色器层141和第二滤色器层142顺序层叠的结构可以用作遮光掩模。像素中的一些或全部可以包括第二滤色器层142。在仅一些像素包括第二滤色器层142的实施例中，具有第二滤色器层142的像素可以用作相位差检测像素，而不具有第二滤色器层142的像素可以用作图像像素。然而，如果所有的像素都包括第二滤色器层142，则它们既可以用作相位差检测像素又可以用作图像像素。

第一滤色器层141和第二滤色器层142中的每个可以包括红色过滤器、绿色过滤器或蓝色过滤器中的任意一个。第一滤色器层141和第二滤色器层142可以过滤不同的颜色。例如，当第一滤色器层141包括红色过滤器时，第二滤色器142可以包括绿色过滤器或蓝色过滤器。第一滤色器层141和第二滤色器层142都可以包括选自青色过滤器，洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个，以及第一滤色器层141和第二滤色器层142可以具有不同的滤色器。例如，当第一滤色器层141包括青色过滤器时，第二滤色器层142可以包括洋红色过滤器或黄色过滤器。

在像素中的一个(此后，其被称作为“第一像素”)中，第二滤色器层142可以是相邻像素(此后，其被称作为“第二像素”)的第一滤色器层141。第一像素的第二滤色器层142可以与第二像素的第一滤色器层141同层。即，第一像素的第二滤色器层142可以延伸至第二像素中以形成第二像素的第一滤色器层141。例如，当第一像素的第一滤色器层141是红色过滤器，而第二像素的第一滤色器层141是绿色过滤器(它们在红色过滤器和绿色过滤器被交替地设置成滤色器阵列的线上)时，第一像素的第二滤色器层142可以是第二像素的延伸在第一像素的红色过滤器之上的绿色过滤器。如上所述，由具有第一滤色器层141和第二滤色器层142的层叠结构形成的遮光掩模可以通过重叠相邻像素的滤色器来实现。

根据第一实施例的图像传感器可以包括被设置在衬底110和第一滤色器层141之间的中间层130。中间层130可以由衬底110材料形成，或者可以是具有线性结构的层间电介质层。例如，当中间层130由衬底110材料组成时，图像传感器可以是背照式(back-sideillumination，BSI)图像传感器。当中间层130是具有线性结构的层间电介质层时，图像传感器可以是前照式(front-side illumination，FSI)图像传感器。

如图6A中所示，在第一实施例中，微透镜160的光轴和光电转换层120的光轴可以在像素的中心对准。相反，如图6B中所示，微透镜160的光轴和光电转换层120的光轴可以随着光轴从直接位于成像透镜180中心轴之下的像素移动离开而彼此分开。这校正了倾斜进入被设置成远离成像透镜的光轴的像素的入射光的方向。从位于中心的像素至外边缘的像素，光电转换层120的光轴可以被设置成比微透镜160的光轴更向外。

图6A和图6B说明了成像透镜180、图5中所示的像素R、通过具有层叠的第一滤色器层141和第二滤色器层142的结构形成的遮光掩模、以及在成像透镜180之上的光瞳190。在图6A和图6B中，成像透镜180的光轴由一个破折号虚线“-───-”来表示，而微透镜160的光轴由双破折号虚线“--───--”来表示。

通过层叠第一滤色器层141和第二滤色器层142，根据第一实施例的图像传感器可以提供与光电转换层的光轴偏离中心设置的开口171和172，而不需要另外的遮光掩模或形成遮光掩模的工艺。因此，根据第一实施例的图像传感器可以在不需要另外的制造步骤的情况下提供相位差检测像素，从而改善图像传感器制造工艺的生产率。

另外，通过形成第一滤色器层141和第二滤色器层142的遮光掩模，成像透镜180或微透镜160和遮光掩模之间的距离可以减小，从而改善了基于相位差的自动聚焦特性。

图7说明了根据第一实施例的修改实例的相位差检测像素。图7示出了两个像素，像素R’和像素L’。为了方便起见，省略了与第一实施例大体相同的结构的描述。

参见图7，第一实施例的修改实例包括被布置成二维的像素，并且至少一个像素可以包括光电转换层120、第一滤色器层141、第二滤色器层142、中间层130和沟槽143。光电转换层120形成在衬底110中。第一滤色器层141形成在光电转换层120之上。第二滤色器层142形成在第一滤色器层141之上，并且限定关于光电转换层120的光轴和微透镜160的光轴偏离中心形成的开口171和172。中间层130被设置在衬底110和第一滤色器层141之间。沟槽143形成在中间层130中第一滤色器层141和第二滤色器层142重叠的区域中。像素可以包括在第一滤色器层141和第二滤色器层142之上的平坦化层150、以及在平坦化层150之上的微透镜160。

形成在中间层130中的沟槽143提供了充足空间以形成层叠结构，该层叠结构由第一滤色器层141和第二滤色器层142组成，该层叠结构用作遮光掩模。因此，第一滤色器层141或第二滤色器层142的全部或部分可以填充沟槽143。例如，如图7中所示，第一滤色器层141的部分可以填充沟槽143。否则，第一滤色器层141可以填充沟槽143的部分，而第二滤色器层142的全部或部分可以填充沟槽143的其他部分。

在第一实施例的修改实例中，第一滤色器层141和第二滤色器层142的层叠结构由于沟槽143的原因可以具有充足的厚度。具有层叠结构可以允许入射光被更有效地阻挡，这在高照度环境中特别有利。此外，允许层叠结构被形成有充足厚度的沟槽可以防止图像传感器特性由于制造工艺中的变化导致的恶化。

使用沟槽143，还可以减轻由第一滤色器层141之上形成第二滤色器层142引起的台阶高度差，这导致更薄的平坦化层150和降低损耗的入射光。

图8说明了根据第二实施例的相位差检测像素。

参见图8，根据第二实施例的相位差检测像素可以包括像素R1和像素L1。像素R1和像素L1可以彼此相邻或彼此间隔开。像素R1和像素L1中的每个可以包括形成在衬底210之上的光电转换层220、中间层230、滤色器层241、遮光过滤层242、平坦化层250和微透镜260。在图8中，微透镜260的光轴和光电转换层220的光轴由双破折号虚线“--───--”来表示。从微透镜260进入且朝向光电转换层220的入射光的光学路径(即，像素R1和像素L1的整个光接收区域)由虚线“-----”来表示。

在根据包括被布置成二维的像素的第二实施例的图像传感器中，至少一个像素可以包括：形成在衬底210中的光电转换层220、形成在光电转换层220之上的滤色器层241、以及形成在与滤色器层241同一平面上且限定关于光电转换层220的光轴偏离中心定位的开口271和272的遮光过滤层242。

衬底210可以包括半导体衬底。半导体衬底可以处于单晶状态且可以包括含硅材料。衬底210可以包括单晶含硅材料。

光电转换层220可以包括彼此垂直重叠的多个光电转换器。光电转换器中的每个可以是包括N型杂质区和P型杂质区的光电二极管。

所有的像素中的每个可以具有用于颜色分离的滤色器层241。滤色器层241可以与光电转换层220的部分或整体重叠。

滤色器层241可以选自红色过滤器、绿色过滤器、蓝色过滤器、青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器。

遮光过滤层242可以执行与在比较性实例中的遮光掩模相同的功能。滤色器层241与光电转换层220的部分重叠的像素可以包括与光电转换层220的其余部分重叠的遮光过滤层242。即，滤色器层241覆盖整个光电转换层220的像素可以用作图像像素。滤色器层241和遮光过滤层242与光电转换层220的部分重叠的像素可以用作相位差检测像素和图像像素这二者。

由于遮光过滤层242位于与滤色器层241相同的平面上，所以遮光过滤层242可以包括滤色材料。遮光过滤层242和滤色器层241可以同时形成。遮光过滤层242可以包括黑色过滤器或红外线截止过滤器。另外，遮光过滤层242可以包括选自红色、绿色、蓝色、青色、洋红色和黄色过滤器中的两个或更多个过滤器的层叠结构。

根据第二实施例的图像传感器可以包括设置在衬底210与滤色器层241和遮光过滤层242之间的中间层230、在滤色器层241和遮光过滤层242之上的平坦化层250、以及在平坦化层250之上的微透镜260。

中间层230可以包括在衬底210中，或者它可以是包括线性结构的层间电介质层。例如，当中间层230是衬底210时，根据第二实施例的图像传感器可以是背照式(BSI)图像传感器。当中间层230是包括线性结构的层间电介质层时，根据第二实施例的图像传感器可以是前照式(FSI)图像传感器。

另外，尽管在附图中未示出，但是根据第二实施例的图像传感器还可以包括形成在中间层230中以提供用于滤色器层241或遮光过滤层242的足够厚的空间的沟槽(未示出)。沟槽可以被滤色器层241或遮光过滤层242部分地或完全地填充。

在第二实施例中，如同在第一实施例中，微透镜260的光轴和光电转换层220的光轴可以在中心定位的像素之上对准(参见图6A)。此外，如图6B的相应附图标记所示，从像素的中心移动至边缘，微透镜260的光轴和光电转换层220的光轴可以彼此偏离。这是为了当入射光倾斜进入被设置成远离成像透镜的光轴的像素时校正入射光。从像素的中心移动至边缘，光电转换层220的光轴可以被设置成比微透镜260的光轴更向外。

利用包括滤色材料的遮光过滤层242，根据第二实施例的图像传感器可以提供与光轴偏离中心设置的开口271和272，而不需要另外的遮光掩模或形成遮光掩模的工艺。因此，根据第二实施例的图像传感器可以使得提供相位差检测像素更容易，且进而改善了图像传感器制造工艺的生产率。

另外，由于遮光过滤层242被设置在与滤色器层241相同的层中，所以从成像透镜和微透镜260至遮光过滤层242的距离可以减小，这导致改善了基于相位差自动聚焦特性。

根据一个实施例，与光轴偏离中心形成的开口可以通过利用滤色器来限定，而不需要遮光掩模。由于省略了用于形成遮光掩模的工艺，所以可以简化制造工艺且可以提高生产率。另外，从成像透镜和微透镜至遮光掩模的距离可以减小，这导致改善了自动聚焦特性。

尽管已参照特定的实施例描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种变化和修改。

通过以上实施例可以看出，本申请提供了以下的技术方案。

技术方案1.一种图像传感器，包括：

多个像素，其被布置成二维，

其中，至少一个像素包括：

光电转换层，其形成在衬底中；

第一滤色器层，其形成在所述光电转换层之上；以及

第二滤色器层，其形成在所述第一滤色器层之上，并且限定关于所述光电转换层的光轴偏离中心形成的开口。

技术方案2.如技术方案1所述的图像传感器，其中，所有的像素包括所述第一滤色器层，以及

所述像素的全部或一些包括所述第二滤色器层。

技术方案3.如技术方案1所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层和所述第二滤色器层中的每个包括选自红色过滤器、绿色过滤器和蓝色过滤器中的一个，并且所述第一滤色器层和所述第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。

技术方案4.如技术方案1所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层和所述第二滤色器层中的每个包括选自青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个，并且所述第一滤色器层和所述第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。

技术方案5.如技术方案1所述的图像传感器，其中，

所述至少一个像素的所述第二滤色器层延伸至相邻像素的所述第一滤色器层的上部中。

技术方案6.如技术方案1所述的图像传感器，还包括：

中间层，其被设置在所述光电转换层和所述第一滤色器层之间；以及

沟槽，其形成在所述中间层中对应于所述第一滤色器层和第二滤色器层彼此重叠的区域。

技术方案7.如技术方案6所述的图像传感器，其中，所述中间层包括层间电介质层或者所述衬底。

技术方案8.如技术方案6所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层或所述第二滤色器层的全部或部分填充所述沟槽。

技术方案9.如技术方案1所述的图像传感器，还包括：

平坦化层，其被设置在所述第一滤色器层和所述第二滤色器层之上；以及

微透镜，其被设置在所述平坦化层之上。

技术方案10.如技术方案9所述的图像传感器，其中，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴在位于所述像素的中心处的像素中对准，以及

从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴彼此偏离。

技术方案11.如技术方案10所述的图像传感器，其中，从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述光电转换层的光轴被设置成比所述微透镜的光轴更向外。

技术方案12.一种图像传感器，包括：

多个像素，其被布置成二维；

其中，至少一个像素包括：

光电转换层，其形成在衬底中；

滤色器层，其形成在所述光电转换层之上；以及

遮光过滤层，其形成在与所述滤色器层相同的层中，且限定关于所述光电转换层的光轴偏离中心形成的开口。

技术方案13.如技术方案12所述的图像传感器，其中，所有的像素包括所述滤色器层，以及

所述像素的所述滤色器层中的每个与所述光电转换层的整体或部分重叠。

技术方案14.如技术方案13所述的图像传感器，其中，滤色器层与所述光电转换层的部分重叠的像素包括与所述光电转换层的不同部分重叠的所述遮光过滤层。

技术方案15.如技术方案12所述的图像传感器，其中，所述滤色器层包括选自红色过滤器、绿色过滤器、蓝色过滤器、青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个。

技术方案16.如技术方案12所述的图像传感器，其中，所述遮光过滤层包括黑色过滤器或红外线截止过滤器。

技术方案17.如技术方案12所述的图像传感器，其中，所述遮光过滤层包括层叠有选自红色过滤器、绿色过滤器、蓝色过滤器、青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的两个或更多个过滤器的层叠结构。

技术方案18.如技术方案12所述的图像传感器，还包括：

中间层，其被设置在所述光电转换层与所述滤色器和遮光过滤层之间；以及

沟槽，其形成在与所述滤色器层或所述遮光过滤层相对应的所述中间层中。

技术方案19.如技术方案18所述的图像传感器，其中，所述中间层包括层间电介质层或所述衬底。

技术方案20.如技术方案18所述的图像传感器，其中，所述滤色器层或所述遮光过滤层的整体或部分填充所述沟槽。

技术方案21.如技术方案12所述的图像传感器，还包括：

平坦化层，其被设置在所述滤色器层和所述遮光过滤层之上；以及

微透镜，其被设置在所述平坦化层之上。

技术方案22.如技术方案21所述的图像传感器，其中，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴在位于所述像素的中心处的像素中对准，以及

从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴彼此偏离。

技术方案23.如技术方案22所述的图像传感器，其中，从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述光电转换层的光轴被设置成比所述微透镜的光轴更向外。

Claims (11)

1.一种图像传感器，包括：

多个像素，其被布置成二维，

其中，至少一个像素包括：

光电转换层，其形成在衬底中；

第一滤色器层，其形成在所述光电转换层之上；以及

第二滤色器层，其形成在所述第一滤色器层之上，并且限定关于所述光电转换层的光轴而偏离中心所形成的开口，

其中，所述第一滤色器层和所述第二滤色器层彼此重叠的区域直接位于所述光电转换层之上以覆盖所述光电转换层的一部分。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所有的像素包括所述第一滤色器层，以及

所述像素的全部或一些包括所述第二滤色器层。

3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层和所述第二滤色器层中的每个包括选自红色过滤器、绿色过滤器和蓝色过滤器中的一个，并且所述第一滤色器层和所述第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层和所述第二滤色器层中的每个包括选自青色过滤器、洋红色过滤器和黄色过滤器中的一个，并且所述第一滤色器层和所述第二滤色器层具有彼此不同的滤色器。

5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，

所述至少一个像素的所述第二滤色器层延伸至相邻像素的所述第一滤色器层的上部中。

6.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：

中间层，其被设置在所述光电转换层和所述第一滤色器层之间；以及

沟槽，其形成在所述中间层中对应于所述第一滤色器层和所述第二滤色器层彼此重叠的所述区域。

7.如权利要求6所述的图像传感器，其中，所述中间层包括层间电介质层或者所述衬底。

8.如权利要求6所述的图像传感器，其中，所述第一滤色器层或所述第二滤色器层的全部或部分填充所述沟槽。

9.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：

平坦化层，其被设置在所述第一滤色器层和所述第二滤色器层之上；以及

微透镜，其被设置在所述平坦化层之上。

10.如权利要求9所述的图像传感器，其中，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴在位于所述像素的中心处的像素中对准，以及

从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述微透镜的光轴和所述光电转换层的光轴彼此偏离。

11.如权利要求10所述的图像传感器，其中，从所述像素的中心至所述像素的边缘区域，所述光电转换层的光轴被设置成比所述微透镜的光轴更向外。