CN109728007B - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

提供一种图像传感器，其包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。滤色器至少覆盖所述多个图像传感单元。第一透镜设置在所述多个滤色器上。多个第一透镜中的每一个分别覆盖多个图像传感单元中的一个。第二透镜设置在多个滤色器上，且第二透镜覆盖多个相位检测单元上。

Description

图像传感器
技术领域
本公开实施例涉及一种图像传感器。
背景技术
与电荷耦合装置(CCD)传感器相比，互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器具有低电压操作、低功耗、与逻辑电路兼容、随机存取以及成本低等优点。在CMOS图像传感器中，由于PDAF CMOS图像传感器提供了优异的自动对焦功能，相位检测自动对焦(phasedetection auto-focus,PDAF)CMOS图像传感器被广泛使用。在PDAF CMOS图像传感器中，一些光电二极管被金属栅(metallic grid)部分遮蔽，以提供相位检测功能。被金属栅部分遮蔽的光电二极管在PDAF CMOS图像传感器的像素尺寸缩小时会导致较低的入射信号。因此，PDAF CMOS图像传感器的效能受损。
发明内容
根据本公开的一些实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。多个滤色器至少覆盖多个图像传感单元。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖所述多个相位检测单元。
根据本公开的一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和多个第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元。多个滤色器覆盖所述多个图像传感单元。多个第一透镜设置在所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。每一所述多个第二透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的至少两个。多个第二透镜和被多个第二透镜所覆盖的多个图像传感单元的部分提供相位检测功能。
根据本公开的另一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、遮光层、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。遮光层包含多个开口，多个开口位于多个图像传感单元和多个相位检测单元上方。多个滤色器至少填充位于多个图像传感单元上方的部分开口。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖多个相位检测单元。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明会最好地理解本公开的各个方面。值得注意的是，按照行业的标准做法，各种特征并不是按比例绘制的。事实上，为了讨论的清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。
图1至图5示意性地示出了根据本公开的一些实施例的制造图像传感器的工艺流程。
图6示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。
图7示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图。
图8和图9示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。
图10示意性地示出了根据本公开的一些替代实施例的图像传感器的剖视图。
图11示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图。
图12至图16示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实现所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及配置的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。举例来说，以下说明中将第二特征形成于第一特征“之上”或第一特征“上”可包括其中第二特征与第一特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第二特征与第一特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第二特征与所述第一特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参照编号及/或字母。这种重复是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
另外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...之下(beneath)”、“在...下面(below)”、“下部的(lower)”、“在...上(on)”、“在...上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或其他取向)，且本文中所用的空间相对性用语可同样相应地进行解释。
图1至图5示意性地示出了根据本公开的一些实施例的制造图像传感器的工艺流程；图6示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图；图7示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图；图8和图9示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。
参照图1，提供半导体衬底100(例如，半导体晶片)。在半导体衬底100中可形成多个沟槽隔离120，以在半导体衬底100中定义多个有源区。举例来说，沟槽隔离120是浅沟槽隔离(shallow trench isolation，STI)。在半导体衬底100中定义的有源区中形成多个图像传感单元110a和110b。举例来说，图像传感单元110a和110b是光电二极管，其中每个光电二极管可以包括至少一个p型掺杂区、至少一个n型掺杂区以及形成在p型掺杂区和n型掺杂区之间的p-n结。具体而言，当半导体衬底100是p型衬底时，可将n型掺杂剂(例如磷或砷)掺杂到有源区中以形成n型阱，并且在半导体衬底100中所形成的p-n结能够执行图像传感功能和相位检测功能。类似地，当半导体衬底100是n型衬底时，可将p型掺杂剂(例如BF2的硼)掺杂到有源区中以形成p型阱，且在半导体衬底100中所形成的p-n结能够执行图像传感功能和相位检测功能。在此省略用于形成n型掺杂区(N阱)或p型掺杂区(P阱)的离子注入工艺的详细描述。在一些替代性实施例中，图像传感单元110a和110b可以是能够执行图像传感和相位检测功能的其他光电元件。当向图像传感单元110a和110b的p-n结施加反向偏压(reversed bias)时，p-n结对入射光线敏感。由图像传感单元110a和110b接收或检测到的光线被转换成光电流(photo-current)，从而产生表示入射光线的强度和光电流的模拟信号。
在形成图像传感单元110a和110b之后，可在半导体衬底100上形成逻辑电路。逻辑电路被指定用于接收和处理源自图像传感单元110a和110b的信号。逻辑电路，举例来说，包括导电迹线(conductive traces)和与非门/或非门(NAND/NOR gates)。逻辑电路的材料可以包括但不限于金属和多晶硅。需要说明的是，逻辑电路的位置不限于在半导体衬底100上。在一些替代实施例中，逻辑电路可以形成在其后形成的其他元件上，具体解释将在后面进行讨论。
如图1所示，在半导体衬底100上形成互连层(或称为互连结构)130。互连层130设置在图像传感单元110a和110b上并电连接到图像传感单元110a和110b，以使得从图像传感单元110a和110b产生的信号可以被传送到其他组件以进行处理。举例来说，由图像传感单元110a和110b产生的模拟信号由互连层130传送到其他组件(例如模数转换器(analog-to-digital converter，ADC))以进行处理。在一些实施例中，互连层130包括交替堆叠的导电迹线层和层间介电层(interlayer dielectric layers)，但本公开不限于此。在一些替代实施例中，只要图像传感单元110a和110b的信号能够传输到其他组件进行处理，互连层130内的某些前述层就可以省略。适用于导电迹线层的材料包括导体，例如金属。需要说明的是，导电迹线层可以由相同的材料或不同的材料形成，且可包括单层金属迹线或多层金属迹线。在迹线层中具有多层金属迹线的情况下，在各金属迹线层之间插置有层间介电层(interlayer dielectric layer，ILD)。ILD层的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、磷硅酸玻璃(phosphosilicate glass，PSG)、硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass，BPSG)、旋涂玻璃(spin-on glass，SOG)、氟化硅玻璃(fluorinated silica glass，FSG)、掺碳氧化硅(例如SiCOH)、聚酰亚胺和/或其组合。
参照图2，将其上形成有互连层130的半导体衬底100结合到支撑衬底200。在一些实施例中，半导体衬底100和支撑衬底200是半导体衬底(例如硅衬底)或由其他合适的材料所形成的衬底。半导体衬底100的材料可以与支撑衬底200的材料相同。举例来说，半导体衬底100和支撑衬底200是半导体晶片，且可执行晶片键合工艺(wafer bonding process)，以使半导体衬底100翻转，并将形成在半导体衬底100上的互连层130结合到支撑衬底200上。在半导体衬底100和支撑衬底200结合之后，互连层130位于支撑衬底200和图像传感单元110a和110b之间。
参照图2和图3，可对半导体衬底100执行薄化工艺，以形成薄化的半导体衬底100a。在一些实施例中，对半导体衬底100执行背面抛光工艺以减小半导体衬底100的厚度。换句话说，半导体衬底100的与互连层130相对的背面被抛光。背面抛光的方法包括机械抛光和/或化学抛光。举例来说，在一些实施例中，背面抛光是通过化学机械抛光(chemicalmechanical polishing，CMP)来实现的。在另一些实施例中，背面抛光是通过化学刻蚀来实现的。本公开不限制抛光方法，只要将半导体衬底100被抛光以达到所需的厚度即可。
支撑衬底200提供足够的结构支撑(例如刚性)，以便于半导体衬底100的薄化工艺。由于支撑衬底200的支撑，薄化的半导体衬底100a的图像传感单元110a和110b在薄化工艺中不会被损坏。
参照图3，为了增强图像传感单元110a和110b之间的电隔离并使泄漏电流最小化，可以在薄化的半导体衬底100a中形成多个沟槽隔离140。举例来说，沟槽隔离140是深沟槽隔离(deep trench isolation，DTI)。沟槽隔离140的高宽比可以大于沟槽隔离120的高宽比。沟槽隔离140可以实质上与沟槽隔离120对齐。在一些实施例中，薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140可以朝向沟槽隔离120延伸，并且可以与沟槽隔离120接触。在一些替代实施例中，薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140可以朝向沟槽隔离部120延伸并且可以与沟槽隔离120间隔开。
参照图3和图4，在一些实施例中，可形成具有平坦顶面的平坦化层150，以覆盖薄化的半导体衬底100a和沟槽隔离140。举例来说，平坦化层150的材料包括氧化硅或其他合适的介电材料。在一些替代性实施例中，平坦化层150的形成可以省略。
在平坦化层150上可形成包括遮光栅层(light shielding grid layer)160和图案化的介电层170的遮光层。图案化的介电层170形成在遮光栅层160的顶部上。遮光栅层160和图案化的介电层170可以由相同的图案化工艺(例如，光刻和刻蚀工艺)形成。举例来说，遮光栅层160的材料包括金属、合金或其类似物；图案化的介电层170的材料包括氧化硅或其他合适的介电材料。包括遮光栅层160和图案化的介电层170的遮光层可以包括位于图像传感单元110a和110b上方的多个开口O。部分平坦化层150被开口O暴露出来。在遮光层中形成的开口O可分为多个第一开口O1和至少一个第二开口O2，其中第一开口O1的位置与图像传感单元110a相对应，至少一个第二开口O2的位置与图像传感单元110b相对应。
在一些实施例中，第一开口O1的数量和位置对应于图像传感单元110a的数量和位置，而第二开口O2的数量和位置对应于图像传感单元110b的数量和位置。如图4所示，示出了一对图像传感单元110b和与其相对应的两个第二开口O2。第一开口O1中的每一个分别对应于图像传感单元110a中的一个，而第二开口O2中的每一个分别对应于图像传感单元110b中的一个。然而，开口O(即第一开口O1和第二开口O2)的数量和位置在本公开中不受限制。
在形成遮光栅层160和图案化的介电层170之后，形成保护层180，以覆盖平坦化层150、遮光栅层160和图案化的介电层170。如图4所示，保护层180共形地覆盖遮光层(160/170)和被第一开口O1和第二开口O2暴露出的部分平坦化层150。举例来说，保护层180的材料包括氧化硅或其他合适的介电材料。
参照图4和图5，形成滤色器R、滤色器G和滤色器B以填充遮光层(160/170)中定义的开口O，使得薄化的半导体衬底100a位于滤色器R、G和B与互连结构130之间。滤色器R和滤色器B被形成为填充第一开口O1，而滤色器G被形成为填充第二开口O2。举例来说，滤色器R可以是红色滤色器R，滤色器G可以是绿色滤色器，滤色器B可以是蓝色滤色器。滤色器R允许红色光线通过，使得红色光线被位于滤色器R下方的图像传感单元110a接收；绿色滤色器G允许绿色光线通过，使得绿色光线被位于滤色器G下方的图像传感单元110b接收；蓝色滤色器B允许蓝色光线通过，使得蓝色光线被位于滤色器B下方的图像传感单元110a接收。在一些实施例中，红色滤色器R、绿色滤色器G和蓝色滤色器B可由不同的光刻胶材料形成，且用于形成红色滤色器R、绿色滤色器G和蓝色滤色器B的光刻胶材料例如是可通过光刻工艺而被图案化。
在一些实施例中，红色滤色器R、绿色滤色器G和蓝色滤色器B可仅填充在遮光层(160/170)中定义的开口O中。在一些图5未示出的替代性实施例中，红色滤色器R、绿色滤色器G和蓝色滤色器B可不仅填充遮光层(160/170)中定义的开口O，而且还覆盖遮光层(160/170)的顶面。
在形成滤色器R、G和B之后，形成多个第一透镜190A和至少一个第二透镜190B，以覆盖滤色器R、G和B。在一些替代性实施例中，第一透镜190A和至少一个第二透镜190B可以覆盖遮光层(160/170)的顶面和滤色器R、G和B。第一透镜190A覆盖滤色器R、滤色器B和图像传感单元110a，而至少一个第二透镜190B覆盖滤色器G和图像传感单元110b。换句话说，滤色器R和滤色器B位于图像传感单元110a和第一透镜190A之间，而滤色器G位于图像传感单元110b和至少一个第二透镜190B之间。如图5所示，第一透镜190A中的每一个和至少一个第二透镜190B可以是微透镜，并且第一透镜190A和至少一个第二透镜190B可以构成微透镜阵列。
参照图5，示出了具有相位检测自动对焦(PDAF)功能的图像传感器IS1。图像传感器IS1包括薄化的半导体衬底100a、滤色器R、G和B、第一透镜190A和至少一个第二透镜190B。薄化的半导体衬底100a包括排列成阵列的多个传感像素P。每个传感像素P分别包括图像传感单元110a和110b。滤色器R、G和B覆盖图像传感单元110a和110b。第一透镜190A设置在滤色器R和滤色器B上，并且第一透镜190A中的每一个分别覆盖图像传感单元110a中的一个。至少一个第二透镜190B设置在滤色器G上。至少一个第二透镜190B覆盖一对图像传感单元110b。至少一个第二透镜190B和被其覆盖的图像传感单元110b可以提供相位检测功能。即，图像传感单元110b可以用作相位检测单元。在这个实施例中，图像传感单元110a可以只执行图像传感功能，而图像传感单元110b则能够执行图像传感功能和相位检测功能。换句话说，在图像传感器IS1的至少一个传感像素P中，图像传感单元110a是没有相位检测功能的子像素(sub-pixel)，而图像传感单元110b是具有相位检测功能的子像素。举例来说，只有部分传感像素P可以包括图像传感单元110a和110b以提供相位检测功能，而其余部分传感像素P可以包括图像传感单元110a，并且不提供相位检测功能。在一些实施例中，在图像传感器IS1中需要一对具有相位检测功能的图像传感单元110b。在一些替代性实施例中，在图像传感器IS1中需要多对具有相位检测功能的图像传感单元110b。
在一些实施例中，在图5所示的图像传感器IS1中，每个第一透镜190A的高度(即第一高度)实质上等于至少一个第二透镜190B的高度(即第二高度)，且每个第一透镜190A的曲率小于至少一个第二透镜190B的曲率。在一些替代实施例中，如图6所示的图像传感器IS2中，每个第一透镜190A的高度(即，第一高度)小于至少一个第二透镜190B的高度(即，第二高度)，且每个第一透镜190A的曲率实质上等于至少一个第二透镜190B的曲率。
如图7所示，在图像传感器IS1的至少一个传感像素P中，每个第一透镜190A的覆盖范围(即第一覆盖范围)小于至少一个第二透镜190B的覆盖范围(即第二覆盖范围)。每个第一透镜190A的覆盖范围对应于并且大于一个图像传感单元110a的区域。至少一个第二透镜190B的覆盖范围对应于并且大于一对图像传感单元110b的区域。换句话说，一对图像传感单元110b共享至少一个第二透镜190B。至少一个第二透镜190B不仅覆盖一对图像传感单元110b和滤色器G，还覆盖位于一对图像传感单元110b之间的部分遮光层(160/170)。由于图像传感单元110b没有被遮光层(160/170)部分遮蔽，因此当传感像素P的尺寸缩小时，这对图像传感单元110b可以产生优异的入射信号。
参照图8，图像传感器IS3与图5所示的图像传感器IS1类似，不同之处在于图像传感器IS3的图像传感单元110b之间没有形成沟槽隔离140。沟槽隔离140没有形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖形成在薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140。
参照图9，图像传感器IS4与图6所示的图像传感器IS2类似，不同之处在于图像传感器IS4的图像传感单元110b之间没有形成沟槽隔离140。沟槽隔离140没有形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖形成在薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140。
图10示意性地示出了根据本公开的一些替代实施例的图像传感器的剖视图；图11示意性地示出了根据本公开的一些实施例的图像传感器的俯视图；图12至图16示意性地示出了根据本公开的其他实施例的图像传感器的剖视图。
参照图10和图11，图像传感器IS5与图5所示的图像传感器IS1类似，不同之处在于图像传感器IS5的遮光层(160/170)不形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖遮光层(160/170)。
如图10和图11所示，在图像传感器IS5的至少一个传感像素P中，每个第一透镜190A的覆盖范围(即第一覆盖范围)小于至少一个第二透镜190B的覆盖范围(即第二覆盖范围)。每个第一透镜190A的覆盖范围对应于并且大于一个图像传感单元110a的区域。至少一个第二透镜190B的覆盖范围对应于并且大于一对图像传感单元110b的区域。滤色器G不仅覆盖一对图像传感单元110b，而且还覆盖一对图像传感单元110b之间的区域。换句话说，图像传感单元110b共享至少一个第二透镜190B并共享滤色器G。由于图像传感单元110b没有被遮光层(160/170)部分遮蔽，当传感像素P的尺寸缩小时，这对图像传感单元110b可产生优异的入射信号。
在图12所示的图像传感器IS6中，每个第一透镜190A的高度(即，第一高度)小于至少一个第二透镜190B的高度(即，第二高度)，且每个第一透镜190A的曲率实质上等于至少一个第二透镜190B的曲率。
参照图13，图像传感器IS7与图10所示的图像传感器IS5类似，不同之处在于图像传感器IS7的图像传感单元110b之间没有形成沟槽隔离140。沟槽隔离140不形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖形成在薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140。
参照图14，图像传感器IS8与图12所示的图像传感器IS6类似，不同之处在于图像传感器IS8的图像传感单元110b之间不形成沟槽隔离140。沟槽隔离140不形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖形成在薄化的半导体衬底100a中的沟槽隔离140。
参照图15，示出了图像传感器IS9，其包括半导体衬底100a，多个滤色器R、G和B，多个第一透镜190A和至少一个第二透镜190B。半导体衬底100a包括排列成阵列的多个传感像素P。每个传感像素P分别包括多个图像传感单元110a和多个相位检测单元110b。滤色器R、G和B至少覆盖图像传感单元110a。举例来说，滤色器R、G和B填充位于图像传感单元110a上方的部分开口。第一透镜190A设置在滤色器R、G和B上。第一透镜190A中的每一个分别覆盖一个图像传感单元110a。至少一个第二透镜190B不覆盖滤色器R、G和B。至少一个第二透镜190B覆盖相位检测单元110b。举例来说，如图15所示，相位检测单元110b没有被滤色器R、G和B所覆盖。
如图15所示，在一些实施例中，可在相位检测单元110b的上方形成一对透明填充物W，相位检测单元110b可以作为传感像素P的白色子像素。透明填充物W可以被位于至少一个第二透镜190B下方的遮光层(160/170)分隔开。在一些替代实施例中，相位检测单元110b可以仅提供相位检测功能，且不作为传感像素P的白色子像素。值得注意的是，图8中所示的沟槽隔离140的设计可以是应用在图15所示的图像传感器IS9中。
参照图16，图像传感器IS10与图15所示的图像传感器IS9类似，只是图像传感器IS10的遮光层(160/170)不形成在第二透镜190B的下方。换句话说，第二透镜190B不覆盖遮光层(160/170)。需要说明的是，图13所示的沟槽隔离140的设计可应用在图16所示的图像传感器IS10中。
在上述实施例中，由于相位检测单元和图像传感单元110b没有被部分遮蔽，相位检测单元和图像传感单元110b可以接收足够的入射光线，且因此在图像传感器的像素尺寸缩小时可产生优异的入射信号。
根据一些实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。多个滤色器至少覆盖多个图像传感单元。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖所述多个相位检测单元。
在上述图像传感器中，半导体衬底还包含互连结构，互连结构设置在所多个图像传感单元和多个相位检测单元上并与多个图像传感单元和多个相位检测单元电连接，半导体衬底位于多个滤色器和互连结构之间。
在上述图像传感器中，多个滤色器位于多个图像传感单元和多个第一透镜之间。
在上述图像传感器中，其中多个滤色器还覆盖多个相位检测单元。
在上述图像传感器中，其中多个相位检测单元不被多个滤色器覆盖。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于第二透镜的第二覆盖范围。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一高度小于或实质上等于第二透镜的第二高度。
根据一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、多个滤色器、多个第一透镜和多个第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元。多个滤色器覆盖所述多个图像传感单元。多个第一透镜设置在所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。每一所述多个第二透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的至少两个。多个第二透镜和被多个第二透镜所覆盖的多个图像传感单元的部分提供相位检测功能。
在上述图像传感器中，其中半导体衬底还包含互连结构，互连结构设置在多个图像传感单元上并与多个图像传感单元电连接，且半导体衬底位于多个滤色器和互连结构之间。
在上述图像传感器中，其中被多个第二透镜所覆盖的多个图像传感单元的部分不被多个滤色器覆盖。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于每一所述多个第二透镜的第二覆盖范围。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一高度小于或实质上等于每一所述多个第二透镜的第二高度。
根据另一些替代实施例，提供一种图像传感器，包括半导体衬底、遮光层、多个滤色器、多个第一透镜和第二透镜。半导体衬底包括排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包括多个图像传感单元和多个相位检测单元。遮光层包含多个开口，多个开口位于多个图像传感单元和多个相位检测单元上方。多个滤色器至少填充位于多个图像传感单元上方的部分开口。多个第一透镜设置在多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个。第二透镜覆盖多个相位检测单元。
在上述图像传感器中，其中半导体衬底还包含互连结构，互连结构设置在多个图像传感单元和多个相位检测单元上，并与多个图像传感单元和多个相位检测单元电连接，且半导体衬底位于多个滤色器和互连结构之间。
在上述图像传感器中，其中遮光层的多个开口包含多个第一开口和至少一个第二开口，多个第一开口对应于多个图像传感单元，且至少一个第二开口对应于多个相位检测单元。
在上述图像传感器中，其中多个滤色器位于多个图像传感单元和多个第一透镜之间。
在上述图像传感器中，其中多个滤色器还覆盖多个相位检测单元。
在上述图像传感器中，其中多个相位检测单元不被多个滤色器覆盖。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于第二透镜的第二覆盖范围。
在上述图像传感器中，其中每一所述多个第一透镜的第一高度小于或等于第二透镜的第二高度。
以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的各个方面。所属领域中的技术人员应知，他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的及/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不悖离本公开的精神及范围，而且他们可在不悖离本公开的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。

Claims (20)

1.一种图像传感器，其特征在于，包含：
半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元和多个相位检测单元；
多个滤色器，至少覆盖所述多个图像传感单元；
遮光栅层及图案化的介电层，所述图案化的介电层堆叠在所述遮光栅层上，其中所述遮光栅层及所述图案化的介电层位于两个相邻的滤色器之间；
多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及
第二透镜，覆盖所述多个相位检测单元。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述半导体衬底还包含互连结构，所述互连结构设置在所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元上并与所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元电连接，所述半导体衬底位于所述多个滤色器和所述互连结构之间。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个滤色器位于所述多个图像传感单元和所述多个第一透镜之间。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个滤色器还覆盖所述多个相位检测单元。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个相位检测单元不被所述多个滤色器覆盖。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于所述第二透镜的第二覆盖范围。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述半导体衬底还包括沟槽隔离，所述沟槽隔离位于所述多个图像传感单元之间，且所述图案化的介电层及所述遮光栅层位于相应的所述沟槽隔离上方。
8.一种图像传感器，其特征在于，包含：
半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元；
多个滤色器，覆盖所述多个图像传感单元；
遮光栅层及图案化的介电层，所述图案化的介电层堆叠在所述遮光栅层上，其中所述遮光栅层及所述图案化的介电层位于两个相邻的滤色器之间；
多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及
多个第二透镜，每一所述多个第二透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的至少两个，其中所述多个第二透镜和被所述多个第二透镜覆盖的所述多个图像传感单元的部分提供相位检测功能。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，其中所述半导体衬底还包含互连结构，所述互连结构设置在所述多个图像传感单元上并与所述多个图像传感单元电连接，且所述半导体衬底位于所述多个滤色器和所述互连结构之间。
10.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，其中被所述多个第二透镜所覆盖的所述多个图像传感单元的所述部分不被所述多个滤色器覆盖。
11.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于每一所述多个第二透镜的第二覆盖范围。
12.根据权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，其中所述半导体衬底还包括沟槽隔离，所述沟槽隔离位于所述多个图像传感单元之间，且所述图案化的介电层及所述遮光栅层位于相应的所述沟槽隔离上方。
13.一种图像传感器，其特征在于，包含：
半导体衬底，包含排列成阵列的多个传感像素，每一所述多个传感像素分别包含多个图像传感单元和多个相位检测单元；
遮光层，包含多个开口，所述多个开口位于所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元上方；
图案化的介电层，堆叠于所述遮光层上，其中所述遮光层及所述图案化的介电层位于两个相邻的滤色器之间；
多个滤色器，至少填充位于所述多个图像传感单元上方的部分所述开口；
多个第一透镜，设置于所述多个滤色器上，每一所述多个第一透镜分别覆盖所述多个图像传感单元中的一个；以及
第二透镜，覆盖所述多个相位检测单元。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述半导体衬底还包含互连结构，所述互连结构设置在所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元上，并与所述多个图像传感单元和所述多个相位检测单元电连接，且所述半导体衬底位于所述多个滤色器和所述互连结构之间。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述遮光层的所述多个开口包含多个第一开口和至少一个第二开口，所述多个第一开口对应于所述多个图像传感单元，且所述至少一个第二开口对应于所述多个相位检测单元。
16.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个滤色器位于所述多个图像传感单元和所述多个第一透镜之间。
17.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个滤色器还覆盖所述多个相位检测单元。
18.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述多个相位检测单元不被所述多个滤色器覆盖。
19.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中每一所述多个第一透镜的第一覆盖范围小于所述第二透镜的第二覆盖范围。
20.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，其中所述半导体衬底还包括沟槽隔离，所述沟槽隔离位于所述多个图像传感单元之间，且所述图案化的介电层及所述遮光层位于相应的所述沟槽隔离上方。
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