CN110087065A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及半导体装置及其制造方法。该半导体装置包括：衬底，设置在衬底上的像素阵列，像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，其中，全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

Description

半导体装置及其制造方法

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术

相位检测自动对焦(PDAF)是一种适用于图像传感器的自动对焦方法。相比于传统的对焦方法，PDAF具有更快的对焦速度，因此广受欢迎。通常，在图像传感器中要预留出一些成对的专门用于PDAF的“像素”。一对“像素”(例如分别位于左侧和右侧)通过比较穿过成像物镜的一部分(例如左侧部分)的光和穿过成像物镜的另一部分(例如右侧部分)的光的相位，直接测量离焦的程度，从而得到镜头应该移动的方向和距离，实现自动聚焦的效果。

对于PDAF而言，相位检测的准确性是影响对焦效果的重要性能指标。PDAF在相位检测的准确性上还面临较大挑战。

因此存在对于新的技术的需求。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种新颖的半导体装置及其制造方法，特别地，涉及改善PDAF的相位检测准确性。

根据本公开的另一个方面，提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：衬底，设置在衬底上的像素阵列，像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，其中，全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体装置的方法，该方法包括：提供衬底；以及在衬底上形成像素阵列，像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，其中全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1A至图1D是示出根据本公开的不同的示例性实施例的半导体装置的示意性俯视图。

图2是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的全色相位检测像素单元的示意性截面图。

图3是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的滤色相位检测像素单元的示意性截面图。

图4示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造方法的流程图。

图5示出了图4中例示的形成全色相位检测像素单元的步骤的子流程图。

图6示出了图5中例示的形成第一、第二全色检测元件的步骤的子流程图。

图7A至图7H是示出与图4至图6中示出的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。

图8示出了图4中例示的形成滤色相位检测像素单元的步骤的子流程图。

图9示出了图8中例示的形成第一、第二滤色检测元件的步骤的子流程图。

图10A至图10G是示出与图4、图8至图9中示出的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

本申请的发明人认识到，PDAF的测量准确性容易受到光强的影响。

具体地，本申请的发明人认识到，在光强较弱的情况下，PDAF的相位测量信号较弱，因此可能无法进行准确的判断甚至导致误判，从而造成失焦；而在光强较强的情况下，PDAF的相位测量信号可能相近(过曝)，因此同样无法得到准确的测量结果，导致对焦能力下降。

因此，减小PDAF对光强的依赖性，提高PDAF对于各种光强环境的适应能力，从而保证图像传感器在各个场景中的对焦准确性，对于提高图像传感器的实用性和应用前景有着重要意义。

本申请的发明人提出了一种半导体装置及其制造方法。在该半导体装置(例如，图像传感器)的各个实施例中，像素阵列不仅包括成像像素单元，还包括全色相位检测像素单元和滤色相位检测像素单元。其中，全色相位检测像素单元和滤色相位检测像素单元用于分别基于入射进入的全色的光和经滤色的光生成全色相位检测信号和滤色相位检测信号。在光强相对较弱的情况下，全色相位检测信号被选择用于对焦。在光强相对较强的情况下，滤色相位检测信号被选择用于对焦。

有利地，基于本公开的技术的图像传感器能够在提高相位检测的准确性的同时适用于各种光强环境，从而增加实用性和应用前景。

另外，本领域技术人员均能理解，虽然本文描述的例子主要是针对图像传感器进行处理，但本发明也可以适用于对辐射进行感测的其他半导体装置。

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

图1A至图1D是示出根据本公开的不同的示例性实施例的半导体装置100的示意性俯视图。

如图1A至图1D所示，半导体装置100包括衬底102以及设置在衬底102上的像素阵列104。

在各个实施例中，像素阵列104包括至少一个成像像素单元110、至少一个全色相位检测像素单元200以及至少一个滤色相位检测像素单元300。

其中，全色相位检测像素单元200用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元300用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号。

在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦。相对地，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦

对于衬底102而言，衬底102的材料的示例可以包括但不限于一元半导体材料(诸如，硅或锗等)、化合物半导体材料(诸如碳化硅、硅锗、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟)或其组合。在另一些实施方式中，衬底也可以为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上锗硅等各种复合衬底。本领域的技术人员应当理解，对于衬底102没有特别的限制，而是可以根据实际应用进行选择。

如图1A至图1D所示，像素阵列104设置在衬底102上。

所例示的像素阵列104不仅包括成像像素单元110，还包括全色相位检测像素单元200以及滤色相位检测像素单元300。

为了便于说明，本申请的附图中仅例示了像素阵列104包括一个全色相位检测像素单元200、一个滤色相位检测像素单元300以及剩余的多个成像像素单元110的情况。但本领域的技术人员应当理解，像素阵列104中的各种像素单元的数量以及不同像素单元之间的数量关系均不限于此。

例如，在一些实施例中，像素阵列104中包括总共大约5％左右的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300。

在一些实施例中，像素阵列104中的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的数量大致相等。

这里，“大致”相等表示全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的数量有例如百分之十以内的偏差。

可替换地，在另外一些实施例中，像素阵列104中的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的数量不同。

图1A至图1D例示了像素阵列104中成像像素单元110、全色相位检测像素单元200以及滤色相位检测像素单元300的布置方式的四种示例。

例如，在一些实施例中，如图1A或图1C所示，全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300布置在相同行或相同列中。或者，在一些实施例中，如图1B或图1D所示，全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300布置在不同行且不同列中。

例如，在一些实施例中，全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300被“水平”布置在像素阵列104中，如图1A、图1B所示。或者，在一些实施例中，全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300被“竖直”布置在像素阵列104中，如图1C、图1D所示。

本领域的技术人员应当理解，图1A至图1D仅仅是示例，像素阵列104中的各种像素单元的布置方式不限于此。

此外，为了便于说明，俯视图中例示的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的截面积近似是成像像素单元110的截面积的两倍。但本领域的技术人员应当理解，像素阵列104中的各种像素单元之间的相对尺寸的关系不限于此。

在一些实施例中，像素阵列104中包括用于进行相位检测的两种相位检测像素单元：全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300。两种相位检测像素单元的区别在于是否会对入射进入的光进行滤选。

在一些实施例中，全色相位检测像素单元200基于入射进入的全色的光进行相位检测。即，全色相位检测像素单元200能够充分利用所有的入射光来进行相位检测。因此，在光强较弱的环境下使用全色相位检测像素单元200能够充分利用所有入射光来生成相对更强的相位检测信号，从而有利地避免由于信号过小而导致在对焦处理中的误判等问题。

相对地，在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号。即，滤色相位检测像素单元300能够仅选择使用部分入射光来进行相位检测。因此，在光强较强的环境下，滤色相位检测像素单元300依然能够正常工作。在例如强光照的情况下选择使用滤色相位检测像素单元300进行对焦处理能够有利地避免过曝等问题。

由此，在一些实施例中，在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，选择使用全色相位检测信号来进行对焦。

相对地，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，选择使用滤色相位检测信号来进行对焦。

通过根据光强的不同而选择性地使用不同的相位检测像素单元的相位检测信号进行对焦处理，能够在满足准确性要求的前提下增强对环境的适应能力，从而提高实用性和应用前景。

在一些实施例中，阈值是根据经验值或测试结果预先设定的。

在另外一些实施例，阈值可以在半导体装置100的使用期间进行调整。

在一些实施例中，选择滤色相位检测信号或全色相位检测信号与基于选择的相位检测信号判断离焦情况、基于离焦情况确定镜头移动方向和距离等处理中的一个或多个由共同的处理元件(未示出)完成。

可替换地，选择滤色相位检测信号或全色相位检测信号的处理由单独的处理元件完成。

图2是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置100的全色相位检测像素单元200的示意性截面图。

在一些实施例中，如图1A至图1D以及图2所示，全色相位检测像素单元200包括并排设置的第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2，以及设置在第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2二者上方的全色相位检测像素单元微透镜204。

这里，“并排设置”指第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2被布置成在俯视图中相邻且没有交叠。但是，本领域的技术人员应当理解，布置方式不限于此。例如，二者并非要完全对齐。

在一些实施例中，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2分别用于将入射进入的全色的光转换成用于第一全色检测信号和第二全色检测信号的电荷。

利用上述配置，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2分别对从两侧(例如图2中的左侧和右侧)照射到全色相位检测像素单元微透镜204上的光的进行检测。由此，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2分别对穿过成像物镜(未示出)的一部分(例如左侧部分)的光和穿过成像物镜的另一部分(例如右侧部分)的光进行检测。

在一些实施例中，全色相位检测信号通过比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的相位获得。

在一些实施例中，由此获得的全色相位检测信号能够反映穿过成像物镜的左侧部分的光和穿过成像物镜的右侧部分的光的相位差。由此，全色相位检测信号能够用于判断出当前镜头位置的离焦程度，从而得到镜头应该移动的方向和距离以用于实现自动聚焦。

在一些实施例中，比较第一全色检测信号和第二全色检测信号与选择滤色相位检测信号或全色相位检测信号、基于选择的相位检测信号判断离焦情况、基于离焦情况确定镜头移动方向和距离等处理中的一个或多个由共同的处理元件完成。

可替换地，比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的处理由单独的处理元件完成。

在一些实施例中，上述包括并排设置的两个检测元件以及二者上方的微透镜的配置可以近似等同于两个“遮蔽”像素。“遮蔽”像素在现有的PDAF技术中被广泛使用。在遮蔽像素中，一般设置有阻挡光到达像素的一侧的不透明掩光板(或相当于屏蔽)。成对的“遮蔽”像素(例如分别遮蔽左侧和右侧)同样可以分别检测从不同方向穿过成像物镜的光。但“遮蔽”像素中的掩光板会降低在低光情况下的检测灵敏度，遮挡邻近的像素，并且反射与邻近的像素发生串扰的光。

相比于传统的方法，本申请的配置不再需要使用掩光板，由此能够有利地减小遮挡和串扰，从而进一步提高检测灵敏度和准确性。

在一些实施例中，如图2所示，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2分别包括设置在衬底102中的全色感光元件212-1、212-2。

在一些实施例中，全色感光元件212-1、212-2被配置用于将入射进入的全色的光转换成电荷。

在一些实施例中，全色感光元件212-1、212-2可以包括由n型和/或p型掺杂物形成的掺杂区域。利用该掺杂区域，全色感光元件212-1、212-2能够进行光电转换而生成电荷(特别地，电子)。

在一些实施例中，如图2所示，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2还分别包括对应地设置在全色感光元件212-1、212-2上的透明滤色元件222-1、222-2。

这里，“对应”指透明滤色元件222-1、222-2被布置成与相应的全色感光元件212-1、212-2在俯视图中至少部分地重叠。例如，如图2所示，透明滤色元件222-1、222-2分别与相应的全色感光元件212-1、212-2对准。但是，本领域的技术人员应当理解，透明滤色元件222-1、222-2相对于全色感光元件212-1、212-2的布置方式不限于以上示例。

在一些实施例中，透明滤色元件222-1、222-2允许全色的光通过。

例如，在一些实施例中，透明滤色元件222-1、222-2是频率无关的。

由此，各个颜色的光均能够在通过透明滤色元件222-1、222-2后进入全色感光元件212-1、212-2。

在一些实施例中，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2还分别包括对应地设置在透明滤色元件222-1、222-2上的全色检测元件微透镜232-1、232-2。

在一些实施例中，全色检测元件微透镜232-1、232-2和全色相位检测像素单元微透镜204的折射率相同。

或者，在一些实施例中，全色检测元件微透镜232-1、232-2和全色相位检测像素单元微透镜204的折射率不同。

在一些实施例中，全色检测元件微透镜232-1、232-2能够有利地对入射到第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2上的光线进行会聚，从而使更多的光进入全色感光元件212-1、212-2，进一步提高第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2的准确性和灵敏度。

可选地，在一些实施例中，全色相位检测像素单元200还包括设置在相邻两个全色感光元件212-1、212-2之间的全色感光元件隔离部214。

例如，在一些实施例中，全色感光元件隔离部214由深沟槽实现。

在一些实施例中，在全色相位检测像素单元200中的全色感光元件212-1、212-2与周围的其他像素单元的感光元件(未示出)之间也设置有感光元件隔离部。

可选地，在一些实施例中，全色相位检测像素单元200还包括设置在相邻两个透明滤色元件222-1、222-2之间的透明滤色元件隔离部224。

在一些实施例中，在全色相位检测像素单元200中的透明滤色元件222-1、222-2与周围的其他像素单元的滤色元件(未示出)之间也设置有滤色元件隔离部。

图3是示出根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置100的滤色相位检测像素单元300的示意性截面图。

为了简化描述，以下在针对滤色相位检测像素单元300的描述中，主要针对滤色相位检测像素单元300与全色相位检测像素单元200的不同之处进行详细阐述，而省略或简化对相同或相似的部分的重复说明。

在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300与全色相位检测像素单元200的不同之处主要在于：滤色相位检测像素单元300中采用滤色元件322-1、322-2，以仅允许特定波长的光进入滤色感光元件312-1、312-2，而全色相位检测像素单元200中采用透明滤色元件222-1、222-2，以允许全色的光进入全色感光元件212-1、212-2。

在一些实施例中，如图1A至图1D以及图3所示，滤色相位检测像素单元300包括并排设置的第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2，以及设置在第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2二者上方的滤色相位检测像素单元微透镜304。

在一些实施例中，第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2分别用于将入射进入的经滤色的光转换成用于第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的电荷。

在一些实施例中，滤色相位检测信号通过比较第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的相位获得。

在一些实施例中，如图3所示，第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2分别包括设置在衬底102中的滤色感光元件312-1、312-2。

在一些实施例中，滤色感光元件312-1、312-2用于将入射进入的特定波长的光转换成电荷。

在一些实施例中，如图3所示，第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2还分别包括对应地设置在滤色感光元件312-1、312-2上的滤色元件322-1、322-2。

在一些实施例中，滤色元件322-1、322-2仅允许特定波长的光通过。

例如，在一些实施例中，滤色元件322-1、322-2仅允许绿光通过。

由此，仅特定波长的入射光能够在通过滤色元件322-1、322-2后进入滤色感光元件312-1、312-2。

在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300用于基于入射进入的绿光进行相位对焦检测。

在一些实施例中，第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2还分别包括对应地设置在滤色元件322-1、322-2上的滤色检测元件微透镜332-1、332-2。

在一些实施例中，滤色检测元件微透镜332-1、332-2和滤色相位检测像素单元微透镜304的折射率相同。

或者，在一些实施例中，滤色检测元件微透镜332-1、332-2和滤色相位检测像素单元微透镜304的折射率不同。

在一些实施例中，滤色检测元件微透镜332-1、332-2能够有利地进一步提高第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2的准确性和灵敏度。

可选地，在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300还包括设置在相邻两个滤色感光元件312-1、312-2之间的滤色感光元件隔离部314。

可选地，在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300还包括设置在相邻两个滤色元件322-1、322-2之间的滤色元件隔离部324。

图4示出了根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置的制造方法的流程图。图5示出了图4中例示的形成全色相位检测像素单元的步骤的子流程图。图6示出了图5中例示的形成第一、第二全色检测元件的步骤的子流程图。图7A至图7H是示出与图4至图6中示出的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。图8示出了图4中例示的形成滤色相位检测像素单元的步骤的子流程图。图9示出了图8中例示的形成第一、第二滤色检测元件的步骤的子流程图。图10A至图10G是示出与图4、图8至图9中示出的部分步骤对应的半导体装置的示意性截面图。

下面将结合图4至图6、图8至图9、图7A至图7H以及图10A至图10G进行说明。上面结合图1至图3所描述的内容也可以适用于对应的特征。

如图4所示，根据本公开一个或多个示例性实施例的半导体装置100的制造方法400包括：

在步骤402，提供衬底102，如图7A所示；

在步骤404，在衬底102上形成像素阵列104。

在各个实施例中，像素阵列104包括至少一个成像像素单元110、至少一个全色相位检测像素单元200以及至少一个滤色相位检测像素单元300。

在一些实施例中，像素阵列104中的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的数量大致相等。

其中，全色相位检测像素单元200用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元300用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号。

在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

以下将分别主要描述形成像素阵列104中的全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300的过程。

如图5所示，在一些实施例中，形成像素阵列104中的全色相位检测像素单元200的过程500包括:

在步骤502，形成并排布置的第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2，如图7B-7G所示；

在步骤504，在第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2二者上方对应地形成全色相位检测像素单元微透镜204，如图7H所示。

本领域的技术人员应当理解，可以通过任何合适的工艺来形成全色相位检测像素单元微透镜204。

例如，在一些实施例中，形成全色相位检测像素单元微透镜204的方法的示例可以包括但不限于下列中的一种或多种：光刻胶热回流方法、EBML方法、激光直写方法、微喷打印法、溶胶一凝胶法、反应离子刻蚀法、灰度掩模法、热压模成型法等。

在一些实施例中，使用结合了回流(reflow)和刻蚀的EBML方法来形成全色相位检测像素单元微透镜204。在一些实施例中，EBML能够实现接近100％(例如98％)的填充因子。

在一些实施例中，第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2分别用于将入射进入的全色的光转换成用于第一全色检测信号和第二全色检测信号的电荷。

在一些实施例中，全色相位检测信号通过比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的相位获得。

如图6所示，在一些实施例中，形成第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2的过程600包括：

在步骤602，在衬底102中形成针对每个全色检测元件202-1、202-2的全色感光元件212-1、212-2，如图7C所示；

在步骤604，在各个全色感光元件212-1、212-2上方对应地形成透明滤色元件222-1、222-2，如图7F所示。

在一些实施例中，透明滤色元件222-1、222-2允许全色的光通过。

在一些实施例中，全色感光元件212-1、212-2用于将入射进入的全色的光转换成电荷。

在一些实施例中，形成全色感光元件212-1、212-2可以通过诸如扩散和/或离子注入掺杂剂的方式形成掺杂区域来实现。然而，本领域技术人员容易理解，本发明不限于此。

在一些实施例中，可以通过诸如物理气相沉积或化学气相沉积之类的沉积方法中的一种或多种形成透明滤色元件222-1、222-2。然而，本领域技术人员容易理解，本发明不限于此。

可选地，在一些实施例中，形成全色相位检测像素单元200还包括在相邻两个全色感光元件212-1、212-2之间形成全色感光元件隔离部214，如图7B所示。

可选地，在一些实施例中，形成全色相位检测像素单元200还包括在衬底102上形成中间层206，如图7D所示。

可选地，在一些实施例中，形成全色相位检测像素单元200还包括在相邻两个透明滤色元件222-1、222-2之间形成透明滤色元件隔离部224，如图7E所示。

在一些实施例中，形成第一全色检测元件202-1和第二全色检测元件202-2还包括：在各个透明滤色元件222-1、222-2上方对应地形成全色检测元件微透镜232-1、232-2，如图7G所示。

本领域的技术人员应当理解，可以通过任何合适的工艺来形成全色检测元件微透镜232-1、232-2。

在一些实施例中，可以采用与形成全色相位检测像素单元微透镜204的方法相同的方法来形成全色检测元件微透镜232-1、232-2。

为了简化描述，以下在针对形成滤色相位检测像素单元300的过程的描述中，主要针对形成滤色相位检测像素单元300与形成全色相位检测像素单元200的不同之处进行详细阐述，而省略或简化对相同或相似的部分的重复说明。

如图8所示，在一些实施例中，形成像素阵列104中的滤色相位检测像素单元300的过程800包括:

在步骤802，形成并排布置的第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2，如图10A-10F所示；

在步骤804，在第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2二者上方对应地形成滤色相位检测像素单元微透镜304，如图10G所示。

在一些实施例中，第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2分别用于将入射进入的经滤色的光转换成用于第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的电荷。

在一些实施例中，滤色相位检测信号通过比较第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的相位获得。

如图9所示，在一些实施例中，形成第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2的过程900包括：

在步骤902，在衬底102中形成针对每个滤色检测元件302-1、302-2的滤色感光元件312-1、312-2，如图10B所示；

在步骤904，在各个滤色感光元件312-1、312-2上方对应地形成滤色元件322-1、322-2，如图10E所示。

在一些实施例中，滤色元件322-1、322-2仅允许特定波长的光通过。

在一些实施例中，滤色感光元件312-1、312-2用于将入射进入的特定波长的光转换成电荷。

可选地，在一些实施例中，形成滤色相位检测像素单元300还包括在相邻两个滤色感光元件312-1、312-2之间形成滤色感光元件隔离部314，如图10A所示。

可选地，在一些实施例中，形成滤色相位检测像素单元300还包括在衬底102上形成中间层306，如图10C所示。

可选地，在一些实施例中，形成滤色相位检测像素单元300还包括在相邻两个滤色元件322-1、322-2之间形成滤色元件隔离部324，如图10D所示。

在一些实施例中，形成第一滤色检测元件302-1和第二滤色检测元件302-2还包括：在各个滤色元件322-1、322-2上方对应地形成滤色检测元件微透镜332-1、332-2，如图10F所示。

在一些实施例中，滤色相位检测像素单元300用于基于入射进入的绿光进行相位对焦检测。

值得注意的是，在以上制作半导体装置的各个步骤之间的边界仅仅是说明性的。在实际操作中，各个步骤之间可以任意组合，甚至合成单个步骤。此外，各个步骤的执行顺序不受描述顺序的限制，并且部分步骤可以省略。

例如，在一些实施例中，图7C和图10B中分别例示的步骤可以组合成单个步骤。即，全色相位检测像素单元200的全色感光元件212-1、212-2和滤色相位检测像素单元300的滤色感光元件312-1、312-2可以在相同的步骤中形成。

类似地，例如，在一些实施例中，以下各组步骤中的一组或多组步骤中的相应两个步骤可以组合成单个步骤：形成全色感光元件隔离部214的步骤和形成滤色感光元件隔离部314的步骤、形成中间层206的步骤和形成中间层306的步骤、形成透明滤色元件隔离部224的步骤和形成滤色元件隔离部324的步骤、形成全色检测元件微透镜232-1、232-2的步骤和形成滤色检测元件微透镜332-1、332-2的步骤以及形成全色相位检测像素单元微透镜204的步骤和形成滤色相位检测像素单元微透镜304的步骤。

本领域的技术人员应当理解，在一些实施例中，全色相位检测像素单元200和滤色相位检测像素单元300与成像像素单元的相应部件中的一些也可以在相同的步骤中形成。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体装置，该半导体装置包括：衬底，设置在衬底上的像素阵列，像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，其中，全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

根据一个实施例，全色相位检测像素单元包括：并排设置的第一全色检测元件和第二全色检测元件，以及设置在第一全色检测元件和第二全色检测元件二者上方的全色相位检测像素单元微透镜，其中，第一全色检测元件和第二全色检测元件分别用于将入射进入的全色的光转换成用于第一全色检测信号和第二全色检测信号的电荷。

根据一个实施例，全色相位检测信号通过比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的相位来获得。

根据一个实施例，第一全色检测元件和第二全色检测元件分别包括设置在衬底中的全色感光元件以及对应地设置在全色感光元件上的透明滤色元件，其中，透明滤色元件允许全色的光通过，并且全色感光元件用于将入射进入的全色的光转换成电荷。

根据一个实施例，第一全色检测元件和第二全色检测元件还分别包括对应地设置在透明滤色元件上的全色检测元件微透镜。

根据一个实施例，全色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个全色感光元件之间的全色感光元件隔离部。

根据一个实施例，全色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个透明滤色元件之间的透明滤色元件隔离部。

根据一个实施例，滤色相位检测像素单元包括：并排设置的第一滤色检测元件和第二滤色检测元件，以及设置在第一滤色检测元件和第二滤色检测元件二者上方的滤色相位检测像素单元微透镜，其中，第一滤色检测元件和第二滤色检测元件分别用于将入射进入的经滤色的光转换成用于第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的电荷。

根据一个实施例，滤色相位检测信号通过比较第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的相位来获得。

根据一个实施例，第一滤色检测元件和第二滤色检测元件分别包括设置在衬底中的滤色感光元件以及对应地设置在滤色感光元件上的滤色元件，其中，滤色元件仅允许特定波长的光通过，并且滤色感光元件用于将入射进入的特定波长的光转换成电荷。

根据一个实施例，第一滤色检测元件和第二滤色检测元件还分别包括对应地设置在滤色元件上的滤色检测元件微透镜。

根据一个实施例，滤色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个滤色感光元件之间的滤色感光元件隔离部。

根据一个实施例，滤色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个滤色元件之间的滤色元件隔离部。

根据一个实施例，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的绿光进行相位对焦检测。

根据一个实施例，像素阵列中的全色相位检测像素单元和滤色相位检测像素单元的数量大致相等。

根据本公开的一个方面，提供了一种制造半导体装置的方法，包括:提供衬底；以及在衬底上形成像素阵列，像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，其中全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

根据一个实施例，形成全色相位检测像素单元包括：形成并排布置的第一全色检测元件和第二全色检测元件；以及在第一全色检测元件和第二全色检测元件二者上方对应地形成全色相位检测像素单元微透镜，其中，第一全色检测元件和第二全色检测元件分别用于将入射进入的全色的光转换成用于第一全色检测信号和第二全色检测信号的电荷。

根据一个实施例，全色相位检测信号通过比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的相位来获得。

根据一个实施例，形成第一全色检测元件和第二全色检测元件包括：在衬底中形成针对每个全色检测元件的全色感光元件；以及在各个全色感光元件上方对应地形成透明滤色元件，其中透明滤色元件允许全色的光通过，并且全色感光元件用于将入射进入的全色的光转换成电荷。

根据一个实施例，形成第一全色检测元件和第二全色检测元件还包括：在各个透明滤色元件上方对应地形成全色检测元件微透镜。

根据一个实施例，形成全色相位检测像素单元还包括在相邻两个全色感光元件之间形成全色感光元件隔离部。

根据一个实施例，形成全色相位检测像素单元还包括在相邻两个透明滤色元件之间形成透明滤色元件隔离部。

根据一个实施例，形成滤色相位检测像素单元包括：形成并排布置的第一滤色检测元件和第二滤色检测元件；以及在第一滤色检测元件和第二滤色检测元件二者上方对应地形成滤色相位检测像素单元微透镜，其中第一滤色检测元件和第二滤色检测元件分别用于将入射进入的经滤色的光转换成用于第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的电荷。

根据一个实施例，滤色相位检测信号通过比较第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的相位来获得。

根据一个实施例，形成第一滤色检测元件和第二滤色检测元件包括：在衬底中形成针对每个滤色检测元件的滤色感光元件；以及在各个滤色感光元件上方对应地形成滤色元件，其中滤色元件仅允许特定波长的光通过，并且滤色感光元件用于将入射进入的特定波长的光转换成电荷。

根据一个实施例，形成第一滤色检测元件和第二滤色检测元件还包括：在各个滤色元件上方对应地形成滤色检测元件微透镜。

根据一个实施例，形成滤色相位检测像素单元还包括在相邻两个滤色感光元件之间形成滤色感光元件隔离部。

根据一个实施例，形成滤色相位检测像素单元还包括在相邻两个滤色元件之间形成滤色元件隔离部。

根据一个实施例，滤色相位检测像素单用于基于入射进入的绿光进行相位对焦检测。

根据一个实施例，像素阵列中的全色相位检测像素单元和滤色相位检测像素单元的数量大致相等。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，前面的描述可能提及了被“连接”或“耦接”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦接”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦接”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：

衬底，

设置在衬底上的像素阵列，所述像素阵列包括至少一个成像像素单元、至少一个全色相位检测像素单元以及至少一个滤色相位检测像素单元，

其中，全色相位检测像素单元用于基于入射进入的全色的光生成全色相位检测信号，

滤色相位检测像素单元用于基于入射进入的经滤色的光生成滤色相位检测信号，以及

在入射进入的光的强度小于设定的阈值时，全色相位检测信号被用于对焦，在入射进入的光的强度大于或等于该阈值时，滤色相位检测信号被用于对焦。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：

全色相位检测像素单元包括：

并排设置的第一全色检测元件和第二全色检测元件，以及

设置在第一全色检测元件和第二全色检测元件二者上方的全色相位检测像素单元微透镜，

其中，第一全色检测元件和第二全色检测元件分别用于将入射进入的全色的光转换成用于第一全色检测信号和第二全色检测信号的电荷。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：

全色相位检测信号通过比较第一全色检测信号和第二全色检测信号的相位来获得。

4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：

第一全色检测元件和第二全色检测元件分别包括设置在衬底中的全色感光元件以及对应地设置在全色感光元件上的透明滤色元件，

其中，透明滤色元件允许全色的光通过，并且

全色感光元件用于将入射进入的全色的光转换成电荷。

5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于：

第一全色检测元件和第二全色检测元件还分别包括对应地设置在透明滤色元件上的全色检测元件微透镜。

6.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于：

全色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个全色感光元件之间的全色感光元件隔离部。

7.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于：

全色相位检测像素单元还包括设置在相邻两个透明滤色元件之间的透明滤色元件隔离部。

8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：

滤色相位检测像素单元包括：

并排设置的第一滤色检测元件和第二滤色检测元件，以及

设置在第一滤色检测元件和第二滤色检测元件二者上方的滤色相位检测像素单元微透镜，

其中，第一滤色检测元件和第二滤色检测元件分别用于将入射进入的经滤色的光转换成用于第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的电荷。

9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于：

滤色相位检测信号通过比较第一滤色检测信号和第二滤色检测信号的相位来获得。

10.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于：

第一滤色检测元件和第二滤色检测元件分别包括设置在衬底中的滤色感光元件以及对应地设置在滤色感光元件上的滤色元件，

其中，滤色元件仅允许特定波长的光通过，并且

滤色感光元件用于将入射进入的特定波长的光转换成电荷。