CN112289818A - 像素阵列和包括该像素阵列的自动聚焦图像传感器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种像素阵列和包括该像素阵列的自动聚焦图像传感器。所述像素阵列包括衬底、多个像素、深器件隔离区域和多个第一接地区域。衬底包括其上设置有栅电极的第一表面以及与第一表面相对的第二表面。多个像素设置在衬底中，并且包括被配置为检测相位差的多个第一像素以及被配置为检测图像的多个第二像素。深器件隔离区域设置在衬底中，从衬底的第二表面基本上竖直地延伸，以将多个像素彼此隔离。多个第一接地区域被设置为在衬底中与第一表面相邻，并且仅与多个第一像素中的至少一些相邻。

Description

像素阵列和包括该像素阵列的自动聚焦图像传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月25日在韩国知识产权专利局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10-2019-0090165的优先权，该申请的内容以引用方式全部并入本文中。
技术领域
示例实施例总体涉及图像传感器，更具体地，涉及包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列和包括像素阵列的自动聚焦图像传感器。
背景技术
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器是使用CMOS工艺制造的图像捕获装置。与通常使用相对高电压模拟电路的常规电荷耦合器件(CCD)图像传感器相比，CMOS图像传感器通常具有较低的制造成本和较小的像素尺寸。因此，CMOS型图像传感器可以相对于CCD型图像传感器具有较低的功耗要求。另外，随着CMOS图像传感器的性能不断改善，CMOS图像传感器正越来越广泛地用于移动电子装置(诸如智能电话、平板个人计算机(PC)和数码相机)中。
在诸如照相机的数字图像处理装置中，检测摄影镜头的聚焦控制状态以自动控制镜头的聚焦会是有帮助的。为了实现这一点，常规数字图像处理装置包括与图像传感器分离和/或不同的附加聚焦检测装置。在此情况下，会增加聚焦检测装置和/或附加光学透镜的成本，并且/或者会通过聚焦检测装置增加数字图像处理装置的整体尺寸。为了解决这些问题，已经开发了使用检测相位差的方法的自动聚焦图像传感器。
发明内容
本公开的至少一个示例实施例提供了一种能够具有改善或增强的全阱容量(FWC)特性的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列。
本公开的至少一个示例实施例提供了一种包括像素阵列并且能够具有改善或增强的FWC特性的自动聚焦图像传感器。
根据示例实施例，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列包括衬底、多个像素、深器件隔离区域和多个第一接地区域。衬底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，栅电极设置在第一表面上。多个像素设置在衬底中，并包括被配置为检测相位差的多个第一像素和被配置为检测图像的多个第二像素。深器件隔离区域设置在衬底中，从衬底的第二表面基本上竖直地延伸，以将多个像素彼此隔离。多个第一接地区域被设置为在衬底中与第一表面相邻，并且仅与多个第一像素中的至少一些第一像素相邻。
根据示例实施例，自动聚焦图像传感器包括像素阵列和多个列驱动电路。像素阵列基于入射光生成多个模拟像素信号，多个模拟像素信号表示相位差信息和图像信息。多个列驱动电路连接到像素阵列中的多个列，并将多个模拟像素信号转换为多个数字信号。像素阵列包括衬底、多个像素、深器件隔离区域和多个第一接地区域。衬底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，栅电极设置在第一表面上。多个像素设置在衬底中，并包括被配置为检测相位差的多个第一像素和被配置为检测图像的多个第二像素。深器件隔离区域设置在衬底中，从衬底的第二表面基本上竖直地延伸，以将多个像素彼此隔离。多个第一接地区域被设置为在衬底中与第一表面相邻，并且仅与多个第一像素中的至少一些第一像素相邻。
根据示例实施例，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列包括衬底、多个像素、深器件隔离区域和多个接地区域。衬底包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，栅电极设置在第一表面上。多个像素设置在衬底中，并且检测相位差和检测图像。深器件隔离区域设置在衬底中，从衬底的第二表面基本上竖直地延伸，以将多个像素彼此隔离。多个接地区域被设置为在衬底中与第一表面相邻，并且仅与多个像素中的至少一些像素相邻。
附图说明
通过参照附图详细地描述了本公开的示例实施例，本公开的以上和其它方面和特征将变得更加显而易见。
图1是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图2是图1的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。
图3、图4A和图4B是用于描述根据示例实施例的使用自动聚焦图像传感器执行自动聚焦的示例的示图。
图5是示出根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列中包括的像素的示例的电路图。
图6是图1的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的下布局的平面图。
图7是包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的沿图6的线A-A’截取的截面图。
图8A、图8B、图8C、图8D、图8E和图8F是用于描述制造图6和图7的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的方法的截面图。
图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15是包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的其它示例的沿图6的线A-A’截取的截面图。
图16是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图17是图16的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。
图18是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图19是图18的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图20是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图21和图22是图20的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图23是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图24是图23的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图25是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图26是示出根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列中包括的像素的另一示例的电路图。
图27是图25的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图28是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
图29是图28的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。
图30是图28的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图31是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
图32是示出根据示例实施例的自动聚焦图像传感器的框图。
图33是示出根据示例实施例的包括自动聚焦图像传感器的电子系统的框图。
具体实施方式
将参照其中示出了示例实施例的附图来更加充分地描述各种示例实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。贯穿本公开，同样的附图标记表示同样的元件。
根据示例实施例，在此描述的部件、元件、模块或单元中的至少一个可以被实施为执行各种功能的各种数量的硬件、软件和/或固件结构。
图1是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。
参照图1，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100包括多个像素和多个第一接地区域GR1。
多个像素包括多个第一像素AFP和多个第二像素NP。多个第一像素AFP被配置为检测相位差并获得自动聚焦(AF)信息。多个第一像素AFP可以被称作自动聚焦(AF)像素。多个第二像素NP被配置为检测图像。多个第二像素NP可以被称作正常像素。AF像素AFP和正常像素NP可以设置在一个像素阵列100中。
如随后将参照图7描述的，多个像素形成或设置在衬底中，像素阵列100包括深器件隔离区域，以使多个像素彼此隔离或间隔开。
多个第一接地区域GR1被设置为与多个第一像素AFP中的至少一些相邻或者仅与多个第一像素AFP中的至少一些相邻。在图1的示例中，多个第一接地区域GR1的数量可以基本等于多个第一像素AFP的数量，多个第一接地区域GR1可以被设置为与多个第一像素AFP中的所有的第一像素AFP相邻。换言之，多个第一像素AFP中的每一个可以包括多个第一接地区域GR1中的相应的一个。为了减少暗电流，参考电压(例如，接地电压)可以施加到多个第一接地区域GR1。
在一些示例实施例中，可以在整个像素阵列100中均匀且规则地布置多个第一接地区域GR1。
多个像素可以被划分为多个像素组PG，多个像素组PG中的每一个包括多个第一像素AFP中的至少一个和多个第二像素NP中的至少一个。可以沿第一方向DR1和与第一方向DR1交叉(例如，基本垂直)的第二方向DR2重复布置多个像素组PG。多个像素组PG可以包括相同数量的第一像素AFP。
尽管图1示出了其中一个像素组PG包括4×4个像素(具体地，两个第一像素AFP和十四个第二像素NP)的示例，但是示例实施例不限于此，并且像素组PG的配置可以根据示例实施例进行各种改变或修改。
根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100可以被实施为使得用于获得AF信息的第一像素AFP和用于获得图像信息的第二像素NP设置在一个像素阵列100中。另外，为了减少暗电流，第一接地区域GR1可以仅设置在第一像素AFP中，而不设置在第二像素NP中。因此，即使像素的尺寸减小，也可以扩展或扩大包括在第二像素NP中的光电转换区域，由此可以改善或增强全阱容量(FWC)特性。
图2是图1的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。为了便于说明，图2示出了包括在图1的像素阵列100中的一个像素组PG的布局。
参照图1和图2，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100可以包括聚焦检测区域11和图像检测区域13。聚焦检测区域11可以包括彼此相邻并被配置为检测相位差的第一AF像素21R和第二AF像素21L。图像检测区域13可以包括用于检测图像的正常像素23。
包括多个滤色器的滤色器阵列可以设置在聚焦检测区域11和图像检测区域13上。例如，滤色器阵列可以是由红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)组成的拜耳图案阵列。然而，示例实施例不限于此，滤色器阵列可以采用互补色系统(例如，使用品红色、青色和黄色的系统)，或者还可以包括白色(W)滤色器或透明滤色器。设置在AF像素21R和21L上的滤色器可以不用于补色，并且滤色器也可以形成在AF像素21R和21L上，以用于便于形成滤色器阵列的工艺。包括多个微透镜35的微透镜阵列可以设置在滤色器阵列上。
尽管图2中未示出，但是可以根据示例实施例省略设置在聚焦检测区域11的AF像素21R和21L上的滤色器。
至少控制AF像素21R和21L的光接收量的遮光图案可以设置在滤色器阵列下方。因此，遮光图案可以包括形成在AF像素21R和21L上的多个第一开口31。另外，遮光图案还可以包括形成在正常像素23上的多个第二开口33。第一开口31中的每一个的面积可以小于第二开口33中的每一个的面积。例如，第一开口31中的每一个的面积可以为第二开口33中的每一个的面积的大约50％。第一开口31中的每一个可以被设置为在相对于接收光所沿的光轴的一侧。彼此相邻的第一AF像素21R和第二AF像素21L的第一开口31可以被设置为水平对称。与入射到正常像素23中的每一个上的光的量相比，遮光图案的第一开口31可以减少入射到AF像素21R和21L中的每一个上的光的量。换言之，由于遮光图案，入射到AF像素21R和21L中的每一个上的光的量可以小于入射到正常像素23中的每一个上的光的量。
图3、图4A和图4B是用于描述根据示例实施例的使用自动聚焦图像传感器执行自动聚焦的示例的图。
参照图3、图4A和图4B，已经穿过图像捕获装置(或图像处理装置)的透镜51的物体的光(或入射光)穿过包括多个微透镜(例如，图2中的微透镜35)的微透镜阵列54，以被引入到第一AF像素R和第二AF像素L。限制从透镜51的光瞳52和53输入的光的掩模或开口57和58(例如，图2中的第一开口31)可以被设置为与第一AF像素R和第二AF像素L的一些部分相邻。从设置在透镜51的光轴50上方的光瞳52输入的光被引入到第二AF像素L，从设置在透镜51的光轴50下方的光瞳53输入的光被引入到第一AF像素R。术语“光瞳分段”意味着第一AF像素R和第二AF像素L分别通过掩模或开口57和58来接收通过微透镜阵列54从光瞳53和52的位置投射的光。
图4A和图4B中示出了根据第一AF像素R和第二AF像素L的位置的第一AF像素R和第二AF像素L的连续的光瞳分段的像素输出。在图4A和图4B中的每一个中，水平轴表示第一AF像素R和第二AF像素L中的每一个的位置，竖直轴表示第一AF像素R和第二AF像素L中的每一个的输出值。参照图4A和图4B，第一AF像素R的连续输出值的形状与第二AF像素L的连续输出值的形状基本相同。然而，如图4A中示出的，第一AF像素R和第二AF像素L的输出值的位置(例如，相位)可以彼此不同。这是因为基于从透镜51的光瞳52和53提供的光形成的图像的位置彼此不同。因此，如果透镜51离焦，则如图4A中示出的，第一AF像素R和第二AF像素L的输出值的相位不同。如果透镜51对焦，则如图4B中示出的，在同一位置形成图像。
另外，可以基于第一AF像素R和第二AF像素L的输出值的相位之间的差来确定聚焦差的方向。前聚焦状态意味着透镜51在物体的前方聚焦。在前聚焦状态中，第一AF像素R的输出值的相位从聚焦状态的相位左偏移，并且第二AF像素L的输出值的相位从聚焦状态的相位右偏移。另一方面，后聚焦状态意味着透镜51在物体的后方聚焦。在后聚焦状态中，第一AF像素R的输出值的相位从聚焦状态右偏移，并且第二AF像素L的输出值的相位从聚焦状态的相位左偏移。第一AF像素R和第二AF像素L的输出值的相位之间的偏移量可以用来获得焦点之间的偏移量。
图5是示出根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列中包括的像素的示例的电路图。
参照图5，像素或单位像素600可以包括光电转换部610和信号生成部612。除了如参照图2描述的具有不同尺寸的开口分别形成在第一像素AFP和第二像素NP上之外，图1中的第一像素AFP和第二像素NP可以具有相同的像素结构和电路结构。
光电转换部610可以执行光电转换操作。例如，光电转换部610可以在积分模式期间将入射光转换为光电荷。如果包括单位像素600的图像传感器是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，则可以通过在光电转换部610中收集与在积分模式期间通过CMOS图像传感器的打开的快门的入射光的强度成正比的电荷载流子(例如，电子-空穴对)，来获得要捕获的物体的图像信息。
信号生成部612可以在读出模式期间基于由光电转换操作生成的光电荷来生成电信号(例如，模拟像素信号VP)。如果包括单位像素600的图像传感器是CMOS图像传感器，则可以在积分模式之后的读出模式期间关闭快门，并且可以基于电荷载流子的形式的图像信息生成模拟像素信号VP。例如，如图5中示出的，单位像素600可以具有包括四个晶体管的四晶体管结构。
例如，信号生成部612可以包括传输晶体管620、复位晶体管640、驱动晶体管650、选择晶体管660和浮置扩散节点630。传输晶体管620可以连接在光电转换部610与浮置扩散节点630之间，并且可以包括被配置为接收传输信号TX的栅电极。复位晶体管640可以连接在电源电压VDD与浮置扩散节点630之间，并且可以包括被配置为接收复位信号RX的栅电极。驱动晶体管650可以连接在电源电压VDD与选择晶体管660之间，并且可以包括连接到浮置扩散节点630的栅电极。选择晶体管660可以连接在驱动晶体管650与被配置为输出模拟像素信号VP的输出端子之间，并且可以包括被配置为接收选择信号SEL的栅电极。
在一些示例实施例中，如随后将参照图26描述的，一个信号生成部可以被多个光电转换单元共享。
图6是图1的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的下布局的平面图。图7是包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的沿图6的线A-A’截取的截面图。为了便于说明，图6示出了包括在图1的像素阵列100中的一个像素组PG的上半部的布局。
参照图1、图6和图7，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100包括衬底101、多个像素AFP和NP、深器件隔离区域110以及多个第一接地区域GR1 115。像素阵列100还可以包括光电转换区域PD、浮置扩散区域FD、传输栅极TG、接触件C1和C2、信号线L1和L2、栅极绝缘层121、第一层间绝缘层123、第二层间绝缘层125和第三层间绝缘层127、第一钝化层129、固定电荷层131、第一绝缘层133、第二绝缘层135、遮光图案140、第二钝化层141、平坦化层143、滤色器145以及微透镜35。
衬底101包括彼此相对的第一表面101a和第二表面101b。栅电极(例如，传输栅极TG)和布线(例如，信号线L1和L2)设置在第一表面101a上。遮光图案140、滤色器145、微透镜35等设置在第二表面101b上，并且光通过第二表面101b入射。例如，第一表面101a可以是前表面，第二表面101b可以是后表面，并且包括像素阵列100的自动聚焦图像传感器可以是响应于穿过衬底101的后表面的入射光而操作的后侧照明的图像传感器(BIS)。
在BIS中，由于栅电极和连接到栅电极的金属线不设置在微透镜35与光电转换区域PD之间，因此不会发生由于栅电极和金属线而导致的漫反射和/或散射，并且从微透镜35到光电转换区域PD的距离可以更短。因此，可以在BIS中改善导光效率和光灵敏度。另外，与第一表面101a相邻的信号线L1和L2的位置可以不受限制。例如，信号线L1和L2可以与光电转换区域PD重叠。
多个像素AFP和NP形成或设置在衬底101中。多个像素AFP和NP包括被配置为检测相位差的多个第一像素AFP和被配置为检测图像的多个第二像素NP。参照图2描述的聚焦检测区域11中的AF像素21R和21L以及图像检测区域13中的正常像素23可以分别与多个第一像素AFP和多个第二像素NP对应。多个像素AFP和NP中的每一个可以包括光电转换区域PD、浮置扩散区域FD、传输栅极TG等。
光电转换区域PD可以与图5中的光电转换部610对应。光电转换区域PD可以被设置为与衬底101中的第一表面101a和第二表面101b两者相邻，并且可以基于入射光执行光电转换以生成光电荷。例如，光电转换区域PD可以响应于入射光生成电子-空穴对，并且可以收集电子-空穴对的电子和/或空穴。光电转换区域PD可以包括光电二极管、光电晶体管、光栅、钳位光电二极管(PPD)和/或它们的组合。
传输栅极TG可以与图5中的传输晶体管620对应。传输栅极TG可以设置在衬底101的第一表面101a上，且栅极绝缘层121插设于传输栅极TG与第一表面101a之间，并且传输栅极TG可以将由光电转换区域PD收集的光电荷传输到浮置扩散区域FD。浮置扩散区域FD可以与图5中的浮置扩散节点630对应。浮置扩散区域FD可以被设置为与衬底101的第一表面101a相邻，并且可以积累在光电转换区域PD中通过光电转换收集的光电荷。可以基于在浮置扩散区域FD处接收的光电荷的电荷量来生成AF信息和/或图像信息。
深器件隔离区域110形成或设置在衬底101中，并且从衬底101的第二表面101b基本竖直地延伸以穿透衬底101，从而将多个像素AFP和NP彼此隔离或间隔开。深器件隔离区域110可以不与衬底101的第一表面101a直接接触。例如，在截面图中，深器件隔离区域110可以具有同时在与衬底101的第一表面101a和第二表面101b基本垂直的方向上延伸的第一端和第二端。第一端可以与第二表面101b直接接触，以与第二表面101b共面，并且第二端可以不与第一表面101a直接接触，并且不与第一表面101a共面。因此，深器件隔离区域110的深度可以小于衬底101的厚度。深器件隔离区域110可以在平面图中具有网格结构。
深器件隔离区域110可以具有深沟槽隔离(DTI)结构，在DTI结构中，深器件隔离区域110具有相对大的深度并且相对较深地形成在衬底101中。例如，如果包括像素阵列100的自动聚焦图像传感器是BIS，则深器件隔离区域110可以具有后侧DTI(BDTI)结构，在BDTI结构中，深器件隔离区域110从衬底101的后表面(例如，第二表面101b)延伸。
多个第一接地区域115被形成为或被设置为与衬底101中的第一表面101a相邻，并且被设置为与多个第一像素AFP中的至少一些相邻或者被设置为仅与多个第一像素AFP中的至少一些相邻。例如，多个第一接地区域115可以被设置为包括在多个第一像素AFP中的所有的第一像素AFP中。多个第二像素NP中的所有的第二像素NP可以不包括接地区域115。由于深器件隔离区域110不与第一表面101a直接接触，因此施加到多个第一像素AFP中的多个第一接地区域115的接地电压可以经由深器件隔离区域110与第一表面101a之间的空间或间隙被提供到多个相邻的第二像素NP。因此，即使多个第二像素NP不包括接地区域，多个第二像素NP也可以稳定地操作。
衬底101的第一表面101a可以被第一层间绝缘层123覆盖。接触件C1可以穿透第一层间绝缘层123。接触件C1可以接触浮置扩散区域FD。信号线L1可以设置在第一层间绝缘层123上。信号线L1可以接触接触件C1。第二层间绝缘层125可以覆盖第一层间绝缘层123和信号线L1。接触件C2可以穿透第一层间绝缘层123和第二层间绝缘层125。接触件C2可以接触第一接地区域115。信号线L2可以设置在第二层间绝缘层125上。信号线L2可以接触接触件C2。第三层间绝缘层127可以覆盖第二层间绝缘层125和信号线L2。第三层间绝缘层127可以被第一钝化层129覆盖。信号线L1和L2可以与互连件对应。
尽管图7中未示出，但是用于形成图5中的复位晶体管640、驱动晶体管650和选择晶体管660的元件还可以设置在衬底101的第一表面101a上，并且/或者在衬底101中与第一表面101a相邻，连接到这些元件的接触件和信号线还可以设置在层间绝缘层123、125和127之间。
固定电荷层131可以设置在衬底101的第二表面101b上。例如，固定电荷层131可以具有负的固定电荷。空穴可以由于固定电荷层131而积累在第二表面101b周围，并且由此可以有效地减少暗电流和白点的发生。第一绝缘层133和第二绝缘层135可以顺序地堆叠在固定电荷层131上。
遮光图案140可以设置在第二绝缘层135上(例如，衬底101的第二表面101b上)。通过遮光图案140，入射到多个第一像素AFP中的每一个上的光的量可以小于入射到多个第二像素NP中的每一个上的光的量。例如，遮光图案140可以仅设置在聚焦检测区域11上。遮光图案140可以在平面图中具有与深器件隔离区域110重叠的网格结构。多个第一像素AFP中的每一个上的遮光图案140的面积可以大于多个第二像素NP中的每一个上的遮光图案140的面积。遮光图案140可以包括至少部分地暴露多个第一像素AFP的多个第一开口31。
尽管图6和图7中未示出，但是根据示例实施例，遮光图案140可以设置在图像检测区域13的至少一部分上以形成多个第二开口33。
第二钝化层141可以共形地堆叠在遮光图案140上。平坦化层143可以设置在第二钝化层141上。包括滤色器145的滤色器阵列可以设置在平坦化层143上，包括微透镜35的微透镜阵列可以设置在滤色器阵列上。微透镜35可以调节进入微透镜35的光路，使得光聚焦在对应的光电转换区域PD上。
在一些示例实施例中，滤色器阵列可以包括包含红色滤色器、绿色滤色器和/或蓝色滤色器的拜耳滤色器，换言之，滤色器145可以是红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器中的一种。在其它示例实施例中，滤色器阵列可以包括黄色滤色器、品红色滤色器和/或青色滤色器，换言之，滤色器145可以是黄色滤色器、品红色滤色器和青色滤色器中的一种。滤色器阵列还可以包括白色滤色器。
尽管图7中未示出，但是防反射层可以形成在平坦化层143与滤色器145之间。防反射层可以减少和/或防止入射光被衬底101的第二表面101b反射。在一些示例实施例中，可以通过交替地层叠具有不同的折射率的材料来形成防反射层。可以利用增加这样的材料的层叠来实现防反射层的较高的透光率。
图8A、图8B、图8C、图8D、图8E和图8F是用于描述制造图6和图7的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的方法的截面图。
参照图8A，可以提供具有彼此相对的第一表面101a和第二表面101b的衬底101。衬底101可以是半导体衬底。例如，衬底101可以是p型硅衬底。
参照图8B，可以在衬底101中形成光电转换区域PD、浮置扩散区域FD和第一接地区域GR1。例如，可以通过使用例如离子注入工艺来形成光电转换区域PD、浮置扩散区域FD和第一接地区域GR1。例如，光电转换区域PD和浮置扩散区域FD可以掺杂有类型与衬底101的类型相反的n型杂质，并且第一接地区域GR1可以以高于衬底101的浓度(或以高于衬底101的密度)掺杂有类型与衬底101的类型相同的p型杂质。
浮置扩散区域FD和第一接地区域GR1可以被形成为与第一表面101a相邻。光电转换区域PD可以被形成为与第一表面101a和第二表面101b两者相邻。因为浮置扩散区域FD和第一接地区域115被设置为与第一表面101a相邻，所以光电转换区域PD的与第一表面101a相邻的部分的宽度(或面积)可以小于光电转换区域PD的与第二表面101b相邻的部分的宽度(或面积)。由于FWC在与第一表面101a相邻的部分中最大，因此可以有利于通过增大光电转换区域PD的与第一表面101a相邻的部分的尺寸、宽度或面积来改善FWC特性。
在一些示例实施例中，可以通过层叠两个或更多个掺杂区域来形成光电转换区域PD。在一些示例实施例中，浮置扩散区域FD可以掺杂有比光电转换区域PD更高的浓度。
参照图8C，可以在第一表面101a上形成栅极绝缘层121和传输栅极TG，并且第一层间绝缘层123可以被形成为覆盖第一表面101a。参照图8D，接触件C1可以被形成为穿透第一层间绝缘层123，可以在第一层间绝缘层123上形成信号线L1，并且可以在第一层间绝缘层123上形成第二层间绝缘层125。另外，接触件C2可以被形成为穿透第一层间绝缘层123和第二层间绝缘层125，可以在第二层间绝缘层125上形成信号线L2，并且可以在第二层间绝缘层125上顺序地形成第三层间绝缘层127和第一钝化层129。
例如，可以通过由多晶硅、金属和/或金属化合物形成栅极导电层并且通过使该栅极导电层图案化来形成传输栅极TG。例如，可以通过由铜、钨、钛和/或铝形成导电层并且通过使该导电层图案化来形成接触件C1和C2以及信号线L1和L2。例如，层间绝缘层123、125和127可以由例如氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氮化硅(SiNx)、氮氧化锗(GeOxNy)、氧化锗硅(GeSixOy)和/或具有高介电常数的材料(例如，氧化铪(HfOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钽(TaOx)、硅化铪(HfSix)和/或硅化锆(ZrSix))来形成。
参照图8E，可以将衬底101翻转，使得第二表面101b面朝上，并且可以对第二表面101b执行背面研磨工艺，使得与衬底101的第二表面101b相邻的部分被去除。例如，可以通过机械工艺和/或化学工艺来执行研磨工艺。例如，可以通过摩擦第二表面101b上的抛光垫来执行机械工艺。另外，可以通过在抛光垫与第二表面101b之间注入化学材料(例如，“浆料”)来执行化学工艺。
另外，在如图8E中所示的将衬底101翻转并且去除衬底101的所述部分之后，可以在衬底101中形成深器件隔离区域110。例如，深器件隔离区域110可以由诸如氧化硅的绝缘材料形成。例如，可以形成深器件隔离区域110，使得在衬底101中从第二表面101b竖直地形成绝缘材料。因此，深器件隔离区域110的一端可以与第二表面101b直接接触，并且深器件隔离区域110的另一端可以不与第一表面101a直接接触。
在一些示例实施例中，深器件隔离区域110可以用折射率低于衬底101的折射率的介电材料来填充。在该示例中，尽管一些入射光被微透镜35折射，但是入射光的泄露分量可以在深器件隔离区域110的侧壁表面被全反射。反射分量可以到达光电转换区域PD，并且因此可以将相邻的像素与泄露分量屏蔽开。另外，由于深器件隔离区域110可以用介电材料填充，因此可以充分地防止由入射光生成的扩散载流子从光电转换区域PD传输到相邻的像素。
在一些示例实施例中，可以通过以不同的能量将介电材料重复注入衬底101中来形成深器件隔离区域110。尽管图8E中未示出，但是由于以不同的能量重复注入介电材料，因此深器件隔离区域110可以具有浮雕形状。
参照图8F，可以在第二表面101b上顺序地形成固定电荷层131、第一绝缘层133和第二绝缘层135以及遮光图案140。例如，固定电荷层131可以由包括金属元素(例如，锆(Zr)、铝(Al)、钽(Ta)、钛(Ti)、钇(Y)和/或镧系元素)的金属氧化物形成。固定电荷层131可以具有至少一个结晶区域。例如，固定电荷层131可以是氧化铪层或氟化铝层。例如，第一绝缘层133可以是氧化硅层，第二绝缘层135可以是氮化硅层。例如，遮光图案140可以由不透明金属形成。
在BIS中，会由于在与衬底101的第二表面101b相邻的区域中存在的表面缺陷(例如，由制造工艺导致的表面缺陷)而出现噪声。如果在第二表面101b上形成固定电荷层131，则可以在与衬底101的第二表面101b相邻的区域中积累空穴。在没有任何入射光的情况下由表面缺陷生成的电荷可以与在与衬底101的第二表面101b相邻的区域中积累的空穴结合。因此，可以减少暗电流，并且可以改善导光效率和光灵敏度。
接着，如参照图7描述的，可以在遮光图案140上顺序地形成第二钝化层141、平坦化层143、滤色器145和微透镜35。例如，可以通过使用染色工艺、颜料分散工艺和/或印刷工艺来形成滤色器145。例如，可以通过使用具有透光性的光致抗蚀剂形成与光电转换区域PD对应的图案并且通过使这些图案回流以具有凸形状来形成微透镜35。
图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15是包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的其它示例的沿图6的线A-A’截取的截面图。将省略与图6和图7重复的描述。
参照图9，除了在图9中深器件隔离区域110a包括绝缘层111和多晶硅图案113之外，图9的示例可以与图7的示例基本相同。
绝缘层111可以围绕多晶硅图案113。多晶硅图案113可以形成或设置在深器件隔离区域110a中(例如，在绝缘层111内部)。例如，多晶硅图案113可以由多晶硅、金属和/或金属化合物形成。由于多晶硅图案113与由硅形成的衬底101具有基本相同的热膨胀系数，因此可能能够减少由材料的热膨胀系数之间的差导致的物理应力。在一些示例实施例中，可以在形成绝缘层111之前或之后形成多晶硅图案113。
参照图10，除了在图10中深器件隔离区域110b包括固定电荷层131和第一绝缘层133之外，图10的示例可以与图7的示例基本相同。例如，固定电荷层131可以包括氧化铪层。例如，第一绝缘层133可以包括氧化硅层或氮化硅层。固定电荷层131可以设置在第二表面101b上，并且可以围绕光电转换区域PD的侧壁，从而进一步减少暗电流。
参照图11，除了在图11中改变了深器件隔离区域的一部分之外，图11的示例可以与图7的示例基本相同。例如，深器件隔离区域110g的一部分可以从衬底101的第二表面101b延伸，并且可以与衬底101的第一表面101a直接接触。
在一些示例实施例中，如参照图1描述的，多个像素可以被划分为多个像素组PG，多个像素组PG中的每一个包括多个第一像素AFP中的至少一个和多个第二像素NP中的至少一个，并且深器件隔离区域110g的一部分可以从衬底101的第二表面101b延伸，并且可以与衬底101的第一表面101a直接接触，使得多个像素组PG彼此隔离。在该示例中，多个第一接地区域GR1可以设置在衬底101中，使得多个像素组PG中的每一个包括多个第一接地区域GR1中的至少一个。当深器件隔离区域110g的所述部分与衬底101的第一表面101a直接接触时，施加到多个第一接地区域115的接地电压可以在一些情况下不提供到相邻的像素。因此，当多个像素组PG通过深器件隔离区域110g的所述部分彼此隔离或间隔开时，多个像素组PG中的每一个可以包括多个第一接地区域GR1中的至少一个用于稳定操作。
参照图12，除了在图12中深器件隔离区域包括第一子深器件隔离区域110g1和第二子深器件隔离区域110g2之外，图12的示例可以与图7的示例基本相同。第一子深器件隔离区域110g1可以与图7中的深器件隔离区域110基本相同。第二子深器件隔离区域110g2可以与图11中的深器件隔离区域110g的与衬底101的第一表面101a直接接触的部分基本相同。例如，可以形成第一子深器件隔离区域110g1，使得在衬底101中从第二表面101b竖直地形成绝缘材料，并且可以形成第二子深器件隔离区域110g2，使得在衬底101中从第一表面101a竖直地形成绝缘材料。
参照图13，除了图13的示例还包括浅器件隔离区域150之外，图13的示例可以与图7的示例基本相同。浅器件隔离区域150可以具有浅沟槽隔离(STI)结构，在STI结构中，浅器件隔离区域150具有相对小的深度，并且相对浅地形成在衬底101中。浅器件隔离区域150可以将光电转换区域PD、浮置扩散区域FD和第一接地区域GR1彼此隔离。例如，可以通过蚀刻衬底101来形成浅沟槽并且可以用填充绝缘层来填充浅沟槽以形成浅器件隔离区域150。
参照图14，除了在图14中改变光电转换区域PD的结构之外，图14的示例可以与图7的示例基本相同。与其中光电转换区域PD的侧表面与深器件隔离区域110间隔开的图7的示例不同，在图14的示例中，光电转换区域PD的侧表面的至少一部分或者全部可以被形成为与深器件隔离区域110接触，并且由此可以增大光电转换区域PD的尺寸。
参照图15，除了在图15中部分地改变光电转换区域PD的结构之外，图15的示例可以与图7的示例基本相同。在图15的示例中，包括在多个第二像素NP(例如，正常像素23)中的光电转换区域PD的尺寸可以大于包括在多个第一像素AFP(例如，AF像素21R和21L)中的光电转换区域PD的尺寸。如上所述，多个第二像素NP可以不包括接地区域，并且由此可以通过其中不形成接地区域的部分来增大包括在多个第二像素NP中的光电转换区域PD的尺寸。
在一些示例实施例中，可以结合参照图7、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15描述示例中的两个或更多个来实施根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列。
图16是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图17是图16的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。将省略与图1和图2重复的描述。
参照图16和图17，除了在图16和图17中改变了多个第一像素AFP的布置和结构之外，图16和图17的示例可以与图1和图2的示例基本相同。
包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100a可以包括聚焦检测区域11a和图像检测区域13a。聚焦检测区域11a可以包括彼此相邻并且用于检测相位差的第三AF像素21U和第四AF像素21D。图像检测区域13a可以包括用于检测图像的正常像素23。
可以设置至少控制AF像素21U和21D的光接收量的遮光图案。遮光图案可以包括形成在AF像素21U和21D上的多个第一开口31。彼此相邻的第三AF像素21U和第四AF像素21D的第一开口31可以被设置为竖直对称。与入射到正常像素23中的每一个上的光的量相比，遮光图案的第一开口31可以减少入射到AF像素21U和21D中的每一个上的光的量。
在一些示例实施例中，根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列可以被实施为包括参照图2描述的AF像素21R和21L以及参照图17描述的AF像素21U和21D两者。
图18是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图19是图18的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。将省略与图1、图6和图7重复的描述。
参照图18和图19，除了图18和图19中的多个第一像素AFP和AFP’之中的第一像素AFP’之外，图18和图19的示例可以与图1、图6和图7的示例基本相同。
在包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100b中，多个第一接地区域GR1的数量可以小于多个第一像素AFP和AFP’的数量，并且多个第一接地区域GR1可以被设置为与多个第一像素AFP和AFP’之中的一些第一像素AFP相邻。换言之，多个第一像素AFP和AFP’之中的一些第一像素AFP可以包括多个第一接地区域GR1中的相应的第一接地区域GR1，并且多个第一像素AFP和AFP’之中剩余的第一像素AFP’可以不包括多个第一接地区域GR1。不包括第一接地区域GR1的第一像素被指定为AFP’。与参照图1描述的相似，可以在整个像素阵列100b中均匀且规则地布置多个第一接地区域GR1。
图20是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图21和图22是图20的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图，将省略与图1、图6和图7重复的描述。
参照图20、图21和图22，除了在图20、图21和图22中改变多个第二像素中的至少一些的配置之外，图20、图21和图22的示例可以与图1、图6和图7的示例基本相同。
包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100c还可以包括多个第二接地区域GR2。多个第二接地区域GR2可以被形成或被设置为在衬底101中与第一表面101a相邻，并且可以被设置为仅与多个第二像素NP和NP’之中的一些第二像素NP’相邻。换言之，多个第二像素NP和NP’之中的一些第二像素NP’可以包括多个第二接地区域GR2中相应的第二接地区域GR2。包括第二接地区域GR2的第二像素被指定为NP’。如利用多个第一接地区域GR1，接地电压可以施加到多个第二接地区域GR2以减少暗电流。可以在整个像素阵列100c中均匀且规则地布置多个第一接地区域GR1和多个第二接地区域GR2。
在一些示例实施例中，如图21中示出的，第二接地区域165的尺寸(或面积)可以与第一接地区域115的尺寸(或面积)基本相同。在其它示例实施例中，如图22中示出的，第二接地区域165a的尺寸(或面积)可以小于第一接地区域115的尺寸(或面积)。如参照图7描述的，接地电压可以经由深器件隔离区域110与第一表面101a之间的空间提供到相邻的像素，并且由此即使第二接地区域165a具有相对小的尺寸，多个第二像素NP和NP’也可以稳定地操作。
图23是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图24是图23的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。将省略与图1、图6和图7重复的描述。
参照图23和图24，除了图23和图24中的多个第一像素AFP和AFP’之中的第一像素AFP’以及多个第二像素NP和NP’之中的第二像素NP’之外，图23和图24的示例可以与图1、图6和图7的示例基本相同。在包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100d中，第一像素AFP’可以与参照图18和图19描述的基本相同，并且第二像素NP’可以与参照图20、图21和图22描述的基本相同。
在一些示例实施例中，图19、图21、图22和图24中示出的像素阵列可以基于如参照图7、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15描述的示例进行改变或修改，或者可以结合上述示例中的两个或更多个来实施。
图25是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图26是示出根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列中包括的像素的另一示例的电路图。图27是图25的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。将省略与图1、图5、图6和图7重复的描述。
参照图25、图26和图27，除了在图25、图26和图27中的彼此相邻的多个像素AFP和NP中的一些像素AFP和NP共享浮置扩散区域FD之外，图25、图26和图27的示例可以与图1、图5、图6和图7的示例基本相同。
在包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100e中，浮置扩散区域FD可以被彼此相邻的四个像素共享。例如，如图26中示出的，第一像素、第二像素、第三像素和第四像素600a包括第一光电转换部610a、第二光电转换部610b、第三光电转换部610c和第四光电转换部610d以及被第一光电转换部610a、第二光电转换部610b、第三光电转换部610c和第四光电转换部610d共享的信号生成部612a。
信号生成部612a可以包括第一传输晶体管620a、第二传输晶体管620b、第三传输晶体管620c和第四传输晶体管620d、浮置扩散节点630、复位晶体管640、驱动晶体管650以及选择晶体管660。第一传输晶体管620a、第二传输晶体管620b、第三传输晶体管620c和第四传输晶体管620d可以分别连接到第一光电转换部610a、第二光电转换部610b、第三光电转换部610c和第四光电转换部610d，并且分别接收第一传输信号TX1、第二传输信号TX2、第三传输信号TX3和第四传输信号TX4。浮置扩散节点630可以连接到第一传输晶体管620a、第二传输晶体管620b、第三传输晶体管620c和第四传输晶体管620d。复位晶体管640和驱动晶体管650可以连接到浮置扩散节点630，并且选择晶体管660可以连接到驱动晶体管650。
尽管图26示出了其中信号生成部612a被彼此相邻的四个像素共享的示例，但是示例实施例不限于此，并且可以根据示例实施例改变共享信号生成部的像素的数量。
如图27中示出的，当相邻的像素共享信号生成部612a时，一个浮置扩散区域FD可以设置在相邻的AF像素21R和21L之间，并且一个浮置扩散区域FD可以设置在相邻的正常像素23之间。
在一些示例实施例中，可以基于如参照图18至图24描述的示例来改变或修改图25和图27中示出的接地区域的布置。在一些示例实施例中，图27中示出的像素阵列可以基于如参照图7、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15描述的示例进行改变或修改，或者可以结合上述示例中的两个或更多个来实施。
图28是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的平面图。图29是图28的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的一部分的布局的平面图。图30是图28的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。将省略与图1、图2、图6和图7重复的描述。
参照图28、图29和图30，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100f包括衬底101、多个像素DP、深器件隔离区域110和多个接地区域GR。衬底101、深器件隔离区域110和其它元件可以与参照图6和图7描述的基本相同。
尽管被配置为检测相位差的多个第一像素AFP以及被配置为检测图像的多个第二像素NP在参照图1至图27描述的示例中彼此间隔开并区分开，但是在图28、图29和图30的示例中，多个像素DP中的每一个可以执行检测相位差的功能和检测图像的功能两者。多个像素DP可以被称作双像素。
如图29中示出的，包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列100f的聚焦检测区域11b和图像检测区域13b可以是同一区域。第三开口37和第四开口39可以通过遮光图案形成在双像素25中的每一个上。除了第三开口37和第四开口39形成在单个微透镜35下方之外，第三开口37和第四开口39可以与图2中的第一开口31相似。可以通过第三开口37来接收与左侧对应的光，并且可以通过第四开口39来接收与右侧对应的光。
如图30中示出的，双像素25中的每一个可以包括两个光电转换区域PD。位于左侧的光电转换区域PD可以被设置为与第三开口37对应，并且可以与图2和图7中的第二AF像素21L相似地操作。位于右侧的光电转换区域PD可以被设置为与第四开口39对应，并且可以与图2和图7中的第一AF像素21R相似地操作。另外，可以通过对来自两个光电转换区域PD的信号求和来生成图像信号。还可以描述，一个光电转换区域PD被限定为一个子像素，使得一个微透镜35被两个子像素共享。
多个接地区域GR可以被设置为仅与多个像素DP中的至少一些像素DP相邻。多个接地区域GR的数量可以小于多个像素DP的数量，并且仅多个像素DP中的一些像素DP中的每一个可以包括多个接地区域GR中的一个。
图31是根据示例实施例的包括在自动聚焦图像传感器中的像素阵列的示例的截面图。
参照图31，彼此相邻的第一像素AFP(例如，AF像素21R和21L)可以共享一个微透镜35，第二像素NP(例如，正常像素23)中的每一个可以包括一个微透镜35以用于每个像素。换言之，图31的示例可以具有结合参照图1至图27描述的示例以及参照图28至图30描述的示例的结构。
在一些示例实施例中，可以基于如参照图18至图24描述的示例来改变或修改图28至图31中示出的接地区域的布置。在一些示例实施例中，图28至图31中示出的像素阵列可以基于如参照图7、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15描述的示例进行改变或修改，或者可以结合上述示例中的两个或更多个来实施。
图32是示出根据示例实施例的自动聚焦图像传感器的框图。
参照图32，自动聚焦图像传感器500包括像素阵列510、相关双采样(CDS)块530和模数转换(ADC)块540。自动聚焦图像传感器500还可以包括行驱动器520、图像处理单元550、斜坡信号生成器560和时序控制器580。
像素阵列510包括以矩阵形式布置的多个像素或多个单位像素PX。多个单位像素PX中的每一个可以连接到多个行RW1、RW2、……、RWX中的相应的一个以及多个列CL1、CL2、……、CLY中的相应的一个，其中，X和Y中的每一个是大于或等于二的自然数。像素阵列510基于入射光生成多个模拟像素信号VP1、VP2、……、VPY。像素阵列510可以是根据参照图1至图31描述的示例实施例的像素阵列。
行驱动器520可以连接到像素阵列510中的多个行RW1～RWX。行驱动器520可以生成驱动信号以驱动多个行RW1～RWX。例如，行驱动器520可以逐行驱动包括在像素阵列510中的多个单位像素PX。
相关双采样块530可以包括多个相关双采样电路(CDS)530a、530b、……、530c。多个相关双采样电路530a～530c可以连接到像素阵列510中的多个列CL1～CLY。多个相关双采样电路530a～530c可以对从像素阵列510输出的多个模拟像素信号VP1～VPY执行相关双采样操作。
模数转换块540包括多个模数转换器540a、540b、……、540c。多个模数转换器540a～540c经由多个相关双采样电路530a～530c连接到像素阵列510中的多个列CL1～CLY。多个模数转换器540a～540c执行列模数转换操作，其将多个模拟像素信号VP1～VPY(例如，从多个相关双采样电路530a～530c输出的多个相关双采样模拟像素信号)并行地(例如，同时地或并发地)转换为多个数字信号CNT1、CNT2、……、CNTY。
多个模数转换器540a～540c中的每一个可以包括多个比较器542a、542b、……、542c中的相应的一个以及多个计数器(CNT)544a、544b、……、544c中的相应的一个。例如，第一模数转换器540a可以包括第一比较器542a和第一计数器544a。第一比较器542a可以将第一模拟像素信号VP1(例如，从第一相关双采样电路530a输出的经过相关双采样的第一模拟像素信号)与斜坡信号VRAMP进行比较，以生成第一比较信号CS1。第一计数器544a可以对第一比较信号CS1的电平转变时序进行计数，以生成第一数字信号CNT1。
可以逐列对包括在像素阵列510中的多个单位像素PX执行相关双采样块530和模数转换块540的操作。
多个相关双采样电路530a～530c和多个模数转换器540a～540c可以形成多个列驱动电路。例如，第一相关双采样电路530a和第一模数转换器540a可以形成第一列驱动电路。
图像处理单元550可以基于多个数字信号CNT1～CNTY来执行图像处理操作。例如，可以通过图像处理单元550来执行使用AF像素获得AF信息的操作和使用正常像素获得图像的操作。
在一些示例实施例中，可以省略图像处理单元550，并且可以通过外部处理器(例如，图33中的应用处理器1110)来执行上述图像处理操作。
斜坡信号生成器560可以生成斜坡信号VRAMP。时序控制器580可以控制自动聚焦图像传感器500的整体操作时序，并且可以生成包括计数使能信号CNT_EN、时钟信号(未示出)等的控制信号。
图33是示出根据示例实施例的包括自动聚焦图像传感器的电子系统的框图。
参照图33，电子系统1000可以被实施为数据处理装置被实施为使用或支持移动行业处理器接口(MIPI)的数据处理装置。电子系统1000可以包括应用处理器1110、自动聚焦图像传感器1140、显示装置1150等。电子系统1000还可以包括射频(RF)芯片1160、全球定位系统(GPS)1120、存储器1170、麦克风(MIC)1180、动态随机存取存储器(DRAM)1185和扬声器1190。另外，电子系统1000可以使用超宽带(UWB)1210、无线局域网(WLAN)1220、全球微波接入互操作性(WIMAX)1230等执行通信。
应用处理器1110可以是控制自动聚焦图像传感器1140的操作的控制器或处理器。自动聚焦图像传感器1140可以是根据示例实施例的自动聚焦图像传感器。
应用处理器1110可以包括：显示器串行接口(DSI)主机1111，其执行与显示装置1150的DSI装置1151的串行通信；相机串行接口(CSI)主机1112，其执行与自动聚焦图像传感器1140的CSI装置1141的串行通信；物理层(PHY)1113，其基于MIPI DigRF执行与RF芯片1160的PHY 1161的数据通信；以及DigRF主装置1114，其控制物理层1161的数据通信。可以通过DigRF主装置1114来控制RF芯片1160的DigRF从装置1162。
在一些示例实施例中，DSI主机1111可以包括串行器(SER)，并且DSI装置1151可以包括解串器(DES)。在一些示例实施例中，CSI主机1112可以包括解串器(DES)，并且CSI装置1141可以包括串行器(SER)。
本发明构思可以应用到包括自动聚焦图像传感器的各种电子装置和/或系统。例如，本发明构思可以应用于诸如移动电话、智能电话、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、便携式游戏机、音乐播放器、摄像机、视频播放器、导航装置、可穿戴装置、物联网(IoT)装置、万物互联网(IoE)装置、电子书阅读器、虚拟现实(VR)装置、增强现实(AR)装置、机器人装置等的系统。
可以实施根据示例实施例的像素阵列和自动聚焦图像传感器，使得用于获得自动聚焦(AF)信息的第一像素和用于获得图像信息的第二像素设置在一个像素阵列中。另外，用于减少暗电流的第一接地区域可以仅设置在第一像素中，而不设置在第二像素中。因此，即使像素的尺寸缩小，也可以扩展或扩大包括在第二像素中的光电转换区域，并且由此可以改善或增强FWC特性。
另外，示例实施例可以应用于第一接地区域仅设置在一些第一像素中的情况、第二接地区域额外布置在一些第二像素中的情况以及一个像素一起获得AF信息和图像信息的情况。
前述示出了示例实施例，并且不被解释为限制。尽管已经描述了一些示例实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本公开的新颖教导和优点的情况下，在示例实施例中许多修改是可能的。因此，所有这样的修改意图包括在如权利要求中限定的本公开的范围内。因此，将理解，前述示出了各种示例实施例，并且将不被解释为限制公开的特定示例实施例，并且对所公开的示例实施例的修改以及其它示例实施例意图包括在本公开的范围内。
附图翻译：
图4A、图4B：
OUTPUT VALUE OF AF PIXEL：AF像素的输出值
POSITION OF AF PIXEL：AF像素的位置
图7、图9至图15、图19、图21、图22、图24、图27、图30、图31：
INCIDENT LIGHT：入射光
图32：
520：行驱动器
550：图像处理单元
560：斜坡信号生成器
580：时序控制器
图33：
1110：应用处理器
1111：DSI主机
1112：CSI主机
DISPLAY SERIAL INTERFACE：显示器串行接口
CAMERA SERIAL INTERFACE：相机串行接口
1150：显示器
1151：DSI装置
1140：图像传感器
1141：CSI装置
1190：扬声器
1170：存储器
1160：RF芯片
1114：DigRF主装置
1162：DigRF从装置

Claims (21)

1.一种像素阵列，所述像素阵列被包括在自动聚焦图像传感器中，所述像素阵列包括：
衬底，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，栅电极设置在所述第一表面上；
多个像素，其位于所述衬底中，所述多个像素包括被配置为检测相位差的多个第一像素和被配置为检测图像的多个第二像素；
深器件隔离区域，其位于所述衬底中，所述深器件隔离区域从所述衬底的第二表面实质上竖直地延伸，以将所述多个像素彼此隔离；以及
多个第一接地区域，其在所述衬底中与所述第一表面相邻，并且仅与所述多个第一像素中的至少一些第一像素相邻。
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其中：
所述多个第一接地区域的数量等于所述多个第一像素的数量，并且
所述多个第一接地区域与全部所述多个第一像素相邻。
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其中：
所述多个第一接地区域的数量小于所述多个第一像素的数量，并且
所述多个第一接地区域与所述多个第一像素中的一些第一像素相邻。
4.根据权利要求1所述的像素阵列，其中：
所述衬底包含第一导电类型的杂质，并且
所述多个第一接地区域以比所述衬底的密度更高的密度包含与所述衬底相同类型的杂质。
5.根据权利要求1所述的像素阵列，还包括：
多个第二接地区域，其在所述衬底中与所述第一表面相邻，并且仅与所述多个第二像素中的一些第二像素相邻。
6.根据权利要求5所述的像素阵列，其中，所述多个第二接地区域中的每一个的尺寸小于所述多个第一接地区域中的每一个的尺寸。
7.根据权利要求1所述的像素阵列，还包括：
遮光图案，其位于所述衬底上，所述遮光图案被配置使得入射到所述多个第一像素中的每一个上的第一光的量小于入射到所述多个第二像素中的每一个上的第二光的量。
8.根据权利要求7所述的像素阵列，其中：
所述第一光和所述第二光通过所述第二表面入射，并且
所述遮光图案位于所述第二表面上。
9.根据权利要求7所述的像素阵列，其中：
所述深器件隔离区域具有网格结构，
在平面图中，所述遮光图案具有与所述深器件隔离区域重叠的网格结构，并且
所述遮光图案在所述多个第一像素中的每一个上的面积大于所述遮光图案在所述多个第二像素中的每一个上的面积。
10.根据权利要求9所述的像素阵列，其中，所述遮光图案包括：
多个第一开口，其至少部分地暴露所述多个第一像素。
11.根据权利要求7所述的像素阵列，还包括：
多个滤色器，其位于所述遮光图案上；以及
多个微透镜，其位于所述多个滤色器上。
12.根据权利要求1所述的像素阵列，其中：
所述深器件隔离区域具有网格结构，并且
所述深器件隔离区域的一部分从所述衬底的第二表面延伸，并且与所述衬底的第一表面直接接触。
13.根据权利要求12所述的像素阵列，其中：
所述多个像素被划分为多个像素组，所述多个像素组中的每一个包括所述多个第一像素中的至少一个和所述多个第二像素中的至少一个，并且
所述深器件隔离区域的所述部分从所述衬底的第二表面延伸并且与所述衬底的第一表面直接接触，以使得所述多个像素组彼此隔离。
14.根据权利要求13所述的像素阵列，其中，所述多个第一接地区域位于所述衬底中，使得所述多个像素组中的每一个包括所述多个第一接地区域中的至少一个。
15.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述深器件隔离区域的深度小于所述衬底的厚度。
16.根据权利要求1所述的像素阵列，还包括：
多晶硅图案，其位于所述深器件隔离区域中。
17.根据权利要求1所述的像素阵列，其中，所述多个像素中的每一个包括：
光电转换区域，在所述光电转换区域中，基于入射光来执行光电转换；以及
浮置扩散区域，其被配置为积累在所述光电转换区域中收集的光电荷。
18.根据权利要求17所述的像素阵列，其中，所述浮置扩散区域被所述多个像素之中的至少两个相邻的像素共享。
19.根据权利要求17所述的像素阵列，其中，所述多个第二像素中包括的光电转换区域大于所述多个第一像素中包括的光电转换区域。
20.一种自动聚焦图像传感器，包括：
像素阵列，其被配置为基于入射光生成多个模拟像素信号，所述多个模拟像素信号表示相位差信息和图像信息；以及
多个列驱动电路，其连接到所述像素阵列中的多个列，所述多个列驱动电路被配置为将所述多个模拟像素信号转换为多个数字信号，
其中，所述像素阵列包括：
衬底，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，栅电极设置在所述第一表面上；
多个像素，其位于所述衬底中，所述多个像素包括被配置为检测相位差的多个第一像素以及被配置为检测图像的多个第二像素；
深器件隔离区域，其位于所述衬底中，所述深器件隔离区域从所述衬底的第二表面实质上竖直地延伸，以将所述多个像素彼此隔离；以及
多个第一接地区域，其在所述衬底中与所述第一表面相邻，并且仅与所述多个第一像素中的至少一些第一像素相邻。
21.一种像素阵列，所述像素阵列被包括在自动聚焦图像传感器中，所述像素阵列包括：
衬底，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，栅电极设置在所述第一表面上；
多个像素，其位于所述衬底中，所述多个像素被配置为检测相位差并检测图像；
深器件隔离区域，其位于所述衬底中，所述深器件隔离区域从所述衬底的第二表面实质上竖直地延伸，以将所述多个像素彼此隔离；以及
多个接地区域，其在所述衬底中与所述第一表面相邻，并且仅与所述多个像素中的至少一些像素相邻。
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