CN114203740A - 图像传感器 - Google Patents

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CN114203740A CN202110980079.9A CN202110980079A CN114203740A CN 114203740 A CN114203740 A CN 114203740A CN 202110980079 A CN202110980079 A CN 202110980079A CN 114203740 A CN114203740 A CN 114203740A
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朴熙根
李景镐
文章豪
李旼哲
郑小荣
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Abstract

公开了一种图像传感器，所述图像传感器包括：基底，包括均包括多个像素区域的多个像素组；多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及像素分离结构，位于基底中。像素分离结构包括：第一部分，限定像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分。第二部分穿过像素区域中的每个的内部。

Description

图像传感器
本申请要求于2020年9月18日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0120814号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
发明构思涉及一种图像传感器，更具体地，涉及一种能够执行自动聚焦(AF)操作的图像传感器。
背景技术
图像传感器将光子图像转换为电信号。计算机和/或通信行业的最新进展已经引起对各种消费电子装置(诸如数码相机、便携式摄像机、PCS(个人通信系统)、游戏控制台、安全相机和医疗微型相机中的至少一者)中的高性能图像传感器的强烈需求。
图像传感器被分类为电荷耦合器件(CCD)或CMOS图像传感器。CMOS图像传感器具有简单的操作方法，并且因为CMOS图像传感器的信号处理电路集成到单个芯片中，所以CMOS图像传感器的产品的尺寸可以减小且可以最小化。可选地或附加地，CMOS图像传感器需要或使用相对小的功耗，这在电池供电的应用中是有用的。可选地或附加地，由于制造或制作CMOS图像传感器的工艺技术与CMOS工艺技术兼容，因此CMOS图像传感器可以降低制造成本。因此，由于技术的进步和高分辨率的实现，CMOS图像传感器的使用已经迅速地增加。
发明内容
发明构思的一些示例实施例提供了一种具有改善的光学特性和电气特性的图像传感器。
发明构思的目的不限于上述，通过以下描述，本领域普通技术人员将清楚地理解以上未提及的其它目的。
根据发明构思的一些示例实施例，图像传感器可以包括：基底，包括多个像素组，多个像素组中的每个包括多个像素区域；多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及像素分离结构，位于基底中。像素分离结构包括：第一部分，限定多个像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过多个像素区域中的每个的内部。多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，该对第一滤色器中的一个与该对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的一个侧表面和该对第一滤色器中的另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的另一侧表面和该对第一滤色器中的另一个的另一侧表面。像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域、以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域，像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的任意两个像素区域中的第二部分在与基底的第一表面平行的第一方向上延伸，并且像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的其它两个像素区域中的第二部分在与第一方向相交的第二方向上延伸。
根据发明构思的一些示例实施例，图像传感器可以包括：基底，包括第一像素组、第二像素组、第三像素组和第四像素组，第一像素组至第四像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域、以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域；多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及像素分离结构，位于基底中。像素分离结构包括：第一部分，限定第一像素区域至第四像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过第一像素区域至第四像素区域中的每个的内部。多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，该对第一滤色器中的一个与该对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的一个侧表面和该对第一滤色器中的另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的另一个侧表面和该对第一滤色器中的另一个的另一侧表面。多个滤色器中的每个水平地延伸且覆盖第一像素区域至第四像素区域，像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的任意两个像素区域中的第二部分在与基底的第一表面平行的第一方向上延伸，并且像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的其它两个像素区域中的第二部分在与第一方向相交的第二方向上延伸。
根据发明构思的一些示例实施例，图像传感器可以包括：基底，包括第一像素组、第二像素组、第三像素组和第四像素组，第一像素组至第四像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域、以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域；多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及像素分离结构，位于基底中。像素分离结构包括：第一部分，限定第一像素区域至第四像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过第一像素区域至第四像素区域中的每个的内部。多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，该对第一滤色器中的一个与该对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的一个侧表面和该对第一滤色器中的另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触该对第一滤色器中的一个的另一侧表面和该对第一滤色器中的另一个的另一侧表面。多个滤色器中的每个水平地延伸且覆盖第一像素区域至第四像素区域，并且像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的每个中的第二部分与第一方向和与第一方向相交的第二方向中的一个方向平行，第一方向与基底的第一表面平行。
附图说明
图1示出了平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图2A示出了放大平面图，该放大平面图示出了图1的部分A。
图2B示出了平面图，该平面图示出了图2A中描绘的像素组中的一个。
图3A示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图。
图3B示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图，该剖视图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图3C示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图，该剖视图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图4A示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图4B示出了平面图，该平面图示出了图4A中描绘的像素组中的一个。
图5A示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图5B示出了平面图，该平面图示出了图5A中描绘的像素组中的一个。
图6示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图7示出了沿着图6的线II-II'截取的剖视图。
图8和图9示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图10示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图11示出了沿着图10的线III-III'截取的剖视图。
图12和图13示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
具体实施方式
在本说明书中，同样的附图标记可以指示同样的组件。下面现在将描述根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图1示出了平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。图2A示出了放大平面图，该放大平面图示出了图1的部分A。图3A示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图。图3B示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图，该剖视图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。图3C示出了沿着图2A的线I-I'截取的剖视图，该剖视图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
参照图1，当在平面图中观察时，基底100可以包括像素阵列区域AR、光学黑色区域OB和垫区域PAD。当在平面图中观察时，像素阵列区域AR可以设置在基底100的中心部分上。像素阵列区域AR可以包括多个像素区域PX。像素区域PX可以通过入射光输出光电信号。像素区域PX可以以列和行二维地布置。行可以在第一方向D1上延伸，例如，在第一方向D1上布置。列可以在第二方向D2上延伸，例如，在第二方向D2上布置。在本说明书中，第一方向D1可以与基底100的第一表面100a平行。第二方向D2可以与基底100的第一表面100a平行，并且可以与第一方向D1相交。例如，第二方向D2可以与第一方向D1正交或基本上正交，例如，与第一方向D1成直角。第三方向D3可以与基底100的第一表面100a垂直或基本上垂直。
垫区域PAD可以设置在基底100的边缘部分上，并且当在平面图中观察时可以围绕像素阵列区域AR。第二垫端子83可以设置在垫区域PAD上。第二垫端子83可以外部地输出从像素区域PX产生的电信号。可选地或附加地，外部电信号和/或电压可以通过第二垫端子83传输到像素区域PX。由于垫区域PAD设置在基底100的边缘部分上，因此第二垫端子83可以容易地结合到外部。
光学黑色区域OB可以设置在基底100的像素阵列区域AR和垫区域PAD之间。当在平面图中观察时，光学黑色区域OB可以围绕像素阵列区域AR。光学黑色区域OB可以包括多个虚设像素区域DPX。虚设像素区域DPX可以是或者可以对应于产生信号的区域，该信号用作去除后续工艺噪声的信息。下面将参照图2A至图3C进一步详细讨论图像传感器的像素阵列区域AR。
参照图2A和图3A，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。
基底100可以具有彼此相对(例如，彼此面对)的第一表面100a(例如，后表面)和第二表面100b(例如，前表面)。基底100可以接收入射在第一表面100a上的光。布线层20可以设置在基底100的第二表面100b上，光学透射层30可以设置在基底100的第一表面100a上。基底100可以是半导体基底或绝缘体上硅(SOI)基底。半导体基底可以是或者包括例如硅基底、锗基底和/或硅锗基底，并且可以是单晶基底。基底100可以是轻掺杂的，并且可以包括第一导电型杂质。例如，第一导电型杂质可以包括诸如铝(Al)、硼(B)、铟(In)和镓(Ga)中的一种或更多种的p型杂质。
基底100可以包括多个像素组PG。像素组PG中的每个可以沿着彼此相交的第一方向D1和第二方向D2以重复的矩阵形状布置。像素组PG中的每个可以包括由像素分离结构120限定的多个像素区域PX1、PX2、PX3和PX4。像素组PG中的每个可以仅具有四个像素区域；然而，示例实施例不限于此。例如，多个像素区域PX1、PX2、PX3和PX4可以包括第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以彼此分隔开且像素分离结构120置于第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之间。当在平面图中观察时，每个像素组PG的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以具有二乘二布置。例如，第一像素区域PX1和第三像素区域PX3可以在第一方向D1上对准，第一像素区域PX1和第四像素区域PX4可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX1和第二像素区域PX2可以不在第一方向D1和第二方向D2上对准。第一像素区域PX1可以与第二像素区域PX2成对角线地(例如，对角地)布置，第三像素区域PX3可以与第四像素区域PX4成对角线地(例如，对角地)布置。例如，第二像素区域PX2和第三像素区域PX3可以在第二方向D2上对准，并且可以共享公共边界，第二像素区域PX2和第四像素区域PX4可以在第一方向D1上对准，并且可以共享公共边界。第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每个可以在第一方向D1上具有约1μm(例如，1μm)至约1.4μm(例如，1.4μm)的宽度W1，并且可以具有相同的宽度或可以具有不同的宽度；然而，示例实施例不限于此。为了便于描述，下面将解释单个像素组PG。
基底100可以包括第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中。例如，从第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中选择的至少一个可以包括第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b，但是可以不包括第三光电转换区域110c或第四光电转换区域110d。可选地或附加地，从第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中选择的至少一个可以包括第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d，但是可以不包括第一光电转换区域110a或第二光电转换区域110b。第一光电转换区域110a和/或第二光电转换区域110b可以检测沿着第一方向D1不同地入射的光的相位差。从第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b输出的信号可以彼此比较，以计算控制或用于控制透镜的位置的自动聚焦信号。第三光电转换区域110c和/或第四光电转换区域110d可以检测沿着第二方向D2不同地入射的光的相位差。从第三光电转换区域110c和/或第四光电转换区域110d输出的信号可以彼此比较，以计算控制或用于控制透镜的位置的自动聚焦信号。
第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以均是或者均对应于具有或掺杂有第二导电型杂质的区域。第二导电型杂质可以具有与第一导电型杂质的导电类型相反的导电类型。第二导电型杂质可以包括诸如磷、砷、铋和锑中的一种或更多种的n型杂质。所述一种或更多种杂质中的每种可以具有相同或不同的浓度和/或分布。第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以与基底100的第一表面100a相邻。例如，第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d与靠近第二表面100b相比可以更靠近第一表面100a。光电转换区域中的每个可以包括与第一表面100a相邻的第一区域和与第二表面100b相邻的第二区域。光电转换区域在第一区域与第二区域之间可以具有杂质浓度的差异(杂质浓度的减小)。因此，光电转换区域可以在基底100的第一表面100a和第二表面100b之间具有电势斜率(电势梯度，potentialslope)。可选地或附加地，光电转换区域可以在基底100的第一表面100a和第二表面100b之间不具有电势斜率，例如，可以具有均匀的杂质浓度。
基底100与第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d中的每个可以构成或者可以对应于光电二极管。例如，光电二极管可以由具有第一导电类型的基底100与均具有第二导电类型的第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d中的每个之间的p-n结构成，或者对应于具有第一导电类型的基底100与均具有第二导电类型的第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d中的每个之间的p-n结，或者由具有第一导电类型的基底100与均具有第二导电类型的第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d中的每个之间的p-n结形成。均构成或对应于光电二极管的第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以产生并/或累积与入射光的强度成比例的光电荷。
第一像素区域PX1至第四像素区域PX4中的每个可以包括在基底100的第二表面100b与像素分离结构120的第二部分123之间的虚设杂质区域130。虚设杂质区域130可以通过用具有与基底100的导电类型相同的导电类型(例如，p型)的杂质掺杂(例如，通过离子注入)基底100来形成。具有与基底的导电类型相同的导电类型的虚设杂质区域130中的杂质的浓度可以比基底的杂质的浓度大；然而，示例实施例不限于此。虚设杂质区域130可以形成或有助于形成势垒，以将入射光分为提供到第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b或者第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d的两个或更多个光束。
仍然参照图2A和图3A，像素分离结构120可以设置在基底100中。像素分离结构120可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂或未掺杂的多晶硅、非晶硅以及金属中的一种或更多种。金属可以包括例如钨。
像素分离结构120的第一部分121可以限定第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。当在平面图中观察时，像素分离结构120的第一部分121可以插置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之间。当在平面中观察时，像素分离结构120的第一部分121可以具有网格和/或格子结构。像素分离结构120的第一部分121可以包围(例如，可以完全地包围)第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每个。像素分离结构120的第一部分121可以设置在第一沟槽TR1中，第一沟槽TR1可以从基底100的第一表面100a凹入。像素分离结构120的第一部分121可以从基底100的第一表面100a朝向第二表面100b延伸，例如，可以在第三方向D3上延伸了基底的厚度。像素分离结构120的第一部分121可以是或者可以对应于深沟槽隔离层。像素分离结构120的第一部分121可以穿透基底100。即，像素分离结构120的第一部分121的第一表面121a可以与基底100的第一表面100a处于同一平面上，并且像素分离结构120的第一部分121的第二表面121b可以与基底100的第二表面100b处于同一平面上。像素分离结构120的第一部分121可以具有与基底100的竖直厚度基本上相同的竖直高度H1。例如，像素分离结构120的第一部分121可以具有随着第一部分121从基底100的第一表面100a接近第二表面100b而逐渐地减小(例如，逐渐地变细)的在第一方向D1上的宽度。像素分离结构120的第一部分121可以填充第一沟槽TR1，并且可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂或未掺杂的多晶硅、非晶硅以及金属中的一种或更多种。金属可以包括例如钨。
可选地或附加地，根据一些示例实施例，像素分离结构120的第一部分121可以穿透基底100的一部分，例如，可以仅延伸了基底100的厚度的一部分。例如，第一部分121可以具有底表面，底表面与基底100的第二表面100b分隔开，并且底表面位于基底100内(例如，位于比基底100的第二表面100b的水平高的水平处)。在这种情况下，虚设杂质区域可以设置在第一部分121的底表面与基底100的第二表面100b之间。虚设杂质区域可以通过用具有与基底100的导电类型相同的导电类型(例如，p型)的杂质离子注入基底100来形成。虚设杂质区域可以掺杂有与虚设杂质区域130相同或不同的杂质。
像素分离结构120的第二部分123可以设置在第二沟槽TR2中。第二沟槽TR2可以从基底100的第一表面100a凹入。第二部分123可以不沿着基底100的整个厚度延伸。
像素分离结构120的第二部分123可以从基底100的第一表面100a朝向第二表面100b竖直延伸。第一沟槽TR1和第二沟槽TR2可以全部形成为从基底100的第一表面100a凹入。像素分离结构120的第二部分123可以穿透基底100的一部分(例如，可以不沿着基底100的整个厚度延伸)。像素分离结构120的第二部分123可以具有与基底100的第二表面100b分隔开的底表面123b。包括在像素分离结构120中的第二部分123的底表面123b可以位于基底100内(例如，位于比基底100的第二表面100b的水平高的水平处)。像素分离结构120的第二部分123可以具有比第一部分121的竖直高度H1小的竖直高度H2。
参照图3B，根据一些示例实施例，像素分离结构120的第一部分121可以具有随着第一部分121从基底100的第二表面100b接近第一表面100a而逐渐地减小(例如，逐渐地变细)的在第一方向D1上的宽度。像素分离结构120的第一部分121可以设置在第一沟槽TR1中，第一沟槽TR1可以从基底100的第二表面100b凹入。像素分离结构120的第一部分121可以从基底100的第二表面100b朝向第一表面100a延伸。第一部分121可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、掺杂或未掺杂的多晶硅、非晶硅以及金属中的一种或更多种。金属可以包括例如钨。第一部分121可以包括包含不同材料或由不同材料组成的多个层或者单个层，但是发明构思不限于此。
像素分离结构120的第二部分123可以设置在第二沟槽TR2中。例如，第一沟槽TR1可以形成为从基底100的第二表面100b凹入，第二沟槽TR2可以形成为从基底100的第一表面100a凹入。
参照图3C，根据一些示例实施例，第一沟槽TR1和第二沟槽TR2可以全部形成为从基底100的第二表面100b凹入。像素分离结构120的第一部分121可以在第一方向D1上具有随着第一部分121从基底100的第二表面100b接近第一表面100a而逐渐地减小(例如，逐渐地变细)的宽度。像素分离结构120的第一部分121可以设置在第一沟槽TR1中，并且可以从基底100的第二表面100b朝向第一表面100a延伸。
像素分离结构120的第二部分123可以设置在第二沟槽TR2中。像素分离结构120的第二部分123可以从基底100的第二表面100b朝向第一表面100a竖直延伸。像素分离结构120的第二部分123可以穿透基底100的一部分(例如，可以不沿着基底100的整个厚度延伸)。像素分离结构120的第二部分123可以具有与基底100的第一表面100a分隔开的顶表面123a。例如，包括在像素分离结构120中的第二部分123的顶表面123a可以设置在基底100的第一表面100a和第二表面100b之间。示例实施例不限于此，图3A至图3C中的每个并不意味着相互排斥。例如，根据一些示例实施例的CMOS图像传感器可以具有图3A的一些特征、图3B的一些特征和图3C的一些特征。例如，一些示例实施例可以具有靠近基底100的第一表面100a的虚设杂质区域130，像素分离结构120的第一部分121可以具有从第一表面100a到第二表面100b减小的宽度(例如，可以从第一表面100a到第二表面100b逐渐地变细)。
当在平面图中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得第二部分123可以连接到第一部分121且可以穿过第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每个的内部。像素分离结构120的第二部分123可以插置在第一光电转换区域110a与第二光电转换区域110b之间以及第三光电转换区域110c与第四光电转换区域110d之间。下面将进一步详细讨论像素分离结构120的第二部分123的平面布置。
布线层20可以包括布线介电层221、222和223、过孔211以及布线213。布线介电层221、222和223可以包括第一介电层221、第二介电层222和第三介电层223。第一介电层221可以覆盖基底100的第二表面100b。第一介电层221可以设置在布线213与基底100的第二表面100b之间，从而覆盖栅电极(未示出)。第二介电层222和第三介电层223可以堆叠在第一介电层221上。第一介电层221、第二介电层222和第三介电层223可以包括非导电材料。例如，第一介电层221、第二介电层222和第三介电层223可以包括诸如硅基介电材料(诸如氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或更多种)的绝缘材料。
布线213可以设置在第一介电层221上。例如，布线213可以设置在堆叠在基底100的第二表面100b上的第二介电层222和第三介电层223中。布线213可以通过过孔211竖直连接到晶体管(未示出)。布线层20可以对在第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d中转换的电信号进行信号处理。在发明构思的一些示例实施例中，布线213的布置可以不根据第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d的布置。例如，当在平面中观察时，布线213可以跨过第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。布线213和过孔211可以包括诸如铜(Cu)、铝(Al)和钨(W)中的一种或更多种的金属材料。
光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。光学透射层30可以聚焦和/或过滤外部入射光，光电转换层10可以提供有聚焦和过滤的光。
滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400可以设置在基底100的第一表面100a上。滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400可以均设置为与第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的一个对应。介电层(例如，平坦化介电层)125可以插置在基底100的第一表面100a与滤色器CF1、CF2和CF3之间。平坦化介电层125可以包括从底部抗反射涂覆(BARC)层、固定电荷层、粘合层和保护层中选择的至少一者。当平坦化介电层125用作底部抗反射涂覆(BARC)层时，平坦化介电层125可以防止或减少光的反射的量或可能性，以允许第一光电转换区域110a至第四光电转换区域110d容易地接收入射在基底100的第一表面100a上的光。平坦化介电层125可以包括金属氧化物(例如，氧化铝和/或氧化铪)和/或硅基电介质(例如，氧化硅或氮化硅)，或者可以由金属氧化物(例如，氧化铝和/或氧化铪)和/或硅基电介质(例如，氧化硅或氮化硅)组成。
滤色器CF1、CF2和CF3可以均设置为与第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的一个对应。
滤色器CF1、CF2和CF3可以包括一对第一滤色器CF1、该对第一滤色器CF1之间的第二滤色器CF2以及该对第一滤色器CF1之间的第三滤色器CF3。一对第一滤色器CF1可以与第一像素区域PX1和第二像素区域PX2中的每个竖直叠置。一对第一滤色器CF1可以对第一光透明。一对第一滤色器CF1可以彼此对角地分隔开。
第二滤色器CF2可以设置在一对第一滤色器CF1之间。例如，第二滤色器CF2可以与一对第一滤色器CF1中的一个的一个侧表面CF1a和该对第一滤色器CF1中的另一个的一个侧表面CF1d相邻。第二滤色器CF2可以与第三像素区域PX3竖直叠置。第二滤色器CF2可以对与第一光不同的第二光透明。
第三滤色器CF3可以设置在该对第一滤色器CF1之间。例如，第三滤色器CF3可以与该对第一滤色器CF1中的所述一个的另一侧表面CF1b和该对第一滤色器CF1中的所述另一个的另一侧表面CF1c相邻。第三滤色器CF3可以与第四像素区域PX4竖直叠置。第三滤色器CF3可以对与第一光和第二光两者不同的第三光透明。
滤色器CF1、CF2和CF3中的每个可以包括红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器中的一个。例如，一对第一滤色器CF1可以是或包括绿色滤色器，第二滤色器CF2可以是或包括红色滤色器，第三滤色器CF3可以是或包括蓝色滤色器。因此，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以包括包含红色滤色器的红色像素、包含蓝色滤色器的蓝色像素和包含绿色滤色器的绿色像素。红色像素可以被构造为使得红色滤色器可以允许红色可见光穿过其，红色像素的光电转换组件可以产生与红色可见光对应的光电子。蓝色像素可以被构造为使得蓝色滤色器可以允许蓝色可见光穿过其，蓝色像素的光电转换组件可以产生与蓝色可见光对应的光电子。绿色像素可以被构造为使得绿色滤色器可以允许绿色可见光穿过其，绿色像素的光电转换组件可以产生与绿色可见光对应的光电子。然而，示例实施例不限于以上颜色像素。例如，滤色器CF1、CF2和CF3可以包括品红色滤色器、黄色滤色器和青色滤色器。
例如，滤色器CF1、CF2和CF3可以以其中绿色滤色器的数量是红色滤色器或蓝色滤色器的数量的两倍的拜耳图案布置。在拜耳图案中，以二乘二布置设置的滤色器CF1、CF2和CF3可以构成单个滤色器组、与单个滤色器组对应、或者包括在单个滤色器组中，单个滤色器组可以包括对角地(例如，彼此成对角线地)设置的两个绿色滤色器，并且也包括对角地(例如，彼此成对角线地)设置的蓝色滤色器和红色滤色器。例如，红色滤色器和蓝色滤色器中的每个可以设置在相邻的绿色滤色器之间。拜耳图案化的滤色器组可以沿着第一方向D1和第二方向D2重复地排列。
网格图案300可以设置在滤色器CF1、CF2和CF3之间。然而，示例性实施例不限于此，并且如图7中所示，网格图案300可以设置在滤色器CF1、CF2和CF3中的每个的内部(例如，网格图案300可以设置在第一滤色器CF1中以与像素分离结构120的第一部分121对应)。与像素分离结构120的第一部分121类似，当在平面中观察时，网格图案300可以具有网格或格子形状。网格图案300可以包括诸如钨和/或铝的金属材料。例如，网格图案300可以具有包括钨层和氮化钨层的双层结构。
微透镜400可以相应地设置在滤色器CF1、CF2和CF3的顶表面上。微透镜400可以与第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4对应地竖直叠置。微透镜400中的每个可以与第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b或者第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d竖直叠置。与所示的不同，微透镜400可以彼此分开，但是发明构思不限于此。微透镜400可以是透明的，以允许光穿过其。微透镜400可以具有它们的凸出形状以会聚入射在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4上的光。微透镜400可以包括有机材料。例如，微透镜400可以包括光致抗蚀剂材料和/或热固性树脂。
根据一些示例实施例，当在平面中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素区域PX1中的第二部分123可以在第二方向D2上对准，并且使得设置在第二像素区域PX2中的第二部分123可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX1和第二像素区域PX2中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第二方向D2上的主轴。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第三像素区域PX3中的第二部分123可以在第一方向D1上对准，并且设置在第四像素区域PX4中的第二部分123可以在第一方向D1上对准。第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第一方向D1上的主轴。
第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b可以实现针对入射光的相位差检测。例如，均包括第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b的第一像素区域PX1和第二像素区域PX2可以计算光的相位差，因此可以输出与相位差对应的聚焦信号。聚焦信号可以用于调整包括根据一些示例实施例的图像传感器的装置中包括的透镜的位置。因此，装置可以执行自动聚焦(AF)操作。
当除了第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b之外，如发明构思中讨论的还包括第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d时，不仅可以更精确地计算沿着第一方向D1不同地入射的光的相位差，而且可以更精确地计算沿着第二方向D2不同地入射的光的相位差。因此，可以提供具有改善的自动聚焦操作的图像传感器。
图2B示出了平面图，该平面图示出了图2A中描绘的像素组中的一个。
参照图2B，多个浮置扩散区域FD可以包括在设置在单个像素组PG中的基底100中。例如，浮置扩散区域FD可以设置在单个像素组PG中。浮置扩散区域FD可以均是第二导电型杂质掺杂在/加入基底100中的区域。第二导电型杂质可以具有与第一导电型杂质的导电类型相反的导电类型。第二导电型杂质可以以相同或不同浓度以及以相同或不同深度包括n型杂质(诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)中的一种或更多种)。
当在平面中观察时，浮置扩散区域FD可以设置为与第一像素区域PX1和第三像素区域PX3之间的边界、第二像素区域PX2和第三像素区域PX3之间的边界、第二像素区域PX2和第四像素区域PX4之间的边界以及第四像素区域PX4和第一像素区域PX1之间的边界中的对应的边界叠置。例如，浮置扩散区域FD中的每个可以设置为与像素分离结构120的第一部分121连接到像素分离结构120的第二部分123的点竖直叠置。
多个传输栅极图案TG可以设置在单个像素组PG中。传输栅极图案TG可以包括金属、金属硅化物、掺杂或未掺杂的多晶硅或者它们的任何组合。当在平面图中观察时，传输栅极图案TG可以与浮置扩散区域FD相邻。例如，一对传输栅极图案TG可以与一个浮置扩散区域FD相邻。单个像素区域PX可以包括一对传输栅极图案TG。一对传输栅极图案TG中的每个可以关于像素分离结构120的第二部分123彼此对称地设置。
图4A示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图4A，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。基底100、布线层20和光学透射层30可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和光学透射层30相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，当在平面中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素区域PX1中的第二部分123可以在第二方向D2上对准，并且使得设置在第三像素区域PX3中的第二部分123也可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX1和第三像素区域PX3中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第二方向D2上的主轴。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素区域PX2中的第二部分123可以在第一方向D1上对准，并且使得设置在第四像素区域PX4中的第二部分123也可以在第一方向D1上对准。第二像素区域PX2和第四像素区域PX4中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第一方向D1上的主轴。
其上设置有诸如绿色滤色器的滤色器的像素区域对入射光的灵敏度可以大于其上设置有诸如红色滤色器和/或蓝色滤色器的滤色器的像素区域对入射光的灵敏度。根据一些示例实施例，第一光电转换区域110a、第二光电转换区域110b、第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以包括在均包括第一滤色器CF1或绿色滤色器的第一像素区域PX1和第二像素区域PX2中。因此，均具有较高灵敏度的第一像素区域PX1和第二像素区域PX2可以用于计算(例如，精确地计算)第一方向D1上的光的相位差和第二方向D2上的光的相位差。
图4B示出了平面图，该平面图示出了图4A中描绘的像素组中的一个。
参照图4B，多个浮置扩散区域FD可以包括在设置在单个像素组PG中的基底100中。例如，三个浮置扩散区域FD可以设置在单个像素组PG中。浮置扩散区域FD可以均是第二导电型杂质包括在(例如，掺杂在和/或加入)基底100中的区域。第二导电型杂质可以具有与第一导电型杂质的导电类型相反的导电类型。第二导电型杂质可以包括具有相同或不同掺杂剂浓度且具有相同或不同深度的n型杂质(诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)中的一种或更多种)。
当在平面中观察时，浮置扩散区域FD可以设置为与第一像素区域PX1和第四像素区域PX4之间的边界、第二像素区域PX2和第三像素区域PX3之间的边界、第二像素区域PX2和第四像素区域PX4之间的边界中的对应边界叠置。例如，浮置扩散区域FD中的每个可以设置为与像素分离结构120的第一部分121连接到像素分离结构120的第二部分123的点竖直叠置。
多个传输栅极图案TG可以设置在单个像素组PG中。传输栅极图案TG可以包括金属、金属硅化物、掺杂或未掺杂的多晶硅或者它们的任何组合。当在平面中观察时，传输栅极图案TG可以与浮置扩散区域FD相邻。例如，一对传输栅极图案TG可以与一个浮置扩散区域FD相邻。单个像素区域PX可以包括一对传输栅极图案TG。一对传输栅极图案TG中的每个可以关于像素分离结构120的第二部分123彼此对称地设置。例如，第二像素区域PX2上的一对传输栅极图案TG和第四像素区域PX4上的一对传输栅极图案TG可以设置为围绕与这两对传输栅极图案TG相邻的一个浮置扩散区域FD。
图5A示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图5A，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。基底100、布线层20和光学透射层30可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和光学透射层30相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，当在平面中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素区域PX1中的第二部分123可以在第二方向D2上对准，并且使得设置在第四像素区域PX4中的第二部分123可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX1和第四像素区域PX4中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第二方向D2上的主轴。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素区域PX2中的第二部分123可以在第一方向D1上对准，并且使得设置在第三像素区域PX3中的第二部分123可以在第一方向D1上对准。第二像素区域PX2和第三像素区域PX3中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d可以与第二部分123平行延伸，并且可以具有它们在第一方向D1上的主轴。
图5B示出了平面图，该平面图示出了图5A中描绘的像素组中的一个。
参照图5B，多个浮置扩散区域FD可以包括在设置在单个像素组PG中的基底100中。例如，三个浮置扩散区域FD可以设置在单个像素组PG中。浮置扩散区域FD可以均是第二导电型杂质加入(例如，掺杂在)基底100中的区域。第二导电型杂质可以具有与第一导电型杂质的导电类型相反的导电类型。第二导电型杂质可以包括具有相同或不同掺杂剂浓度且具有相同或不同深度的n型杂质(诸如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)中的一种或更多种)。
当在平面中观察时，浮置扩散区域FD可以设置为与第一像素区域PX1和第三像素区域PX3之间的边界、第一像素区域PX1和第四像素区域PX4之间的边界、第二像素区域PX2和第四像素区域PX4之间的边界中的对应边界叠置。例如，浮置扩散区域FD中的每个可以设置为与像素分离结构120的第一部分121连接到像素分离结构120的第二部分123的点竖直叠置。
多个传输栅极图案TG可以设置在单个像素组PG中。传输栅极图案TG可以包括金属、金属硅化物、掺杂或未掺杂的多晶硅或者它们的任何组合。当在平面中观察时，传输栅极图案TG可以与浮置扩散区域FD相邻。例如，一对传输栅极图案TG可以与一个浮置扩散区域FD相邻。单个像素区域PX可以包括一对传输栅极图案TG。一对传输栅极图案TG中的每个可以关于像素分离结构120的第二部分123彼此对称地设置。例如，第一像素区域PX1上的一对传输栅极图案TG和第四像素区域PX4上的一对传输栅极图案TG可以设置为围绕与这两对传输栅极图案TG相邻的一个浮置扩散区域FD。
图6示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。图7示出了沿着图6的线II-II'截取的剖视图。将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图6和图7，根据发明构思的一些实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400相同或基本上相同。
基底100可以包括多个像素组PG。像素组PG中的每个可以沿着彼此相交的第一方向D1和第二方向D2以重复矩阵形状布置。像素组PG可以包括第一像素组PG1、第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4。当在平面中观察时，第一像素组PG1、第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的每个可以具有二乘二布置。例如，第一像素组PG1和第三像素组PG3可以在第一方向D1上彼此分隔开。第一像素组PG1和第四像素组PG4可以在第二方向D2上彼此分隔开。第二像素组PG2可以布置在第三像素组PG3与第四像素组PG4之间。例如，第一像素组PG1和第二像素组PG2可以均是设置有绿色滤色器的区域。第三像素组PG3可以是设置有红色滤色器的区域。第四像素组PG4可以是设置有蓝色滤色器的区域。
第一像素组PG1、第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的每个可以包括由像素分离结构120限定的多个像素区域。例如，第一像素组PG1可以包括第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14。第二像素组PG2可以包括第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24。第三像素组PG3可以包括第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34。第四像素组PG4可以包括第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44。
例如，第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14可以彼此分隔开且像素分离结构120置于第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14之间。当在平面图中观察时，第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14可以构成或对应于二乘二布置。例如，第一像素区域PX11和第三像素区域PX13可以在第一方向D1上对准，第一像素区域PX11和第四像素区域PX14可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX11和第二像素区域PX12可以不在第一方向D1和第二方向D2上对准，例如，可以相对于彼此对角地布置或者相对于彼此成对角线地布置。第二像素区域PX12和第三像素区域PX13可以在第二方向D2上对准，第二像素区域PX12和第四像素区域PX14可以在第一方向D1上对准。第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的每个的第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域可以与第一像素组PG1的第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域PX11、PX12、PX13和PX14相同或基本上相同。
滤色器CF1、CF2和CF3可以设置在基底100的第一表面100a上。滤色器CF1、CF2和CF3可以设置为与第一像素组PG1、第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4对应。
滤色器CF1、CF2和CF3可以包括一对第一滤色器CF1、该对第一滤色器CF1之间的第二滤色器CF2以及该对第一滤色器CF1之间的第三滤色器CF3。滤色器CF1、CF2和CF3中的每个在第一方向D1上可以具有约2μm(例如，2μm)至约3μm(例如，3μm)的宽度W2，并且可以具有相同或不同的宽度。例如，一对第一滤色器CF1可以是或包括绿色滤色器，第二滤色器CF2可以是或包括红色滤色器，第三滤色器CF3可以是或包括蓝色滤色器。一对第一滤色器CF1可以与第一像素组PG1和第二像素组PG2中的每个竖直叠置。一对第一滤色器CF1可以对第一光透明，并且可以彼此对角地分隔开。
第二滤色器CF2可以设置在一对第一滤色器CF1之间。例如，第二滤色器CF2可以与一对第一滤色器CF1中的一个的一个侧表面CF1a和该对第一滤色器CF1中的另一个的一个侧表面CF1d相邻。第二滤色器CF2可以与第三像素组PG3竖直叠置。第二滤色器CF2可以对与第一光不同的第二光透明。
第三滤色器CF3可以设置在该对第一滤色器CF1之间。例如，第三滤色器CF3可以与该对第一滤色器CF1中的所述一个的另一侧表面CF1b和该对第一滤色器CF1中的所述另一个的另一侧表面CF1c相邻。第三滤色器CF3可以与第四像素组PG4竖直叠置。第三滤色器CF3可以对与第一光和第二光两者不同的第三光透明。
例如，滤色器CF1、CF2和CF3可以以其中绿色滤色器的数量是红色滤色器或蓝色滤色器的数量的两倍的四图案(tetra-pattern)布置。在四图案中，以四乘四布置设置的像素区域上的滤色器CF1、CF2和CF3可以构成单个滤色器组或包括在单个滤色器组中，单个滤色器组可以包括对角地(或成对角线地)设置的两个绿色滤色器，并且也包括对角地(或成对角线地)设置的蓝色滤色器和红色滤色器。例如，红色滤色器和蓝色滤色器中的每个可以设置在相邻的绿色滤色器之间。四图案化的滤色器组可以沿着第一方向D1和第二方向D2重复地排列。
滤色器CF1、CF2和CF3可以相应地覆盖第一像素组PG1、第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4。例如，第一滤色器CF1中的一个可以水平地延伸以覆盖像素分离结构120的顶表面以及第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14。
根据一些示例实施例，当在平面图中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第二像素区域PX12中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸。第一像素区域PX11和第二像素区域PX12中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第三像素区域PX13中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第四像素区域PX14中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸。第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。
设置在第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的第二部分123的平面布置可以与设置在第一像素组PG1中的第二部分123的平面布置相同。
图8示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图8，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400基本上相同，滤色器CF1、CF2和CF3可以与参照图6讨论的滤色器CF1、CF2和CF3相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，当在平面图中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第三像素区域PX13中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸。第一像素区域PX11和第三像素区域PX13中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第二像素区域PX12中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第四像素区域PX14中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素区域PX12中的第二部分123可以在第一方向D1上对准，并且使得设置在第四像素区域PX14中的第二部分123可以在第一方向D1上对准。第二像素区域PX12和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。
设置在第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的第二部分123的平面布置可以与设置在第一像素组PG1中的第二部分123的平面布置相同。因此，设置在第一像素组PG1的第二像素区域PX12和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与设置在第三像素组PG3的第二像素区域PX32和第四像素区域PX34中的第二部分123在第一方向D1上对准。设置在第二像素组PG2的第二像素区域PX22和第四像素区域PX24中的第二部分123可以与设置在第四像素组PG4的第二像素区域PX42和第四像素区域PX44中的第二部分123在第一方向D1上对准。
图9示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图9，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400基本上相同，滤色器CF1、CF2和CF3可以与参照图6讨论的滤色器CF1、CF2和CF3相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，当在平面图中观察时，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第四像素区域PX14中的第二部分123可以在第二方向D2上延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素区域PX11中的第二部分123可以在第二方向D2上对准，并且使得设置在第四像素区域PX14中的第二部分123可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX11和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第二像素区域PX12中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸，并且使得设置在第一像素组PG1的第三像素区域PX13中的第二部分123可以在第一方向D1上延伸。第二像素区域PX12和第三像素区域PX13中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。
设置在第二像素组PG2、第三像素组PG3和第四像素组PG4中的第二部分123的平面布置可以与设置在第一像素组PG1中的第二部分123的平面布置相同。因此，设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41和第四像素区域PX44中的第二部分123在第二方向D2上对准。设置在第二像素组PG2的第一像素区域PX21和第四像素区域PX24中的第二部分123可以与设置在第三像素组PG3的第一像素区域PX31和第四像素区域PX34中的第二部分123在第二方向D2上对准。
图10示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。图11示出了沿着图10的线III-III'截取的剖视图。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图10和图11，根据发明构思的一些实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400相同或基本上相同。滤色器CF1、CF2和CF3可以与参照图6讨论的滤色器CF1、CF2和CF3相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第三像素组PG3的第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。第三像素组PG3的第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。
图12示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图12，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400基本上相同。滤色器CF1、CF2和CF3可以与参照图6讨论的滤色器CF1、CF2和CF3基本上相同。
根据一些示例实施例，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第三像素组PG3的第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第三像素组PG3的第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。
设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41和第三像素区域PX43中的第二部分123可以与设置在第二像素组PG2的第一像素区域PX21和第三像素区域PX23中的第二部分123在第一方向D1上对准。设置在第四像素组PG4的第二像素区域PX42和第四像素区域PX44中的第二部分123可以与设置在第二像素组PG2的第二像素区域PX22和第四像素区域PX24中的第二部分123在第一方向D1上对准。
图13示出了图1中描绘的部分A的平面图，该平面图示出了根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器。为了简洁起见，将省略对相同特征的重复描述，并且将详细讨论与上述的差异。
参照图13，根据发明构思的一些示例实施例的图像传感器可以包括光电转换层10、布线层20和光学透射层30。光电转换层10可以包括基底100和像素分离结构120。光学透射层30可以包括滤色器CF1、CF2和CF3以及微透镜400。基底100、布线层20和微透镜400可以与参照图2A至图3C讨论的基底100、布线层20和微透镜400基本上相同。滤色器CF1、CF2和CF3可以与参照图6讨论的滤色器CF1、CF2和CF3相同或基本上相同。
根据一些示例实施例，像素分离结构120可以被构造为使得设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的第二部分123可以与第二方向D2平行延伸。第一像素组PG1的第一像素区域PX11、第二像素区域PX12、第三像素区域PX13和第四像素区域PX14中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
设置在第一像素组PG1的第一像素区域PX11和第四像素区域PX14中的第二部分123可以与设置在第四像素组PG4的第一像素区域PX41和第四像素区域PX44中的第二部分123在第二方向D2上对准。设置在第一像素组PG1的第二像素区域PX12和第三像素区域PX13中的第二部分123可以与设置在第四像素组PG4的第二像素区域PX42和第三像素区域PX43中的第二部分123在第二方向D2上对准。
像素分离结构120可以被构造为使得设置在第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。像素分离结构120可以被构造为使得设置在第三像素组PG3的第一像素区域PX31、第二像素区域PX32、第三像素区域PX33和第四像素区域PX34中的第二部分123可以与第一方向D1平行延伸。第二像素组PG2的第一像素区域PX21、第二像素区域PX22、第三像素区域PX23和第四像素区域PX24中的每个可以包括彼此分隔开且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第三光电转换区域110c和第四光电转换区域110d。第四像素组PG4的第一像素区域PX41、第二像素区域PX42、第三像素区域PX43和第四像素区域PX44中的每个可以包括彼此分隔开设置且像素分离结构120的第二部分123置于其间的第一光电转换区域110a和第二光电转换区域110b。
根据发明构思的图像传感器可以包括检测左右不同地入射的光的相位差的像素区域，并且可以包括检测上下不同地入射的光的相位差的像素区域。因此，可以更精确地检测光的相位差，以提供具有改善的自动聚焦操作的图像传感器。
示例实施例不限于上述实施例。此外，示例实施例中的每个不必彼此互相排斥。例如，图像传感器可以具有参照一个图公开的一些特征以及参照另一图公开的一些其它特征。
虽然已经参照附图讨论了发明构思的一些示例实施例，但是将理解的是，在不脱离发明构思的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，将理解的是，上述实施例在所有方面仅是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
基底，包括多个像素组，所述多个像素组中的每个包括多个像素区域；
多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及
像素分离结构，位于基底中，
其中，像素分离结构包括：第一部分，限定所述多个像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过所述多个像素区域中的每个的内部，
其中，所述多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，所述一对第一滤色器中的一个与所述一对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的一个侧表面和所述一对第一滤色器中的另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的另一侧表面和所述一对第一滤色器中的所述另一个的另一侧表面，并且
其中，所述多个像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域，
像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的任意两个像素区域中的第二部分在与基底的第一表面平行的第一方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的其它两个像素区域中的第二部分在与第一方向相交的第二方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述一对第一滤色器与第一像素区域和第二像素区域叠置，
第二滤色器与第三像素区域叠置，并且
第三滤色器与第四像素区域叠置。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
像素分离结构的位于第一像素区域和第三像素区域中的每个中的第二部分在第二方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第二像素区域和第四像素区域中的每个中的第二部分在第一方向上延伸。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
像素分离结构的位于第一像素区域和第四像素区域中的每个中的第二部分在第二方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第二像素区域和第三像素区域中的每个中的第二部分在第一方向上延伸。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，像素分离结构的第一部分穿透基底。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
像素分离结构的第二部分从基底的第一表面朝向基底的第二表面竖直延伸，第二表面与第一表面相对，并且
像素分离结构的第二部分的底表面不在基底的第二表面的水平处。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素区域至第四像素区域中的每个包括：第一光电转换区域；以及第二光电转换区域，与第一光电转换区域分隔开，像素分离结构的第二部分将第一光电转换区域和第二光电转换区域划分。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，所述图像传感器还包括：
多个微透镜，位于所述多个滤色器上，
其中，所述多个微透镜中的每个与第一光电转换区域和第二光电转换区域竖直叠置。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，第一像素区域至第四像素区域中的每个具有在第一方向上的宽度，所述宽度在1μm至1.4μm的范围内。
10.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
基底，包括第一像素组、第二像素组、第三像素组和第四像素组，第一像素组至第四像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域、以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域；
多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及
像素分离结构，位于基底中，
其中，像素分离结构包括：第一部分，限定第一像素区域至第四像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过第一像素区域至第四像素区域中的每个的内部，
其中，所述多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，所述一对第一滤色器中的一个与所述一对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的一个侧表面和所述一对第一滤色器中的所述另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的另一侧表面和所述一对第一滤色器中的所述另一个的另一侧表面，
其中，所述多个滤色器中的每个水平地延伸且覆盖第一像素区域至第四像素区域，
像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的任意两个像素区域中的第二部分在与基底的第一表面平行的第一方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的其它两个像素区域中的第二部分在与第一方向相交的第二方向上延伸。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，
所述一对第一滤色器与第一像素区域和第二像素区域中的每个叠置，并且
第二滤色器与第三像素区域叠置，并且第三滤色器与第四像素区域叠置。
12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，
像素分离结构的位于第一像素区域和第三像素区域中的每个中的第二部分在第二方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第二像素区域和第四像素区域中的每个中的第二部分在第一方向上延伸。
13.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，
像素分离结构的位于第一像素区域和第四像素区域中的每个中的第二部分在第二方向上延伸，并且
像素分离结构的位于第二像素区域和第三像素区域中的每个中的第二部分在第一方向上延伸。
14.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，第一部分的高度比第二部分的高度大。
15.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，基底还包括虚设杂质区域，虚设杂质区域位于基底的第一表面与像素分离结构的第二部分的底表面之间。
16.一种图像传感器，所述图像传感器包括：
基底，包括第一像素组、第二像素组、第三像素组和第四像素组，第一像素组至第四像素组中的每个包括第一像素区域、第二像素区域、与第一像素区域和第二像素区域相邻的第三像素区域、以及与第一像素区域和第二像素区域相邻的第四像素区域；
多个滤色器，二维地布置在基底的第一表面上；以及
像素分离结构，位于基底中，
其中，像素分离结构包括：第一部分，限定第一像素区域至第四像素区域中的每个；以及第二部分，连接到第一部分且穿过第一像素区域至第四像素区域中的每个的内部，
其中，所述多个滤色器包括：一对第一滤色器，对第一光透明，所述一对第一滤色器中的一个与所述一对第一滤色器中的另一个分隔开；第二滤色器，对第二光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的一个侧表面和所述一对第一滤色器中的所述另一个的一个侧表面；以及第三滤色器，对第三光透明，并且接触所述一对第一滤色器中的所述一个的另一侧表面和所述一对第一滤色器中的所述另一个的另一侧表面，
其中，所述多个滤色器中的每个水平地延伸且覆盖第一像素区域至第四像素区域，并且
像素分离结构的位于第一像素区域至第四像素区域中的每个中的第二部分与第一方向和第二方向中的一个方向平行，第一方向与第二方向相交并与基底的第一表面平行。
17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，像素分离结构的第一部分的底表面与基底的第二表面共面，第二表面面对第一表面。
18.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，
所述一对第一滤色器中的所述一个与第一像素组叠置，
第二滤色器同在第一方向上与第一像素组分隔开的第三像素组叠置，并且
第一像素组的第一像素区域至第四像素区域和第二像素组的第一像素区域至第四像素区域在第一方向和第二方向中的所述一个方向上对准。
19.根据权利要求16所述的图像传感器，其中，所述多个滤色器中的至少一个水平地延伸并覆盖第一像素组的第一像素区域至第四像素区域。
20.根据权利要求19所述的图像传感器，其中，所述多个滤色器中的每个具有在第一方向上的宽度，所述宽度在2μm至3μm的范围内。
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