TWI627736B - 具有對高強度之光降低敏感度之高動態範圍圖像感測器 - Google Patents
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Abstract
一種影像感測器包含在一半導體基板中彼此穿插之第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體。入射光待被引導穿過該半導體基板之一表面至該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體中。相較於該第二複數個光電二極體，該第一複數個光電二極體對該入射光具有更大敏感度。一金屬膜層安置於該第二複數個光電二極體上方之該半導體基板之該表面上方，且未安置於該第一複數個光電二極體上方。一金屬格柵安置於該半導體基板之該表面上方，且包含第一複數個開口，該入射光穿過該第一複數個開口被引導至該第一複數個光電二極體中。該金屬格柵進一步包含第二複數個開口，該入射光穿過該第二複數個開口被引導穿過該金屬膜層至該第二複數個光電二極體中。
Description
本發明大體上係關於成像，且更特定言之，本發明係關於高動態範圍影像感測器。
一影像感測器已變得無處不在。其廣泛用於數位相機，蜂巢式電話、監控攝影機，以及醫療、汽車及其他應用中。用於製造影像感測器(例如(舉例而言)互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器(CIS))之技術已持續以迅猛之速度進步。舉例而言，對更高解析度及更低能耗之需求已促進此等影像感測器之進一步微型化及整合化。 高動態範圍(HDR)影像感測器可用於諸多應用。一般而言，普通影像感測器(包含(例如)電荷耦合裝置(CCD)及CMOS影像感測器)具有約70 dB動態範圍之一動態範圍。相比之下，人眼具有高達約100 dB之一動態範圍。存在各種情形，其中具有一增加之動態範圍之一影像感測器係有益的。舉例而言，為了能夠處置不同極端照明條件(例如，自一黑暗隧道駛向光明陽光下)，在汽車行業中有時需要具有100 dB或以上之一動態範圍之影像感測器。當成像發光二極體(LED)照射以(例如) 90至300 Hz發出脈衝並具有較高峰值光強度之汽車燈、交通信號燈及標誌牌時，另一極端光照情形實例發生。在此等LED照明情形中，通常在輸出影像中出現由LED光源所導致之閃爍，其可引起不可靠或不準確之影像感測。
在以下描述中，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，一般技術者將清楚，無需採用特定細節來實踐本發明。在其他情況下，未詳細地描述眾所周知之材料或方法以避免使本發明模糊。 貫穿本說明書之對“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”或“一實例”之參考意指結合實施例或實例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書之各種地方之片語“在一個實施例中”、“在一實施例中”、“一個實例”或“一實例”之出現未必皆係指同一實施例或實例。此外，特定特徵、結構或特性可以任何適合組合及/或子組合之方式組合於一或多個實施例或實例中。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路或提供所描述之功能性之其他適合組件中。另外，一般技術者應瞭解，此處提供之圖式出於說明目的且圖式未必按比例繪製。 根據本發明之教示之實例描述其中可減少發光二極體(LED)閃爍之一高動態範圍(HDR)影像感測器。如將討論，根據本發明之教示之實例性HDR影像感測器包含大光電二極體及小光電二極體。為減少閃爍且提供HDR影像感測，小光電二極體之高強度光敏感度被顯著降低。根據本發明之教示之實例利用塗覆於影像感測器之半導體基板上方之一薄金屬膜層來覆蓋小光電二極體以便減少光吸收且因此降低小光電二極體之光敏感度。金屬膜層之厚度可經調整以定量地判定小光電二極體之敏感度。應瞭解，根據本發明之教示之此方法對程序變化較不敏感。此外，應瞭解，使用較少光微影及蝕刻程序步驟，程序流程亦更為簡單，且可或可不利用根據本發明之教示之現有像素佈局來實施。 為了繪示，圖 1
係大體上展示根據本發明之教示之包含具有像素110之一實例像素陣列102之一HDR成像系統100之一個實例之一圖。如在所描繪之實例中展示，HDR成像系統100包含耦合至控制電路108及讀出電路104 (其耦合至功能邏輯106)之像素陣列102。 在一個實例中，像素陣列102係成像感測器或像素110 (例如，像素P1、P2、…、Pn)之一二維(2D)陣列。在一個實例中，各像素110係一CMOS成像像素，其包含至少一個小光電二極體(其亦可被視為一短整合光敏裝置)及一大光電二極體(其亦可被視為一長整合光敏裝置)。如所繪示，將各像素110配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以獲取一人員、位置、物體等等之影像資料，其能夠隨後用於呈現該人員、位置、物體等等之一影像。在一個實例中，像素陣列102中之像素110包含根據本發明之教示之塗覆於影像感測器之半導體基板上方之一薄金屬膜層來覆蓋小光電二極體以便減少光吸收且因此降低小光電二極體之高強度光敏感度。根據本發明之教示，由於具有薄金屬膜層之小光電二極體之降低之高強度光敏感度，故LED閃爍減少。 在一個實例中，在各像素110已獲取其影像資料或影像電荷之後，該影像資料由讀出電路104透過讀出行112讀出且隨後傳送至功能邏輯106。在各種實例中，讀出電路104可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯106可僅儲存影像資料或甚至藉由應用後影像效果(例如，裁剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或以其他方式)操縱影像資料。在一個實例中，讀出電路104可沿讀出行線一次讀出一列影像資料(已繪示)或可使用各種其他技術讀出影像資料(未繪示)，諸如序列讀出或同時完全平行讀出全部像素。 在一個實例中，控制電路108耦合至像素陣列102以控制像素陣列102之操作特性。舉例而言，控制電路108可產生用於控制影像獲取之一快門信號。在一個實例中，該快門信號係一全域快門信號，其用於同時使像素陣列102內之全部像素能夠在一單一獲取窗口期間同時捕獲其各自影像資料。在另一實例中，該快門信號係一滾動快門信號，使得像素之各列、行或群組在連續獲取窗口期間被循序地啟用。圖 2
係繪示根據本發明之教示之一像素210之一個實例之一示意圖。在一個實例中，應瞭解，像素210可為上文在圖 1
中所繪示之HDR影像感測器100之實例性像素陣列102中所包含之複數個像素110之一者，並且上文參考之類似命名或編號之元件如類似於下文所討論而耦合及起作用。應瞭解，像素210經提供用於說明目的且因此表示用於實施圖 1
之像素陣列102內之各像素之僅一種可能架構，且根據本發明教示之實例不應被限於特定像素架構。實際上，受益於本發明之一般技術者將理解，本教示適用於3T、4T、5T設計以及根據本發明之教示之各種其他適合像素架構。 如圖 2
中描繪之實例中所展示，像素210包含一短整合光敏裝置或小光電二極體PDS
216及一長整合光敏裝置或大光電二極體PDL
214。在一個實例中，相較於小光電二極體PDS
216之曝光區域，大光電二極體PDL
214具有一更大曝光區域。在一個實例中，存在安置於小光電二極體PDS
216上方之一薄金屬膜層，且不存在安置於大光電二極體PDL
214上方之金屬膜層。因此，大光電二極體PDL
214具有對入射光之較高敏感度且因此用於較低光強度感測。另一方面，由於小光電二極體PDS
216具有較少曝光區域，且由於存在安置於小光電二極體PDS
216上方之一薄金屬膜層，因此相比於大光電二極體PDL
214，小光電二極體PDS
216對高強度光較不敏感，且因此其用於較高光強度感測。藉由利用像素210中之一大光電二極體PDL
214及小光電二極體PDS
216兩者，HDR成像感測得以實現。 繼續圖 2
中所描繪之實例，累積於大光電二極體PDL
214中之電荷回應於一控制信號TXL
透過轉移電晶體T1L
218切換至一浮動汲極FD 228，且累積於小光電二極體PDS
216中之電荷回應於一控制信號TXS
透過轉移電晶體T1S
220切換至浮動汲極FD 228。 如實例中所展示，像素210亦包含一放大器電晶體T3 224，其具有耦合至浮動汲極FD 228之一閘極終端。因此，在所繪示之實例中，來自大光電二極體PDL
214及小光電二極體PDS
216之電荷單獨切換至耦合至放大器電晶體T3 224之浮動汲極FD 228。在一個實例中，放大器電晶體T3 224如所展示般耦合於一源極跟隨器組態中，其因此將在放大器電晶體T3 224之閘極終端處之一輸入信號放大至在放大器電晶體T3 224之源極終端處之一輸出信號。如所展示，列選擇電晶體T4 226耦合至放大器電晶體T3 224之源極終端以回應於一控制信號SEL而選擇性地將放大器電晶體T3 224之輸出切換至讀出行212。如實例中所展示，像素210亦包含重設電晶體241，其耦合至浮動汲極FD 228、大光電二極體PDL
214及小光電二極體PDS
216，重設電晶體241可用於回應於一重設信號RST重設像素210中所累積之電荷。在一個實例中，根據本發明之教示，浮動汲極FD 228、大光電二極體PDL
214及小光電二極體PDS
216中累積之電荷可在像素210之一初始化週期期間(或(例如)在已自像素210讀出電荷資訊之後且在累積大光電二極體PDL
214及小光電二極體PDS
216中之電荷之前之各次)重設以用於一新HDR影像之獲取。圖 3A
繪示根據本發明之教示之一影像感測器之一像素310之一部分之一個實例之一部分之一橫截面圖。在一個實例中，應瞭解，像素310可為上文在圖 1
中所繪示之HDR影像感測器100之實例像素陣列102中所包含之複數個像素110之一個實例，或上文在圖 2
中所繪示之像素210，並且上文參考之類似命名或編號之元件如類似於下文所討論而耦合及起作用。應瞭解，像素310經提供用於說明目的且因此表示用於實施圖 1
之像素陣列102內之各像素(或上文在圖 2
中所繪示之像素210)之僅一種可能橫截面圖，且根據本發明之教示之實例不應被限於如所展示之特定像素橫截面圖實例。 返回參考圖 3A
中所描繪之實例，像素310包含於包含配置於半導體基板330中之複數個光電二極體之一影像感測器中。複數個光電二極體包含第一複數個大光電二極體(其包含大光電二極體314)及第二複數個小光電二極體(其包含小光電二極體316)。在實例中，大光電二極體314及小光電二極體316在配置於半導體基板330中之一像素陣列中彼此穿插以偵測入射光。在實例中，相較於小光電二極體316，大光電二極體314對入射光具有更大敏感度。如在所描繪之實例中所展示，一金屬膜層332如所展示般安置於半導體基板330之一表面上方。圖 3B
繪示在已選擇性地蝕刻金屬膜層332之後影像感測器之實例之像素310之部分之一橫截面圖。特定言之，圖 3B
繪示根據本發明之教示金屬膜層332被選擇性地蝕刻使得金屬膜層332安置於小光電二極體316之上方，且在大光電二極體314上方不存在金屬膜層332。圖 3C
繪示根據本發明之教示之其中一金屬格柵334安置於半導體基板330中之小光電二極體316上方之影像感測器之像素310之部分之實例之一橫截面圖。特定言之，圖 3C
繪示金屬格柵334包含安置於半導體基板330上方之第一複數個開口及第二複數個開口。金屬格柵334中之第一複數個開口包含在大光電二極體314上方之各自開口，且金屬格柵334中之第二複數個開口包含在小光電二極體316上方之各自開口，如所展示。在所描繪之實例中，一鈍化層336如所展示般亦沈積於金屬格柵334、金屬膜層332及半導體基板330之表面上方。 在操作中，入射光338如所展示般被引導穿過金屬格柵334中之開口且穿過半導體基板330之表面至各自光電二極體中。特定言之，圖 3C
中所描繪之實例繪示金屬格柵334包含開口，入射光338穿過該開口被引導穿過金屬格柵334，且接著穿過半導體330之表面至大光電二極體314中。然而，根據本發明之教示，金屬格柵334亦包含一開口，入射光338穿過該開口被引導穿過金屬格柵334，且接著穿過金屬膜層332，且接著穿過半導體330之表面至小光電二極體316中。 應瞭解，根據本發明之教示，借助於沿入射光338 (其僅被引導至包含像素310之影像感測器之小光電二極體316中)之光學路徑安置之金屬膜層332，小光電二極體316之光敏感度進一步降低，此解決LED閃爍問題。在一個實例中，小光電二極體316之高強度光敏感度或光吸收被降低(例如)高達金屬膜層332的15倍。穿過金屬膜層332之入射光338之透射率對於金屬膜層332之一厚度係敏感的。因此，可藉由使用選擇性蝕刻控制金屬膜層332之厚度來調整至小光電二極體316中之入射光338之透射率。實際上，可基於一透明度對厚度圖來選擇金屬膜層332之最終厚度。 在一個實例中，根據本發明之教示，金屬膜層332可由鋁、鎢、鈦、氮化鈦或另一適合薄金屬層膜構成以調整入射光338之透射率。在一個實例中，金屬格柵334可由鋁、氮化鈦或另一其他適合材料構成以製造一金屬格柵從而將入射光338引導穿過開口至半導體基板330中之各自光電二極體中。當製造影像感測器時，所利用之沈積程序可為PVD、ALD、CVD或任何其他適合沈積程序。 另外，在一個實例中，應瞭解，藉由如所討論般僅使金屬膜層332包含於小光電二極體316上方，大光電二極體314及小光電二極體316之尺寸未必需要改變，且因此根據本發明之教示無需改變標準像素佈局來減少LED閃爍。圖 4A
繪示根據本發明之教示之一影像感測器之一像素410之另一實例之一部分之一橫截面圖。在一個實例中，應瞭解，像素410可為上文在圖 1
中所繪示之HDR影像感測器100之實例性像素陣列102中所包含之複數個像素110之另一實例，或上文在圖 2
中所繪示之像素210。應瞭解，像素410經提供用於說明目的且因此表示用於實施圖 1
之像素陣列102內之各像素(或上文在圖 2
中所繪示之像素210)之僅一種可能橫截面圖，且根據本發明之教示之實例不應被限於如所展示之特定像素橫截面圖實例。 返回參考圖 4A
中所描繪之實例，像素410包含於包含配置於半導體基板430中之複數個光電二極體之一影像感測器中。複數個光電二極體包含第一複數個大光電二極體(其包含大光電二極體414)及第二複數個小光電二極體(其包含小光電二極體416)。在實例中，大光電二極體414及小光電二極體416在配置於半導體基板430中之像素陣列中彼此穿插以偵測入射光。在實例中，相較於小光電二極體416，大光電二極體414對入射光具有更大敏感度。 如所描繪之實例中所展示，具有第一層432及第二層434之一金屬格柵膜堆疊安置於具有第一複數個光電二極體414及第二複數個光電二極體416之一半導體基板430之一表面上方。在一個實例中，第一層432可由氮化鈦、鋁、鎢、鈦或另一適合材料構成以提供一薄金屬層膜，且第二層434可由鋁、氮化鈦或另一其他適合材料組成以製造一金屬格柵。 在一個實例中，金屬格柵膜堆疊之第一層432及第二層434首先沈積於半導體基板430之整個表面上方。在一個實例中，金屬格柵膜堆疊之第一層432及第二層434接著被選擇性地完整地在大光電二極體414上方蝕刻至半導體基板430之表面(如圖 4A
中所展示)以形成開口且使大光電二極體414暴露於入射光。 繼續圖 4B
中所描繪之實例，金屬格柵膜堆疊之第二層434接著被選擇性地蝕刻於小光電二極體416上方以形成穿過借助於第二層434形成之所得格柵之開口，入射光穿過該開口可被引導。如所繪示，在小光電二極體416上方之第二層434之蝕刻停止於第一層432之障壁處或部分至第一層432之障壁中使得由第一層432提供之金屬膜層保留於小光電二極體416上方，且使得具有在大光電二極體414及小光電二極體416上方之開口之金屬格柵被提供第二層434。 在於小光電二極體416上方之第二層434之蝕刻之後，圖 4C
繪示一鈍化層436可接著沈積於借助於第二層434形成之金屬格柵上方，接著沈積於借助於第一層432形成之金屬層上方，且沈積於大光電二極體414上方之半導體基板430之表面上方，如所展示。 在操作中，入射光438被引導穿過借助於第二層434形成之金屬格柵中之開口且穿過半導體基板430之表面至各自光電二極體中，如所展示。特定言之，圖 4C
中所描繪之實例繪示借助於第二層434形成之金屬格柵包含一開口，入射光438穿過該開口被引導穿過金屬格柵434，且接著穿過半導體430之表面至大光電二極體414中。根據本發明之教示，金屬格柵434亦包含一開口，入射光438穿過該開口被引導穿過金屬格柵434，且接著穿過金屬膜層432且接著穿過半導體430之表面至小光電二極體416中。 根據本發明之教示，借助於沿入射光438 (其僅至影像感測器之小光電二極體416中)之光學路徑之具有第一層432之金屬膜層，小光電二極體416之高強度光敏感度進一步降低，此解決了LED閃爍問題。在一個實例中，小光電二極體416之高強度光敏感度或光吸收被降低(例如)高達具有第一層432之金屬膜層的15倍。穿過具有第一層432之金屬膜層之入射光438之透射率對於第一層432之一厚度係敏感的。因此，可藉由在選擇性地蝕刻第二層434時控制第一層432之最終厚度來調整至小光電二極體416中之入射光438之透射率。 應瞭解，藉由如所討論般僅使第一層432包含於小光電二極體416上方，大光電二極體414及小光電二極體416之尺寸未必需要改變，且因此無需改變標準像素佈局，即使根據本發明之教示解決LED閃爍問題。圖 5
繪示根據本發明之教示之實施一影像感測器之一實例性程序540。在一個實例中，應瞭解，程序540可為提供如上文在圖 1
中所繪示之HDR影像感測器100之實例性像素陣列102中所包含之像素110 (或如上文在圖 2
中所繪示之像素210，或如上文在圖3A 至圖 3C
中所繪示之像素310，或如上文在圖 4A 至圖 4C
中所繪示之像素410)之一個實例，並且上文參考之類似命名或編號之元件如類似於下文所討論而耦合及起作用。 應注意，程序540可僅描述根據本發明之教示用於實施一影像感測器之程序之一部分，且可已省略若干其他步驟以便避免使特定方面模糊。另外，出現在程序540中之一些或全部程序方塊之順序不應被視為限制性的。實情係，受益於本發明之一般技術者將理解，程序540中所描述之至少一些程序方塊可依未繪示之各種順序發生或甚至平行發生。 例如，返回參看圖 5
中所展示之程序540，程序方塊542展示第一複數個光電二極體配置於一半導體基板中。程序方塊544展示第二複數個光電二極體穿插於半導體基板中之第一複數個光電二極體當中。在實例中，相較於第二複數個光電二極體，第一複數個光電二極體對入射光具有更大敏感度。入射光被引導穿過半導體基板之一表面至第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體中。 程序方塊546展示一金屬膜層被提供於第二複數個光電二極體上方之半導體基板之表面上方，且並未提供於第一複數個光電二極體上方。穿過金屬膜層之入射光之一透射率對於金屬膜層之一厚度係敏感的。在一個實例中，可使用一選擇性蝕刻來調整或控制金屬膜層之最終厚度。 在一個實例中，金屬膜層可沈積於第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體上方之半導體基板之一整個表面上方，在此之後，金屬膜層經圖案化或經蝕刻以留下金屬膜層或金屬膜層之一部分，從而僅保留於第二複數個光電二極體上方。 程序方塊548展示金屬格柵亦提供於半導體基板之表面上方。金屬格柵包含第一複數個開口，入射光穿過第一複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著通過表面至第一複數個光電二極體中。金屬格柵進一步包含第二複數個開口，入射光穿過第二複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著穿過金屬膜層及表面至第二複數個光電二極體中。在一個實例中，一鈍化層亦可沈積於金屬格柵、金屬層及半導體基板之表面上方。 在一個實例中，參考程序方塊546及548，應瞭解，包含第一層及第二層之一金屬格柵膜堆疊可沈積於第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體上方之半導體基板之一整個表面上方。金屬膜層具有金屬格柵膜堆疊之第一層，且金屬格柵由金屬格柵膜堆疊之第二層提供。金屬格柵膜堆疊之第一層及第二層可接著被完整地蝕刻於第一複數個光電二極體上方以形成第一複數個開口，入射光穿過第一複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著通過表面至第一複數個光電二極體中。金屬格柵膜堆疊之第二層可選擇性地經蝕刻於第二複數個光電二極體上方以形成第二複數個開口，入射光穿過第二複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著穿過金屬膜層及表面至第二複數個光電二極體中。穿過金屬格柵膜堆疊之第一層之入射光之一透射率對於第一層之一厚度係敏感的。在一個實例中，可使用一選擇性蝕刻來調整或控制小光電二極體上方之金屬格柵膜堆疊之第一層或第一層之部分之最終厚度。 程序方塊550展示入射光可被引導穿過金屬格柵之第一複數個開口，且接著穿過半導體基板之表面至第一複數個光電二極體。程序方塊552展示入射光可被引導穿過金屬格柵之第二複數個開口，穿過金屬膜層，且接著穿過半導體基板之表面至第二複數個光電二極體中。 不希望本發明之所繪示之實例之以上描述(包含摘要中所描述之內容)為窮舉性或將本發明限於所揭示之具體形式。儘管本文描述本發明之特定實施例及本發明之實例係出於繪示性目的，但在不脫離本發明之更廣精神及範疇之情況下，各種等效修改係可行的。 依據以上詳細描述可對本發明之實例做出此等修改。隨附申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於本說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。實情係，本發明之範疇全部由隨附申請專利範圍判定，應如申請專利範圍解譯之既定原則來解釋隨附申請專利範圍。因此本說明書及圖式應被視為繪示性的而非限制性的。
100‧‧‧HDR成像系統/HDR影像感測器
102‧‧‧像素陣列
104‧‧‧讀出電路
106‧‧‧功能邏輯
108‧‧‧控制電路
110‧‧‧像素
112‧‧‧讀出行
210‧‧‧像素
212‧‧‧讀出行
214‧‧‧大光電二極體PDL
216‧‧‧小光電二極體PDS
218‧‧‧轉移電晶體T1L
220‧‧‧轉移電晶體T1S
224‧‧‧放大器電晶體T3
226‧‧‧列選擇電晶體T4
228‧‧‧浮動汲極FD
310‧‧‧像素
314‧‧‧大光電二極體
316‧‧‧小光電二極體
330‧‧‧半導體基板
332‧‧‧金屬膜層
334‧‧‧金屬格柵
336‧‧‧鈍化層
338‧‧‧入射光
410‧‧‧像素
414‧‧‧大光電二極體
416‧‧‧小光電二極體
430‧‧‧半導體基板/半導體
432‧‧‧第一層
434‧‧‧第二層
436‧‧‧鈍化層/小光電二極體
438‧‧‧入射光
540‧‧‧程序
542‧‧‧程序方塊
544‧‧‧程序方塊
546‧‧‧程序方塊
548‧‧‧程序方塊
550‧‧‧程序方塊
552‧‧‧程序方塊
102‧‧‧像素陣列
104‧‧‧讀出電路
106‧‧‧功能邏輯
108‧‧‧控制電路
110‧‧‧像素
112‧‧‧讀出行
210‧‧‧像素
212‧‧‧讀出行
214‧‧‧大光電二極體PDL
216‧‧‧小光電二極體PDS
218‧‧‧轉移電晶體T1L
220‧‧‧轉移電晶體T1S
224‧‧‧放大器電晶體T3
226‧‧‧列選擇電晶體T4
228‧‧‧浮動汲極FD
310‧‧‧像素
314‧‧‧大光電二極體
316‧‧‧小光電二極體
330‧‧‧半導體基板
332‧‧‧金屬膜層
334‧‧‧金屬格柵
336‧‧‧鈍化層
338‧‧‧入射光
410‧‧‧像素
414‧‧‧大光電二極體
416‧‧‧小光電二極體
430‧‧‧半導體基板/半導體
432‧‧‧第一層
434‧‧‧第二層
436‧‧‧鈍化層/小光電二極體
438‧‧‧入射光
540‧‧‧程序
542‧‧‧程序方塊
544‧‧‧程序方塊
546‧‧‧程序方塊
548‧‧‧程序方塊
550‧‧‧程序方塊
552‧‧‧程序方塊
參考以下圖式描述本發明之非限制性及非窮舉性實施例，其中除非另有規定，否則相似元件符號貫穿各種視圖係指相似部分。圖 1
係繪示根據本發明之教示之包含具有對高強度光之降低敏感度之實例性HDR影像感測器之一成像系統之一個實例之一圖。圖 2
係繪示根據本發明之教示之具有對高強度光之降低敏感度之一影像感測器之HDR像素電路之一個實例之一示意圖。圖 3A
繪示根據本發明之教示之包含安置於具有第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體配置於其中之一半導體基板之一表面上方之一金屬膜層之一影像感測器之一像素之一個實例之一部分之一橫截面圖。圖 3B
繪示根據本發明之教示之其中金屬膜層僅安置於第二複數個光電二極體上方之實例影像感測器之一像素之部分之一橫截面圖。圖 3C
繪示根據本發明之教示之其中具有第一複數個開口及第二複數個開口之一金屬格柵安置於半導體基板上方之影像感測器之實例之一像素之部分之一橫截面圖。圖 4A
繪示根據本發明之教示之包含安置於具有第一複數個光電二極體及第二複數個光電二極體配置於其中之一半導體基板之一表面上方之具有第一層及第二層之一金屬格柵膜堆疊之一影像感測器之一像素之另一實例之一部分之一橫截面圖。圖 4B
繪示根據本發明之教示之在選擇性蝕刻使得一金屬膜層僅安置於第二複數個光電二極體上方且具有第一複數個開口及第二複數個開口之一金屬格柵安置於半導體基板上方之後之影像感測器之一像素之其他實例之部分之一橫截面圖。圖 4C
繪示根據本發明之教示之其中一鈍化層安置於金屬格柵、金屬層及半導體基板之表面上方之影像感測器之一像素之其他實例之部分之一橫截面圖。圖 5
繪示根據本發明之教示之用於製造一影像感測器之一實例程序。 對應參考字元貫穿圖式之若干視圖指示對應組件。熟習技工應瞭解，圖式中之元件出於簡單及清楚之目的而繪示，且未必係按比例繪製。舉例而言，圖式中一些元件之尺寸相對於其他元件可被誇示以幫助提高對本發明之各種實施例之理解。此外，為了促進對本發明之此等各種實施例之更順暢理解，通常不描繪在商業上可行之實施例中有用之或必須之普通但眾所周知之元件。
Claims (20)
- 一種影像感測器，其包括：第一複數個光電二極體，其配置於一半導體基板中；第二複數個光電二極體，其配置於該半導體基板中，其中該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體在該半導體基板中彼此穿插(intersperse among each other)，其中入射光待被引導穿過該半導體基板之一表面至該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體中，其中相較於該第二複數個光電二極體，該第一複數個光電二極體對該入射光具有更大敏感度(sensitivity)；一金屬膜層，其安置於該第二複數個光電二極體上方(over)之該半導體基板之該表面上方以進一步降低該第二複數個光電二極體對被引導穿過該金屬膜層至該第二複數個光電二極體中之該入射光之光敏感度，其中該金屬膜層未安置於該第一複數個光電二極體上方；及一金屬格柵(grid)，其安置於該半導體基板之該表面上方，其中該金屬格柵包含第一複數個開口，該入射光穿過該第一複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著穿過該表面至該第一複數個光電二極體中，其中該金屬格柵進一步包含第二複數個開口，該入射光穿過該第二複數個開口被引導穿過該金屬格柵，且接著穿過該金屬膜層及該表面至該第二複數個光電二極體中。
- 如請求項1之影像感測器，其進一步包括安置於該金屬格柵、該金屬層及該半導體基板之該表面上方之一鈍化層。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬膜層包括鋁。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬膜層包括鎢。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬膜層包括鈦。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬膜層包括氮化鈦。
- 如請求項1之影像感測器，其中該入射光穿過該金屬膜層之一透射率對於該金屬膜層之一厚度係敏感的(responsive)。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬格柵包括鋁。
- 如請求項1之影像感測器，其中該金屬格柵包括氮化鈦。
- 一種製造一影像感測器之方法，其包括：將第一複數個光電二極體配置於一半導體基板中；將第二複數個光電二極體穿插於該半導體基板中之該第一複數個光電二極體當中，其中入射光待被引導穿過該半導體基板之一表面至該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體中，其中相較於該第二複數個光電二極體，該第一複數個光電二極體對該入射光具有更大敏感度；將一金屬膜層提供於在該第二複數個光電二極體上方之該半導體基 板之該表面上方且並未將其提供於該第一複數個光電二極體上方；及將一金屬格柵提供於該半導體基板之該表面上方，其中該金屬格柵包含第一複數個開口，該入射光穿過該第一複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著穿過該表面至該第一複數個光電二極體中，其中該金屬格柵進一步包含第二複數個開口，該入射光穿過該第二複數個開口被引導穿過該金屬格柵，且接著穿過該金屬膜層及該表面至該第二複數個光電二極體中。
- 如請求項10之方法，其中將該金屬膜層提供於在該第二複數個光電二極體上方之該半導體基板之該表面上方且並未將其提供於該第一複數個光電二極體上方包括：將該金屬膜層沈積於在該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體上方之該半導體基板之一整個表面上方；及圖案化該金屬膜層以將該金屬膜層僅留在該第二複數個光電二極體上方。
- 如請求項10之方法，其中將該金屬膜層提供於在該第二複數個光電二極體上方之該半導體基板之該表面上方且並未將其提供於該第一複數個光電二極體上方，且該提供安置於該半導體基板之該表面上方之該金屬格柵包括：將一金屬格柵膜堆疊沈積於該第一複數個光電二極體及該第二複數個光電二極體上方之該半導體基板之一整個表面上方，其中該金屬格柵膜堆疊包含一第一層及一第二層，其中該金屬膜層由該金屬格柵膜堆疊之該 第一層形成，其中該金屬格柵由該金屬格柵膜堆疊之該第二層形成；完整地蝕刻該第一複數個光電二極體上方之該金屬格柵膜堆疊之該第一層及該第二層以形成該第一複數個開口，該入射光穿過該第一複數個開口被引導穿過金屬格柵，且接著穿過該表面至該第一複數個光電二極體中；及選擇性地蝕刻該第二複數個光電二極體上方之該金屬格柵膜堆疊之該第二層以形成該第二複數個開口，該入射光穿過該第二複數個開口被引導穿過該金屬格柵，且接著穿過該金屬膜層及該表面至該第二複數個光電二極體中。
- 如請求項12之方法，其中該選擇性地蝕刻該第二複數個光電二極體上方之該金屬格柵膜堆疊之該第二層進一步包括選擇性地蝕刻該第二複數個光電二極體上方之該金屬格柵膜堆疊之該第一層之一部分以調整僅在該第二複數個光電二極體上方之該金屬膜層之一厚度，其中該入射光穿過該金屬膜層之一透射率對於該金屬膜層之一厚度係敏感的。
- 如請求項10之方法，其進一步包括將一鈍化層沈積於該金屬格柵、該金屬層及該半導體基板之該表面上方。
- 如請求項10之方法，其中該金屬膜層包括鋁。
- 如請求項10之方法，其中該金屬膜層包括鎢。
- 如請求項10之方法，其中該金屬膜層包括鈦。
- 如請求項10之方法，其中該金屬膜層包括氮化鈦。
- 如請求項10之方法，其中該金屬格柵包括鋁。
- 如請求項10之方法，其中該金屬格柵包括氮化鈦。
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