TWI746781B - 具有相位差檢測像素的影像感測器 - Google Patents

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Abstract

一種影像感測器可以包括：包括多個像素的基底，所述多個像素包括 在第一方向上彼此相鄰設置的第一像素和第二像素，第一像素包括第一光電轉換元件和在第一方向上偏心地設置於第一像素中的開口部，並且第二像素包括第二光電轉換元件；形成在第一像素的第一光電轉換元件的一部分之上的遮光圖案；以及形成在第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間的光阻擋層。

Description

具有相位差檢測像素的影像感測器
在本專利文件中公開的技術和實施方式關於半導體影像感測器。
影像感測器是從光學影像或者一個或更多個物體接收光並將接收到的光轉換成形成影像的電信號的裝置。近年來，隨著電腦產業和通訊產業的發展，在各個領域或應用中對具有改進性能的影像感測器的需求正在增加，各個領域或應用包括，例如，數位相機、攝影機、諸如個人通訊系統的便攜式設備、遊戲機、安全攝影機、醫學微型攝影機和機器人。
各種實施例關於提供一種具有改進性能的影像感測器。
在一個實施例中，影像感測器可以包括：基底，其包括多個像素，多個像素包括在第一方向上彼此相鄰設置的第一像素和第二像素，第一像素包括第一光電轉換元件和在第一方向上偏心地設置於第一像素中的開口部，並且第二像素包括第二光電轉換元件；遮光圖案，其形成在第一像素的第一光 電轉換元件的一部分之上；以及光阻擋層，其形成在第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間。
影像感測器還可以包括：網格圖案，其沿著像素的邊界形成在基底之上，其中，遮光圖案可以與網格圖案形成在同一層(level，水平)中並且與網格圖案鄰接。光阻擋層與其上形成有網格圖案的基底的表面鄰接。
光阻擋層可以形成在形成於基底中的溝槽中。光阻擋層沿著與第一方向交叉並彼此相反的第三方向和第四方向延伸，並且具有設置在與第一像素和第二像素相鄰的像素之間的端部。第一光電轉換元件和第二光電轉換元件透過形成於基底中的雜質區而彼此電隔離。
光阻擋層可以具有條形狀，所述條形狀具有長軸(major axis)以及短軸(minor axis)，所述條形狀的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸。開口部可以具有包括長軸和短軸的條形狀，其中，開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，光阻擋層的長軸的長度比開口部的長軸的長度大。
光阻擋層可以包括第一區域和第二區域，第一區域和第二區域中的每一個具有包括長軸和短軸的條形狀，其中，第一區域的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸，以及其中，第二區域的長軸在與第一方向相反的第二方向上延伸。開口部可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，第一區域的長軸的長度比開口部的長軸的長度大，並且第二區域的長軸的長度比開口部的短軸的長度大。
在一個實施例中，影像感測器可以包括：基底，其包括多個像素，多個像素包括第一像素、在第一方向上與第一像素相鄰設置的第二像素、以及在第一方向上與第二像素相鄰設置的第三像素，第一像素具有在第一方向 上偏心地設置於第一像素中的開口部，第一像素至第三像素分別包括第一光電轉換元件至第三光電轉換元件；遮光圖案，其形成在第一像素的第一光電轉換元件的一部分之上；第一光阻擋層，其形成在第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間；以及第二光阻擋層，其形成在第二光電轉換元件與第三光電轉換元件之間。
影像感測器還可以包括：網格圖案，其沿著像素的邊界形成在基底之上，其中，遮光圖案可以與網格圖案形成在同一層中並且與網格圖案鄰接。第一光阻擋層和第二光阻擋層與其上形成有網格圖案的基底的表面鄰接。
第一光阻擋層和第二光阻擋層中的每一個可以形成在形成於基底中的溝槽中。第一光阻擋層沿著與第一方向交叉並彼此相反的第三方向和第四方向延伸，並且具有設置在與第一像素和第二像素相鄰的像素之間的端部，以及其中，第二光阻擋層沿著第三方向和第四方向延伸，並且具有設置在與第二像素和第三像素相鄰的像素之間的端部。第一光電轉換元件至第三光電轉換元件可以透過形成於基底中的雜質區而彼此電隔離。
第一光阻擋層和第二光阻擋層中的每一個可以具有條形狀，所述條形狀具有長軸以及短軸，所述條形狀的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸。開口部可以具有包括長軸和短軸的條形狀，其中，開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，第一光阻擋層的長軸的長度和第二光阻擋層的長軸的長度比開口部的長軸的長度大。
第一光阻擋層可以包括第一區域和第二區域，第一區域和第二區域中的每一個具有包括長軸和短軸的條形狀，第一區域的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸，並且第二區域的長軸在與第一方向相反的第二方向上 延伸，以及其中，第二光阻擋層可以具有包括長軸以及短軸的條形狀，所述條形狀的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸。開口部可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，第一區域的長軸的長度和第二光阻擋層的長軸的長度比開口部的長軸的長度大，並且第二區域的長軸的長度比開口部的短軸的長度大。
在一個實施例中，影像感測器可以包括：基底，其包括多個像素，多個像素包括第一像素、在第一方向上與第一像素相鄰設置的第二像素、以及在與第一方向相反的第二方向上與第一像素相鄰設置的第三像素，第一像素具有在第一方向上偏心地設置於第一像素中的開口部，第一像素至第三像素分別包括第一光電轉換元件至第三光電轉換元件；以及遮光圖案，其形成在第一像素的第一光電轉換元件的一部分之上，以及其中，基底包括形成在第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間的凹陷區域，和形成在第一光電轉換元件與第三光電轉換元件之間的非凹陷區域。
多個像素還可以包括在第一方向上與第二像素相鄰設置的第四像素，並且第四像素包括第四光電轉換元件，以及其中，影像感測器還可以包括形成在第二光電轉換元件與第四光電轉換元件之間的附加凹陷區域。
影像感測器還可以包括設置在凹陷區域中的光阻擋層。光阻擋層可以具有條形狀，所述條形狀具有長軸以及短軸，所述條形狀的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸。光阻擋層沿著與第一方向和第二方向交叉並彼此相反的第三方向和第四方向延伸，並且具有設置在與第一像素和第二像素相鄰的像素之間的端部。
相關申請案的交叉引用：
本申請案請求於2017年7月28日向韓國智慧財產局提交的申請號為10-2017-0096366的韓國專利申請案的優先權和權益，其公開內容透過引用整體合併於此。
100:像素陣列
110:像素
120:相關雙採樣
130:類比數位轉換器
140:緩衝器
150:行驅動器
160:時序產生器
170:控制暫存器
180:斜坡信號產生器
200:基底
202:雜質區
204:網格圖案
206:遮光圖案
208:開口部
212:光接收元件
220:光阻擋層
220A:第一光阻擋層
220B:第二光阻擋層
222:溝槽
224:第二溝槽
230:光阻擋層
230A:第一區域
230B:第二區域
232:溝槽
900:影像感測器
910:光學系統
911:快門單元
912:信號處理單元
913:驅動單元
ADC:類比數位轉換器
B:藍色濾色器
B-PX:藍色像素
CDS:相關雙採樣
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
D4:第四方向
Dout:影像信號
G-PX:綠色像素
G:綠色濾色器
PD:光電轉換元件
PX1~PX5:第一像素~第五像素
R-PX:紅色像素
R:紅色濾色器
圖1和圖2是示出根據本發明的第一實施例的示例性影像感測器的視圖。
圖3和圖4是示出根據本發明的第二實施例的示例性影像感測器的視圖。
圖5和圖6是示出根據本發明的第三實施例的示例性影像感測器的視圖。
圖7和圖8是示出根據本發明的第四實施例的示例性影像感測器的視圖。
圖9是示意性地示出基於本發明的實施例的影像感測器的示例代表的方塊圖。
圖10是示意性地示出包括基於本發明的實施例的影像感測器的電子設備的示例代表的圖。
所公開的影像感測技術可以實現為提供改進成像操作性能的影像感測器設備。在一些實施方式中，影像感測器陣列被設置為包括成像像素和相位差檢測像素，其中成像像素被設計和操作用於捕獲入射光以捕獲或呈現主題或場景為顏色影像，相位差檢測像素被設計和操作用於捕獲在不同的相位差檢測像素處的入射光以檢測捕獲到的影像或場景的相位用於實現自動聚焦和呈現捕獲到的影像或場景的三維表現。在相位差檢測像素的一些實施方式中，可以將兩個不同的相位差檢測像素配對以獲得信號，該信號能被處理以測量被檢 測影像的距離差或相位用於在光學成像中自動聚焦或三維影像呈現。在本設計中，成像像素和相位差檢測像素在空間上分佈在同一像素陣列中，以及因此，由於相位差檢測像素在成像像素之中的佈置，在整個像素陣列的成像配置中，進行內插處理(interpolation process)以處理或內插來自與相位差檢測像素相鄰的成像像素的像素信號從而產生用於相位差檢測像素的內插成像像素信號值。其結果是，組合來自成像像素的像素信號和用於相位差檢測像素的內插成像像素信號值以配置由影像感測器陣列捕獲到的影像。
所公開的影像感測器陣列可以基於各種半導體感測器結構，包括，例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器或CIS(CMOS Image Sensor)感測器。CIS感測器可以包括成像像素的陣列，每個成像像素都包括將接收到的光轉換為電荷的光電感測器，該光電感測器可以為能夠產生光生電荷的光電閘(photogate)、光電二極體、光電電晶體、光電導體或感光結構。每個成像像素也可以包括用於儲存光生電荷的電荷儲存區，該電荷儲存區在一些實施方式中可以被配置為浮動擴散區。在每個成像像素中可以包括額外電路，例如，用於將光生電荷從光電感測器轉移至儲存區的傳輸電晶體，以及用於在讀出之後將電荷儲存區中的電荷重設的重設電路。
在一些實施方式中，基於在同一感測器陣列中具有成像像素和相位差檢測像素兩者的所公開的技術可以用於減少或防止在相位差檢測像素之一處接收到的部分光的不期望的洩漏。在相鄰的成像像素與相位差檢測像素之間的這種光的不期望的洩漏是光學串擾的一種形式。所公開的技術可以實現為提供一種在感測器陣列中包括成像像素和相位差檢測像素兩者的影像感測器， 影像感測器具有用於減輕或防止在所公開的影像感測器中的成像像素與相位差檢測像素之間發生的不期望的光學串擾的像素配置和技術。
在成像像素和相位差檢測像素之間發生的光學串擾可能導致問題或不期望的效果，諸如劣化影像感測器的特性。例如，光學串擾可能使影像感測器中的成像像素的亮度在感測器陣列之上不均勻。例如，當發生光學串擾時，因為到達相位差檢測像素的入射光可能進入與相位差檢測像素相鄰的成像像素中，所以該相鄰的成像像素可以比其它成像像素顯得更亮。為了解決這個問題和防止影像感測器的特性劣化，基於例如形成跨越像素陣列的整個區域的溝槽隔離結構，例如淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation,STI)或深溝槽隔離(Deep Trench Isolation,DTI)，可以提供溝槽隔離結構以減少在與相位差檢測像素相鄰設置的成像像素處接收到的這種額外的光。然而，使用溝槽隔離結構可能是不利的，因為形成溝槽的製程必然在溝槽表面引起缺陷且溝槽表面的缺陷可能充當洩漏電流(比如暗電流)的來源，這劣化影像感測器的特性。
所公開的技術提供了一種佈置和配置包括多個成像像素和多個相位差檢測像素的影像感測器以減少或防止在相鄰的成像像素和相位差檢測像素之間的光學串擾和由此導致的影像感測器的特性劣化的新方法。本發明的一個實施例提供了一種可以透過最小化或限制溝槽隔離結構的使用來減輕或防止在成像像素與相位差檢測像素之間發生的光學串擾的方法。為此，根據所公開的技術的實施例的影像感測器可以包括形成在成像像素的光電轉換元件與相位差檢測像素之間的光阻擋層。可以考慮相位差檢測像素的光接收區域來確定光阻擋層的位置。
圖1和圖2是示出根據本發明的第一實施例的示例性影像感測器的視圖。具體地，圖1是示出所示影像感測器示例的像素陣列的一部分的平面視圖，以及圖2是示出透過沿著圖1中所示的虛線I-I’切割而形成的橫截面的該像素陣列的截面視圖。
如圖1和圖2所示，根據第一實施例的影像感測器可以包括其中以矩陣形式佈置多個像素110的像素陣列100，例如按列和行佈置的像素陣列。像素110可以包括多個成像像素和多個相位差檢測像素。在像素陣列100中這些成像像素與相位差檢測像素可以交錯。在一些實施方式中，相位差檢測像素可以規則地或不規則地分佈在像素陣列100中。
在像素陣列100中，成像像素可以以合適的顏色成像像素圖案來佈置成期望的顏色(例如，紅、綠、藍)，使得不同顏色的成像像素被重複佈置(例如，基於紅色像素R-PX、綠色像素G-PX和藍色像素B-PX的顏色像素被重複佈置)。這種顏色成像像素圖案在一些實施方式中可以是例如拜爾圖案(Bayer pattern)。在像素陣列100中，相位差檢測像素的數目可以與成像像素的數目不同。在各種實施方式中，相位差檢測像素的數目可以比多個成像像素的數目少，並且這些相位差檢測像素位於像素陣列100內的特定位置以執行自動聚焦或三維成像所需的相位檢測。在成像像素比相位差檢測像素多的一些實施方式中，在像素陣列100中成像像素可以與相位差檢測像素交錯佈置，使得一個相位差檢測像素可以被不同的成像像素包圍或緊挨不同的成像像素。從概念上講，像素陣列100中的相位差檢測像素和成像像素的佈置可以被認為是首先使像素陣列100的所有像素被成像像素佔據然後選擇性地以相位差檢測像 素替換一些成像像素以形成具有成像像素和相位差檢測像素兩者的像素陣列100的最終佈置。
在為特定應用設計影像感測器時，像素陣列100中的成像像素和相位差檢測像素的佈置可以基於各種考慮。例如，可以考慮成像顏色品質(例如，影像感測器顏色再現時不期望的顏色遮蔽(color shading))和/或用於形成成像像素和相位差檢測像素的半導體層的製造，來選擇像素陣列100中的相位差檢測像素的位置。成像顏色品質的一個示例是：由於各種因素(例如，用於將入射光引導到成像像素上的成像透鏡的存在，像素陣列100之上的顏色濾色器的不均勻的光譜回應，透過成像像素而對不同波長的光的不均勻的光譜回應，或透過成像像素的不均勻的像素回應)所導致的影像感測器中顏色再現時的不期望的顏色遮蔽。例如，在具有用於分別感測拜耳圖案中的紅色、藍色和綠色的成像像素的成像像素佈置中，相位差檢測像素可以位於拜耳圖案中特定藍色像素B-PX的位置處。具體而言，每個相位差檢測像素可以位於特定藍色像素位置處，並且可以包括在這些相位差檢測像素處的藍色濾色器B。考慮使用像素陣列100中的藍色像素B-PX作為相位差檢測像素的這種特別設計的原因是：可以減少或防止由顏色遮蔽引起的特性劣化，並且這種特別設計可以促進用於產生相位差檢測像素的內插成像像素信號值的內插處理。在這方面，紅色像素R-PX作為設置相位差檢測像素的位置可能是不利的，因為這種紅色像素R-PX的顏色遮蔽特性劣於藍色像素B-PX或綠色像素G-PX的顏色遮蔽特性。此外，在拜耳圖案中，與單個綠色像素G-PX相鄰的綠色像素G-PX通常在像素陣列100中位於相對於該單個綠色像素G-PX的對角線方向。因此，使用綠色像素G-PX作為相位差檢測像素可能在作為設置相位差檢測像素的像素 位置方面是不利的，因為可能難以執行用於產生相位差檢測像素的內插成像像素信號值的內插過程。
第一實施例描述了其中以拜耳圖案佈置成像像素的示例，但本發明不限於拜耳圖案中的成像像素，並能夠應用於其他成像像素圖案佈置。儘管沒有在圖式中示出，但在不同的實施方式示例中，影像感測器陣列可以包括白色感測像素，每個白色感測像素都能夠感測不同波長(例如，至少可見光譜中的波長)的光，並且相位差檢測像素可以被配置為位於特定白色像素的位置(未圖示)處，而不是使用在先前實施方式示例中的用於設置相位差檢測像素的特定藍色像素B-PX的位置。在使用某些白色像素的位置來設置相位差檢測像素的本示例中，相位差檢測像素可以不具有顏色濾色器。在本示例中，更具體地，在這樣的相位差檢測像素(其中顏色濾色器本應存在於成像像素中卻不存在)之上的區域填充有由與光接收元件212的材料相同的材料製成的層。
在又另一實施方式示例中，成像像素可以被形成為包括跨越成像像素而重複佈置的紅色像素R-PX、綠色像素G-PX、藍色像素B-PX和白色像素。在這種情況下，相位差檢測像素可以位於白色像素的特定位置處。
在根據第一實施例的影像感測器中，像素110中的每個像素可以包括光電轉換元件PD(例如，光電二極體或光電閘)。可以透過裝置隔離結構來隔離彼此相鄰的光電轉換元件PD。在所示的示例中，可以在基底200中形成光電轉換元件PD和裝置隔離結構。
基底200可以包括半導體基底。半導體基底可以是合適的材料狀態，例如，處於單晶狀態，並且可以包括含有矽的材料。此外，基底200可 以是透過減薄工藝而減薄的基底。例如，基底200可以是薄矽單晶基底或包括薄矽單晶基底。
形成在基底200中以與像素110中的每個像素相對應的光電轉換元件PD可以包括光電二極體、光電電晶體、光電閘中的至少一種或它們的組合。例如，光電轉換元件PD可以包括光電二極體。在一些實施方式中，光電轉換元件的PD可以包括有機光電二極體或無機光電二極體中的任意一種，或者可以被配置為使得有機光電二極體和無機光電二極體被層疊。
用於隔離彼此相鄰的光電轉換元件PD的裝置隔離結構可以包括雜質區202。具體地，裝置隔離結構可以包括形成在基底200中以與像素陣列100相對應的阱(well)。阱的導電類型可以是P型，並且在阱內部可以形成光電轉換元件PD。因此，光電轉換元件可以由雜質區202電隔離。在一些實施方式中，諸如淺溝槽隔離(STI)或深溝槽隔離(DTI)的溝槽隔離結構可以作為裝置隔離結構。在基底200中形成溝槽的過程中，溝槽隔離結構可以在溝槽表面引起缺陷，並且在溝槽表面形成的缺陷可以充當暗電流的源，這劣化影像感測器的特性。透過使用具有如圖2中(其中跨越整個基底200形成有雜質區202)的示例所示的雜質區202的裝置隔離結構，可以從根本上防止或減少歸因於溝槽隔離結構的特性劣化。
參考圖2，根據第一實施例的影像感測器可以包括：沿著像素110的邊界形成在基底200之上的網格圖案204，形成在基底上200之上以與像素110相對應的針對紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)的多個顏色濾色器，以及形成在顏色濾色器R、G和B之上以分別與像素110相對應的光接收元件212。
網格圖案204作為在彼此相鄰的像素110之間提供光隔離並防止光學串擾。網格圖案204可以形成在基底200的與光電轉換元件PD的光接收面或光入射面相對應的表面之上。在這個示例中，為了能更有效地減少或防止不期望的光學串擾，有意地靠近光電轉換元件PD設置網格圖案204。因為網格圖案204沿著像素110的邊界形成，其平面形狀可以被配置為具有重複地佈置在一個平面中的開口的網格形狀。網格圖案204不論其位置如何都可以具有均勻的厚度和線寬。因此，由網格圖案204分別提供給像素110的開口的尺寸或區域可以彼此相等。在這種特定的設計中，由網格圖案204分別提供給像素110的光接收區域的面積可以彼此相等。網格圖案204可以包括遮光材料，遮光材料可以包括光反射材料或光吸收材料。遮光材料可以包括反射或吸收光以遮蔽來自下面區域的光的材料，並且在一些實施方式中可以包括含有金屬物質的材料。用於遮光材料的吸光材料可以包括吸收光的材料，並且可以包括碳化矽(SiC)、黑色有機材料或其它材料。
在基底200之上形成有顏色濾色器R、G和B以對應於像素110，並且顏色濾色器R、G和B中的每一個的邊緣可以形成在網格圖案204之上。網格圖案204可以位於基底200與顏色濾色器R、G和B之間。顏色濾色器R、G和B可以具有彼此相同的尺寸，並且顏色濾色器R、G和B中的每一個可以比由網格圖案204提供的開口的區域更寬。顏色濾色器R、G和B中的每一個可以包括單層濾色器或多層濾色器，單層濾色器或多層濾色器被配置為包括紅色濾色器、綠色濾色器、藍色濾色器、藍綠色濾色器、黃色濾色器、紫紅濾色器、白色濾色器、黑色濾色器或紅外線截止濾色器中的任意一種或至少 兩種。例如，顏色濾色器R、G和B可以包括紅色濾色器R、綠色濾色器G和藍色濾色器B。光接收元件212可以包括數位透鏡或半球形透鏡。
根據第一實施例的影像感測器包括用於在不同相位差檢測像素處捕獲入射光的相位差檢測像素以檢測捕獲到的影像的相位，用於實現自動聚焦並呈現捕獲到的影像或場景的三維表現。為相位差檢測像素選擇用於像素110的位置中的一些位置。例如，在圖1中所示的相鄰的像素110中，在藍色像素位置處的第一像素PX1被製造為相位差檢測像素。第一像素PX1可以形成在基底200之上，使得第一像素PX1可以包括用於光學感測以實現相位差檢測的光電轉換元件PD並且可以與網格圖案204鄰接。第一像素PX1可以包括與光電轉換元件重疊的遮光圖案206。遮光圖案206形成為使得第一像素PX1具有允許入射光進入用於光學感測的光電轉換元件PD的開口部208。值得注意的是，開口部208被設置為遠離像素PX1的幾何中心或偏心地設置在像素PX1內。偏心地設置的開口部208可以偏離於像素PX1內部的光電轉換元件PD中的對稱軸的位置，該對稱軸與光電轉換元件PD的平面垂直並穿過第一像素PX1的幾何中心，該對稱軸可以稱為光電轉換元件PD的光軸。在一些實施方式中，開口部208形成在光電轉換元件PD的光軸的一側上。第一像素PX1的除了開口部之外的剩餘部分可以稱為非開口部。第一像素PX1包括開口部208和其中設置了遮光圖案206的非開口部。第一像素PX1中的雜質區202以上和光接收元件212以下的空間，可以根據裝置的具體結構用不同的材料或結構填充。例如，在第一像素PX1被設置在用於拜耳圖案中的藍色像素的位置處的設計中，該空間可以包括藍色濾色器B，並且該藍色濾色器B可以填充開口部208並覆蓋遮光圖案206。對於另一示例，在第一像素PX1被設置在通常不 具有顏色濾色器的白色像素的位置處的設計中，第一像素PX1中的光接收元件212中使用的材料可以填充雜質區202以上和光接收元件212以下的空間。遮光圖案206可以與網格圖案204形成在同一層中，並且可以與網格圖案204鄰接。遮光圖案206可以在形成網格圖案204的過程中與網格圖案204一起形成，並且遮光圖案206可以由與網格圖案204相同的材料製成或包括與網格圖案204相同的材料。作為參考，下文中，第一方向D1表示開口部208距離第一像素PX1的幾何中心偏心地設置的方向，以及第二方向D2是與第一方向D1相反的方向。此外，第三方向D3和與第三方向D3相反的第四方向D4與第一方向D1或第二方向D2垂直。在圖1所示的示例中，第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3和第四方向D4分別顯示為右方向、左方向、向上方向和向下方向。
圖2顯示了與第一像素PX1相鄰並作為用於成像的成像像素的第二像素PX2。第二像素PX2被設置為與第一像素PX1相鄰但在第一方向上位置移位。參考圖2，第一像素PX1的開口部208和第二像素PX2被設置在遮光圖案206的同一側。第二像素PX2可以是在拜耳圖案中的綠色位置處的成像像素，使得其包括綠色濾色器G。當成像像素被設置為與相位差檢測像素相鄰時，成像像素的特性可能由於在相鄰的成像像素處接收到來自相位差檢測像素的非預期的入射光而劣化。特別是，因為與相鄰的第一像素PX1的光接收區域相比，成像像素中面對相位差檢測像素的光接收區域的面積更大，所以成像像素的特性劣化可能由於這兩個相鄰像素之間的光學串擾而更加嚴重。為了減少或防止這種不期望的光學串擾，根據第一實施例的影像感測器可以包括形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間的 光阻擋層220。光阻擋層220可以包括遮光材料，該遮光材料可以包括光反射材料或光吸收材料。光阻擋層220的位置可以按照第一像素PX1的光接收區域(例如，相位差檢測像素的開口部208的形狀和位置)來決定。在圖1和圖2中所示的實施方式中，當第二像素PX2是沿著第一方向D1與第一像素PX1中遮光圖案206的開口部208最靠近地設置的成像像素時，光阻擋層220形成在第一像素PX1與第二像素PX2之間。如所討論的，第一方向D1表示開口部208距離第一像素PX1的幾何中心偏心地設置的方向，因此沿著第一方向與第一像素PX1最靠近的成像像素變得受由第一像素PX1造成的光學串擾的影響最大。
為了有效防止第一像素PX1與第二像素PX2之間的光學串擾，光阻擋層220可以嵌入形成於基底200中的溝槽222中。溝槽222可以形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間。參考圖2，基底200由於溝槽222而在第一像素PX1與相鄰的第二像素PX2之間具有凹陷的頂表面，但基底200在其餘的像素之間具有非凹陷的頂表面。在一些實施方式中，溝槽222的側壁可以與第一像素PX1和第二像素PX2的光電轉換元件的側壁鄰接。溝槽222的底部可以被設置為比光電轉換元件PD的底部高。從其上接收光或光入射到其上並因此作為光接收面或光入射面的基底200的表面觀察，溝槽222的深度可以比光電轉換元件PD的高度小。當溝槽222在溝槽222的表面上有缺陷時，這種設計能夠用於使由溝槽222引起的特性劣化最小化。溝槽222的入口可以形成在基底200的與光接收面或光入射面相對應的表面中。在一些實施方式中，光阻擋層220可以與基底200的對應於光接收面或光入射面的表面鄰接。因此，光阻擋層220可以與網格圖案204鄰 接，或者可以被設置為靠近網格圖案204。雖然說明書描述了用於嵌入光阻擋層220的溝槽，但是可以實現任何其他結構。
在平面視圖中，光阻擋層220可以具有包括長軸和短軸的條形狀。光阻擋層220的長軸可以在第三方向D3和第四方向D4上從第一像素PX1與相鄰的第二像素PX2之間的空間延伸。光阻擋層220的兩個端部可以位於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。這樣的設計能夠用於更有效地防止第一像素PX1與第二像素PX2之間的光學串擾。
在平面視圖中，遮光圖案206的開口部208也可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部208的長軸也可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。在這裡，為了更有效地防止第一像素PX1與第二像素PX2之間的光學串擾，光阻擋層220的長軸的長度可以比開口部208的長軸的長度大。如上所述，光阻擋層220的兩個端部可以設置在在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。因此，光阻擋層220的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。
如上所述，根據第一實施例的影像感測器提供嵌入在相位差檢測像素的光電轉換元件PD與相鄰的成像像素的光電轉換元件PD之間的溝槽222中的光阻擋層220，並且從而可以防止由光學串擾造成的特性劣化。此外，用於形成光阻擋層220的溝槽222僅形成在像素陣列的一部分(例如，相位差檢測像素與相鄰的成像像素之間的區域)之中。如圖2所示，溝槽222僅設置於第一像素PX1與第二像素PX2之間並且在其他區域(例如，第一像素 PX1與和第二像素PX2相對設置的相鄰像素之間，以及第二像素PX2與和第一像素PX1相對設置的相鄰像素之間)中沒有設置溝槽。由於溝槽222僅設置在有限的部分(例如，在相位差檢測像素和相鄰的成像像素之間中)，因此可以最小化或防止歸因於溝槽222的特性劣化。
圖3和圖4是示出根據本發明的第二實施例的影像感測器的視圖。圖3和圖4示出被形成為圍繞第一像素PX1中的光電轉換元件PD的至少一部分以及第二像素PX2第二像素PX2、成像像素PX3、成像像素PX4中的光電轉換元件PD的至少一部分的光阻擋層230的各種配置。具體地，圖3是示出像素陣列的一部分的平面視圖，圖4是示出沿著圖3中所示的虛線I-I’切割形成的橫截面的截面視圖。下文中，為了便於描述，說明將集中於與根據第一實施例的影像感測器的差異。此外，將使用相同的元件符號來指示與第一實施例中相同的部件，並將省略對相同部件的詳細描述。
如圖3和圖4中所示，根據第二實施例的影像感測器包括作為相位差檢測像素的第一像素PX1。雖然圖3和圖4中的影像感測器示出第一像素PX1作為相位差檢測像素，但其他的實施方式是可能的。例如，除第一像素PX1之外的其他像素110中的一個可以被選擇作為相位差檢測像素。第一像素PX1可以包括與光電轉換元件重疊的遮光圖案206，並具有開口部208。開口部208可以偏離第一像素的內部光電轉換元件PD中的對稱軸的位置，該對稱軸與光電轉換元件PD的平面垂直並穿過第一像素的幾何中心，該對稱軸可以稱為光電轉換元件PD的光軸。例如，在第一像素PX1被設置在拜耳圖案中的藍色像素的位置處的設計中，該空間可以包括藍色濾色器B，並且該藍色濾色器B可以填充開口部208並覆蓋遮光圖案206。對於另一示例，在第一像素 PX1被設置在通常不具有顏色濾色器的白色像素的位置處的設計中，第一像素PX1中的光接收元件212中使用的材料可以填充雜質區202以上和光接收元件212以下的空間。遮光圖案206可以與網格圖案204形成在同一層中，並且可以與網格圖案204鄰接。遮光圖案206可以在形成網格圖案204的過程中與網格圖案204一起形成，並且遮光圖案206可以由與網格圖案204相同的材料製成或包括與網格圖案204相同的材料。如關於圖1和圖2中的第一實施方式所討論的，第一方向D1表示開口部208距離第一像素PX1的幾何中心偏心地設置的方向，以及第二方向D2是與第一方向D1相反的方向。此外，第三方向D3和與第三方向D3相反的第四方向D4與第一方向D1或第二方向D2垂直。在圖3所示的示例中，第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3和第四方向D4分別顯示為右方向、左方向、向上方向和向下方向。
圖3示出在第一方向D1上與第一像素PX1相鄰並作為用於成像的成像像素的第二像素PX2。圖3還示出了在第三方向D3上與第一像素PX1相鄰並作為成像像素的第三像素PX3和在第四方向D4上與第一像素PX1相鄰並作為成像像素的第四像素PX4。在這裡，與第一像素PX1相鄰的成像像素(例如，第二像素PX2、第三像素PX3和第四像素PX4)的特性可能由於接收到從相位差檢測像素流出的非預期的入射光而劣化。隨著在相鄰的成像像素中面對相位差檢測像素的光接收區域的面積變大，成像像素的特性劣化由於光學串擾而變得更加嚴重。例如，隨著成像像素中面對遮光圖案206的開口部208的部分變大，成像像素的特性劣化可以由於光學串擾而更加嚴重。為了減少或防止這一點，根據第二實施例的影像感測器可以包括形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間、第一像素PX1的光 電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間以及第一像素PX1的光電轉換元件PD與第四像素PX4的光電轉換元件PD之間的光阻擋層230。如圖3中所示的示例性實施方式，示出光阻擋層230形成於在第一像素PX1與第三像素PX3之間的部分區域中以及在第一像素PX1與第四像素PX4之間的部分區域中。因此，形成於在第一像素PX1與第三像素PX3之間的光阻擋層230的部分和形成於在第一像素PX1與第四像素PX4之間的光阻擋層230的部分中的每個部分具有比形成於在第一像素PX1與第二像素PX2之間的光阻擋層230的部分的尺寸更小的尺寸。這是因為，由於第三像素PX3的面對第一像素PX1光接收區域的部分和第四像素PX4的面對第一像素PX1光接收區域的部分中的每一個比第二像素PX2的面對第一像素PX1光接收區域的部分更小，所以與第二像素PX2相比，第三像素PX3和第四像素PX4可以更少地受到由第一像素PX1造成的光學串擾的影響。
為了有效地減少或防止第一像素PX1與第二像素PX2至第四像素PX4中任意一個之間的光學串擾，光阻擋層230可以被嵌入到形成於基底200中的溝槽232中。溝槽232可以形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2至第四像素PX4中任意一個的光電轉換元件PD之間。溝槽232的側壁可以與第一像素PX1至第四像素PX4的光電轉換元件PD的側壁鄰接。溝槽232的底部可以被設置為比像素110的光電轉換元件PD的底部高。換言之，溝槽232的深度可以比光電轉換元件PD的高度小。當溝槽232在溝槽232的表面上有缺陷時，這種設計能夠用於使由溝槽232造成的特性劣化最小化。
在平面視圖中，光阻擋層230可以包括第一區域230A和第二區域230B，第一區域230A和第二區域230B中的每一個都具有包括長軸和短軸的條形狀。第一區域230A的長軸可以在第三方向D3和第四方向D4上從第一像素PX1與第二像素PX2之間的空間延伸。沿著第三方向D3和第四方向D4的第一區域230A的兩個端部可以被延伸為設置在在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。第二區域230B的長軸可以沿著第一方向D1或第二方向D2從在第一像素PX1與第三像素PX3或第四像素PX4之間的空間延伸。
在平面視圖中，遮光圖案206的開口部208也可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部208的長軸也可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。在這裡，為了更有效地防止光學串擾，第一區域230A的長軸的長度可以比開口部208的長軸的長度大。在一些實施方式中，第一區域230A的兩個端部可以設置於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。因此，第一區域230A的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。此外，為了更有效地減少或防止光學串擾，第二區域230B的長軸的長度可以比開口部208的短軸的長度大，只要第二區域230B的長軸保持在第一像素PX1中即可。
如上所述，根據第二實施例的影像感測器提供嵌入於形成在相位差檢測像素的光電轉換元件PD與成像像素的光電轉換元件PD之間的溝槽232中的光阻擋層230，並且從而可以防止由光學串擾造成的特性劣化。此 外，用於光阻擋層230的溝槽232僅形成於在相位差檢測像素與成像像素之間的部分區域之中，從而能夠最小化或防止歸因於溝槽232的特性劣化。
圖5和圖6是示出根據本發明的第三實施例的影像感測器的視圖。圖5和圖6示出包括形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間的第一光阻擋層220A和形成在第二像素PX2的光電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間的第二光阻擋層220B的光阻擋層的各種配置。具體地，圖5是示出像素陣列的一部分的平面視圖，圖6是示出沿著圖5中所示的虛線I-I’切割的橫截面的截面視圖。下文中，為了便於描述，說明將集中於與根據第一實施例和第二實施例的影像感測器的差異。此外，將使用相同的元件符號來指示與第一實施例和第二實施例中相同的部件，並將省略對相同部件的詳細描述。
如圖5和圖6中所示，根據第三實施例的影像感測器包括作為相位差檢測像素的第一像素PX1。雖然圖5和圖6中的影像感測器示出第一像素PX1作為相位差檢測像素，但其他的實施方式是可能的。例如，像素110中的任何一個像素可以被選擇作為相位差檢測像素。第一像素PX1可以包括與光電轉換元件重疊的遮光圖案206，並具有偏心地設置的開口部208。開口部208可以偏離第一像素PX1中光電轉換元件PD的光軸。在一些實施方式中，開口部208形成在光電轉換元件PD的光軸的一側上。第一像素PX1中雜質區202以上和光接收元件212以下的空間可以根據裝置的具體結構而填充有不同的材料或結構。例如，在第一像素PX1被設置在拜耳圖案中的藍色像素的位置處的設計中，該空間可以包括藍色濾色器B，並且該藍色濾色器B可以填充開口部208並覆蓋遮光圖案206。對於另一示例，在第一像素PX1被設置在通常不具 有顏色濾色器的白色像素的位置處的設計中，第一像素PX1中光接收元件212中使用的材料可以填充雜質區202以上和光接收元件212以下的空間。遮光圖案206可以與網格圖案204形成在同一層中，並且可以與網格圖案204鄰接。遮光圖案206可以在形成網格圖案204的過程中與網格圖案204一起形成，並且遮光圖案206可以由與網格圖案204相同的材料製成或包括與網格圖案204相同的材料。如關於第一實施例和第二實施例所討論的，第一方向D1表示開口部208距離第一像素PX1的幾何中心偏心地設置的方向，以及第二方向D2是與第一方向D1相反的方向。此外，第三方向D3和與第三方向D3相反的第四方向D4與第一方向D1或第二方向D2垂直。在圖5所示的示例中，第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3和第四方向D4分別顯示為右方向、左方向、向上方向和向下方向。
圖5和圖6示出在第一方向D1上與第一像素PX1相鄰並作為用於成像的成像像素的第二像素PX2。當成像像素被設置為與相位差檢測像素相鄰時，成像像素的特性可能由於在相鄰的成像像素處接受到來自相位差檢測像素的非預期的入射光而劣化。隨著與相鄰的第一像素PX1的光接收區域相比成像像素中面對相位差檢測像素的光接收區域的面積變得更大，成像像素的特性劣化由於該兩個相鄰像素之間的光學串擾而變得更加嚴重。為了減少或防止這種不期望的光學串擾，根據第三實施例的影像感測器可以包括形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間的第一光阻擋層220A。
圖5和圖6的影像感測器包括在第一方向D1上與第二像素PX2相鄰並作為成像像素的第三像素PX3。影像感測器的該實施方式包括形成於在 第二像素PX2的光電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間的第二光阻擋層220B。觀察到，第二像素PX2的特性不僅由於相位差檢測像素與成像像素之間的光學串擾而劣化，而且還由於成像像素之間的光學串擾而劣化。形成第二光阻擋層220B以避免或減少由成像像素之間的光學串擾造成的影響。雖然像素陣列100的平面形狀是具有在第一方向D1和第二方向D2上延伸的長邊的矩形，但第二像素PX2與第三像素PX3彼此相鄰使得第二像素PX2被設置為在第二方向D2上與第三像素PX3相鄰，並且因此第二像素PX2可能受到由在第二方向D2上的入射光造成的光學串擾影響最大。例如，在第二像素PX2處接收到來自第三像素PX3的非預期的入射光。為了解決這個問題，根據第三實施例的影像感測器可以包括形成於在第二像素PX2的光電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間的第二光阻擋層220B。
第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B可以包括遮光材料，該遮光材料可以包括光反射材料或光吸收材料。形成第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B的位置取決於第一像素PX1的光接收區域，例如，遮光圖案206的開口部208的形狀和位置。
為了有效地防止光學串擾，第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B可以分別嵌入在形成於基底200中的第一溝槽222和第二溝槽224中。第一溝槽222和第二溝槽224可以具有相同的形狀，並且可以平行地佈置。在一些實施方式中，第一溝槽222和第二溝槽224可以形成在第二像素PX2中的光電轉換元件PD的相對兩側。例如，第一溝槽222和第二溝槽224可以分別設置在第二像素PX2的光電轉換元件PD的一側和另一側。第一溝槽222可以形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之 間。第一溝槽222的側壁可以與第一像素PX1的光電轉換元件PD和第二像素PX2的光電轉換元件PD的側壁鄰接。第二溝槽224可以形成在第二像素PX2的光電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間。第二溝槽224的側壁可以與第二像素PX2的光電轉換元件PD和第三像素PX3的光電轉換元件PD的側壁鄰接。第一溝槽222的底部和第二溝槽224的底部可以被設置為比光電轉換元件PD的底部高。即，第一溝槽222的深度和第二溝槽224的深度可以比光電轉換元件PD的高度小。
在平面視圖中，第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B中的每一個可以具有包括長軸和短軸的條形狀。第一光阻擋層220A的長軸和第二光阻擋層220B的長軸可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。沿著第三方向D3和第四方向D4的第一光阻擋層220A的兩個端部可以位於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。這種設計能夠用來更有效地防止第一像素PX1與第二像素PX2之間的光學串擾。此外，第二光阻擋層220B的兩個端部可以位於在第三方向D3和第四方向D4上與第二像素PX2和第三像素PX3相鄰的像素110之間。這種設計能夠用來更有效地防止第二像素PX2與第三像素PX3之間的光學串擾。
在平面視圖中，遮光圖案206的開口部208也可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部208的長軸也可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。在這裡，為了更有效地防止光學串擾，第一光阻擋層220A的長軸的長度和第二光阻擋層220B的長軸的長度可以比開口部208的長軸的長度大。在一些實施方式中，第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B中的每一個的兩個端部都可以設置於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1至第三 像素PX3相鄰的像素110之間。因此，第一光阻擋層220A的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。此外，第二光阻擋層220B的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第二像素PX2和第三像素PX3相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。第一光阻擋層220A的長軸的長度可以與第二光阻擋層220B的長軸的長度相等。因此，第一光阻擋層220A和第二光阻擋層220B可以具有相同的形狀。
如上所述，根據第三實施例的影像感測器在相位差檢測像素的光電轉換元件PD與成像像素的光電轉換元件PD之間提供第一光阻擋層220A，並且從而可以防止由光學串擾造成的特性劣化。此外，考慮到相位差檢測像素的光接收區域，第二光阻擋層220B形成在成像像素的光電轉換元件PD之間，從而可以更有效地防止由光學串擾造成的特性劣化。
圖7和圖8是示出根據本發明的第四實施例的影像感測器的視圖。圖7和圖8示出包括第一光阻擋層230和第二光阻擋層220的光阻擋層的各種配置，第一光阻擋層230被形成為圍繞第一像素PX1中的光電轉換元件PD的至少一部分和第二像素PX2第二像素PX2、成像像素PX3、成像像素PX4中的光電轉換元件PD的至少一部分，以及第二光阻擋層220被形成於在第二像素PX2中的光電轉換元件PD和第五像素PX5中的光電轉換元件PD之間。具體地，圖7是示出像素陣列的一部分的平面視圖，圖8是示出沿著圖7中所示的虛線I-I’切割的橫截面的截面視圖。下文中，將使用集中於與第一實施例至第三實施例的差異的說明來解釋第四實施例。此外，將使用相同的元件 符號來指示與第一實施例至第三實施例中相同的部件，並將省略對相同部件的詳細描述。
如圖7和圖8中所示，根據第四實施例的影像感測器包括作為相位差檢測像素的第一像素PX1。第一像素PX1可以包括與光電轉換元件重疊的遮光圖案206，並具有開口部208。開口部208可以偏離第一像素PX1內部光電轉換元件PD中的對稱軸的位置，該對稱軸與光電轉換元件PD的平面垂直並穿過第一像素的幾何中心，該對稱軸可以稱為光電轉換元件PD的光軸。在一些實施例方式，開口部208形成在光電轉換元件PD的光軸的一側上。第一像素PX1可以包括藍色濾色器B，並且該藍色濾色器B可以填充開口部208並覆蓋遮光圖案206。對於另一示例，當第一像素PX1被設置在通常不具有顏色濾色器的白色像素的位置處時，第一像素PX1中的光接收元件212中使用的材料可以填充雜質區202以上和光接收元件212以下的空間。遮光圖案206可以與網格圖案204形成在同一層中，並且可以與網格圖案204鄰接。遮光圖案206可以在形成網格圖案204的過程中與網格圖案204一起形成，並且遮光圖案206可以由與網格圖案204相同的材料製成或包括與網格圖案204相同的材料。第一方向D1表示開口部208距離第一像素PX1的幾何中心偏心地設置的方向，以及第二方向D2是與第一方向D1相反的方向。此外，第三方向D3和與第三方向D3相反的第四方向D4與第一方向D1或第二方向D2垂直。在本示例中，第一方向D1、第二方向D2、第三方向D3和第四方向D4分別顯示為右方向、左方向、向上方向和向下方向。
在第一方向D1上與第一像素PX1相鄰的第二像素PX2可以作為成像像素。此外，在第三方向D3上與第一像素PX1相鄰的第三像素PX3和 在第四方向D4上與第一像素PX1相鄰的第四像素PX4也可以作為成像像素。在這裡，與相位差檢測像素相鄰的成像像素的特性可能由於接受到從相位差檢測像素流出的非預期的入射光而劣化。特別地，隨著在成像像素中面對相位差檢測像素的光接收區域的面積變大，成像像素的特性劣化可能由於光學串擾而變得更加嚴重。例如，隨著成像像素的面對遮光圖案206的開口部208的部分變大，光學串擾造成更多的成像像素的特性劣化。為了減少或防止這一點，根據第四實施例的影像感測器可以包括形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2的光電轉換元件PD之間、形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第三像素PX3的光電轉換元件PD之間的部分區域中以及形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第四像素PX4的光電轉換元件PD之間的部分區域中的第一光阻擋層230。如關於圖3和圖4已經解釋的，在第一像素PX1與第三像素PX3之間和在第一像素PX1與第四像素PX4之間形成的光阻擋層230的第二區域230B部分中的每一個具有比形成在第一像素PX1與第二像素PX2之間的光阻擋層230的第一區域230A部分的尺寸更小的尺寸。
在第一方向D1上與第二像素PX2相鄰的第五像素PX5可以作為成像像素。在這裡，第二像素PX2的特性可能由於成像像素之間的光學串擾而劣化。因為像素陣列100的平面形狀為具有在第一方向D1和第二方向D2上延伸的長軸的矩形，所以在第一方向D1上與第一像素PX1相鄰的第二像素PX2可能受到由在第二方向D2上的入射光造成的光學串擾的影響最大。在第二像素PX2處接受到來自第五像素PX5的非預期的入射光可能導致光學串擾。為了解決這個問題，根據第四實施例的影像感測器可以包括形成在第二像 素PX2的光電轉換元件PD與第五像素PX5的光電轉換元件PD之間的第二光阻擋層220。
第一光阻擋層230和第二光阻擋層220可以包括遮光材料，該遮光材料可以包括光反射材料或光吸收材料。形成第一光阻擋層230和第二光阻擋層220的位置取決於第一像素PX1的光接收區域，例如，遮光圖案206的開口部208的形狀和位置。
為了有效地防止光學串擾，第一光阻擋層230和第二光阻擋層220可以分別嵌入在形成於基底200中的第一溝槽232和第二溝槽222中。第一溝槽232和第二溝槽222可以具有不同的形狀，並且可以彼此平行地佈置在第二像素PX2兩側。在一些實施方式中，第一溝槽232和第二溝槽222可以形成在第二像素PX2中的光電轉換元件PD的相對兩側。例如，第一溝槽232和第二溝槽222可以分別設置在第二像素PX2的光電轉換元件PD的一側和另一側。第一溝槽232可以形成在第一像素PX1的光電轉換元件PD與第二像素PX2至第四像素PX4的光電轉換元件PD之間。第一溝槽232的側壁可以與第一像素PX1至第四像素PX4的光電轉換元件PD的側壁鄰接。第二溝槽222可以形成在第二像素PX2的光電轉換元件PD與第五像素PX5的光電轉換元件PD之間。第二溝槽222的側壁可以與第二像素PX2的光電轉換元件PD和第五像素PX5的光電轉換元件PD的側壁鄰接。第一溝槽232的底部和第二溝槽222的底部可以比光電轉換元件PD的底部高。換言之，第一溝槽232的深度和第二溝槽222的深度可以比光電轉換元件PD的高度小。這是為了在第一溝槽232和/或第二溝槽222在其表面上有缺陷時，使歸因於第一溝槽232和/或第二溝槽222的特性劣化最小化。
在平面視圖中，第一光阻擋層230可以包括第一區域230A和第二區域230B，第一區域230A和第二區域230B中的每一個具有包括長軸和短軸的條形狀。第一區域230A的長軸可以在第三方向D3上和第四方向D4上延伸。第一區域230A的兩個端部可以設置於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。這種設計可以有助於更有效地防止第一像素PX1與第二像素PX2之間的光學串擾。第二區域230B的長軸可以在第二方向D2上從第一區域230A延伸。
在平面視圖中，遮光圖案206的開口部208也可以具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部208的長軸也可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。在這裡，為了更有效地防止光學串擾，第一區域230A的長軸的長度可以比開口部208的長軸的長度大。在一些實施方式中，第一區域230A的兩個端部可以設置於在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110之間。因此，第一區域230A的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第一像素PX1和第二像素PX2相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。此外，為了更有效地防止光學串擾，第二區域230B的長軸的長度可以比開口部208的短軸的長度大，只要第二區域230B的長軸保持在第一像素PX1中即可。
在平面視圖中，第二光阻擋層220可以具有包括長軸和短軸的條形狀。第二光阻擋層220的長軸可以在第三方向D3和第四方向D4上延伸。在這裡，為了更有效地防止光學串擾，第二光阻擋層220的長軸的長度可以比開口部208的長軸的長度大。在這種情況下，第二光阻擋層220的兩個端部可以設置於在第三方向D3和第四方向D4上與第二像素PX2和第五像素PX5相 鄰的像素110之間。因此，第二光阻擋層220的兩個端部可以與在第三方向D3和第四方向D4上與第二像素PX2和第五像素PX5相鄰的像素110的光電轉換元件PD的部分側壁鄰接。因此，第二光阻擋層220可以具有與第一光阻擋層230的形狀不同的形狀。
如上所述，根據第四實施例的影像感測器在相位差檢測像素的光電轉換元件PD和成像像素的光電轉換元件PD之間形成第一光阻擋層230，並且由此可以防止由光學串擾造成的特性劣化。此外，考慮到相位差檢測像素的光接收區域，在成像像素的光電轉換元件PD之間形成第二光阻擋層220，從而可以更有效地防止由光學串擾造成的特性劣化。
圖9是示意性地示出基於本發明的實施例的影像感測器的示例代表的方塊圖。
如圖9中所示，影像感測器可以包括像素陣列100、相關雙採樣(CDS)120、類比數位轉換器(ADC)130、緩衝器140、行驅動器150、時序產生器160、控制暫存器170和斜坡信號產生器180。多個像素110可以被佈置成矩陣結構。
時序產生器160產生用於控制行驅動器150、相關雙採樣(CDS)120、類比數位轉換器(ADC)130和斜坡信號產生器180的相應操作的一個或更多個控制信號。控制暫存器170產生用於控制斜坡信號產生器180、時序產生器160和緩衝器140的相應操作的一個或更多個控制信號。
行驅動器150經由行線耦接到像素陣列100。行驅動器150利用行線驅動像素陣列100。例如，行驅動器150可以產生用於在多個行線中選擇 特定的行線的選擇信號。多個行線分別與多個像素110耦接。一個行線耦接到多個像素110中的每一個。
相關雙採樣120經由列線耦接到像素陣列100。多個像素110中的每一個都感測入射光，並且經由列線將影像重設信號和影像信號輸出到相關雙採樣120。相關雙採樣120對從像素陣列100接收到的影像重設信號和影像信號中的每一個進行採樣。多個像素110分別與多個列線耦接。一個列線耦接到多個像素110中的每一個。類比數位轉換器130與相關雙採樣120和斜坡信號產生器180耦接。類比數位轉換器130被配置為分別從相關雙採樣120和斜坡信號產生器180接收採樣信號和斜坡信號，將從斜坡信號產生器180輸出的斜坡信號與從相關雙採樣120輸出的採樣信號進行比較，並輸出比較信號。在一些實施方式中，類比數位轉換器130與向類比數位轉換器130提供時脈信號的時序產生器160耦接。類比數位轉換器130使用從時序產生器160提供的時脈信號來對比較信號的位準過渡時間(level transition time)進行計數，並將計數值輸出到緩衝器140。在一些實施方式中，時序產生器160還耦接到斜坡信號產生器180，並且斜坡信號產生器180可以在時序產生器160的控制下操作。
緩衝器140耦接到類比數位轉換器130以從類比數位轉換器130接收數位信號。在一些實施方式中，緩衝器140可以包括記憶體(未示出)和感測放大器(未示出)。緩衝器140儲存從類比數位轉換器130輸出的數位信號。在一些實施方式中，緩衝器140的記憶體儲存由類比數位轉換器130計數並從類比數位轉換器130提供的計數值。該計數值可以與從多個像素110輸出的信號相關聯。緩衝器140還被配置為感測和放大儲存的數位信號，並輸出放 大的結果信號。緩衝器140的感測放大器被配置成感測和放大從記憶體輸出的相應計數值。
根據上述實施例的影像感測器能用於各種電子設備或系統中。下文中，將參照圖10來描述將根據實施例的影像感測器應用於照相機的情況。
圖10是示意性地示出包括基於所公開的技術的實施例的影像感測器的電子設備的示例代表的圖。
參考圖10，包括基是於所公開技術的實施例的影像感測器的電子設備可以能夠拍攝靜態影像或動態影像的照相機。該電子設備可以包括光學系統(或光學透鏡)910、快門單元911、影像感測器900、用於控制/驅動影像感測器900和快門單元911的驅動單元913、以及信號處理單元912。
光學系統910將影像光(入射光)從對象引導到影像感測器900的像素陣列(參見圖1、圖3、圖5、圖7和圖9的元件符號100)。光學系統910可以由多個光學透鏡構成。快門單元911控制影像感測器900的光輻照週期和光遮蔽週期。驅動單元913控制影像感測器900的傳輸操作和快門單元911的快門操作。信號處理單元912對從影像感測器900輸出的信號執行各種信號處理。信號處理之後的影像信號Dout可以被儲存在諸如記憶體的儲存媒介中或輸出到監視器等。
基於上述方案，本發明形成嵌入於在相位差檢測像素(第一像素)的光電轉換元件與成像像素(第二像素)的光電轉換元件之間的溝槽中的光阻擋層，從而可以防止由光學串擾造成的特性劣化。此外，用於光阻擋層的 溝槽僅形成在相位差檢測像素與成像像素之間的部分區域之中，從而可以防止歸因於溝槽的特性劣化。
儘管本專利文件包含很多細節，但這些不應被解釋為對任何發明的範圍或可能請求保護的範圍的限制，而是應當作為針對特定發明的特定實施例的特徵的描述。在分開的實施例的語境中描述的本專利文件中的某些特徵也可以在單一實施例中組合實施。反之，在單一的實施例的語境中描述的各種特徵也可以獨立地或者以任何合適的子組合在多個實施例中實施。此外，雖然特徵可以如上被描述為以特定組合產生作用並且甚至最初如此請求保護，但在某些情況下，來自請求保護的組合的一個或更多個特徵可以從該組合刪除，並且該請求保護的組合可以指示子組合或者子組合的變型。
類似地，雖然在圖式中以特定順序描述了操作，但這不應理解為需要以示出的特定順序或按相繼順序執行這些操作，或者需要執行所有示出的操作，以實現所描述的結果。此外，在本專利文件中描述的實施例中的各種系統組件的分離不應理解為在所有實施例中都需要這樣分離。僅描述了少數實施方式和示例。可以基於本專利文件中描述和示出的內容進行其他實施方式、增強和變型。
100:像素陣列
110:像素
204:網格圖案
206:遮光圖案
208:開口部
220:光阻擋層
222:溝槽
B:藍色濾色器
B-PX:藍色像素
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
D4:第四方向
G:綠色濾色器
G-PX:綠色像素
PD:光電轉換元件
PX1:第一像素
PX2:第二像素
R:紅色濾色器
R-PX:紅色像素

Claims (9)

  1. 一種影像感測器，包括：基底，其包括多個像素，所述多個像素包括在第一方向上彼此相鄰設置的第一像素和第二像素，第一像素包括第一光電轉換元件和在第一方向上偏心地設置於第一像素中的開口部，並且第二像素包括第二光電轉換元件；遮光圖案，其形成在第一像素的第一光電轉換元件的一部分之上；光阻擋層，其形成在第一光電轉換元件與第二光電轉換元件之間；以及網格圖案，其沿著像素的邊界形成在基底之上，其中，遮光圖案與網格圖案形成於同一層中並且與網格圖案鄰接。
  2. 如請求項1所述的影像感測器，其中，光阻擋層與其上形成有網格圖案的基底的表面鄰接。
  3. 如請求項1所述的影像感測器，其中，光阻擋層形成在形成於基底中的溝槽中。
  4. 如請求項1所述的影像感測器，其中，光阻擋層沿著與第一方向交叉並彼此相反的第三方向和第四方向延伸，並且具有設置在與第一像素和第二像素相鄰的像素之間的端部。
  5. 如請求項1所述的影像感測器，其中，第一光電轉換元件和第二光電轉換元件透過形成於基底中的雜質區而彼此電隔離。
  6. 如請求項1所述的影像感測器，其中，光阻擋層具有條形狀，所述條形狀具有長軸以及短軸，所述條形狀的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸。
  7. 如請求項6所述的影像感測器，其中，開口部具有包括長軸和短軸的條形狀，其中，開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，光阻擋層的長軸的長度比開口部的長軸的長度大。
  8. 如請求項1所述的影像感測器，其中，光阻擋層包括第一區域和第二區域，第一區域和第二區域中的每一個具有包括長軸和短軸的條形狀，其中，第一區域的長軸在與第一方向交叉的第三方向上延伸，以及其中，第二區域的長軸在與第一方向相反的第二方向上延伸。
  9. 如請求項8所述的的影像感測器，其中，開口部具有包括長軸和短軸的條形狀，並且開口部的長軸在第三方向上延伸，以及其中，第一區域的長軸的長度比開口部的長軸的長度大，並且第二區域的長軸的長度比開口部的短軸的長度大。
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