TWI766574B - 影像感測器 - Google Patents

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Abstract

一種影像感測器，包括：一組自動對焦感測單元；鄰邊感測單元，鄰近並圍繞自動對焦感測單元組，其中每個鄰邊感測單元具有第一邊和第二邊，第一邊靠近自動對焦感測單元組，第二邊遠離自動對焦感測單元組。影像感測器更包括：第一遮光結構，設置於自動對焦感測單元組和鄰邊感測單元之間；第一附加遮光結構，由第一遮光結構側向地延伸，並設置於一個或更多鄰邊感測單元的第一邊和第二邊至少其中一者上。

Description

影像感測器
本發明實施例是關於影像感測器及其形成方法，特別是關於影像感測器的遮光結構的配置。
影像感測器，如互補式金屬氧化物半導體影像感測器（complementary metal oxide semiconductor image sensor, CIS），被廣泛地運用在影像拍攝設備中，如數位靜止影像相機、數位攝影相機、以及其他類似設備。影像感測器的光感測部可偵測環境中的色彩變化，並可根據光感測部接收到的光量產生訊號電荷。此外，可傳輸並放大在光感測部中所產生的訊號電荷，從而獲得影像訊號。
基於業界需求，畫素尺寸持續地縮小。為了維持高性能，可將一組相位差自動對焦（phase difference auto focus, PDAF）畫素與傳統的畫素整合。這組相位差自動對焦畫素接收到的光可透過彩色濾光片匯聚，並收集在底部的感測部，而偵測到裝置的影像對焦。然而，具有縮小畫素尺寸的影像感測器可能因精準度的些許偏移，而顯著地影響元件的整體性能。因此，需要透過影像感測器的設計和製造解決上述及相關問題。
在一實施例中，一種影像感測器包括一組自動對焦感測單元。鄰邊感測單元鄰近並圍繞自動對焦感測單元組，其中每個鄰邊感測單元具有第一邊和第二邊，第一邊靠近自動對焦感測單元組，第二邊遠離自動對焦感測單元組。影像感測器包括第一遮光結構，設置於自動對焦感測單元組和鄰邊感測單元之間；第一附加遮光結構，由第一遮光結構側向地延伸，並設置於一個或更多鄰邊感測單元的第一邊和第二邊至少其中一者上。
在另一實施例中，一種影像感測器包括一組自動對焦感測單元。鄰邊感測單元鄰近並圍繞自動對焦感測單元組，其中每個鄰邊感測單元具有第一邊和第二邊，第一邊靠近自動對焦感測單元組，第二邊遠離該組自動對焦感測單元組。影像感測器包括第一遮光結構，設置於自動對焦感測單元組和鄰邊感測單元之間，其中第一遮光結構包括複數個第一放大部，於鄰邊感測單元的第一邊和第二邊至少其中一者上，其中第一放大部係圍繞自動對焦感測單元組的中心點對稱地配置。
以下揭露提供了許多不同的實施例或範例，用於實施本發明的不同部件。組件和配置的具體範例描述如下，以簡化本揭露實施例。當然，這些僅僅是範例，並非用以限定本揭露實施例。舉例來說，敘述中提及第一部件形成於第二部件之上，可包括形成第一和第二部件直接接觸的實施例，也可包括額外的部件形成於第一和第二部件之間，使得第一和第二部件不直接接觸的實施例。
應理解的是，額外的操作步驟可實施於所述方法之前、之間或之後，且在所述方法的其他實施例中，部分的操作步驟可被取代或省略。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如「在… 下方」、「下方」、「較低的」、「在… 上方」、「上方」、「較高的」和類似用語可用於此，以便描述如圖所示一元件或部件和其他元件或部件之間的關係。這些空間用語企圖包括使用或操作中的裝置的不同方位，以及圖式所述的方位。當裝置被轉至其他方位（旋轉90°或其他方位），則在此所使用的空間相對描述可同樣依旋轉後的方位來解讀。
在本揭露實施例中，「約」、「大約」、「大抵」之用語通常表示在一給定值或範圍的20％之內，或10％之內，或5％之內，或3％之內，或2％之內，或1％之內，或甚至0.5％之內。在此給定的數量為大約的數量。亦即，在沒有特定說明「約」、「大約」、「大抵」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「大抵」之含義。
除非另外定義，在此使用的全部用語（包括技術及科學用語）具有與在所屬技術領域中具有通常知識者所通常理解的相同涵義。應能理解的是，這些用語，例如在通常使用的字典中定義的用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例中有特別定義。
以下所揭露之不同實施例可能重複使用相同的參考符號及∕或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以主導所討論的各種實施例及∕或結構之間的關係。
傳統上，遮光結構將每個感測單元（或畫素）彼此分隔開，使得彩色濾光器將入射光轉換成每個感測單元的所欲色彩，而不受鄰近的感測單元所影響。然而，加入一組自動對焦感測單元（也被稱為相位差自動對焦（phase difference auto focus, PDAF）畫素）可能破壞傳統影像感測器所具有的循環效應（cycling effect），在其中相同尺寸的微透鏡係連續地配置。因此，當光不在影像感測器平面的法線方向進入時（例如，相對於影像感測器平面的傾斜角度），遮蔽效應（shielding effect）可能發生，其中鄰近於自動對焦感測單元組的感測單元可接收到比另一個鄰近於自動對焦感測單元組的感測單元較少的光。如此一來，元件上的感測單元不具有均勻的靈敏度。本揭露實施例提供一種創新的遮光結構配置方法來解決上述問題。本揭露實施例的遮光結構可阻擋多餘的光，從而在影像感測器之間對於靈敏度得到更高的均勻度。
第1圖是根據本揭露的一些實施例，包括各種感測單元的影像感測器的上視圖。在一些實施例中，影像感測器實際上可包括數百萬顆感測單元。本揭露呈現實際影像感測器的一部分，其可分成三個群組。在中心，四個感測單元構成一組自動對焦感測單元104。根據本揭露的一些實施例，自動對焦感測單元組104係排列成2×2，但本揭露實施例並不以此為限。在一些實施例中，自動對焦感測單元104可對應m×n個光電轉換部件，其中m與n可為相同或不同的正整數，但本揭露實施例並不以此為限。應注意的是，僅有一個微透鏡設置在整組自動對焦感測單元104上，表示其微透鏡將具有與在其他感測單元上的微透鏡不同的尺寸（如底部面積、高度、及∕或曲率半徑）。根據本揭露的一些實施例，當光被這組內的每個自動對焦感測單元平均地接收時，影像感測器將可對焦。然而，若每個自動對焦感測單元所接收的光不平均時，則影像感測器會失焦。因此，自動對焦感測單元組104可偵測和追蹤整體元件的影像對焦。
參照第1圖。直接鄰近並圍繞自動對焦感測單元組104的感測單元為鄰邊（neighboring）感測單元106。為了清楚起見，鄰邊感測單元106進一步被分為鄰邊感測單元106a、106b、106c、106d、106e、106f、106g、106h、106i、106j、106k、和106l。最後，在外圍的感測單元為周圍（surrounding）感測單元108。根據本揭露的一些實施例，基於相對於自動對焦感測單元組104的軸方向，可進一步分類鄰邊感測單元106。舉例來說，鄰邊感測單元106b、106c、106h、和106i為X軸單元；鄰邊感測單元106e、106f、106k、和106l為Y軸單元；以及鄰邊感測單元106a、106d、106g、和106j為對角單元。根據本揭露的一些實施例，每個鄰邊感測單元106和周圍感測單元108上的微透鏡具有相同的尺寸。
第2A～2C圖是第1圖中所示的影像感測器的剖面示意圖，其中剖面示意圖由包含第1圖中的線段A-A’的垂直平面所獲得。第2A～2C圖分別繪示了影像感測器10、20、和30。影像感測器10、20、和30的差異將於後詳述。參照第2A圖，在一些實施例中，影像感測器10包括一組自動對焦感測單元104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108，如上所述。自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108的每一個包括複數個感測部P、彩色濾光單元102、以及微透鏡（如第一微透鏡116和第二微透鏡118）。複數個感測部P可埋入於基底100內。基底100可為影像感測器10的所有單元所共享的單一結構。
在一些實施例中，基底100可為例如晶圓或晶粒，但本揭露實施例並不以此為限。在一些實施例中，基底100可為半導體基底，例如矽基底。此外，在一些實施例中，半導體基底亦可為：元素半導體（elemental semiconductor），包括鍺（germanium）；化合物半導體（compound semiconductor），包含氮化鎵（gallium nitride, GaN）、碳化矽（silicon carbide, SiC）、砷化鎵（gallium arsenide, GaAs）、磷化鎵（gallium phosphide, GaP）、磷化銦（indium phosphide, InP）、砷化銦（indium arsenide, InAs）及∕或銻化銦（indium antimonide, InSb）；合金半導體（alloy semiconductor），包含矽鍺（silicon germanium, SiGe）合金、磷砷鎵（gallium arsenide phosphide, GaAsP）合金、砷鋁銦（aluminum indium arsenide, AlInAs）合金、砷鋁鎵（aluminum gallium arsenide, AlGaAs）合金、砷鎵銦（gallium indium arsenide, GaInAs）合金、磷鎵銦（gallium indium phosphide, GaInP）合金、及∕或砷磷鎵銦（gallium indium arsenide phosphide, GaInAsP）合金、或其組合。在一些實施例中，基底100可為光電轉換（photoelectric conversion）基底，如矽基底或有機光電轉換層。
在其他實施例中，基底100也可以是絕緣層上半導體（semiconductor on insulator, SOI）基底。絕緣層上半導體基底可包含底板、設置於底板上之埋入式氧化物（buried oxide, BOX）層、以及設置於埋入式氧化物層上之半導體層。此外，基底100可為N型或P型導電類型。
在一些實施例中，基底100可包括各種隔離部件（未繪示）以定義主動區，並電性隔離基底100內或基底100上的主動區部件。在一些實施例中，隔離部件可包括淺溝槽隔離（shallow trench isolation, STI）部件、局部矽氧化（local oxidation of silicon, LOCOS）部件、其他合適的隔離部件、或其組合。在一些實施例中，形成隔離部件可包括例如在基底100上形成絕緣層、選擇性地蝕刻絕緣層和基底100以形成基底100內的溝槽、在溝槽中成長富含氮（如氧氮化矽（silicon oxynitride, SiON））的襯層，並以沉積製程將絕緣材料（例如二氧化矽（silicon dioxide, SiO 2）、氮化矽（silicon nitride, SiN）、或氮氧化矽）填入溝槽中、然後對溝槽中的絕緣材料進行退火製程，再對基底100進行平坦化製程以移除多餘的絕緣材料，使溝槽中的絕緣材料與基底100的頂面齊平。
在一些實施例中，基底100可包括各種以如離子佈植及∕或擴散製程所形成之P型摻雜區及∕或N型摻雜區（未繪示）。在一些實施例中，可在主動區（以隔離部件所定義）形成電晶體、光電二極體（photodiode）、或其他類似元件。
如上所提及，自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108的每一個包括設置於複數個感測部P（埋入於基底100內）上的彩色濾光單元102。根據本揭露的一些實施例，鄰邊感測單元106可垂直地和側向地鄰接自動對焦感測單元組104，而周圍感測單元108可垂直地和側向地鄰接鄰邊感測單元106。在一些實施例中，彩色濾光單元102的高度可介於大約0.3μm和2.0μm之間。在一些實施例中，彩色濾光單元102可為紅色、綠色、藍色、白色、或紅外線（infrared），取決於每個感測單元的需求，其中每個下方的感測部P（如光電二極體）可針對自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108的每一個所接收到的光訊號轉換成電子訊號。
參照第2A圖。影像感測器10包括設置在基底100上的遮光結構110。如第3A～3E、4A～4C、5A～5D、和6A～6D圖所示（將於後敘述），從俯視的角度，遮光結構110為單一網狀結構。從上視圖來看，遮光結構110將每個自動對焦感測單元組104、每個鄰邊感測單元106、和每個周圍感測單元108區分開來。然而，為了清楚起見，遮光結構110將被分類為第一遮光結構和第二遮光結構（在圖式中未分開標示）。在本實施例中，遮光結構110的第一遮光結構係設置在自動對焦感測單元組104和鄰邊感測單元106之間，以及在鄰邊感測單元106和周圍感測單元108之間。在一些實施例中，遮光結構110的第一遮光結構跨越自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108的邊界。換言之，遮光結構110的第一遮光結構是設置成由任意兩個鄰近的單元所共享（如自動對焦感測單元組104和鄰邊感測單元106、或鄰邊感測單元106和周圍感測單元108）。遮光結構110的配置可避免在其中一個彩色濾光單元102下方的其中一個感測部P接收到來自不同顏色的鄰近彩色濾光單元102的額外光線，其可影響訊號接收的準確度。在本揭露的一些實施例中，遮光結構110的高度可介於大約0.005μm和2.000μm之間。在一些實施例中，遮光結構110的材料可包括不透明金屬（如鎢（tungsten, W）、鋁（aluminum, Al））、不透明金屬氮化物（如氮化鈦（titanium nitride, TiN））、不透明金屬氧化物（如氧化鈦（titanium oxide, TiO））、其他合適材料、或其組合，但本揭露實施例並不以此為限。可藉由在基底100上沉積金屬層，然後使用光微影和蝕刻製程圖案化金屬層來形成遮光結構110，但本揭露實施例並不以此為限。
參照第2A圖。在遮光結構110上設置網格結構114。在一些實施例中，網格結構114的形狀可對應遮光結構110的形狀。在一些實施例中，網格結構114的中線（未繪示）可定義每個自動對焦感測單元組104、每個鄰邊感測單元106、和每個周圍感測單元108的邊界。在一些實施例中，因應傾斜入射光的接收，遮光結構110可刻意地在側向方向上不與網格結構114的中線對準。類似地，後續形成的微透鏡可刻意地在側向方向上不與網格結構114的中線對準。因此，在一些實施例中，遮光結構110埋入於網格結構114內。在其他實施例中，遮光結構110可超出網格結構114的邊緣。儘管如此， 發明人發現，刻意不對準的配置可能無法充足地補償自動對焦感測單元組104的結構所造成的遮蔽效應。因此，在本揭露中導入附加遮光結構112以解決上述問題，將於後解釋。在一些實施例中，網格結構114的高度可大於或等於遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）的高度，取決於影像感測器10、20、和30的每一個的設計需求。根據本揭露的一些實施例，網格結構114可具有比彩色濾光單元102更低的折射率（refractive index）。根據本揭露的一些實施例，網格結構114的折射率係介於大約1.00和1.99之間。當入射光進入彩色濾光單元102時，網格結構114可在特定彩色濾光單元102內隔離光線以達到光阱（light-trapping）作用。網格結構114的材料可包括透明介電材料。
參照第2A圖。微透鏡係設置對應於自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、和周圍感測單元108的彩色濾光單元102上方。在本揭露的一些實施例中，如先前所提及，微透鏡包括第一微透鏡116和第二微透鏡118。在一些實施例中，每個第一微透鏡116對應每組自動對焦感測單元104，而每個第二微透鏡118對應每個鄰邊感測單元106和每個周圍感測單元108。在一些實施例中，第一微透鏡116和第二微透鏡118用以將入射光透過彩色濾光單元102匯聚於在基底100的複數個感測部P中。在一些實施例中，第一微透鏡116和第二微透鏡118的材料可為透明材料。舉例來說，其材料可包括玻璃、環氧樹脂、矽樹脂、聚氨酯（polyurethane）、任何其他合適的材料、或其組合，但本揭露實施例並不以此為限。在一些實施例中，可藉由光阻回流法（reflow）、熱壓法（hot embossing）、任何其他可用的方法、或其組合形成第一微透鏡116和第二微透鏡118。在一些實施例中，形成第一微透鏡116和第二微透鏡118的步驟可包括旋轉塗佈（spin-on coating）製程、微影製程、蝕刻製程、任何其他可用的製程、或其組合，但本揭露實施例並不以此為限。
如所提及，由於每個第一微透鏡116覆蓋多於一個感測單元，而每個第二微透鏡118僅覆蓋單一感測單元，第一微透鏡116具有與第二微透鏡118不同的結構尺寸。舉例來說，第一微透鏡116的底部面積、高度、及∕或曲率半徑可不同於第二微透鏡118的底部面積、高度、及∕或曲率半徑。在納入自動對焦感測單元組104之前，影像感測器的整體表面僅含有相同尺寸的微透鏡（如第二微透鏡118的尺寸），其可產生循環效應。循環效應允許每個感測單元接收均勻的入射光量，無論入射光的方向及∕或角度。藉由整合自動對焦感測單元組104，可提升影像感測器10的靈敏度，且可偵測並追蹤影像對焦。然而，第一微透鏡116的結構可能破壞影像感測器10的循環效應，導致靈敏度具有很差的均勻度。
為了清楚和簡化的目的，每個鄰邊感測單元106可包括第一邊S1和第二邊S2。根據本揭露的一些實施例，第一邊S1為介於自動對焦感測單元組104和鄰邊感測單元106之間的介面（或邊界），而第二邊S2為介於鄰邊感測單元106和周圍感測單元108之間的介面（或邊界）。在一些實施例中，第一邊S1靠近（或鄰近）自動對焦感測單元組104，而第二邊S2遠離（或在對面）自動對焦感測單元組104。
根據本揭露的一些實施例，當入射光以一個角度進入（例如向右傾斜），在自動對焦感測單元組104右邊的鄰邊感測單元106可被直接照射。反之，在自動對焦感測單元組104左邊的鄰邊感測單元106可被間接的照射，例如具有第一微透鏡116擋在其間。在第2A～2C圖的實施例中，基於光的入射方向，在自動對焦感測單元組104右邊的鄰邊感測單元106（在自動對焦感測單元組104前直接面對入射光）亦可被視為前端感測單元106-F，而在自動對焦感測單元組104左邊的鄰邊感測單元106（在水平方向上透過自動對焦感測單元組104接收光）亦可被視為後端感測單元106-B。如先前所提及，第一微透鏡116可具有與第二微透鏡118不同的結構尺寸，前端感測單元106-F和後端感測單元106-B接收到的光可受到第一微透鏡116的結構影響。換言之，前端感測單元106-F接收到的光量與後端感測單元106-B接收到的光量可能不同，造成前端感測單元106-F和後端感測單元106-B之間很差的光接收均勻度。
參照第2A圖。影像感測器10的第一微透鏡116的高度係實質上等於鄰近的第二微透鏡118。在實質上相等高度的情形下，基於第一微透鏡116具有較大的底部面積，第一微透鏡116的可具有比第二微透鏡118更大的曲率半徑。如第2A圖所示，第一微透鏡116的兩端分別鄰接前端感測單元106-F上的第二微透鏡118和後端感測單元106-B上的第二微透鏡118。當入射光以一個角度進入（向右傾斜）時，應注意的是，由於第一微透鏡116的結構特性，第一微透鏡116和在後端感測單元106-B上的第二微透鏡118的鄰接部分提供了比前端感測單元106-F上的第二微透鏡118和在鄰近的周圍感測單元108上的第二微透鏡118的鄰接部分更大的表面積讓光照射（因為第一微透鏡116和第二微透鏡118之間的縫隙比兩個第二微透鏡118之間的縫隙更深）。因此，後端感測單元106-B接收的入射光120b比前端感測單元106-F接收的入射光120f更多。
參照第2A圖。為了克服較差的光接收均勻度，如先前所提及，導入附加遮光結構112。然而，為了清楚起見，附加遮光結構112將被分類為第一附加遮光結構和第二附加遮光結構（在圖式中未分開標示）。附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在前端感測單元106-F和後端感測單元106-B的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構朝向對應的鄰邊感測單元106的第二邊S2側向地延伸。
根據本揭露的一些實施例，附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）可作為源自遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）的放大部，使遮光結構110和附加遮光結構112為連續結構。換言之，遮光結構110和附加遮光結構112係一體形成的。在一些實施例中，遮光結構110和附加遮光結構112可共享相同材料，因而可使用相同遮罩同時地形成遮光結構110和附加遮光結構112，卻不增加額外的成本。在其他的實施例中，附加遮光結構112也可具有與遮光結構110不同的材料，而可能需要不同的遮罩進行製造。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）。如先前所提及，實際影像感測器可包括數百萬顆自動對焦感測單元組104。附加遮光結構112的對稱特徵允許在元件表面之間更直覺的製程步驟和遮罩設計。應注意的是，在第2A圖中，後端感測單元106-B接收到多餘部分的光係被後端感測單元106-B的附加遮光結構112的第一附加遮光結構阻擋。因此，前端感測單元106-F和後端感測單元106-B接收到的光量可更加均勻。
參照第2B圖。影像感測器20的第一微透鏡116的高度係顯著地大於鄰近的第二微透鏡118。使用固定的半徑曲率時，第一微透鏡116較大的高度可增加其底部面積。如第2B圖所示，第一微透鏡116的兩端分別重疊前端感測單元106-F上的第二微透鏡118和後端感測單元106-B上的第二微透鏡118。應注意的是，基於第一微透鏡116較大的高度和底部面積，第一微透鏡116和在後端感測單元106-B上的第二微透鏡118的重疊部分提供了比前端感測單元106-F上的第二微透鏡118和在鄰近的周圍感測單元108上的第二微透鏡118的重疊部分更小的表面積讓光照射。再者，遮蔽效應產生，其入射光120b的一部分被第一微透鏡116阻擋，因而減少後端感測單元106-B接收的入射光120b的量。因此，後端感測單元106-B接收的入射光120b的最終光量可能比前端感測單元106-F接收的入射光120f的光量更少。
參照第2B圖。為了克服較差的光量接收均勻度，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在前端感測單元106-F和後端感測單元106-B的第二邊S2上，由遮光結構110的第一遮光結構朝向對應的鄰邊感測單元106的第一邊S1側向地延伸。在影像感測器20中的附加遮光結構112的特徵類似於影像感測器10中的附加遮光結構112的特徵，將不於此重複贅述。根據本揭露的一些實施例，亦可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）。附加遮光結構112的對稱特徵可提升前端感測單元106-F和後端感測單元106-B之間的光接收均勻度。應注意的是，在第2B圖中，前端感測單元106-F接收到一部分的光係被前端感測單元106-F的附加遮光結構112的第一附加遮光結構阻擋。因此，前端感測單元106-F和後端感測單元106-B接收到的光量可更加均勻。
參照第2C圖。在影像感測器30中繪示了替代的設計，其結合影像感測器10和影像感測器20的設計概念。每當自動對焦感測單元組104具有很強的光吸收率（靈敏度）時，光的一部份量可平均地分配於鄰邊感測單元106。在上述的情形下，需要進一步限制在前端感測單元106-F和後端感測單元106-B的光接收，以調節能量的差異。如第2C圖所示，第一微透鏡116的兩端沒有重疊前端感測單元106-F上的第二微透鏡118和後端感測單元106-B上的第二微透鏡118，使得前端感測單元106-F和後端感測單元106-B接收的光可實質上均勻的。換言之，入射光120f和入射光120b可照射在相對等量的表面積上。然而，可以注意到的是，在第一微透鏡116結構中的些微變化將影響前端感測單元106-F和後端感測單元106-B之間的光接收均勻度。舉例來說，若第一微透鏡116的高度些微地增加，入射光120b的一部分量將被阻擋，造成後端感測單元106-B接收到比前端感測單元106-F更少的光量。反之，若第一微透鏡116的高度些微地減少，入射光120b可能照射於更大的表面積，造成後端感測單元106-B接收到比前端感測單元106-F更大的光量。因此，維持前端感測單元106-F和後端感測單元106-B之間的光接收均勻度是很困難的。
參照第2C圖。為了克服能量差異和維持光接收均勻度的困難性，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在前端感測單元106-F和後端感測單元106-B的第一邊S1和第二邊S2兩者上，由遮光結構110的第一遮光結構分別朝向對應的鄰邊感測單元106的第二邊S2和第一邊S1側向地延伸。在影像感測器30中的附加遮光結構112的第一附加遮光結構的特徵類似於影像感測器10和影像感測器20中的附加遮光結構112的第一附加遮光結構的特徵，將不於此重複贅述。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）。附加遮光結構112的對稱特徵可提升前端感測單元106-F和後端感測單元106-B之間的光接收均勻度。因此，取決於電路需求，影像感測器30可為合適的選項。
根據本揭露的一些實施例，第2A～2C圖分別繪示了三種不同的方法以配置影像感測器10、20、和30上的附加遮光結構112的第一附加遮光結構。基於模擬結果，取決於電路需求和所指定入射光的性質，可決定設計的選擇。應理解的是，當附加遮光結構112的第一附加遮光結構未由每個鄰邊感測單元106的第一邊S1及∕或第二邊S2充足地延伸時，可能無法適當地阻擋所接收到的多餘的光，造成在影像感測器10、20、和30上的靈敏度維持在很差的均勻度。然而，若附加遮光結構112的第一附加遮光結構由每個鄰邊感測單元106的第一邊S1及∕或第二邊S2延伸過多，則埋入於基底100內的複數個感測部P可能無法適當地運作（適當地接收光訊號），其可破壞影像感測器10、20、和30的整體性能。因此，每個鄰邊感測單元106總面積的特定量須維持不被遮蔽，使光可被基底100內的複數個感測部P接收。在本揭露的一些實施例中，附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）可覆蓋每個鄰邊感測單元106總面積的大約0％和50％之間。
第3A～3E圖是根據本揭露的一些實施例，影像感測器的上視圖，其中繪示了自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）、以及附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）、而省略了彩色濾光單元102、周圍感測單元108、網格結構114、和微透鏡（第一微透鏡116和第二微透鏡118）。在一些實施例中，附加遮光結構112的形狀（當從俯視的角度）可在製造的極限內有著各種變化。根據本揭露的一些實施例，只要附加遮光結構112係圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置，且覆蓋面積係每個鄰邊感測單元106總面積的大約0％和50％之間，各種形狀的設計皆為合適的。第3A～3E圖繪示附加遮光結構112的形狀可如何變化的幾個範例，但本揭露實施例並不以此為限。
參照第3A～3E圖。為了清楚和簡單起見，僅繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構，其僅由每個鄰邊感測單元106的第一邊S1朝向對應的鄰邊感測單元106的第二邊S2延伸。在這些實施例中，可能著重在X軸單元和Y軸單元的說明，亦即鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l。此時不考慮對角單元。
在一些實施例中，第3A圖繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構為矩形。如第3A圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第3B圖繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構為部分橢圓形。如第3B圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第3C圖繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構為部分橢圓形，其橫跨兩個或更多個鄰邊感測單元106。如第3C圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第3D圖繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構為弧形。如第3D圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第3E圖繪示附加遮光結構112的第一附加遮光結構為U形。如第3E圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在鄰邊感測單元106b、106c、106e、106f、106h、106i、106k、和106l的第一邊S1上，由遮光結構110的第一遮光結構側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
第4A～4C圖是根據本揭露的一些實施例，影像感測器的上視圖，其中繪示了自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）、以及附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）、而省略了彩色濾光單元102、周圍感測單元108、網格結構114、和微透鏡（第一微透鏡116和第二微透鏡118）。在一些實施例中，遮光結構110的第二遮光結構的配置可與遮光結構110的第一遮光結構不同。根據本揭露的一些實施例，遮光結構110的第二遮光結構具有四邊，從上視圖來看，圍繞對角地鄰接自動對焦感測單元組104的鄰邊感測單元106，就是鄰邊感測單元106a、106d、106g、和106j（也被稱為對角單元）。在本實施例中，遮光結構110的第二遮光結構具有第一角和第二角，第一角靠近自動對焦感測單元組104，而第二角遠離自動對焦感測單元組104。四邊中的兩邊相交於第一角，而四邊中的另外兩邊相交於第二角。
在一些實施例中，附加遮光結構112的第二附加遮光結構的配置可與附加遮光結構112的第一附加遮光結構不同。根據本揭露的一些實施例，附加遮光結構112的第二附加遮光結構係由遮光結構110的第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，附加遮光結構112的第二附加遮光結構設置在四邊中的至少其中兩邊上。換言之，每個X軸單元和Y軸單元具有鄰近於自動對焦感測單元組104的一邊（第一邊S1），而每個對角單元具有鄰近於自動對焦感測單元組104的一角（第一角）。
在一些實施例中，第4A圖繪示以第3A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第4A圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第一角的兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第二角的另外兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第4B圖繪示以第3A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第4B圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第二角的另外兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第一角的兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第4C圖繪示以第3A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第4C圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在遮光結構110的第二遮光結構的四邊上，在對應的遮光結構110的第二遮光結構內側向地向內延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
第5A～5D圖是根據本揭露的一些實施例，影像感測器的上視圖，其中繪示了自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）、以及附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）、而省略了彩色濾光單元102、周圍感測單元108、網格結構114、和微透鏡（第一微透鏡116和第二微透鏡118）。如先前所提及，遮光結構110的第二遮光結構具有圍繞對角單元的四邊。在本實施例中，遮光結構110的第二遮光結構具有第一角和第二角，第一角靠近自動對焦感測單元組104，而第二角遠離自動對焦感測單元組104。四邊中的兩邊相交於第一角，而四邊中的另外兩邊相交於第二角。
如第5A圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在X軸單元和Y軸單元的第二邊S2上，由遮光結構110的第一遮光結構朝向對應的鄰邊感測單元106的第一邊S1側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第5B圖繪示以第5A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。根據本揭露的一些實施例，附加遮光結構112的第二附加遮光結構係由遮光結構110的第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，附加遮光結構112的第二附加遮光結構設置在四邊中的至少其中兩邊上。如第5B圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第一角的兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第二角的另外兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第5C圖繪示以第5A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第5C圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第二角的另外兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第一角的兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第5D圖繪示以第5A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第5D圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在遮光結構110的第二遮光結構的四邊上，在對應的遮光結構110的第二遮光結構內側向地向內延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
第6A～6D圖是根據本揭露的一些實施例，影像感測器的上視圖，其中繪示了自動對焦感測單元組104、鄰邊感測單元106、遮光結構110（第一遮光結構和第二遮光結構）、以及附加遮光結構112（第一附加遮光結構和第二附加遮光結構）、而省略了彩色濾光單元102、周圍感測單元108、網格結構114、和微透鏡（第一微透鏡116和第二微透鏡118）。如先前所提及，遮光結構110的第二遮光結構具有圍繞對角單元的四邊。在本實施例中，遮光結構110的第二遮光結構具有第一角和第二角，第一角靠近自動對焦感測單元組104，而第二角遠離自動對焦感測單元組104。四邊中的兩邊相交於第一角，而四邊中的另外兩邊相交於第二角。
如第6A圖所示，附加遮光結構112的第一附加遮光結構可設置在X軸單元和Y軸單元的第一邊S1和第二邊S2兩者上，由遮光結構110的第一遮光結構分別朝向對應的鄰邊感測單元106的第二邊S2和第一邊S1側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第一附加遮光結構。
在一些實施例中，第6B圖繪示以第6A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。根據本揭露的一些實施例，附加遮光結構112的第二附加遮光結構係由遮光結構110的第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，附加遮光結構112的第二附加遮光結構設置在四邊中的至少其中兩邊上。如第6B圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第一角的兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第二角的另外兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第6C圖繪示以第6A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第6C圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在相交於第二角的另外兩邊上，由遮光結構110的第二遮光結構朝向對應的遮光結構110的第二遮光結構中相交於第一角的兩邊側向地延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
在一些實施例中，第6D圖繪示以第6A圖的影像感測器為基礎所設計的影像感測器。如第6D圖所示，附加遮光結構112的第二附加遮光結構可設置在遮光結構110的第二遮光結構的四邊上，在對應的遮光結構110的第二遮光結構內側向地向內延伸。根據本揭露的一些實施例，可圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置附加遮光結構112的第二附加遮光結構。
綜上所述，如第2A～2C圖所示，根據一些實施例，本揭露的一種影像感測器包括一組自動對焦感測單元104；鄰邊感測單元106鄰近並圍繞自動對焦感測單元組104，其中每個鄰邊感測單元106具有第一邊S1和第二邊S2，第一邊S1靠近自動對焦感測單元組104，第二邊S2遠離自動對焦感測單元組104。影像感測器更包括第一遮光結構，設置於自動對焦感測單元組104和鄰邊感測單元106之間；第一附加遮光結構，由第一遮光結構側向地延伸，並設置於一個或更多鄰邊感測單元106的第一邊S1和第二邊S2至少其中一者上。
如第2A～2C圖所示，根據一些實施例，本揭露的一種影像感測器包括一組自動對焦感測單元104；鄰邊感測單元106鄰近並圍繞自動對焦感測單元組104，其中每個鄰邊感測單元106具有第一邊S1和第二邊S2，第一邊S1靠近自動對焦感測單元組104，第二邊S2遠離自動對焦感測單元組104。影像感測器更包括第一遮光結構，設置於自動對焦感測單元組104和鄰邊感測單元106之間，其中第一遮光結構包括複數個第一放大部，於鄰邊感測單元106的第一邊S1和第二邊S2至少其中一者上，其中第一放大部係圍繞自動對焦感測單元組104的中心點對稱地配置。
以上概述數個實施例的部件，以便在所屬技術領域中具有通常知識者可以更理解本揭露實施例的觀點。在所屬技術領域中具有通常知識者應該理解，他們能以本揭露實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構以達到與在此介紹的實施例相同之目的及∕或優勢。在所屬技術領域中具有通常知識者也應該理解到，此類等效的結構並無悖離本揭露實施例的精神與範圍，且他們能在不違背本揭露實施例之精神和範圍之下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本揭露實施例之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，雖然本揭露已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露實施例的範圍。
整份說明書對特徵、優點或類似語言的引用，並非意味可以利用本揭露實施例實現的所有特徵和優點應該或者可以在本揭露的任何單一實施例中實現。相對地，涉及特徵和優點的語言被理解為其意味著結合實施例描述的特定特徵、優點或特性包括在本揭露的至少一個實施例中。因而，在整份說明書中對特徵和優點以及類似語言的討論可以但不一定代表相同的實施例。
再者，在一或多個實施例中，可以任何合適的方式組合本揭露實施例的所描述的特徵、優點和特性。根據本文的描述，在所屬技術領域中具有通常知識者將意識到，可在沒有特定實施例的一個或多個特定特徵或優點的情況下實現本揭露實施例。在其他情況下，在某些實施例中可辨識附加的特徵和優點，這些特徵和優點可能不存在於本揭露的所有實施例中。
10:影像感測器 20:影像感測器 30:影像感測器 100:基底 102:彩色濾光單元 104:自動對焦感測單元組 106:鄰邊感測單元 106a,106d,106g,106j:鄰邊感測單元（對角單元） 106b,106c,106h,106i:鄰邊感測單元（X軸單元） 106e,106f,106k,106l:鄰邊感測單元（Y軸單元） 106-B:後端感測單元 106-F:前端感測單元 108:周圍感測單元 110:遮光結構 112:附加遮光結構 114:網格結構 116:第一微透鏡 118:第二微透鏡 120b:入射光 120f:入射光 A-A’:線段 P:感測部 S1:第一邊 S2:第二邊
以下將配合所附圖式詳述本揭露實施例之各面向。應注意的是，依據在業界的標準做法，各種特徵並未按照比例繪製。事實上，可任意地放大或縮小各種元件的尺寸，以清楚地表現出本揭露實施例的特徵。 第1圖是根據本揭露的一些實施例，包括各種感測單元的影像感測器的上視圖。 第2A～2C圖是根據本揭露的一些實施例，第1圖中的影像感測器的剖面示意圖。 第3A～3E圖是根據本揭露的一些實施例，繪示在製造彩色濾光單元和微透鏡之前的影像感測器的上視圖。 第4A～4C圖是根據本揭露的一些實施例，繪示在製造彩色濾光單元和微透鏡之前的影像感測器的上視圖。 第5A～5D圖是根據本揭露的一些實施例，繪示在製造彩色濾光單元和微透鏡之前的影像感測器的上視圖。 第6A～6D圖是根據本揭露的一些實施例，繪示在製造彩色濾光單元和微透鏡之前的影像感測器的上視圖。
10:影像感測器
100:基底
102:彩色濾光單元
104:自動對焦感測單元組
106:鄰邊感測單元
106-B:後端感測單元
106-F:前端感測單元
108:周圍感測單元
110:遮光結構
112:附加遮光結構
114:網格結構
116:第一微透鏡
118:第二微透鏡
120b:入射光
120f:入射光
A-A’:線段
P:感測部
S1:第一邊
S2:第二邊

Claims (10)

  1. 一種影像感測器，包括：一組自動對焦感測單元；多個鄰邊感測單元，鄰近並圍繞該組自動對焦感測單元，其中每個鄰邊感測單元具有一第一邊和一第二邊，該第一邊靠近該組自動對焦感測單元，該第二邊遠離該組自動對焦感測單元；一第一遮光結構，設置於該組自動對焦感測單元和該些鄰邊感測單元之間；以及一第一附加遮光結構，由該第一遮光結構側向地延伸，該第一附加遮光結構僅設置於一個或更多該些鄰邊感測單元的該第二邊上。
  2. 如請求項1之影像感測器，其中該組自動對焦感測單元和該些鄰邊感測單元個自包括多個彩色濾光單元，設置在複數個感測部上，且更包括多個微透鏡，設置在該些彩色濾光單元上，以及一網格結構，設置於該些彩色濾光單元之間，且在該第一遮光結構上，其中該第一遮光結構埋入於該網格結構內；該網格結構的高度大於或等於該第一遮光結構的高度；且該網格結構的折射率在1.00和1.99的範圍。
  3. 如請求項1之影像感測器，更包括一第二遮光結構，從上視圖來看，具有四邊圍繞對角地鄰接該組自動對焦感測單元的該些鄰邊感測單元，其中該第二遮光結構具有一第一角和一第二角，該第一角靠近該組自動對焦感測單元，該第二角遠離該組自動對焦感測單元，其中該四邊中的兩邊相交於該第一角，而該四邊中的另外兩邊相交於該第二角。
  4. 如請求項3之影像感測器，更包括一第二附加遮光結構，由該第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，該第二附加遮光結構設置在該四邊中的至少其中兩邊上，其中該第二附加遮光結構係圍繞該組自動對焦感測單元的中心點對稱地配置，並設置在相交於該第一角的兩邊上，朝向對應該第二遮光結構中相交於該第二角的另外兩邊延伸。
  5. 如請求項3之影像感測器，更包括一第二附加遮光結構，由該第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，該第二附加遮光結構設置在該四邊中的至少其中兩邊上，其中該第二附加遮光結構係圍繞該組自動對焦感測單元的中心點對稱地配置，並設置在相交於該第二角的另外兩邊上，朝向對應該第二遮光結構中相交於該第一角的兩邊延伸。
  6. 如請求項3之影像感測器，更包括一第二附加遮光結構，由該第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，該第二附加遮光結構設置在該四邊中的至少其中兩邊上，其中該第二附加遮光結構係圍繞該組自動對焦感測單元的中心點對稱地配置，並設置在該第二遮光結構的該四邊上，在對應該第二遮光結構內向內地延伸。
  7. 如請求項3之影像感測器，更包括一第二附加遮光結構，由該第二遮光結構側向地延伸，從上視圖來看，該第二附加遮光結構設置在該四邊中的至少其中兩邊上，其中在每個鄰邊感測單元中的該第一附加遮光結構和該第二附加遮光結構，從上視圖來看，為矩形、橢圓形、弧形、或U形。
  8. 一種影像感測器，包括： 一組自動對焦感測單元；多個鄰邊感測單元，鄰近並圍繞該組自動對焦感測單元，其中每個鄰邊感測單元具有一第一邊和一第二邊，該第一邊靠近該組自動對焦感測單元，該第二邊遠離該組自動對焦感測單元；以及一第一遮光結構，設置於該組自動對焦感測單元和該些鄰邊感測單元之間，其中該第一遮光結構包括複數個第一放大部，該些第一放大部僅設置於該些鄰邊感測單元的該第二邊上，其中該些第一放大部係圍繞該組自動對焦感測單元的中心點對稱地配置。
  9. 如請求項8之影像感測器，其中該組自動對焦感測單元和該些鄰邊感測單元個自包括多個彩色濾光單元，設置在複數個感測部上，且更包括多個微透鏡，設置在該些彩色濾光單元上，其中該第一遮光結構包括金屬或不透明金屬氧化物，其中每個鄰邊感測單元的該些第一放大部覆蓋每個鄰邊感測單元的總面積的0%和50%之間。
  10. 如請求項9之影像感測器，其中該些微透鏡更包括一第一微透鏡和複數個第二微透鏡，其中該第一微透鏡設置在該組自動對焦感測單元的該些彩色濾光單元上，而該些第二微透鏡設置在該些鄰邊感測單元的該些彩色濾光單元上，其中該第一微透鏡高於或等於該些第二微透鏡。
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