CN113658963A - 固态成像装置 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例提供一种固态成像装置，其具有一第一区域及围绕第一区域的一第二区域。固态成像装置包含一基板，基板具有多个光电转换元件。固态成像装置也包含一彩色滤光片层，彩色滤光片层设置于基板之上。彩色滤光片层包含多个彩色滤光片区段，彩色滤光片区段对应于光电转换元件。固态成像装置还包含一光波导层，光波导层设置于彩色滤光片层上方。光波导层包含一波导分隔网格、在波导分隔网格的空隙中的一波导材料及在波导分隔网格与波导材料上的一抗反射膜。波导分隔网格的顶部的宽度大于波导分隔网格的底部的宽度。

Description

固态成像装置
技术领域
本公开实施例是涉及一种成像装置，尤其涉及一种包含波导分隔网格的固态成像装置，波导分隔网格具有可变的宽度。
背景技术
固态成像装置，例如电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)成像装置、互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)成像装置等已经广泛使用于各种图像拍摄设备，例如数字静止图像相机、数字摄影机和类似的设备。在这些固态成像装置中，光感测部分形成在多个像素中的每个像素处，并可根据在光感测部分中所接收的光量产生信号电荷。此外，可以传送和放大在光感测部分中产生的信号电荷，进而获得一图像信号。
近年来，为了增加像素数量以提供高解析度图像，固态成像装置特别是互补式金属氧化物半导体(CMOS)成像装置的趋势是减小像素尺寸。然而，当像素尺寸持续减小的同时，在固态成像装置的设计和制造上仍存在各种挑战。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种固态成像装置，以解决上述至少一个问题。
在固态成像装置的边缘区域或周边区域中(或附近)，辐射到固态成像装置中的入射光可能是倾斜的，并且光电转换元件的灵敏度可能由于不同彩色滤光片区段的折射率不同而不均匀。在本公开的实施例中，固态成像装置包含具有不同网格宽度的波导分隔网格，其可以改善固态成像装置的边缘区域或周边区域中的像素灵敏度的均匀性。
根据本公开的一些实施例，提供一种固态成像装置，其具有一第一区域及围绕第一区域的一第二区域。固态成像装置包含一基板，基板具有多个光电转换元件。固态成像装置也包含一彩色滤光片层，彩色滤光片层设置于基板之上。彩色滤光片层包含多个彩色滤光片区段，彩色滤光片区段对应于光电转换元件。固态成像装置还包含一光波导层，光波导层设置于彩色滤光片层上方。光波导层包含一波导分隔网格、在波导分隔网格的空隙中的一波导材料及在波导分隔网格与波导材料上的一抗反射膜。波导分隔网格的顶部的宽度大于波导分隔网格的底部的宽度。
本公开实施例的有益效果在于，通过调整固态成像装置中部分部件的宽度，可以减少彩色滤光片区段之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置的边缘或周边区域中(或附近)的灵敏度的均匀性。
附图说明
以下将配合所附附图详述本公开实施例。应注意的是，各种特征部件并未按照比例绘制且仅用以说明例示。事实上，元件的尺寸可能经放大或缩小，以清楚地表现出本公开实施例的技术特征。
图1显示根据本公开一实施例的固态成像装置的俯视图。
图2A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分平面图。
图2B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-2的部分平面图。
图2C示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分平面图。
图3A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分剖面图。
图3B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-2的部分剖面图。
图3C示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分剖面图。
图4A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分剖面图。
图4B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分剖面图。
图5A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分剖面图。
图5B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分剖面图。
图6A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分剖面图。
图6B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分剖面图。
图7A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-1的部分剖面图。
图7B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的区域ROI-3的部分剖面图。
图8A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的部分剖面图。
图8B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置的部分剖面图。
附图标记如下：
100,200,300,400,500,600,700,800:固态成像装置
101:基板
101B:背侧表面
101F:前侧表面
103:光电转换元件
105:布线层
107:高介电常数膜
109:缓冲层
111:金属网格
111A:第一金属部分
111B:第二金属部分
113B:彩色滤光片分隔网格
113B1:第一彩色部分
113B2:第二彩色部分
115:彩色滤光片区段
115GB:绿色/蓝色滤光片区段
115R:红色滤光片区段
120:彩色滤光片层
121:波导材料
121GB:顶表面
121R:顶表面
123A:波导分隔网格
123A1:第一波导部分
123A2,123A2’:第二波导部分
123A3:第三波导部分
123B:抗反射膜
130:光波导层
A-A’,B-B’,C-C’,D-D’,E-E’,F-F’:剖面线
CW:网格宽度
CW1:第一彩色宽度
CW2:第二彩色宽度
D:方向
MW1:第一金属宽度
MW2:第二金属宽度
P:正规像素
P1:附加正规像素
PDAF:自动对焦像素
ROI-1,ROI-2,ROI-3:区域
WW1:第一波导宽度
WW2,WW2’:第二波导宽度
WW3:第三波导宽度
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开实施例叙述了一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与第二特征部件可能未直接接触的实施例。
应理解的是，额外的操作步骤可实施于所述方法之前、之间或之后，且在所述方法的其他实施例中，部分的操作步骤可被取代或省略。
此外，其中可能用到与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“在…上方”、“上方”、“较高的”及类似的用词，这些空间相关用词是为了便于描述图示中一个(些)元件或特征部件与另一个(些)元件或特征部件之间的关系，这些空间相关用词包括使用中或操作中的装置的不同方位，以及附图中所描述的方位。当装置被转向不同方位时(旋转90度或其他方位)，则其中所使用的空间相关形容词也将依转向后的方位来解释。
在说明书中，“约”、“大约”、“大抵”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，或10％之内，或5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“大抵”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大抵”的含义。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包括技术及科学用语)具有与此篇公开所属的本领域技术人员所通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语，例如在通常使用的字典中定义的用语，应被解读成具有与相关技术及本公开的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本公开实施例有特别定义。
以下所公开的不同实施例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
在固态成像装置中，入射光以倾斜角度照射到像素阵列的边缘(周边区域(peripheral area))上，此倾斜角度大于入射光照射到像素阵列的中心区域(centralarea)上的法线角度(normal angle)。入射光的角度由偏离固态成像装置的光接收表面的法线来决定。举例来说，照射到像素阵列的边缘(周边区域)上的入射光的倾斜角度通常是约+/-20度至约+/-40度，并且照射到像素阵列的中心区域上的入射光的法线角度约为0度。
依照光线入射在光接收单元上的方向分类，固态成像装置大致可分为两种类型。一种是前照式(front-side illuminated,FSI)成像装置，其接收入射在基板的正面上的光，在基板的正面上形成有读取电路的布线层。另一种是背照式(back-side illuminated,BSI)成像装置，其接收入射在基板的背面上的光，在基板的背面上没有形成布线层。为了彩色图像的成像，在FSI和BSI成像装置中提供彩色滤光片。FSI和BSI成像装置通常具有遮光网格结构，其用于阻挡像素之间的光以防止混色。
图1显示根据本公开一实施例的固态成像装置100的俯视图。参照图1，区域ROI-1表示固态成像装置100的中心区域，区域ROI-3表示固态成像装置100的边缘区域(周边区域)，而区域ROI-2表示在区域ROI-1与区域ROI-3之间的区域。图1示出固态成像装置100的区域ROI-1、区域ROI-2和区域ROI-3的相对位置。应注意的是，在后方附图中也可以应用区域ROI-1、区域ROI-2和区域ROI-3的相对位置。
图2A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-1的部分平面图。图2B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-2的部分平面图。图2C示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-3的部分平面图。图3A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-1的部分剖面图。图3B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-2的部分剖面图。图3C示出根据本公开一些实施例的固态成像装置200的区域ROI-3的部分剖面图。
在本实施例中，图3A可为沿着图2A中A-A’剖面线或B-B’剖面线所切的固态成像装置200的区域ROI-1的剖面图。类似地，图3B可为沿着图2B中C-C’剖面线或D-D’剖面线所切的固态成像装置200的区域ROI-2的剖面图，而图3C可为沿着图2C中E-E’剖面线或F-F’剖面线所切的固态成像装置200的区域ROI-3的剖面图。图2A至图3C中的区域ROI-1、区域ROI-2与区域ROI-3的相对位置也可参考图1。应注意的是，为了简洁起见，图2A至图3C中可能省略固态成像装置200的部分部件。
在一些实施例中，固态成像装置200可由互补式金属氧化物半导体(CMOS)成像装置或电荷耦合元件(CCD)成像装置所形成，但本公开实施例并非以此为限。如图3A与图3C所示，固态成像装置200包含一基板101，例如晶片或芯片，但本公开实施例并非以此为限。基板101具有前侧表面101F以及与前侧表面101F为相反侧的背侧表面101B。多个光电转换元件103(例如，光电二极管)可形成在基板101中。
参照图3A至图3C，基板101具有多个光电转换元件103。基板101中的光电转换元件103经由隔离结构(未示出)彼此隔离，隔离结构例如为浅沟槽隔离(shallow trenchisolation,STI)区或深沟槽隔离(deep trench isolation,DTI)区。可使用蚀刻工艺在基板101中形成沟槽，并用绝缘或介电材料填充沟槽而形成隔离结构。虽然实施例的固态成像装置200的附图仅示出出几个像素，但实际上固态成像装置200在像素阵列中具有数百万或更多数量的像素。
在一些实施例中，光电转换元件103形成在基板101的背侧表面101B上，布线层105则形成在基板101的前侧表面101F上，但本公开实施例并非以此为限。布线层105可以是包含多条导线和导通孔(vias)埋置在多个介电层中的内连线结构，并且布线层105可进一步包含固态成像装置200需要的各种电路。入射光可照射到背侧表面101B的那一侧并且被光电转换元件103所接收。图3A至图3C所示的固态成像装置200可称为背照式(BSI)成像装置，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，固态成像装置200可为前照式(FSI)成像装置。对于FSI成像装置而言，图3A至图3C所示的基板101和布线层105可被上下翻转。在FSI成像装置中，入射光照射到前侧表面101F的那一侧，穿过布线层105，接着被形成在基板101的背侧表面101B上的光电转换元件103所接收。
如图3A至图3C所示，在一些实施例中，固态成像装置200也可包含形成在基板101的背侧表面101B上并覆盖光电转换元件103的高介电常数(high-κ)膜107。高介电常数膜107的材料可包含氧化铪(HfO2)、氧化铪钽(HfTaO)、氧化铪钛(HfTiO)、氧化铪锆(HfZrO)、五氧化二钽(Ta2O5)、其他合适的高介电常数(high-κ)材料或其组合，但本公开实施例并非以此为限。高介电常数膜107可由沉积工艺所形成。沉积工艺例如是化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、等离子体增强化学气相沉积(plasma enhancedchemical vapor deposition,PECVD)、原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)或其他沉积技术。高介电常数膜107可具有高折射率和光吸收能力。
在一些实施例中，固态成像装置200可进一步包含形成在高介电常数膜107上的缓冲层109。缓冲层109的材料可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他合适的绝缘材料或其组合，但本公开实施例并非以此为限。缓冲层109可由沉积工艺所形成。沉积工艺例如为旋转涂布、化学气相沉积、可流动化学气相沉积(flowable chemical vapor deposition,FCVD)、等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)或其他沉积技术。
参照图3A至图3C，固态成像装置200也包含设置于基板101之上并位于光电转换元件103上方的一彩色滤光片层120。更详细而言，如图3A至图3C所示，彩色滤光片层120包含形成于缓冲层109之上的一金属网格111，但本公开实施例并非以此为限。在一些实施例中，金属网格111的材料可包含钨(W)、铝(Al)、金属氮化物(例如，氮化钛(TiN))、其他合适的材料或其组合，但本公开实施例并非以此为限。金属网格111可通过在缓冲层109上沉积一金属层，接着使用光光刻和蚀刻工艺对此金属层进行图案化所形成，但本公开实施例并非以此为限。
参照图3A至图3C，彩色滤光片层120也包含一彩色滤光片分隔网格113B及多个彩色滤光片区段115。彩色滤光片区段115对应于光电转换元件103，且彩色滤光片分隔网格113B设置于彩色滤光片区段115之间与金属网格111之上。在本公开实施例中，金属网格111、彩色滤光片分隔网格113B及彩色滤光片区段115可称为彩色滤光片层120。特别地，彩色滤光片分隔网格113B可形成在金属网格111的至少一部分之上并且覆盖金属网格111的至少一部分，且彩色滤光片区段115可以设置于彩色滤光片分隔网格113B的各别空间中。彩色滤光片分隔网格113B的材料可包含透明介电材料，其具有约1.0至约1.99的低折射率，且彩色滤光片分隔网格113B的折射率低于彩色滤光片区段115的折射率，但本公开实施例并非以此为限。每个彩色滤光片区段115可以对应于一个相应的光电转换元件103，但本公开实施例并非以此为限。
此外，在一些实施例中，彩色滤光片区段115包含红色(R)滤光片区段115R及绿色(G)/蓝色(B)滤光片区段115GB，这些彩色滤光片区段如图3A至图3C所示以合适的排列方式排列。在一些其他实施例中，彩色滤光片区段115还可包含白色(W)或其他颜色的彩色滤光片区段，这些彩色滤光片区段以合适的排列方式与红色、绿色及蓝色滤光片区段一起排列。彩色滤光片区段115的顶表面可与彩色滤光片分隔网格113B的顶表面齐平，但本公开实施例并非以此为限。
参照图3A至图3C，固态成像装置200还包含设置于彩色滤光片层120上方的一光波导层130。如图3A至图3C所示，光波导层130包含一波导分隔网格123A、在波导分隔网格123A的空隙中(并位于光电转换元件103上方)的一波导材料121及在波导分隔网格123A与波导材料121上的一抗反射膜123B。更详细而言，如图3A至图3C所示，波导分隔网格123A可与彩色滤光片分隔网格113B对应设置，波导材料121与波导分隔网格123A具有共平面的顶表面，且抗反射膜123B位于此共平面的顶表面上，但本公开实施例并非以此为限。
在一些实施例中，波导分隔网格113A的材料包含透明介电材料，其具有约1.0至约1.99的低折射率。波导材料121的材料包含另一透明介电材料，其折射率高于波导分隔网格113A的折射率，但本公开实施例并非以此为限。在一些实施例中，波导材料121的折射率为约1.1至约2.0。在一些实施例中，波导分隔网格123A和抗反射膜123B可由相同的材料制成，并且可在相同的工艺步骤中一起形成。
在本公开实施例中，波导分隔网格123A的顶部的宽度大于波导分隔网格123A的底部的宽度。也就是说，在图3A至图3C所示的固态成像装置200的剖面图中，波导分隔网格123A可以形成为多个梯形，但本公开实施例并非以此为限。
在一些实施例中，波导分隔网格123A如图2A与图3A所示在区域ROI-1中具有一第一波导部分123A1，如图2B与图3B(或图2C与图3C)所示在区域ROI-2(或区域ROI-3)中具有对应于第一波导部分123A1的一第二波导部分123A2(或123A2’)。此外，第二波导部分123A2(或123A2’)的顶部的第二波导宽度WW2(或WW2’)大于第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1。在本实施例中，第二波导部分123A2’的顶部的第二波导宽度WW2’大于第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2。也就是说，区域ROI-2(即，介于固态成像装置200的中心区域与边缘区域之间)中的第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2或区域ROI-3(即，固态成像装置200的边缘区域)中的第二波导部分123A2’的顶部的第二波导宽度WW2’大于区域ROI-1(即，固态成像装置200的中心区域)中的第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1。
如图2A、图2B、图3A与图3B所示，举例来说，第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1可为约0.15μm至约0.22μm，而第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2可为约0.17μm至约0.24μm，但本公开实施例并非以此为限。类似地，如图2C与图3C所示，第二波导部分123A2’的顶部的第二波导宽度WW2’可为约0.19μm至约0.29μm，但本公开实施例并非以此为限。在一些实施例中，第二波导部分123A2(或123A2’)的顶部的第二波导宽度WW2(或WW2’)与第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1的比例(WW2/WW1或WW2’/WW1)可为约1.05至约1.3，但本公开实施例并非以此为限。
再者，在图2A至图2C与图3A至图3C所示的实施例中，区域ROI-1中的第一波导部分123A1和区域ROI-2(或区域ROI-3)中的第二波导部分123A2(或123A2’)包围对应于红色滤光片区段115R的空间。如图2A至图2C所示，由于第二波导部分123A2(或123A2’)的顶部的第二波导宽度WW2(或WW2’)大于第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1，对应于区域ROI-2(即，介于固态成像装置200的中心区域与边缘区域之间)或区域ROI-3(即，固态成像装置200的边缘区域)中的每个红色滤光片区段115R的波导材料121的顶表面121R小于对应于区域ROI-1(即，固态成像装置200的中心区域)中的每个红色滤光片区段115R的波导材料121的顶表面121R。如图2B与图2C所示，在区域ROI-2或区域ROI-3中，对应于每个红色滤光片区段115R的波导材料121的顶表面121R小于对应于每个绿色/蓝色滤光片区段115GB的波导材料121的顶表面121GB。
在一些实施例中，在区域ROI-2(即，介于固态成像装置200的中心区域与边缘区域之间)或区域ROI-3(即，固态成像装置200的边缘区域)中的波导分隔网格123A的位置相对于彩色滤光片分隔网格113B的位置在方向D上偏移了一位移距离。在此，方向D是在与彩色滤光片层120的顶表面平行的平面上的水平方向。可以根据在固态成像装置200的区域ROI-2或区域ROI-3中的灵敏度、通道分离或其他性能来调整波导分隔网格123A的位移距离。在一些实施例中，波导分隔网格123A的位移距离是一致的(consistent)，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，波导分隔网格123A的位移距离是可变的(variable)。
根据本公开的实施例，在区域ROI-2或区域ROI-3中，照射到具有位置偏移的波导分隔网格123A的固态成像装置200的倾斜入射光可以被引导到彩色滤光片区段115中，并且到达靠近光电转换元件103的中心区域的位置。因此，可以增强在固态成像装置200的边缘区域(周边区域)中(或附近)的灵敏度。
再者，由于较高的折射率，红色滤光片区段115R在区域ROI-2(即，介于固态成像装置200的中心区域与边缘区域之间)或区域ROI-3(即，固态成像装置200的边缘区域)中可具有比绿色/蓝色滤光片区段115GB更高的灵敏度。在本公开实施例中，第二波导部分123A2(或123A2’)的顶部的第二波导宽度WW2(或WW2’)被设置为大于第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1，可以减少彩色滤光片区段115之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置200的边缘区域(周边区域)中(或附近)的灵敏度的均匀性。
图4A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置300的区域ROI-1的部分剖面图。图4B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置300的区域ROI-3的部分剖面图。图4A与图4B中的区域ROI-1与区域ROI-3的相对位置也可参考图1。应注意的是，为了简洁起见，图4A与图4B中可能省略固态成像装置300的部分部件。
参照图4A与图4B，在一些实施例中，固态成像装置300中的光电转换元件103可排列于多个正规像素P与多个相位检测自动对焦像素(phase detection auto focuspixels)PDAF中，相位检测自动对焦像素PDAF被正规像素P所围绕。在一些实施例中，每个相位检测自动对焦像素PDAF可对应于至少两个光电转换元件103，而每个正规像素P可对应于一个光电转换元件，但本公开实施例并非以此为限。
在本实施例中，金属网格111在固态成像装置300的不同区域中具有不同的宽度。举例来说，如图4A与图4B所示，金属网格111在区域ROI-1(即，固态成像装置300的中心区域)中具有一第一金属部分111A，在区域ROI-3(即，固态成像装置300的边缘区域)中具有与对应于第一金属部分111A的一第二金属部分111B，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，金属网格111的第二金属部分111B也可设置于区域ROI-2(即，介于固态成像装置300的中心区域与边缘区域之间)中。
在本实施例中，金属网格111的第一金属部分111A和第二金属部分111B对应于一个相位检测自动对焦像素PDAF与对应的正规像素P(即，围绕此相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P)之间的空间。此外，第二金属部分111B的第二金属宽度MW2大于第一金属部分111A的第一金属宽度MW1。更详细而言，在图4B所示的区域ROI-3中，金属网格111的第二金属部分111B可部分位于对应于正规像素P的彩色滤光片区段115之下。相对地，在图4A所示的区域ROI-1中，金属网格111的第一金属部分111A可完全地被彩色滤光片分隔网格113B所覆盖。
在一些实施例中，第二金属部分111B的第二金属宽度MW2与第一金属部分111A的第一金属宽度MW1的比例(MW2/MW1)可为约1.2至约1.75，但本公开实施例并非以此为限。
由于在区域ROI-3(或区域ROI-2)中围绕相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P相较于其他的正规像素P具有更高的灵敏度，因此，区域ROI-3(或区域ROI-2)的灵敏度可能不平衡。在本公开的实施例中，第二金属部分111B的第二金属宽度MW2被设置为大于第一金属部分111A的第一金属宽度MW1，可以减少正规像素P之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置300的边缘区域(周边区域)中(或附近)的灵敏度的均匀性。
在一些实施例中，如图4B所示，在区域ROI-3中，彩色滤光片分隔网格113B具有一网格宽度CW，且网格宽度CW可小于第二金属部分111B的第二金属宽度MW2，但本公开实施例并非以此为限。
图5A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置400的区域ROI-1的部分剖面图。图5B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置400的区域ROI-3的部分剖面图。图5A与图5B中的区域ROI-1与区域ROI-3的相对位置也可参考图1。应注意的是，为了简洁起见，图5A与图5B中可能省略固态成像装置400的部分部件。
参照图5A与图5B，在一些实施例中，固态成像装置400中的光电转换元件103可排列于多个正规像素P与多个相位检测自动对焦像素PDAF中，相位检测自动对焦像素PDAF被正规像素P所围绕。类似地，每个相位检测自动对焦像素PDAF可对应于至少两个光电转换元件103，而每个正规像素P可对应于一个光电转换元件，但本公开实施例并非以此为限。
如图5A与图5B所示，在一些实施例中，固态成像装置400中的光电转换元件103可进一步排列于多个附加正规像素P1中，且附加正规像素P1通过正规像素P与相位检测自动对焦像素PDAF分离。
在本实施例中，波导分隔网格123A在固态成像装置400的不同区域中具有不同的宽度。举例来说，如图5A与图5B所示，波导分隔网格123A在区域ROI-1(即，固态成像装置400的中心区域)中具有一第一波导部分123A1，在区域ROI-3(即，固态成像装置400的边缘区域)中具有对应于第一波导部分123A1的一第二波导部分123A2，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，波导分隔网格123A的第二波导部分123A2也可设置于区域ROI-2(即，介于固态成像装置400的中心区域与边缘区域之间)中。
在本实施例中，波导分隔网格123A的第一波导部分123A1和第二波导部分123A2对应于一个相位检测自动对焦像素PDAF与对应的正规像素P(即，围绕此相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P)之间的空间。此外，第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2大于第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1。
在一些实施例中，如图5B所示，在区域ROI-3(或区域ROI-2)中，对应于一个正规像素的波导材料121的顶表面121A小于对应于一个附加正规像素P1的波导材料121的顶表面121B，但本公开实施例并非以此为限。
由于在区域ROI-3(或区域ROI-2)中围绕相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P相较于其他的正规像素P具有更高的灵敏度，因此，区域ROI-3(或区域ROI-2)的灵敏度可能不平衡。在本公开的实施例中，第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2被设置为大于第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1，可以减少正规像素P之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置400的边缘区域(周边区域)中(或附近)的灵敏度的均匀性。
在本实施例中，如图5B所示，波导分隔网格123A在区域ROI-3(即，固态成像装置400的边缘区域)中可具有一第三波导部分123A3，第三波导部分123A3对应于一个附加正规像素P1。此外，第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2大于第三波导部分123A3的顶部的第三波导宽度WW3，但本公开实施例并非以此为限。
图6A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置500的区域ROI-1的部分剖面图。图6B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置500的区域ROI-3的部分剖面图。图6A与图6B中的区域ROI-1与区域ROI-3的相对位置也可参考图1。应注意的是，为了简洁起见，图6A与图6B中可能省略固态成像装置500的部分部件。
参照图6A与图6B，在一些实施例中，固态成像装置500中的光电转换元件103可排列于多个正规像素P与多个相位检测自动对焦像素PDAF中，相位检测自动对焦像素PDAF被正规像素P所围绕。类似地，每个相位检测自动对焦像素PDAF可对应于至少两个光电转换元件103，而每个正规像素P可对应于一个光电转换元件，但本公开实施例并非以此为限。
在本实施例中，彩色滤光片分隔网格113B在固态成像装置500的不同区域中具有不同的宽度。举例来说，如图6A与图6B所示，彩色滤光片分隔网格113B在区域ROI-1(即，固态成像装置500的中心区域)中具有一第一彩色部分113B1，在区域ROI-3(即，固态成像装置500的边缘区域)中具有对应于第一彩色部分113B1的一第二彩色部分113B2，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，彩色滤光片分隔网格113B的第二彩色部分113B2也可设置于区域ROI-2(即，介于固态成像装置500的中心区域与边缘区域之间)中。
在本实施例中，彩色滤光片分隔网格113B的第一彩色部分113B1和第二彩色部分113B2对应于一个相位检测自动对焦像素PDAF与对应的正规像素P(即，围绕此相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P)之间的空间。此外，第二彩色部分113B2的底部的第二彩色宽度CW2小于第一彩色部分113B1的底部的第一彩色宽度CW1。
在图6A与图6B所示的实施例中，被第二彩色部分113B2(其对应于区域ROI-3或区域ROI-2中的一个相位检测自动对焦像素PDAF)所包围的一个彩色滤光片区段的底表面115B2大于被第一彩色部分113B1(其对应于区域ROI-1中的一个相位检测自动对焦像素PDAF)所包围的另一个彩色滤光片区段115中的底表面115B1。
由于在区域ROI-3(或区域ROI-2)中围绕相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P相较于其他的正规像素P具有更高的灵敏度，因此，区域ROI-3(或区域ROI-2)的灵敏度可能不平衡。在本公开的实施例中，第二彩色部分113B2的底部的第二彩色宽度CW2被设置为小于第一彩色部分113B1的底部的第一彩色宽度CW1，可以减少正规像素P之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置500的边缘区域(周边区域)中(或附近)的灵敏度的均匀性。
图7A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置600的区域ROI-1的部分剖面图。图7B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置600的区域ROI-3的部分剖面图。图7A与图7B中的区域ROI-1与区域ROI-3的相对位置也可参考图1。应注意的是，为了简洁起见，图7A与图7B中可能省略固态成像装置600的部分部件。
参照图7A与图7B，在一些实施例中，固态成像装置600中的光电转换元件103可排列于多个正规像素P与多个相位检测自动对焦像素PDAF中，相位检测自动对焦像素PDAF被正规像素P所围绕。类似地，每个相位检测自动对焦像素PDAF可对应于至少两个光电转换元件103，而每个正规像素P可对应于一个光电转换元件，但本公开实施例并非以此为限。
在本实施例中，波导分隔网格123A在固态成像装置600的不同区域中具有不同的宽度。举例来说，如图7A与图7B所示，波导分隔网格123A在区域ROI-1(即，固态成像装置600的中心区域)中具有一第一波导部分123A1，在区域ROI-3(即，固态成像装置600的边缘区域)中具有对应于第一波导部分123A1的一第二波导部分123A2，但本公开实施例并非以此为限。在一些其他的实施例中，波导分隔网格123A的第二波导部分123A2也可设置于区域ROI-2(即，介于固态成像装置600的中心区域与边缘区域之间)中。
在本实施例中，波导分隔网格123A的第一波导部分123A1和第二波导部分123A2对应于一个相位检测自动对焦像素PDAF与对应的正规像素P(即，围绕此相位检测自动对焦像素PDAF的正规像素P)之间的空间。此外，第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1大于第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2。
如图7A与图7B所示，被第一波导部分123A1(其对应于区域ROI-1中的一个相位检测自动对焦像素PDAF)所包围的波导材料121的顶表面121A1小于被第二波导部分(其对应于区域ROI-3或区域ROI-2中的一个相位检测自动对焦像素PDAF)所包围的121波导材料的顶表面121A2。
在本公开实施例中，第一波导部分123A1的顶部的第一波导宽度WW1被设置于大于第二波导部分123A2的顶部的第二波导宽度WW2，可以改善固态成像装置600的灵敏度的均匀性。
图8A示出根据本公开一些实施例的固态成像装置700的部分剖面图。图8B示出根据本公开一些实施例的固态成像装置800的部分剖面图。应注意的是，为了简洁起见，图8A与图8B中可能省略固态成像装置700或固态成像装置800的部分部件。
如图8A所示，空隙中的波导材料121的轮廓可为三角形；如图8B所示，空隙中的波导材料121的轮廓可为弧形，但本公开实施例并非以此为限。在一些实施例中，空隙中的波导材料121可具有一轮廓，此轮廓包括矩形、三角形、其他多边形、弧形或其组合。
综上所述，根据本公开的实施例，通过调整固态成像装置中部分部件的宽度，可以减少彩色滤光片区段之间灵敏度的差异。因此，可以改善固态成像装置的边缘或周边区域中(或附近)的灵敏度的均匀性。
以上概述数个实施例的部件，以便在本公开所属技术领域中技术人员可以更理解本公开实施例的观点。在本公开所属技术领域中技术人员应该理解，他们能以本公开实施例为基础，设计或修改其他工艺和结构以达到与在此介绍的实施例相同之目的及/或优势。在本公开所属技术领域中技术人员也应该理解到，此类等效的结构并无悖离本公开的精神与范围，且他们能在不违背本公开的精神和范围之下，做各式各样的改变、取代和替换。因此，本公开的保护范围当视随附的权利要求所界定者为准。另外，虽然本公开已以数个较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开。
整份说明书对特征、优点或类似语言的引用，并非意味可以利用本公开实现的所有特征和优点应该或者可以在本公开的任何单个实施例中实现。相对地，涉及特征和优点的语言被理解为其意味着结合实施例描述的特定特征、优点或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因而，在整份说明书中对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定代表相同的实施例。
再者，在一个或多个实施例中，可以任何合适的方式组合本公开的所描述的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将意识到，可在没有特定实施例的一个或多个特定特征或优点的情况下实现本公开。在其他情况下，在某些实施例中可辨识附加的特征和优点，这些特征和优点可能不存在于本公开的所有实施例中。

Claims (13)

1.一种固态成像装置，具有一第一区域及围绕该第一区域的一第二区域，该固态成像装置包括：
一基板，具有多个光电转换元件；
一彩色滤光片层，设置于该基板之上并包括多个彩色滤光片区段，多个所述彩色滤光片区段对应于多个所述光电转换元件；以及
一光波导层，设置于该彩色滤光片层上方并包括一波导分隔网格、在该波导分隔网格的空隙中的一波导材料及在该波导分隔网格与该波导材料上的一抗反射膜，
其中该波导分隔网格的顶部的宽度大于该波导分隔网格的底部的宽度。
2.如权利要求1所述的固态成像装置，其中该波导分隔网格在该第一区域中具有一第一波导部分，在该第二区域中具有对应于该第一波导部分的一第二波导部分，该第二波导部分的顶部的一第二波导宽度大于该第一波导部分的顶部的一第一波导宽度，且该第二波导宽度与该第一波导宽度的比例为1.05至1.3。
3.如权利要求2所述的固态成像装置，其中多个所述彩色滤光片区段包括多个红色滤光片区段及多个绿色滤光片区段和/或蓝色滤光片区段，该第一波导部分和该第二波导部分包围对应于多个所述红色滤光片区段的空间，且在该第二区域中，对应于多个所述红色滤光片区段中的每个的波导材料的顶表面小于对应于多个所述绿色滤光片区段和/或蓝色滤光片区段中的每个的波导材料的顶表面。
4.如权利要求1所述的固态成像装置，其中多个所述光电转换元件排列于多个正规像素与多个相位检测自动对焦像素中，多个所述相位检测自动对焦像素被多个所述正规像素所围绕，多个所述相位检测自动对焦像素中的每个对应于多个所述光电转换元件中的至少两个，且多个所述正规像素中的每个对应于多个所述光电转换元件中的一个。
5.如权利要求4所述的固态成像装置，其中该彩色滤光片层还包括设置于多个所述彩色滤光片区段之间的一金属网格，该金属网格在该第一区域中具有一第一金属部分，在该第二区域中具有对应于该第一金属部分的一第二金属部分，该第二金属部分的一第二金属宽度大于该第一金属部分的一第一金属宽度，且该第二金属宽度与该第一金属宽度的比例为1.2至1.75。
6.如权利要求5所述的固态成像装置，其中该第一金属部分和该第二金属部分对应于多个所述相位检测自动对焦像素中的一个与围绕该相位检测自动对焦像素的多个所述正规像素之间的空间，且多个所述彩色滤光片区段覆盖多个所述正规像素中的该第二金属部分的一部分。
7.如权利要求5所述的固态成像装置，其中该第一金属部分和该第二金属部分对应于多个所述相位检测自动对焦像素中的一个与围绕该相位检测自动对焦像素的多个所述正规像素之间的空间，该彩色滤光片层还包括设置于多个所述彩色滤光片区段之间与该金属网格之上的一彩色滤光片分隔网格，且该彩色滤光片分隔网格具有小于该第二金属部分的该第二金属宽度的一网格宽度。
8.如权利要求4所述的固态成像装置，其中该波导分隔网格在该第一区域中具有一第一波导部分，在该第二区域中具有对应于该第一波导部分的一第二波导部分，且该第二波导部分的顶部的一第二波导宽度大于该第一波导部分的顶部的一第一波导宽度。
9.如权利要求8所述的固态成像装置，其中该第一波导部分和该第二波导部分对应于多个所述相位检测自动对焦像素中的一个与围绕该相位检测自动对焦像素的多个所述正规像素之间的空间，该彩色滤光片层还包括设置于多个所述彩色滤光片区段之间的一彩色滤光片分隔网格，多个所述光电转换元件进一步排列于多个附加正规像素中，多个所述附加正规像素通过多个所述正规像素与多个所述相位检测自动对焦像素分离，且在该第二区域中，对应于多个所述正规像素中的一个的该波导材料的顶表面小于对应于多个所述附加正规像素中的一个的该波导材料的顶表面。
10.如权利要求4所述的固态成像装置，其中该彩色滤光片层还包括设置于多个所述彩色滤光片区段之间的一彩色滤光片分隔网格，该彩色滤光片分隔网格在该第一区域中具有一第一彩色部分，在该第二区域中具有对应于该第一彩色部分的一第二彩色部分，且该第二彩色部分的底部的一第二彩色宽度小于该第一彩色部分的底部的一第一彩色宽度。
11.如权利要求10所述的固态成像装置，其中该第一彩色部分和该第二彩色部分对应于多个所述相位检测自动对焦像素中的一个与围绕该相位检测自动对焦像素的多个所述正规像素之间的空间，且被该第二彩色部分所包围的多个所述彩色滤光片区段中的一个的底表面大于被该第一彩色部分所包围的多个所述彩色滤光片区段中的另一个的底表面。
12.如权利要求4所述的固态成像装置，其中该波导分隔网格在该第一区域中具有一第一波导部分，在该第二区域中具有对应于该第一波导部分的一第二波导部分，该第一波导部分的顶部的一第一波导宽度大于该第二波导部分的顶部的一第二波导宽度，且被该第一波导部分所包围的该波导材料的顶表面小于被该第二波导部分所包围的该波导材料的顶表面。
13.如权利要求1所述的固态成像装置，其中空隙中的该波导材料具有一轮廓，该轮廓包括矩形、三角形、弧形或其组合。
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