TWI416719B - 包含具有按比例調整之寬度的金屬反射器之影像感測器 - Google Patents

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Description

包含具有按比例調整之寬度的金屬反射器之影像感測器
本發明之實施例係關於影像感測器,且詳言之,係關於用於影像感測器之金屬反射器。
一般而言,習知影像感測器良好地執行以產生影像。典型之影像感測器可由互補金氧半導體(CMOS)技術製造。電荷耦合器件(CCD)技術亦為合適的。此等影像感測器包括一安置於一基板上之像素陣列,每一像素包括一感光性元件(諸如,光電二極體)、一安置於該感光性元件上之濾光片,及一安置於該濾光片上之微透鏡。
典型之影像感測器如下操作。光(諸如,可見光)入射於微透鏡上。微透鏡經由濾光片將光聚焦至感光性元件。感光性元件將光轉換成一與所偵測到之光之強度成比例的電信號。當一相關聯之轉移電晶體接通以將電荷自感光性元件轉移至一浮動擴散區時,該感光性元件及該浮動擴散區可耦接在一起。該等電信號可耦接至放大及讀出電路(諸如,CMOS電晶體(未圖示))以(例如)基於所俘獲之光產生一影像。可存在亦安置於基板上之一或多個金屬層、多晶矽層等。
一些影像感測器可使用前側照明(front side illumination,FSI),在FSI中,金屬層、多晶矽層、擴散層等可安置於基板之同一側作為微透鏡及感光性元件。其他影像感測器可使用背側照明(BSI),在BSI中,金屬層位於基板之一側上且感光性元件位於基板之另一側上。在任一狀況下,由於影像感測器中之像素的位置,可能需要藉由微透鏡將光自不同角度聚焦至感光性元件上。
遺憾的是,隨著角度變大,該光中之一些未聚焦至感光性元件上,從而導致光損失且像素回應降低。主光線為穿過相機入射光瞳之中心的光線,且接近相機入射光瞳之中心的光進入像素。主光線之角度通常稱作主光線角度(CRA)。在大CRA之情況下,像素回應降落至低於其0°角回應之一特定百分比(例如,80%),其中像素垂直於入射光。接近相機透鏡之軸的光以接近0°之角度進入像素;然而隨著光移動到離該軸更遠,該角度增加。結果,位於遠離陣列之中心處的像素之間可能存在串擾。串擾在影像感測器中產生雜訊。
對於本發明之一些實施例,一影像感測器包括一像素陣列。每一像素包括:一感光性元件,其安置於一基板中;一濾光片,其安置於該感光性元件上;及一微透鏡,其安置於該彩色濾光片上。複數個金屬反射器安置於該基板上。該等金屬反射器可包括或可不包括金屬層1(M1)導體。在4-共用像素架構中,兩個像素可共用一個金屬反射器。在背側照明式影像感測器之狀況下,當光入射於微透鏡上時,該等微透鏡將光聚焦至其各別感光性元件上。
該光中之一些耦合至該等金屬反射器,且可能被反射回至該等感光性元件。該光可在共用同一金屬反射器之兩個感光性元件之間反射。在光垂直於微透鏡之軸而入射之中心像素中,此情形可為有利的。結果,該等中心像素可更為敏感且幾乎不具有串擾。然而,在共用同一金屬反射器之兩個感光性元件之間反射的光可能不利於安置成遠離該陣列之中心的像素。對於安置成遠離該陣列之中心的該等像素,光以一與微透鏡之軸傾斜的角度入射。該等邊緣像素可較不敏感且在共用同一金屬反射器之兩個像素之間具有較多之色彩串擾(color crosstalk)。
本發明之實施例使該複數個金屬反射器之寬度自該像素陣列之中心朝向該像素陣列之至少一邊緣而按比例調整,使得中心像素處之金屬反射器寬於邊緣像素處之金屬反射器。該等寬度可逐漸地減小而非突然減小。
本發明之實施例之一優點在於可減少邊緣像素之間的串擾。另一優點在於影像感測器可對邊緣像素處之入射光更為敏感。本發明之其他特徵及優點將自隨附圖式及以下詳細描述而顯而易見。
在諸圖式中,類似參考數字通常指示相同、功能上類似及/或結構上等效之元件。元件第一次出現時之圖式係藉由參考數字中之最左數位來指示。
本發明之實施例包括具有金屬反射器之一影像感測器,該金屬反射器具有按比例調整之寬度。在下文之描述中,呈現眾多特定細節(諸如,特定過程、材料、器件等)以提供對本發明之實施例的透徹理解。然而,熟習此項技術者將認識到,可在無該等特定細節中之一或多者的情況下或使用其他方法、組件等來實踐本發明之實施例。在其他個例中,未詳細展示或描述結構或操作以避免混淆對此描述之理解。
貫穿此說明書參考「一實施例」意謂結合該實施例而描述之特定特徵、結構、過程、區塊或特性包括於本發明之至少一實施例中。因此,貫穿此說明書在各處出現短語「在一實施例中」未必意謂該等短語皆指代相同實施例。可在一或多項實施例中以任何合適方式組合特定特徵、結構或特性。
圖1為根據本發明之一實施例之BSI影像感測器100的橫截面側視圖。在所說明之實施例中,影像感測器100包括基板101。注意,在BSI影像感測器100中,光電二極體(PD)曝露於來自影像感測器100之背側的入射光。對於一些實施例,基板101為具有1.5微米之厚度的矽。其他厚度及/或材料亦可能為合適的。
大體而言,影像感測器100包括若干感光性元件,該等感光性元件在基板101中排列成列與行的二維陣列。為了清楚起見,在所說明之實施例中,基板101包括10個感光性元件,其經展示為安置於基板101中之光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120。雖然在此處未展示,但在下文圖2中較詳細地展示4-共用像素結構(例如,結構202、204等)之剩餘三個相應像素。然而,該陣列可包括數千個以上之列及/或行(或更多)。類似地,該陣列可具有一不同於行與列之配置。
在所說明之實施例中,影像感測器100包括:多個金屬層之一堆疊;一p+型摻雜矽之鈍化層103,其安置於基板101上;一抗反射層105,其安置於鈍化層103上;(多個)濾光片107(例如,紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色或其他合適之彩色濾光片),其安置於該抗反射層105上;及其類似者。在所說明之實施例中,影像感測器100包括安置於絕緣體109中之10個金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140。雖然此處未展示,但在下文圖2中較詳細地展示4-共用像素架構之剩餘兩個相應金屬導體(例如,結構202之金屬導體232及234等)。
在所說明之BSI實施例中,基板101之前側表面111及光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120安置於絕緣體109上。金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140可將光分別反射至光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120。
對於一些實施例,自中心金屬反射器130及132至中間金屬反射器126、128、134及136,向外至邊緣金屬反射器122、124、138及140,逐漸地按比例調整金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140之寬度。舉例而言,中心金屬反射器130及132各自具有一寬度w1,中間金屬反射器126、128、134及136各自具有一寬度w2,邊緣金屬反射器122及124各自具有一寬度w3,且邊緣金屬反射器138及140各自具有一寬度w4。
在一實施例中,所使用之按比例調整因數考慮到微透鏡之CRA、陣列中之特定像素的座標等。下文參看圖3描述各種按比例調整模型。舉例而言,影像感測器100在圖1中經說明為包括一中心113(亦即,陣列之中心)。在一實施例中,可藉由金屬反射器相距中心113之距離來判定按比例調整因數。藉由實例說明,用以判定寬度w2之按比例調整因數可基於中心113與一中點115之間的距離117。如將進一步論述,個別像素可群集在一起成為共用像素架構。因此,在此實例中,與光電二極體114及116相關聯之像素群集在一起成為同一共用像素架構,其中中點115為該共用像素架構之中心。
在一實施例中,金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140之寬度並非以對稱方式來按比例調整。舉例而言,在所說明之實施例中,邊緣金屬反射器122及124具有一寬度w3,且邊緣金屬反射器138及140具有一不同寬度w4。亦即,在此實施例中,即使邊緣金屬反射器122及124相距中心113之距離可與邊緣金屬反射器138及140相距中心113之距離相同,寬度w3亦為一不同於寬度w4之寬度。對金屬反射器之此不對稱按比例調整可發生於微透鏡高度在像素陣列中不對稱的實施例中。在像素相對較小之一些實施例中,有效之微透鏡高度在對角線方向(例如,參見圖2中之軸292及296)上比在垂直及水平 方向(例如,參見圖2中之軸294及298)上高。微透鏡高度之此差異可引起焦點深度之差異,從而導致金屬反射器處之光反射的差異。因此,在該不對稱實施例中,即使金屬反射器相距陣列之中心的距離相同,金屬反射器之寬度亦可不同。
或者,邊緣金屬反射器122、124、138及140可具有相同或類似寬度。此情形亦適用於中間金屬反射器126、128、134及136。對於一些實施例,金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140之按比例調整之寬度導致在邊緣及/或中間像素處減少之色彩串擾。
絕緣體109可使金屬反射器與基板101絕緣。絕緣體109可為諸如氧化物之任何介電材料。對於一些實施例,介電材料可為矽氧化物,諸如二氧化矽(SiO2 )。金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140可為銅、鋁、鋁銅混合物、鎢、TiN或適合於載運信號或反射光之其他金屬。
對於一些實施例,影像感測器100包括用於每一感光性元件之一微透鏡。在所說明之實施例中,影像感測器100包括分別用於光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120之微透鏡142、144、146、148、150、152、154、156、158及160。微透鏡142、144、146、148、150、152、154、156、158及160以及濾光片107可藉由使用任何合適之以下各者而安置於影像感測器100之背側:沈積、蝕刻或遮罩技術,以及平坦化、加熱、回焊、化學氣相沈積(CVD)、電漿增強化學氣相沈積(PECVD)或其他合適技術等。
影像感測器100可如下操作。光入射於微透鏡142、144、146、148、150、152、154、156、158及160上,該等微透鏡將光聚焦至濾光片107上。濾光片107視情況經由抗反射材料105及p+型矽層103而將光傳遞至光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120。光中之一些自光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120分別傳遞至金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140,該等金屬反射器可將光分別反射回至光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120。
光電二極體102、104、106、108、110、112、114、116、118及120將光轉換成電信號。該等電信號可具有與所接收之光之強度成比例的強度。該等電信號可耦接至放大及讀出電路(諸如,CMOS電晶體(未圖示))以(例如)基於所俘獲之光產生一影像。自陣列之中心至陣列之邊緣逐漸地按比例調整金屬反射器122、124、126、128、130、132、134、136、138及140之寬度使得中心像素維持敏感性及減少之串擾,且遠離陣列之中心的像素具有較好之敏感性及減少之串擾。
圖2為根據本發明之一實施例的展示經按比例調整之金屬反射器的影像感測器200的俯視圖。實例影像感測器200包括具有一中心213及15個4-共用像素架構之一陣列,其中兩個像素可共用一個金屬反射器。舉例而言,一基板201中已安置有一個中心4-共用像素架構202,10個中間4-共用像素架構204、206、208、210、212、214、216、220、226及230。基板201中亦已安置有4個邊緣4-共用像素架構218、222、224及228。如圖2中所展示,影像感測器200包括像素陣列之邊緣。在一實施例中,該等邊緣表示4-共用像素架構遠離該中心之最遠距離,且可表示或可不表示積體電路之實體邊緣。舉例而言,讀出電路、控制電路及功能邏輯可位於超出該等邊緣(如圖2中所展示)處且位於同一片矽上,將在下文更詳細地描述讀出電路、控制電路及功能邏輯之操作。
每一實例4-共用像素架構包括兩個金屬反射器。在所說明之實施例中,像素架構202包括金屬反射器232及234。像素架構204包括兩個金屬反射器236及238,像素架構206包括兩個金屬反射器240及242,像素架構208包括金屬反射器244及246,像素架構210包括金屬反射器248及250,且像素架構212包括金屬反射器252及254。像素架構214包括金屬反射器256及258,且像素架構216包括金屬反射器260及262。
像素架構218包括金屬反射器264及266,像素架構220包括金屬反射器268及270,且像素架構222包括金屬反射器272及274。像素架構224包括金屬反射器276及278,像素架構226包括金屬反射器280及282,像素架構228包括金屬反射器284及286,且像素架構230包括金屬反射器288及290。
注意,中心4-像素架構202上之金屬反射器232及234具有一個寬度。剩餘像素架構204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224、226、228及230上之金屬反射器的寬度隨著該等像素架構朝向陣列之邊緣移動而逐漸地按比例調整為較小寬度。金屬反射器232及234分別為圖1之金屬反射器130及132的一可能實施。類似地,金屬反射器256及258分別為圖1之金屬反射器126及128的一可能實施。按比例調整因數函數可視影像感測器條件(諸如,主光線角度(CRA)與一像素架構距影像感測器200之陣列之中心的距離之間的關係)而改變。在一實施例中,CRA為相距陣列之中心213之距離的函數,且取決於微透鏡之模組透鏡規格。舉例而言,CRA可非線性地取決於相距中心213之距離,其中在較大距離下給定一較大CRA。在一些實施例中,較大之CRA需要較小之金屬反射器寬度以減少串擾。
影像感測器200之所說明實施例包括垂直軸294、水平軸298以及對角線軸292及296。在一實施例中,沿垂直軸294及水平軸298之金屬反射器具有一由第一按比例調整因數函數判定之寬度,而沿對角線軸292及296之金屬反射器具有一由第二按比例調整因數函數判定之寬度,其中第一及第二按比例調整因數函數係不同的。如上文所論述,此可引起一位於水平軸298上之金屬反射器的寬度不同於一位於對角線軸296上之金屬反射器的寬度,即使該兩個金屬 反射器相距陣列之中心的距離相同亦如此。在另一實施例中,可使用單一按比例調整因數函數來判定陣列中之所有金屬反射器的寬度。
參看圖3描述按比例調整因數,圖3展示根據本發明之實施例的自陣列之中心至邊緣按比例調整金屬反射器之寬度之方式的數學模型300。參看「x」軸呈現數學模型300,「x」軸表示自陣列之中心至陣列之邊緣的像素距離。亦參看「y」軸呈現數學模型300,「y」表示按比例調整因數。
對於一些實施例,可如下定義按比例調整因數:按比例調整因數=W(r)/W(0)
其中W(r)表示位於與陣列之中心相距一距離「r」處的金屬反射器之寬度,且W(0)表示在陣列之中心處之金屬反射器的寬度。換言之,W(r)=按比例調整因數*W(0)
注意,按比例調整可為線性的或分段線性的。舉例而言,曲線302及304展示金屬反射器之寬度可自在陣列中心的像素向外朝向陣列之邊緣而以線性方式按比例調整。曲線306、308、312及314展示分段線性之按比例調整。
曲線302說明根據本發明之教示的用於以線性方式按比例調整金屬反射器之寬度的一可能實例函數。如圖3中所展示,曲線302自陣列之中心直至與陣列之中心相距一距離D4為止具有一恆定斜率(例如,-m)。在此實施例中,在與陣列之中心相距大於D4之距離處的像素不具有相關聯之金屬反射器(亦即,僅與中心相距D4或更小之距離的像素包括一金屬反射器,其中距離D4小於相距像素陣列之邊緣的距離)。又,在一距離D4處之像素包括一金屬反射器,該金屬反射器之寬度小於在陣列之中心處或較接近中心處之金屬反射器之寬度。
曲線304說明用於以線性方式按比例調整金屬反射器之寬度的另一實例函數。如圖3中所展示,曲線304自陣列之中心至其邊緣具有一恆定之非零斜率。因此,在陣列之邊緣處的像素包括一金屬反射器,該金屬反射器之寬度小於在陣列之中心處或較接近中心處之金屬反射器之寬度。
如圖3中所說明,曲線306、308、312及314說明對金屬反射器之寬度的分段線性按比例調整。舉例而言,曲線306包括自陣列之中心至與該中心相距一距離D3具有一第一斜率的第一線性片段。曲線306亦包括自距離D3至陣列之邊緣具有一第二斜率的第二線性片段,其中第一斜率之量值大於第二斜率之量值。曲線308包括自陣列之中心至一距離D1具有一第一斜率的第一線性片段,及接著自距離D1延伸至陣列之邊緣具有一第二斜率之第二線性片段。在曲線308之實例中,第一斜率之量值小於第二斜率之量值。
曲線312及314之所說明實例各自包括具有一正斜率之第一線性片段,使得與陣列之中心離得更遠的金屬反射器之寬度可增加至大於該中心處之金屬反射器的寬度。
圖3中亦展示曲線310,其說明在一實施例中,金屬反射器可具有一固定寬度直至與陣列之中心相距一距離D2為止。亦即,在所說明之實例中,曲線310自陣列之中心至距離D2具有零斜率。對於在一大於D2之距離處的像素,不存在相關聯之金屬反射器(亦即,僅與中心相距D2或更小之距離的像素包括一金屬反射器,其中距離D2小於距像素陣列之邊緣的距離)。
圖4為說明根據一實施例之CMOS影像感測器CIS 400之方塊圖。CIS 400之所說明實施例包括像素陣列405(其具有上文所描述之改良特性中的一些或全部)、讀出電路410、功能邏輯415及控制電路420。像素陣列405為影像感測器像素(例如,像素P1、P2、...、Pn)之二維(「2D」)陣列。在一實施例中,如圖1中所說明,使用像素100來實施每一像素。在一實施例中,每一像素為CIS像素。在一實施例中,像素陣列405包括一彩色濾光片陣列,該彩色濾光片陣列包括紅色、綠色及藍色濾光片之色彩圖案(例如,貝爾(Bayer)圖案或馬賽克)。如所說明,將每一像素排列成列(例如,列R1至Ry)及行(例如,行C1至Cx)以獲取人員、場所或物件之影像資料,接著可使用該影像資料來呈現該人員、場所或物件之2D影像。
在每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後,藉由讀出電路410讀出該影像資料且將該影像資料轉移至功能邏輯415。讀出電路410可包括放大電路、類比轉數位(「ADC」)轉換電路或其他電路。功能邏輯415可僅儲存影像資料,或甚至藉由應用後期影像效果(例如,裁剪、旋轉、除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他動作)而操縱該影像資料。在一實施例中,讀出電路410可沿讀出行線每次讀出一列影像資料(已說明),或可使用各種其他技術讀出該影像資料(未說明),該等其他技術諸如行/列讀出、串列讀出或同時地對所有像素進行全並列讀出。控制電路420與像素陣列405連接以控制像素陣列405之操作特性。舉例而言,控制電路420可產生用於控制影像獲取之一快門信號(shutter signal)。
圖5為說明根據本發明之一實施例的像素陣列內之兩個四電晶體(「4T」)像素之像素電路500的電路圖。像素電路500為用於實施圖2之4-共用像素架構200內之每一像素的一可能像素電路架構。然而,應瞭解,本發明之實施例並不限於4T像素架構;而是,受益於本發明之熟習此項技術者將理解,本發明之教示亦適用於3T設計、5T設計及各種其他像素架構。
在圖5中,將像素Pa及Pb排列成兩列及一行。每一像素電路500之所說明實施例包括一光電二極體PD、一轉移電晶體T1、一重設電晶體T2、一源極隨耦器(「SF」)電晶體T3及一選擇電晶體T4。在操作期間,轉移電晶體T1接收一轉移信號TX,其將聚集於光電二極體PD中之電荷轉移至一浮動擴散節點FD。在一實施例中,浮動擴散節點FD可耦接至一儲存電容器以用於臨時儲存影像電荷。
重設電晶體T2耦接於一電源軌VDD與該浮動擴散節點FD之間,以在一重設信號RST之控制下重設像素(例如,將FD及PD放電或充電至一預設電壓)。浮動擴散節點FD經耦接以控制SF電晶體T3之閘極。SF電晶體T3耦接於電源軌VDD與選擇電晶體T4之間。SF電晶體T3操作為一源極隨耦器,其提供與浮動擴散區FD之高阻抗連接。最後,選擇電晶體T4在選擇信號SEL之控制下選擇性地將像素電路500之輸出耦接至讀出行線。
圖6說明根據本發明之一實施例的利用CIS 400的成像系統600。成像系統600進一步包括用於將光自一待成像之物品導引至CIS 400上的成像光學器件620,且亦可包括用於產生經處理之影像資料以供顯示於一顯示器640上的一信號處理器630。
以下申請專利範圍中所使用之術語不應被理解為將本發明之實施例限於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。實情為,將完全藉由以下申請專利範圍來判定本發明之實施例之範疇,申請專利範圍將根據所建立之申請專利範圍解譯準則來解釋。
100...影像感測器
101...基板
102、104、106、108、110、112、114、116、118、120...光電二極體
103...p+型摻雜矽鈍化層
105...抗反射層
107...濾光片
109...絕緣體
111...前側表面
113...中心
115...中點
117...距離
122、124、126、128、130、132、134、136、138、140...金屬反射器
142、144、146、148、150、152、154、156、158、160...微透鏡
200...影像感測器
201...基板
202...中心4-共用像素架構
204、206、208、210、212、214、216、220、226、230...中間4-共用像素架構
213...中心
218、222、224、228...邊緣4-共用像素架構
232、234、236、238、240、242、244、246、248、250、252、254、256、258、260、262、264、266、268、270、272、274、276、278、280、282、284、286、288、290...金屬反射器
292...對角線軸
294...垂直軸
296...對角線軸
298...水平軸
300...數學模型
302、304、306、308、310、312、314...曲線
400...互補金氧半導體(CMOS)影像感測器CIS
405...像素陣列
410...讀出電路
415...功能邏輯
420...控制電路
500...像素電路
600...成像系統
620...成像光學器件
630...信號處理器
640...顯示器
FD...浮動擴散節點
PD...光電二極體
RST...重設信號
Pa...像素
Pb...像素
SEL...選擇信號
T1...轉移電晶體
T2...重設電晶體
T3...源極隨耦器(「SF」)電晶體
T4...選擇電晶體
TX...轉移信號
VDD...電源軌
圖1為根據本發明之一實施例之影像感測器的橫截面側視圖;
圖2為根據本發明之一實施例之影像感測器的俯視圖;及
圖3為說明根據本發明之一實施例的判定一影像感測器之金屬層之按比例調整因數的方式的圖形表示。
圖4為說明根據一實施例之影像感測器之方塊圖。
圖5為說明根據一實施例的一影像感測器陣列內之兩個影像感測器像素之樣本像素電路的電路圖。
圖6為說明根據一實施例之成像系統之方塊圖。
100...影像感測器
101...基板
102、104、106、108、110、112、114、116、118、120...光電二極體
103...p+型摻雜矽鈍化層
105...抗反射層
107...濾光片
109...絕緣體
111...前側表面
113...中心
115...中點
117...距離
122、124、126、128、130、132、134、136、138、140...金屬反射器
142、144、146、148、150、152、154、156、158、160...微透鏡

Claims (19)

  1. 一種影像感測器,其包含:一成像像素陣列,其安置於一半導體層內,其中該成像像素陣列中之每一成像像素包括經組態以接收來自該影像感測器之一背側之光的一感光性元件;一絕緣體層,其安置於該半導體層之一前側上;及複數個金屬反射器,其安置於該絕緣體層內以將該光反射至一各別感光性元件,其中該複數個金屬反射器中之每一者的一寬度等於該陣列之中心處之一金屬反射器的一寬度乘以一按比例調整因數,其中該按比例調整因數取決於該金屬反射器相距該陣列之該中心的一距離,及其中該複數個金屬反射器包括:一第一金屬反射器,其大體上沿該影像感測器之一第一軸安置;及一第二金屬反射器,其大體上沿該影像感測器之一第二軸安置,其中該第一金屬反射器及該第二金屬反射器與該陣列之該中心相距同一距離,且其中該第一金屬反射器之一寬度不同於該第二金屬反射器之一寬度。
  2. 如請求項1之影像感測器,其進一步包含複數個微透鏡,其中該複數個微透鏡中之每一者經安置以將該光聚焦至一各別感光性元件上,且其中用於每一金屬反射器之該按比例調整因數進一步取決於每一各別微透鏡之一主光線角度。
  3. 如請求項1之影像感測器,其中該複數個金屬反射器中 之每一者安置於該成像像素陣列中之兩個成像像素上。
  4. 如請求項1之影像感測器,其中該複數個金屬反射器之寬度自該陣列之該中心至該陣列之一邊緣而逐漸減小。
  5. 如請求項1之影像感測器,其中該按比例調整因數係回應於一線性函數而加以判定,該線性函數針對該陣列之該中心處至該陣列之一邊緣處的距離具有一非零斜率。
  6. 如請求項1之影像感測器,其中位於該陣列之該中心處至與該陣列之該中心相距一中間距離處的金屬反射器之該按比例調整因數係回應於具有一非零斜率之一線性函數而加以判定,且其中該中間距離與該陣列之一邊緣之間的像素不包括一相關聯之金屬反射器。
  7. 如請求項1之影像感測器,其中該按比例調整因數係回應於具有一第一片段及一第二片段之一分段線性函數而加以判定,其中該第一片段之一斜率不同於該第二片段之一斜率。
  8. 如請求項7之影像感測器,其中該第一片段之該斜率的一量值大於該第二片段之該斜率的一量值。
  9. 如請求項7之影像感測器,其中該第二片段之該斜率的一量值大於該第一片段之該斜率的一量值。
  10. 如請求項7之影像感測器,其中該第一片段之該斜率為一正斜率。
  11. 如請求項1之影像感測器,其中對於位於該陣列之該中心處至與該陣列之該中心相距一中間距離處的金屬反射器,該按比例調整因數係恆定的,且其中該中間距離與 該陣列之一邊緣之間的像素不包括一相關聯之金屬反射器。
  12. 一種操作一影像感測器之方法,其包含:在安置於一半導體層中之一像素陣列處接收光;使光反射離開安置於一絕緣體層內之複數個金屬反射器,其中絕緣體層安置於該半導體層之一前側上,且其中該複數個金屬反射器中之每一者的一寬度等於該陣列之中心處之一金屬反射器的一寬度乘以一按比例調整因數,其中該按比例調整因數取決於該金屬反射器相距該陣列之該中心的一距離,及其中該複數個金屬反射器包括:一第一金屬反射器,其大體上沿該影像感測器之一第一軸安置;及一第二金屬反射器,其大體上沿該影像感測器之一第二軸安置,其中該第一金屬反射器及該第二金屬反射器與該陣列之該中心相距同一距離,且其中該第一金屬反射器之一寬度不同於該第二金屬反射器之一寬度。
  13. 如請求項12之方法,其進一步包含藉由複數個微透鏡將該光聚焦至包括於該像素陣列中之感光性元件上,其中每一金屬反射器之該按比例調整因數進一步取決於每一各別微透鏡的一主光線角度。
  14. 如請求項12之方法,其中該複數個金屬反射器之寬度自該陣列之該中心至該陣列之一邊緣而逐漸減小。
  15. 如請求項12之方法,其中該按比例調整因數係回應於一線性函數而加以判定,該線性函數針對自該陣列之該中 心至該陣列之一邊緣的距離具有一非零斜率。
  16. 如請求項12之方法,其中該按比例調整因數係回應於具有一第一片段及一第二片段之一分段線性函數而加以判定,其中該第一片段之一斜率不同於該第二片段之一斜率。
  17. 如請求項16之方法,其中該第一片段之該斜率的一量值大於該第二片段之該斜率的一量值。
  18. 如請求項16之方法,其中該第二片段之該斜率的一量值大於該第一片段之該斜率的一量值。
  19. 如請求項12之方法,其中對於位於該陣列之該中心處至與該陣列之該中心相距一中間距離處的金屬反射器,該按比例調整因數係恆定的,且其中該中間距離與該陣列之一邊緣之間的像素不包括一相關聯之金屬反射器。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8866947B2 (en) * 2011-05-02 2014-10-21 Aptina Imaging Corporation Double pass back side image sensor systems and methods
US9462254B2 (en) * 2012-02-08 2016-10-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light field image capture device and image sensor
JP6161258B2 (ja) * 2012-11-12 2017-07-12 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびその製造方法ならびにカメラ
JP2016201397A (ja) * 2015-04-07 2016-12-01 ソニー株式会社 固体撮像素子および電子機器
US9698191B2 (en) 2015-08-21 2017-07-04 Qualcomm Incorporated System and method to extend near infrared spectral response for imaging systems
JP2017152511A (ja) 2016-02-24 2017-08-31 ソニー株式会社 撮像装置
CN110427854A (zh) 2018-09-28 2019-11-08 神盾股份有限公司 感测模组及其设计方法
JP2020068289A (ja) * 2018-10-24 2020-04-30 キヤノン株式会社 光電変換装置、撮像システム、移動体、および積層用の半導体チップ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060192883A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device
US20080272419A1 (en) * 2004-10-20 2008-11-06 Sony Corporation Solid-state imaging device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100689885B1 (ko) * 2004-05-17 2007-03-09 삼성전자주식회사 광감도 및 주변광량비 개선을 위한 cmos 이미지 센서및 그 제조방법
US7888159B2 (en) * 2006-10-26 2011-02-15 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor having curved micro-mirrors over the sensing photodiode and method for fabricating

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080272419A1 (en) * 2004-10-20 2008-11-06 Sony Corporation Solid-state imaging device
US20060192883A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device

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