[发明专利]具有多个感测层的图像传感器及其操作与制作方法

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器领域，且更明确地说，涉及具有多个感测层的图像传感器。

背景技术

典型的图像传感器具有图像感测部分，其包含用于响应于入射光而收集电荷的光敏区域。通常，这些图像传感器包含经常布置成行与列的规则图案的若干个光敏感像素。每一像素包含光电传感器(例如，光电二极管)，其产生对应于在图像聚焦于所述阵列上时照射到所述像素上的光的强度的信号。

一种类型的图像传感器为互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其中图像感测部分包含：光电二极管，其用于收集电荷；及传送栅极，其用于将所述电荷从所述光电二极管传送到电荷/电压转换机构(例如，浮动扩散部)。通常，将所述图像传感器的感测部分及控制电路制作于单个材料层内。

在努力增加提供于图像传感器中的像素的数目的过程中，像素大小一直在减小。向较小像素发展的优点在于其增加固定光学格式的图像的分辨率。具体来说，较小像素具有较佳调制传送函数(MTF)，且因此可鉴别图像中的细微细节，例如，细条纹衬衫上的线。

然而，随着使用CMOS工艺制成的像素按比例缩小为较小尺寸，使用这些像素的成像器的数个性能性质可降级。明确地说，光学敏感度(OS)快速降级。这是因为量子效率(QE)随光圈大小减小而降级且像素区域也缩减两者。由于OS取决于QE与像素区域的乘积，因此OS受此两者的负面影响。

因此，需要改进的图像传感器结构。

发明内容

本发明揭示图像传感器的实施例，其中所述图像传感器包含：第一传感器层，其具有第一像素阵列；及第二传感器层，其具有第二像素阵列。所述像素中的每一者均具有光学中心。在根据本发明的一个实施例中，所述光学中心为像素的中心。所述第一传感器层堆叠于所述第二传感器层上方以使得所述第一像素阵列的所述光学中心从所述第二阵列的所述光学中心偏移以形成预定图案。

本发明具有提供一种改进的图像传感器结构的优点。

附图说明

参考以下图式来更好地理解本发明的实施例。图式的元件未必相对于彼此成比例。相同的参考编号指示对应的类似部件。

图1为图解说明数码相机的实施例的方面的框图。

图2为图解说明图像传感器的非共享像素的部分的示意图。

图3为图解说明图像传感器的4方共享像素的实施例的部分的示意图。

图4概念性地图解说明具有两个感测层的图像传感器的实施例。

图5为概念性地图解说明具有两个感测层的图像传感器的实施例的方面的侧视图。

图6为图解说明具有沿x方向的较小像素间距(与y方向相比)的第一传感器层的实施例的部分的俯视图。

图7为图解说明具有沿x方向的较大像素间距(与y方向相比)的第二传感器层的实施例的部分的俯视图。

图8为图6及7中所图解说明的第一及第二传感器层的像素的光学中心的对准位置的俯视图。

图9概念性地图解说明用于拜耳(Bayer)滤色器阵列中的滤色器的图案。

图10图解说明图5及6中分别图解说明的第一及第二传感器层的叠加，及用于此叠加的滤色器阵列的实施例。

图11a为第一传感器层的像素的光学中心的对准位置的俯视图，其中对于每一列光学中心是交错的。

图11b为第二传感器层的像素的光学中心的对准位置的俯视图，其中对于每一行光学中心是交错的。

图11c为图11a与11b的叠加的俯视图，其图解说明第一及第二传感器层的光学中心形成正方形阵列。

图12a为第一传感器的像素的光学中心的对准位置的俯视图。

图12b为第二传感器层的像素的光学中心的对准位置的俯视图。

图12c为图12a与12b的叠加的俯视图，其图解说明第一及第二传感器层的光学中心形成密堆积2D阵列。

图13图解说明传感器层之间的可能未对准。

图14为包含对准结构的传感器层的俯视图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，将参考形成本发明一部分的附图，且附图中以图解说明方式展示其中可实践本发明的特定实施例。在这点上，参考所描述的图的定向，使用例如“顶部”、“底部”、“前部”、“背部”、“前面”、“后面”等方向性术语。由于可以若干个不同定向来定位本发明的实施例的组件，因此方向性术语的使用是出于图解说明目的而决非限制性目的。应理解，在不背离本发明的范围的情况下，可利用其它实施例并可做出结构或逻辑改变。因此，不应将以下详细描述视为具有限制意义，且本发明的范围由所附权利要求书界定。