[发明专利]包含具有按比例调整的宽度的金属反射器的图像传感器

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及图像传感器，尤其涉及用于图像传感器的金属反射器。

背景技术

一般而言，传统的图像传感器能良好地工作以产生图像。典型的图像传感器可由互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造。电荷耦合器件(CCD)技术也适用。这些图像传感器包括安置于衬底上的像素的阵列，每个像素包括光敏元件(例如光电二极管)、安置于该光敏元件上的滤光片、安置于该滤光片上的微透镜。

典型的图像传感器以下述方式操作。光(例如可见光)入射于微透镜上。微透镜将光经过滤光片而聚焦至光敏元件。光敏元件将光转换成与所检测的光的强度成比例的电信号。当相关联的转移晶体管导通以将电荷从光敏元件转移至浮动扩散区时，该光敏元件及该浮动扩散区可耦合在一起。这些电信号可以被耦合至放大及读出电路(例如CMOS晶体管(未示出))，以例如基于所捕获的光而产生图像。在衬底上也可以安置一个或多个金属层、多晶硅层等。

一些图像传感器可以使用正面照明(front side illumination，FSI)，在FSI中，金属层、多晶硅层、扩散层等可安置于衬底的与微透镜及光敏元件相同那侧。其它图像传感器可以使用背面照明(BSI)，在BSI中，金属层位于衬底的一侧而光敏元件位于衬底的另一侧。在任一情况下，由于图像传感器中的像素的位置，可能需要由微透镜将光从不同的角度聚焦至光敏元件上。

遗憾的是，随着角度变大，光中的一些不被聚焦至光敏元件上，从而导致光损耗，并导致像素响应降低。主光线是穿过相机入射光瞳中心的光线，接近相机入射光瞳中心的光进入像素。主光线的角度通常称作主光线角度(CRA)。在CRA较大的情况下，像素响应降落至其0°角响应的某个百分比(例如80％)以下，其中0°角响应是像素垂直于入射光的情况。接近相机镜头轴线的光以接近0°的角度进入像素；然而随着光移动到离该轴线更远，该角度增大。结果，位于离开阵列中心处的像素之间可能存在串扰。串扰在图像传感器中产生噪声。

发明内容

对于本发明的一些实施例，图像传感器包括像素阵列。每个像素包括：光敏元件，其安置于衬底中；滤光片，其安置于光敏元件上；微透镜，其安置于该色彩滤光片上。多个金属反射器安置于该衬底上。这些金属反射器可以包括、也可以不包括金属层1(M1)导体。在4共享像素架构中，两个像素可以共享一个金属反射器。在背面照明式图像传感器的情况下，当光入射于微透镜上时，这些微透镜将光聚焦至其相应的光敏元件。

光中的一些被耦合至这些金属反射器，并可以被反射回这些光敏元件。光可以在共享同一金属反射器的两个光敏元件之间反射。在光垂直于微透镜的轴线而入射的中心像素中，这可能是有利的。结果，这些中心像素可以更灵敏且几乎没有串扰。但是，在共享同一金属反射器的两个光敏元件之间反射的光可能不利于安置在离开阵列中心处的像素。对于安置在离开阵列中心的像素，光以相对于微透镜轴线倾斜的角度入射。这些边缘像素可能不太敏感，并且在共享同一金属反射器的两个像素之间可能有更多的色彩串扰。

本发明的实施例使该多个金属反射器的宽度从像素阵列的中心向该像素阵列的至少一个边缘而按比例调整，使得中心像素处的金属反射器宽于边缘像素处的金属反射器。这些宽度可以逐渐地减小而非突然减小。

本发明的实施例的一个优点在于可以减少边缘像素之间的串扰。另一优点在于图像传感器可以对边缘像素处的入射光更为灵敏。根据附图以及下文的详细说明，可以更加了解本发明的其它特征及优点。

附图说明

在各附图中，相似的标号一般表示相同的、功能上类似和/或结构上等效的要素。要素第一次出现时的附图系藉由标号中最左侧的一个或多个数字来表示，在附图中：

图1为根据本发明实施例的图像传感器的横截面侧视图。

图2为根据本发明实施例的图像传感器的俯视图。

图3为图示了根据本发明实施例如何确定图像传感器的金属层的比例因子的曲线图。

图4为图示了根据一种实施例的图像传感器的框图。

图5为图示了根据一种实施例的图像传感器阵列内的两个图像传感器像素的样品像素电路的电路图。

图6为图示了根据一种实施例的成像系统的框图。

具体实施方式