图像传感器的制作方法

图像传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月16日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请no.10-2020-0176127的优先权，该申请的全部内容出于所有目的以引用方式并入本文中。
技术领域
3.本发明构思涉及图像传感器。


背景技术：

4.图像传感器是接收光并生成电信号的基于半导体的传感器，并且可以包括具有多个单位像素的像素阵列、用于驱动像素阵列并生成图像的电路。图像传感器可以应用于诸如用于拍摄图像或移动图像的相机的数字图像处理装置，并且需要检测用于自动聚焦的成像镜头的焦点调节的状态。与包括仅用于与图像传感器分开地检测焦点的元件的现有技术的数字图像处理设备不同，近来，已经开发了使用检测相位差的方法的自动聚焦图像传感器。然而，存在的问题在于，与水平方向上的自动聚焦性能相比，竖直方向上的自动聚焦性能相对较差，因此，期望改进。


技术实现要素：

5.示例实施例提供了具有改进的性能的图像传感器，其中，使用包括光屏蔽膜和在竖直方向上延伸的微透镜的图像传感器，在竖直方向上补充自动聚焦功能。
6.根据示例实施例，一种图像传感器包括：基板，其包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面，基板包括在平行于第一表面的方向上布置的多个单位像素；第一光电二极管和第二光电二极管，其在多个单位像素中的每一个中位于基板的内部，并且在与第一方向垂直的第二方向上彼此分离；以及器件隔离膜，其位于多个单位像素之间。在多个单位像素当中，在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上并排的至少成对的像素共用微透镜，并且多个单位像素中的至少一个包括位于基板上方的光屏蔽膜。
7.根据示例实施例，一种图像传感器包括：基板，其包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面，基板包括在平行于第一表面的方向上布置的多个单位像素；第一光电二极管和第二光电二极管，其在多个单位像素中的每一个中位于基板的内部，并且在与第一方向垂直的第二方向上彼此分离；以及器件隔离膜，其位于多个单位像素之间。在多个单位像素当中，在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上并排的至少成对的像素共用在第二方向上并排的多个微透镜，并且多个微透镜中的每一个位于两个第一光电二极管或第二光电二极管上。
8.根据示例实施例，一种图像传感器包括：像素阵列，其包括在平行于基板的上表面的方向上布置的多个像素组，多个像素组中的每一个包括至少一个单位像素；以及像素电路，其从包括在多个像素组中的单位像素获得像素信号。单位像素由在垂直于基板的上表面的第一方向上延伸的器件隔离膜限定，单位像素中的每一个包括在垂直于第一方向的第
二方向上彼此间隔开的第一光电二极管和第二光电二极管以及在基板的第一表面上的滤色器，多个像素组中的至少一个包括多个屏蔽像素，多个屏蔽像素包括至少在第一方向上与第一光电二极管的一部分和第二光电二极管的一部分重叠的多个光屏蔽膜，并且多个屏蔽像素包括具有与不包括光屏蔽膜的单位像素中所包括的滤色器的颜色不同的颜色的滤色器。
附图说明
9.从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明构思的上述和其它方面、特征和优点，在附图中：
10.图1是示意性地示出根据一些示例实施例的图像传感器的框图；
11.图2是根据一些示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的电路图；
12.图3是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图；
13.图4至图7是根据图3中示出的一些示例实施例的图像传感器的截面图；
14.图8和图9是根据示例实施例的图像传感器的顶视图；
15.图10是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图；
16.图11是根据图10中示出的一些示例实施例的图像传感器的截面图；
17.图12至图14是根据示例实施例的图像传感器的顶视图；
18.图15和图16是示出根据示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的图；
19.图17和图18是根据示例实施例的图像传感器的顶视图；
20.图19至图26是根据示例实施例的图像传感器的顶视图；
21.图27至图30是根据示例实施例的图像传感器的顶视图；
22.图31是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图；
23.图32是示出根据一些示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的图；
24.图33是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图；以及
25.图34和图35是示意性地示出根据一些示例实施例的包括图像传感器的电子装置的图。
具体实施方式
26.在下文中，将参照附图描述示例实施例。
27.图1是示意性地示出根据一些示例实施例的图像传感器的框图。
28.参照图1，根据一些示例实施例的图像传感器1可以包括像素阵列10和逻辑电路20。
29.像素阵列10可以包括以阵列形状布置在多个行和多个列中的多个单位像素px。单位像素px中的每一个可以包括响应于光而产生电荷的至少一个光电转换元件、产生与由光电转换元件产生的电荷对应的像素信号的像素电路等。
30.光电转换元件可以包括由半导体材料形成的光电二极管和/或由有机材料形成的有机光电二极管。在一些示例实施例中，单位像素px中的每一个可以包括两个或更多个光电转换元件，并且包括在一个单位像素px中的两个或更多个光电转换元件可以接收不同颜色的光，从而接收电荷。
31.在一些示例实施例中，单位像素px可以各自包括第一光电二极管和第二光电二极管，并且第一光电二极管和第二光电二极管接收不同波段的光。第一光电二极管和第二光电二极管中的每一个可以产生电荷。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。
32.在一些示例实施例中，像素电路可以包括传送晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管。当单位像素px中的每一个具有两个或更多个光电转换元件时，单位像素px中的每一个可以包括用于处理由两个或更多个光电转换元件中的每个光电转换元件产生的电荷的像素电路。例如，根据一些示例实施例的图像传感器1中所包括的多个单位像素px中的每一个可以包括两个光电二极管。因此，与单位像素px中的每一个对应的像素电路可以包括传送晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管中的至少之一的两个或更多个。然而，这些仅仅是一些示例实施例，本示例实施例不限于此，并且光电转换元件中的至少一些可以共用晶体管中的一些。
33.逻辑电路20可包括用于控制像素阵列10的电路。例如，逻辑电路20可包括行驱动器21、读出电路22、列驱动器23和控制逻辑24。
34.行驱动器21可以以行单位驱动像素阵列10。例如，行驱动器21可以生成用于控制像素电路的传送晶体管的传输控制信号、用于控制复位晶体管的复位控制信号、用于控制选择晶体管的选择控制信号等，并且可以以行单位将信号输入到像素阵列10。
35.读出电路22可以包括相关双采样器(cds)、模数转换器(adc)等。相关双采样器可以通过列线连接到单位像素px。相关双采样器可以通过从连接到由行驱动器21的行线选择信号选择的行线的单位像素px接收像素信号来执行相关双采样。可以通过列线接收像素信号。模数转换器可以将由相关双采样器检测的像素信号转换成数字像素信号，并且将转换的信号发送到列驱动器23。
36.列驱动器23可以包括用于临时存储数字像素信号的锁存器或缓冲器电路以及放大电路，并且可以处理从读出电路22接收的数字像素信号。行驱动器21、读出电路22和列驱动器23可以由控制逻辑24控制。控制逻辑24可以包括用于控制行驱动器21、读出电路22和列驱动器23的操作时序的时序控制器。
37.在单位像素px当中，在水平方向上设置在相同位置的单位像素px可以共用相同的列线。例如，在竖直方向上布置在相同位置的单位像素px由行驱动器21同时选择，并且可以通过列线输出像素信号。在一些示例实施例中，读出电路22可以通过列线同时从由行驱动器21选择的单位像素px获得像素信号。像素信号可以包括复位电压和像素电压，并且像素电压可以是其中在单位像素px中的每一个中响应于光而产生的电荷反映在复位电压中的电压。然而，参照图1进行的描述不限于此，并且图像传感器可以另外包括其他组件并且可以以各种方式驱动。
38.图2是根据一些示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的电路图。
39.根据一些示例实施例的图像传感器1使用基于图2所示的像素电路的通过内部分离膜彼此分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2。因此，可以提供自动聚焦功能。然而，提供自动聚焦功能的单位像素的像素电路不必限于图2中所示的像素电路，并且可以根据需要添加或省略一些元件。
40.作为示例，单位像素px中的每一个可以包括第一光电二极管pd1、第二光电二极管pd2、处理由第一光电二极管pd1产生的电荷的第一像素电路、以及处理由第二光电二极管
pd2产生的电荷的第二像素电路。第一像素电路可以包括多个第一半导体装置，并且第二像素电路可以包括多个第二半导体装置。
41.第一像素电路可包括第一传送晶体管tx1、复位晶体管rx、选择晶体管sx和驱动晶体管dx。同时，第二像素电路可以包括第二传送晶体管tx2、复位晶体管rx、选择晶体管sx和驱动晶体管dx。如图2所示，第一像素电路和第二像素电路可以共用复位晶体管rx、选择晶体管sx和驱动晶体管dx。然而，这些仅仅是一些示例实施例，并且示例实施例不限于图2中示出的示例实施例，并且可以以各种方式设计第一像素电路和第二像素电路。同时，第一传送晶体管tx1和第二传送晶体管tx2、复位晶体管rx和选择晶体管sx的栅电极可以分别连接到驱动信号线tg1、tg2、rg和sg。
42.在一些示例实施例中，第一像素电路可根据第一光电二极管pd1产生的电荷产生第一电信号，并可将第一电信号输出到第一列线，且第二像素电路可根据第二光电二极管pd2产生的电荷产生第二电信号，并可将第二电信号输出到第二列线。根据一些示例实施例，彼此相邻设置的两个或更多个第一像素电路可以共用一条第一列线。类似地，彼此相邻设置的两个或更多个第二像素电路可以共用一条第二列线。彼此相邻设置的第二像素电路可以共用第二半导体装置中的一些。
43.第一传送晶体管tx1连接到第一传送栅极tg1和第一光电二极管pd1，并且第二传送晶体管tx2可以连接到第二传送栅极tg2和第二光电二极管pd2。同时，第一传送晶体管tx1和第二传送晶体管tx2可共用浮置扩散区fd。第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2可以产生并积累与从外部入射的光量成比例的电荷。第一传送晶体管tx1和第二传送晶体管tx2可将累积在第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2中的电荷顺序地传送至浮置扩散区fd。为了将由第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2中的任一者产生的电荷传送到浮置扩散区fd，可将彼此互补的信号施加到第一传送栅极tg1和第二传送栅极tg2。因此，浮置扩散区fd可累积由第一光电二极管pd1及第二光电二极管pd2中的任一者产生的电荷。
44.复位晶体管rx可周期性地复位累积在浮置扩散区fd中的电荷。例如，复位晶体管rx的电极可连接到浮置扩散区fd及电源电压vdd。当复位晶体管rx导通时，由于与电源电压vdd的电位差，在浮置扩散区fd中累积的电荷被放电，并且浮置扩散区fd被复位，并且浮置扩散区fd的电压可以与电源电压vdd相同。
45.可根据在浮置扩散区fd中累积的电荷量来控制驱动晶体管dx的操作。驱动晶体管dx可以与设置在单位像素px外部的电流源组合用作源极跟随器缓冲放大器。例如，可放大归因于浮置扩散区fd中的电荷的累积的电位改变且将其输出到输出线vout。
46.选择晶体管sx可以选择要以行单位读取的单位像素px。当选择晶体管sx导通时，从驱动晶体管dx输出的电信号可以被传输到选择晶体管sx。
47.逻辑电路20可以使用在第一传送晶体管tx1导通之后获得的第一像素信号和在第二传送晶体管tx2导通之后获得的第二像素信号来提供自动聚焦功能。
48.图3是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图。
49.参照图3，根据一些示例实施例的图像传感器100可以包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、以及微透镜ml1和ml2。例如，器件隔离膜dti可使多个单位像素px1、px2、px3和px4彼此分离且限定单位像素。在多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个中，第一光电二极管pd1和第二
光电二极管pd2以及微透镜ml1和ml2可在第一方向(例如，z方向)上重叠。微透镜ml1和ml2在第一方向上设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个的最上方，以使外部光入射。第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2可在垂直于第一方向的第二方向(例如，x方向)上彼此分离。同时，虽然图3中未示出，但是图像传感器100还可包括在第一光电二极管pd1与第二光电二极管pd2之间限定第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2的内部器件隔离膜。
50.通常，一个单位像素包括两个光电二极管的图像传感器可以检测通过使经由微透镜入射的外部光划分入射到以相同距离设置在一定距离处的光电二极管并进入图像传感器的两束光的相位差。例如，两束光之间的相位差可以对应于水平方向上的相位差。同时，图像传感器可以通过基于检测结果移动微透镜来执行自动聚焦操作。考虑到与光电二极管的布置相关的图像传感器的结构，检测竖直方向上的光的相位差的能力可能低于检测水平方向上的光的相位差的能力。详细地，图像传感器的竖直方向上的自动聚焦性能可能是个问题。
51.根据一些示例实施例的图像传感器100可包括具有从第一微透镜ml1变形(例如，不同于第一微透镜ml1)的形状的第二微透镜ml2和/或光屏蔽膜ms，以解决上述问题。例如，微透镜ml1和ml2可包括对应于一个单位像素的第一微透镜ml1，以及具有与第一微透镜ml1的形状不同的形状的第二微透镜ml2。然而，第二微透镜ml2的形状不限于图3中示出的示例实施例。替代地或附加地，图像传感器100可包括光屏蔽膜ms，该光屏蔽膜ms阻挡竖直方向(例如，垂直于第一方向和第二方向的第三方向(例如，y方向))上的部分光。例如，光屏蔽膜ms可以是包括钨(w)等的金属屏蔽层。例如，光屏蔽膜ms可以通过阻挡入射光的一部分来检测在竖直方向上划分的光的相位差。因此，图像传感器100可通过使用检测到的相位差来提高竖直方向上的自动聚焦性能。然而，光屏蔽膜ms的形状不限于图3中示出的示例实施例。包括上述第二微透镜ml2和/或光屏蔽膜ms的图像传感器100可检测竖直方向上的光的相位差，从而防止或减少竖直方向(例如，第三方向)上的自动聚焦性能的问题，同时保持水平方向(例如，第二方向)上的自动聚焦性能。
52.作为示例，根据图3中示出的一些示例实施例的图像传感器100可包括第二微透镜ml2和光屏蔽膜ms两者。同时，包括在图像传感器100中的光屏蔽膜ms可以在第一方向上与第二微透镜ml2的一部分重叠。然而，图3中示出的图像传感器100的配置仅是示例实施例，而本示例实施例不限于此。例如，根据示例实施例的图像传感器可包括第二微透镜ml2，并且可不包括光屏蔽膜ms。替代地或附加地，图像传感器可仅包括第一微透镜ml1，且可包括光屏蔽膜ms。例如，图像传感器可包括第二微透镜ml2和在第一方向上不与第二微透镜ml2重叠的光屏蔽膜ms。
53.在根据一些示例实施例的图像传感器100中，多个单位像素px1、px2、px3和px4当中的第一像素px1和第二像素px2可对应于一个第二微透镜ml2。详细地，第一像素px1和第二像素px2可共用第二微透镜ml2。例如，第一像素px1和第二像素px2可为在第三方向上并排设置的单位像素。同时，第三像素px3和第四像素px4中的每一个可对应于一个第一微透镜ml1。
54.在根据一些示例实施例的图像传感器100中，多个单位像素px1、px2、px3、px4当中的至少一个可包括用于改善竖直方向上的自动聚焦功能的光屏蔽膜ms。例如，包括光屏蔽
膜ms的至少一个单位像素可包括具有经修改的第二微透镜ml2的第一像素px1和第二像素px2之一。例如，在图3所示的图像传感器100中，第一像素px1可包括光屏蔽膜ms。在这种情况下，在垂直于第一方向的平面中，光屏蔽膜ms的面积可对应于第一像素px1的面积。
55.在根据一些示例实施例的图像传感器100中，包括光屏蔽膜ms的第一像素px1和与第一像素px1共用第二微透镜ml2的第二像素px2可包括具有相同颜色的滤色器。例如，第一像素px1和第二像素px2中所包括的滤色器可为白色。然而，这仅是示例实施例的一个示例，而本示例实施例不限于此，且滤色器可以是绿色、红色和蓝色中的任何一种，或者可以具有其它颜色。
56.图4至图7是根据图3中示出的一些示例实施例的图像传感器的剖视图。
57.图4至图7可以是图3中所示的图像传感器100的分别沿线i-i'至iv-iv'中的任何一个截取的截面图。作为示例，图4可以是示出沿图3的方向i-i'的截面的截面图，并且图5可以是示出沿图3中的线ii-ii'的截面的截面图。替代地或附加地，图6可以是示出沿图3的方向iii-iii'的截面的截面图，并且图7可以是示出沿图3的方向iv-iv'的截面的截面图。
58.参照图4至图7，根据一些示例实施例的图像传感器100可包括具有彼此相对的第一表面111和第二表面112的基板110，以及在基板110内设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti。例如，多个单位像素px1、px2、px3和px4可布置在平行于第一表面111的方向上。同时，所述多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括设置在基板110内部且在第二方向(例如，x方向)上彼此分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2。
59.尽管在图4至图7的截面图中未示出，但是在第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2之间还可以包括内部器件隔离膜。例如，器件隔离膜dti和内部器件隔离膜可以在包括半导体材料的基板110内在第一方向(例如，z方向)上延伸。器件隔离膜dti和内部器件隔离膜可以从第二表面112朝向第一表面111延伸。然而，本公开不限于此，并且可以根据工艺从第一表面111朝向第二表面112延伸。同时，当器件隔离膜dti和内部器件隔离膜从第一表面111朝向第二表面112延伸时，内部器件隔离膜连接到第一表面111，且可以不连接到第二表面112。例如，内部器件隔离膜在第一方向上的长度可以比器件隔离膜dti短。然而，本公开不限于此，并且内部器件隔离膜可以在第一方向上具有与器件隔离膜dti相同的长度。
60.在根据一些示例实施例的图像传感器100中，多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括设置在基板110的第一表面111上的滤色器121、122、123、124、光透射层130以及微透镜ml1和ml2。例如，光屏蔽膜ms可以设置在包括于第一像素px1中的第一滤色器121上。然而，这仅是示例实施例的一个示例，本示例实施例不限于此，光屏蔽膜ms的布置可根据示例实施例而改变。
61.多个单位像素px1、px2、px3和px4中的一些可各自包括设置在第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2上方的一个第一微透镜ml1。例如，第三像素和第四像素可各自包括一个第一微透镜ml1。同时，多个单位像素px1、px2、px3和px4中的其它单位像素可包括设置在第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2上方的第二微透镜ml2。例如，第一像素和第二像素可共用一个第二微透镜ml2。穿过微透镜ml1和ml2的光可一起入射到第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2上。如上所述，根据一些示例实施例的图像传感器100可通过使用经修改的第二微透镜ml2和/或光屏蔽膜ms来补充竖直方向上的自动聚焦功能。
62.在根据一些示例实施例的图像传感器100中，像素电路可设置在第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2下方。作为示例，像素电路可以包括多个元件160、连接到多个元件160的布线图案170、覆盖多个元件160和布线图案170的绝缘层180等，并且可以设置在基板110的第二表面112上。
63.像素电路可以包括浮置扩散区150。作为示例，多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括设置在第一光电二极管pd1及第二光电二极管pd2中的至少一者下方的浮置扩散区150。作为示例，浮置扩散区150中的每一个可以通过至少一个布线图案170彼此电连接，并且浮置扩散区150中的每一个的位置和面积可以根据示例实施例而变化。例如，与浮置扩散区150相邻的多个元件160可以是第一传送晶体管和第二传送晶体管。第一传送晶体管和第二传送晶体管中的每一个的栅极可以具有竖直结构，其中至少一些区域掩埋在基板110中。
64.参照图4，图像传感器100中所包括的多个单位像素px1、px2、px3和px4当中的第一像素px1可为用于补充竖直方向上的自动聚焦功能的像素。第三像素px3可为正常像素或为与水平方向上的自动聚焦功能相关的自动聚焦像素。例如，第一像素px1可包括在第三方向(例如，y方向)上延伸的第二微透镜ml2。替代地或附加地，第一像素px1可包括光屏蔽膜ms，并且可被定义为屏蔽像素。
65.参照图5和图6，图像传感器100中所包括的多个单位像素px1、px2、px3和px4当中的第二像素px2可为用于补充竖直方向上的自动聚焦功能的像素，且第四像素px4可为正常像素或为与水平方向上的自动聚焦功能相关的自动聚焦像素。例如，第二像素px2可包括在第三方向上延伸的第二微透镜ml2，且可以不包括光屏蔽膜ms，这与第一像素px1不同。例如，第二像素px2可与第一像素px1一起提升图像传感器100的竖直方向上的自动聚焦功能。
66.参照图7，图像传感器100可以包括彼此分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2。例如，在第三方向上，图像传感器100可具有不包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2的至少一个截面。
67.然而，图4至图7中示出的图像传感器100的截面图仅是一些示例实施例，并且示例实施例不限于此。例如，图像传感器100的截面图可以根据第二微透镜ml2、光屏蔽膜ms、器件隔离膜dti和内部器件隔离膜的形状以及各个组件与滤色器121、122、123和124之间的布置关系而改变。
68.图8和9是根据示例实施例的图像传感器的顶视图。
69.参照图8和图9，根据示例实施例的图像传感器200a和200b可以包括在半导体基板内部沿第二方向(例如，x方向)分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、以及微透镜ml1和ml2。作为示例，图像传感器200a和200b可以是其中光屏蔽膜ms被去除并且滤色器121、122、123和124与图3中示出的图像传感器100不同的图像传感器。其它组件可以对应于图像传感器100。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。作为示例，根据一些示例实施例，图像传感器200a和200b还可包括光屏蔽膜ms。
70.同时，第二微透镜ml2可设置在图像传感器200a和200b中所包括的多个单位像素px1、px2、px3和px4当中的第一像素px1和第二像素px2上方。第一微透镜ml1可设置在第三像素px3和第四像素px4上方。作为示例，第一像素px1和第二像素px2可在第三方向(例如y
方向)上并排设置。第二微透镜ml2可具有第一微透镜ml1变形(例如，与其不同)的形状。作为示例，第一微透镜ml1可以是与第三像素px3和第四像素px4的每一个对应的微透镜，且第一像素px1和第二像素px2可共用至少一个第二微透镜ml2。
71.参照图8，在根据一些示例实施例的图像传感器200a中，第一像素px1和第二像素px2可共用一个第二微透镜ml2。作为示例，由于多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2，因此在第一像素px1和第二像素px2中，可在两个第一光电二极管pd1和两个第二光电二极管pd2上方设置一个第二微透镜ml2。
72.在根据一些示例实施例的图像传感器200a中，在第三方向(例如，y方向)上并排设置的第一像素px1和第二像素px2可共用第二微透镜ml2，并且可用于补充竖直方向(例如，第三方向)上的自动聚焦性能。作为示例，图像传感器200a可检测通过与包括在一个单位像素中的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2对应的第二微透镜ml2入射的光在水平方向上的相位差。同时，第一像素px和第二像素px2中的每一个的第一光电二极管pd1可以在第三方向上分离，并且类似地，第二光电二极管pd2可以在第三方向上分离。作为示例，图像传感器200a可检测通过与设置在竖直方向上的两个第一光电二极管pd1和/或两个第二光电二极管pd2对应的第二微透镜ml2入射的光在竖直方向上的相位差。
73.在图8中示出的图像传感器200a中，第一微透镜ml1可在第二方向上具有长度x1且在第三方向上具有长度y1。同时，第二微透镜ml2可在第二方向上具有长度x2和在第三方向上具有长度y2。例如，由于第一像素px1和第二像素px2共用一个第二微透镜ml2，因此第二方向上，第二微透镜ml2和第一微透镜ml1可具有相同长度。替代地或附加地，第二微透镜ml2在第三方向上可具有大于第一微透镜ml1的长度的长度。详细地，x1可与x2基本(例如，大约)相同，且y1可小于y2。例如，y2可以大于或等于y1的两倍(或更多)。
74.参照图9，在根据一些示例实施例的图像传感器200b中，第一像素px1和第二像素px2可共用两个第二微透镜ml2。例如，由于多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2，所以第二微透镜ml2中的每一个具有第一像素px1。第二微透镜ml2可设置在两个第一光电二极管pd1或两个第二光电二极管pd2上方。
75.在图9中示出的图像传感器200b中，第一微透镜ml1可在第二方向上具有长度x1且在第三方向上具有长度y1。同时，第二微透镜ml2中的每一个可在第二方向上具有长度x3且在第三方向上具有长度y3。例如，由于第一像素px1和第二像素px2共用两个第二微透镜ml2，因此第二微透镜ml2在第二方向上可具有短于第一微透镜ml1的长度的长度。替代地或附加地，第二微透镜ml2在第三方向上可具有大于第一微透镜ml1的长度的长度。详细地，x1可以是大于x3的值，而y1可以是小于y3的值。例如，x1可以大于或等于x3的两倍(或更多)，且y3可以大于或等于y1的两倍(或更多)。
76.根据本发明的一些示例实施例的图像传感器200b的操作可类似于图8所示的图像传感器200a的操作。例如，入射到第二微透镜ml2中的每一个上的光可入射到两个第一光电二极管pd1或两个第二光电二极管pd2上。因此，图像传感器200b可以提高竖直方向(例如，第三方向)上的自动聚焦性能。然而，图9所示的图像传感器200b中所包括的第一像素px1和第二像素px2在水平方向(例如，第二方向)上可能具有相对较差的自动聚焦性能。
77.在图像传感器200a和200b中，根据用于改善竖直方向上的自动聚焦性能的示例实
施例，使用经修改的第二微透镜ml2而不使用光屏蔽膜，并且第二微透镜ml2的修改形状不限于图8和图9，并且可以根据示例实施例而改变。同时，在图8和图9所示的图像传感器200a和200b中，第一像素px1和第二像素px2中所包括的滤色器被示出为具有不同的颜色，但不限于此。例如，由于入射光的相位差可根据滤色器的颜色而变化，因此包括在第一像素px1和第二像素px2(包括第二微透镜ml2)中的滤色器可具有相同的颜色。例如，第一像素px1和第二像素px2中所包括的滤色器可为绿色。然而，示例实施例不限于此，并且可以是红色、蓝色或其它颜色。
78.图10是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图。
79.参照图10，根据一些示例实施例的图像传感器300a可包括在半导体基板内部沿第二方向(例如，x方向)分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2。器件隔离膜dti、第一微透镜ml1和光屏蔽膜ms可以设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间。作为示例，图像传感器300a可为包括与第一像素px1和第二像素px2中的每一个对应的第一微透镜ml1而非图3中示出的图像传感器100中的第二微透镜ml2。其他组件可以对应于包括在图像传感器100中的组件。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。作为示例，根据一些示例实施例，图像传感器300a可具有不同布置的光屏蔽膜ms，或者还可包括第二微透镜ml2。
80.在根据一些示例实施例的图像传感器300a中所包括的多个单位像素px1、px2、px3和px4当中，第一像素px1可包括用于阻挡入射光的一部分的光屏蔽膜ms。例如，包括在图像传感器300a中的光屏蔽膜ms可在第一方向上与第一微透镜ml1的一部分重叠。然而，光屏蔽膜ms的形状不限于图10中示出的示例实施例。包括光屏蔽膜ms的图像传感器300a可通过检测竖直方向(例如，第三方向)上的光的相位差来防止或减少竖直方向上的自动聚焦性能的问题，同时维持水平方向(例如，第二方向)上的自动聚焦性能。
81.在根据一些示例实施例的图像传感器300a中，多个单位像素px1、px2、px3、px4中的至少一个可包括用于改善竖直方向上的自动聚焦功能的光屏蔽膜ms。例如，包括在图像传感器300a中的第一像素px1可包括光屏蔽膜ms。在此情况下，第一像素px1可被定义为屏蔽像素。在屏蔽像素中，光屏蔽膜ms可以具有与设置在其上的微透镜的光轴重叠的边界面。详细地，图10中示出的图像传感器300a的第一像素px1可以是包括光屏蔽膜ms的屏蔽像素。例如，第一像素px1可包括第一微透镜ml1，且第一微透镜ml1的光轴可为穿过第一像素px1的中心的轴。同时，光屏蔽膜ms的边界面可以穿过第一微透镜ml1的光轴。例如，光屏蔽膜ms可以具有穿过第一微透镜ml1的光轴并且位于垂直于第三方向的平面上的边界面。详细地，在垂直于第一方向的平面中，光屏蔽膜ms的面积可对应于第一像素px1的面积的一半(或大约一半)。
82.在根据一些示例实施例的图像传感器300a中，包括光屏蔽膜ms的第一像素px1可包括与不包括光屏蔽膜ms的其它单位像素px2、px3和px4的滤色器不同颜色的滤色器。例如，第一像素px1中所包括的滤色器可为白色。然而，这仅是示例实施例的一个示例，本示例实施例不限于此，第一像素px1中所包括的滤色器可为绿色、红色和蓝色中的任一种，或者可为另外的颜色。
83.图11是根据图10中示出的一些示例实施例的图像传感器的截面图。
84.图11可以是图10所示的图像传感器300a的沿线v-v'截取的截面图。图11中示出的图像传感器300a可对应于图6中示出的图像传感器100的截面图。作为示例，根据一些示例
实施例的图像传感器300a可包含具有彼此面对的第一表面311和第二表面312的基板310，以及在基板310中设置在单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜。同时，所述多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个可包括设置在基板310内部且在第二方向(例如，x方向)上彼此分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2。
85.然而，图像传感器300a可包括与图6所示的图像传感器100所包括的滤色器121、122、123、124、光屏蔽膜ms以及第二微透镜ml2不同的配置。例如，图像传感器300a可包括两个第一微透镜ml1而不是第二微透镜ml2，并且替代地或附加地，可包括对应于第一像素px1的一半(或大约一半)的光屏蔽膜ms，并且第二像素px2所包括的滤色器322可具有与第一像素px1所包括的滤色器321的颜色不同的颜色。例如，第二像素px2所包括的滤色器322可为蓝色，而第一像素px1所包括的滤色器321可为白色。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。作为示例，这可分别从图3和图10示出的图像传感器100和300a的顶视图进行解释。然而，本公开不限于此，并且光屏蔽膜ms的布置和形状可根据示例实施例而改变。
86.图12至图14是根据示例实施例的图像传感器的顶视图。
87.图12至图13所示的图像传感器300b、300c和300d可以是与图10所示的图像传感器300a对应的实施例。例如，图像传感器300b、300c和300d可以包括具有相同尺寸的第一微透镜ml1和在第一方向(例如，z方向)上与第一微透镜ml1重叠的光屏蔽膜ms。然而，光屏蔽膜ms的布置和数量可根据示例实施例而变化。同时，包括光屏蔽膜ms的屏蔽像素可以包括相同颜色的滤色器。作为示例，屏蔽像素可以包括白色滤色器。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。
88.例如，参照图12至图14，图像传感器300b、300c和300d中的每一个所包括的第一像素px1可以是包括光屏蔽膜ms的屏蔽像素。光屏蔽膜ms可以具有与设置在其上的第一微透镜ml1的光轴重叠的边界面。例如，第一像素px1可包括第一微透镜ml1，且第一微透镜ml1的光轴可为穿过第一像素px1的中心的轴。例如，光屏蔽膜ms可以具有穿过第一微透镜ml1的光轴并且位于垂直于第三方向的平面上的边界面。因此，在垂直于第一方向的平面中，光屏蔽膜ms的面积可对应于第一像素px1的面积的一半(或大约一半)。光屏蔽膜ms可在第一方向上与第一光电二极管pd1的一部分和第二光电二极管pd2的一部分重叠。
89.一起参照图10和图12，根据一些示例实施例的图像传感器300a和300b可包括基于沿第二方向(例如，x方向)穿过第一微透镜ml1的光轴的边界面沿第三方向设置在不同位置的光屏蔽膜ms。作为示例，图10中示出的图像传感器300a可以包括设置在第一位置的光屏蔽膜ms，且图12中示出的图像传感器300b可以包括设置在第二位置的光屏蔽膜ms。例如，第一位置和第二位置可以分别表示相对于穿过第一微透镜ml1的光轴的边界平面在第三方向上的向上和向下。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。例如，图像传感器300a和300b可以包括多个屏蔽像素，每个屏蔽像素包括设置在第一位置和第二位置的光屏蔽膜ms。作为示例，包括设置在第一位置的光屏蔽膜ms的屏蔽像素可被定义为第一屏蔽像素，且包括设置在第二位置的光屏蔽膜ms的屏蔽像素可被定义为第二屏蔽像素。例如，包括在图像传感器300a和300b中的每一个中的第一屏蔽像素的数量可以与第二屏蔽像素的数量相同。
90.参照图13，第一屏蔽像素和第二屏蔽像素两者都可以包括在以2
×
2形状布置的拜耳(bayer)滤色器的阵列中。同时，第一屏蔽像素和第二屏蔽像素可以在第二方向和第三方
向上都不相邻。例如，第一屏蔽像素可为第一像素px1，且第二屏蔽像素可为第四像素px4。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。例如，第一屏蔽像素可为第四像素px4，且第二屏蔽像素可为第一像素px1。此外，第一屏蔽像素可为第二像素px2或第三像素px3，且第二屏蔽像素可为第三像素px3或第二像素px2。
91.参照图14，第一屏蔽像素和第二屏蔽像素可以在第三方向上相邻，并且可以不在第二方向上相邻。例如，第一屏蔽像素可为第二像素px2，且第二屏蔽像素可为第一像素px1。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。例如，第一屏蔽像素可为第一像素px1，且第二屏蔽像素可为第二像素px2。此外，第一屏蔽像素可为第三像素px3或第四像素px4，且第二屏蔽像素可为第四像素px4或第三像素px3。
92.同时，在根据一些示例实施例的图像传感器300a、300b、300c和300d中，本示例实施例的多个单位像素px1、px2、px3和px4的布置不限于所示出的。作为示例，图像传感器300a、300b、300c和300d可包含各种像素布置，而不仅是单位像素px1、px2、px3和px4中的任一者的多个的布置。
93.图15和图16是示出根据示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的示图。
94.首先，参照图15，根据一些示例实施例的图像传感器的像素阵列10a可以包括多个单位像素px。例如，像素阵列10a可包括正常像素和自动聚焦像素。正常像素和自动聚焦像素中的每一个可以是多个，并且可以不同地修改数目。例如，图像传感器的像素阵列10a可仅包括自动聚焦像素。然而，这仅仅是示例实施例的示例，本示例实施例不限于此，并且正常像素的数量可以大于自动聚焦像素的数量。此外，自动聚焦像素的位置不受限制，并且可以进行各种修改。
95.自动聚焦像素可以包括第一光电二极管和第二光电二极管。在自动聚焦像素中，第一光电二极管和第二光电二极管可以沿着一个方向(水平方向)布置，并且第一光电二极管和第二光电二极管可以共用一个微透镜。然而，这仅是示例实施例的示例，本示例实施例不限于此，且在第三方向(例如，y方向)上相邻的两个单位像素可共用一个微透镜。替代地或附加地，根据示例实施例，在一些自动聚焦像素中，第一光电二极管和第二光电二极管可以布置在不同的方向上。
96.同时，图像传感器的像素阵列10a可以包括具有光屏蔽膜的屏蔽像素spx。例如，屏蔽像素spx可以检测入射光在竖直方向上的相位差。因此，屏蔽像素spx可以用于补充图像传感器在竖直方向上的自动聚焦性能。同时，在检测像素信号和执行图像感测操作方面，屏蔽像素spx可以是缺陷像素。因此，在图像传感器的操作期间，可以应用用于处理屏蔽像素spx的附加调整算法。
97.根据一些示例实施例的图像传感器的像素阵列10a可包括滤色器，该滤色器具有产生具有拜耳图案的图像的布置。例如，在图像传感器的像素阵列10a中，可以重复地配置以红色、绿色和蓝色的顺序布置的2
×
2拜耳滤色器阵列。然而，这仅是示例实施例的示例，并且重复配置的滤色器的布置可以变化。例如，白色滤色器可以包括在滤色器布置中。作为示例，包括光屏蔽膜的屏蔽像素可以包括白色滤色器。
98.包括拜耳滤色器布置的像素阵列10a的像素布置不限于图15中所示出的示例实施例。作为示例，像素阵列10a的像素布置可以具有图3、图8至图10以及图12至图14中示出的像素布置。然而，这仅是示例，且本示例实施例不限于此。例如，根据一些示例实施例的图像
传感器的像素阵列10a可以具有除了上述像素布置之外的布置，并且可以具有多种不同的像素布置。考虑到图像传感器的性能，包括屏蔽像素spx的像素阵列10a的像素布置可以需要根据需要或期望被适当地设计。
99.同时，参照图16，像素阵列10b可包括在与基板的上表面平行的方向上布置的多个像素组pg1和pg2。替代地或附加地，多个像素组pg1和pg2可各自包括多个单位像素px，且所述多个单位像素px中的每一个可包括第一光电二极管和第二光电二极管。然而，根据示例实施例，单位像素px中的仅一些可以包括第一光电二极管和第二光电二极管，或者单位像素px中的至少一些可以包括第一光电二极管和第二光电二极管。布置方向可以不同。同时，图15中所示的像素阵列10a可以被定义为包括各自具有一个单位像素px的像素组的像素阵列10a。
100.同时，图像传感器的像素阵列10b可以包括具有光屏蔽膜的屏蔽像素spx。多个像素组pg1和pg2可包括不具有屏蔽像素spx的第一像素组pg1和具有屏蔽像素spx的第二像素组pg2。包括在屏蔽像素spx中的光屏蔽膜可以至少在第一方向上与第一光电二极管的一部分和第二光电二极管的一部分重叠。然而，这仅是示例实施例的示例，本示例实施例不限于此，当图像传感器不包括屏蔽像素spx时，第二像素组pg2可被定义为包括经修改的第二像素的像素组，以补充竖直方向上的自动聚焦性能。
101.根据一些示例实施例的图像传感器的像素阵列10b可以包括滤色器，该滤色器具有产生具有tetra图案的图像的布置。作为示例，图像传感器的像素阵列10b可以具有4
×
4的tetra滤色器阵列，其中红色、绿色和蓝色各自都以2
×
2的形状布置。同时，多个像素组pg1和pg2中的每一个可包括2
×
2的单位像素px。详细地，包括在多个像素组pg中的2
×
2的单位像素px可以包括相同颜色的滤色器。作为示例，如上所述重复布置的tetra滤色器的阵列可以构成像素阵列10b。然而，这仅是示例实施例的示例，并且重复配置的滤色器的布置可以变化。同时，屏蔽像素spx可以包括白色滤色器。因此，包括屏蔽像素spx的第二像素组pg2可包括不同颜色的滤色器。
102.同时，包括tetra滤色器布置的像素阵列10b的像素布置不限于图16中所示的示例实施例。稍后将描述与像素阵列10b的像素布置相关的示例实施例。
103.图17至图31是根据示例实施例的图像传感器的顶视图。
104.图17和图18可以是包括经修改的第二微透镜ml2而没有光屏蔽膜的图像传感器400a和400b的顶视图。
105.参照图17和图18，根据示例实施例的图像传感器400a和400b可以包括在半导体基板内沿第二方向(例如，x方向)分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、以及微透镜ml1和ml2。作为示例，图像传感器400a和400b可以是被改变为在图8和图9所示的图像传感器200a和200b中包括具有tetra滤色器布置的滤色器的图像传感器。
106.同时，图像传感器400a和400b可包括第一像素组pg1和第二像素组pg2，第一像素组pg1包括仅具有第一微透镜ml1的单位像素，而第二像素组pg2包括具有经修改的第二微透镜ml2的单位像素。作为示例，在第二像素组pg2所包括的多个单位像素px1、px2、px3和px4当中，第二微透镜ml2可设置于第一像素px1和第二像素px2上方，且第一微透镜ml1可设置于第三像素px3和第四像素px4上。作为示例，第一像素px1和第二像素px2可为在第三方
向(例如，y方向)上并排设置的单位像素。作为示例，第一微透镜ml1可以是与第三像素px3和第四像素px4中的每一个对应的微透镜，且第一像素px1和第二像素px2可共用至少一个第二微透镜ml2。
107.参照图17，在根据一些示例实施例的图像传感器400a中，第一像素px1和第二像素px2可共用一个第二微透镜ml2。作为示例，由于所述多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2，因此可在第一像素px1和第二像素px2中的两个第一光电二极管pd1和两个第二光电二极管pd2上方设置一个第二微透镜ml2。
108.同时，参照图18，在根据一些示例实施例的图像传感器400b中，第一像素px1和第二像素px2可共用两个第二微透镜ml2。作为示例，由于多个单位像素px1、px2、px3和px4中的每一个包括第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2，所以第二微透镜ml2中的每一个可设置在第一像素px1和第二像素px2中的两个第一光电二极管pd1或两个第二光电二极管pd2上方。
109.图19至图26为包括光屏蔽膜ms并包括第一微透镜ml1的图像传感器500a、500b、500c、500d、500e、500f、500g、500h的顶视图。
110.根据一些示例实施例的图像传感器500a、500b、500c、500d、500e、500f、500g、500h可以包括在半导体基板的内部沿第二方向(例如，x方向)彼此分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、具有相同尺寸的第一微透镜ml1、以及光屏蔽膜ms。作为示例，图像传感器500a、500b、500c、500d、500e、500f、500g和500h可为修改为包括具有来自图10以及图12至图14中示出的图像传感器300a、300b、300c和300d的tetra滤色器布置的滤色器的图像传感器。
111.同时，图像传感器500a、500b、500c、500d、500e、500f、500g和500h可包括第一像素组pg1和第二像素组pg2，第一像素组pg1包括不具有光屏蔽膜ms的单位像素，而第二像素组pg2包括用于阻挡入射光的一部分的光屏蔽膜ms。在这种情况下，包括光屏蔽膜ms的单位像素可以是屏蔽像素。例如，光屏蔽膜ms可以具有穿过第一微透镜ml1的光轴并且位于与第三方向垂直的平面上的边界面。因此，在垂直于第一方向的平面中，光屏蔽膜ms的面积可以对应于屏蔽像素的面积的一半(或大约一半)。
112.作为示例，光屏蔽膜ms可相对于穿过第一微透镜ml1的光轴的边界面设置在第三方向上彼此不同的第一位置或第二位置。作为示例，包括设置在第一位置中的光屏蔽膜ms的屏蔽像素可被定义为第一屏蔽像素，而包括设置在第二位置中的光屏蔽膜ms的屏蔽像素可被定义为第二屏蔽像素。同时，光屏蔽膜ms的布置和数量可根据示例实施例而变化。图像传感器500a、500b、500c、500d、500e、500f、500g和500h中的每一个中所包括的第一屏蔽像素的数量可以与第二屏蔽像素的数量相同。
113.参照图19，一个第二像素组pg2可包括两个屏蔽像素。例如，两个屏蔽像素可以包括设置在相同位置中的光屏蔽膜ms。同时，两个屏蔽像素可以在第三方向上彼此相邻。例如，第二像素组pg2中所包括的第一像素px1和第二像素px2可为第一屏蔽像素。然而，本发明不限于此，第一像素px1和第二像素px2可为第二屏蔽像素。此外，第二像素组pg2中所包括的第三像素px3和第四像素px4可为第一屏蔽像素或第二屏蔽像素。
114.参照图20，具有一个tetra滤色器布置的单位像素可以包括两个第二像素组pg2。例如，一个第二像素组pg2可包括一个屏蔽像素。例如，第二像素组pg2可包括具有设置在相
同位置的光屏蔽膜ms的屏蔽像素。例如，第二像素组pg2中的每一个可以包括第一屏蔽像素。
115.如图21和图22所示，一个第二像素组pg2可包括两个屏蔽像素。例如，两个屏蔽像素可以包括设置在不同位置的光屏蔽膜ms。同时，两个屏蔽像素可以在第三方向上彼此相邻。作为示例，在图21所示的图像传感器500c中，第二像素组pg2中所包括的第一像素px1可为第一屏蔽像素，且第二像素px2可为第二屏蔽像素。同时，在图22所示的图像传感器500d中，第二像素组pg2中所包括的第三像素px3可为第二屏蔽像素，且第四像素px4可为第一屏蔽像素。然而，本公开不限于此，第一像素px1可为第二屏蔽像素，且第二像素px2可为第一屏蔽像素。此外，第二像素组pg2中所包括的第三像素px3可为第一屏蔽像素，且第四像素px4可为第二屏蔽像素。
116.参照图23和图24，一个第二像素组pg2可以包括两个屏蔽像素。同时，两个屏蔽像素可以在第二方向和第三方向上彼此不相邻。例如，两个屏蔽像素可以包括设置在相同位置或不同位置的光屏蔽膜ms。例如，第二像素组pg2中所包括的第一像素px1和第四像素px4可为第一屏蔽像素。替代地，第一像素px1可为第一屏蔽像素，且第四像素px4可为第二屏蔽像素。然而，本示例实施例不限于此。例如，第二像素组pg2中所包括的第二像素px2和第三像素px3可为屏蔽像素。例如，参照图26，第二像素px2可为第一屏蔽像素，且第三像素px3可为第二屏蔽像素。
117.参照图25，具有一个tetra滤色器布置的单位像素可包括两个第二像素组pg2。例如，一个第二像素组pg2可包括一个屏蔽像素。例如，第二像素组pg2可包括具有设置在不同位置的光屏蔽膜ms的屏蔽像素。例如，第二像素组pg2中的每一个可以包括第一屏蔽像素和第二屏蔽像素。同时，第二像素组pg2中的每一个中所包括的屏蔽像素可设置在不同位置。作为示例，在包括第一屏蔽像素的第二像素组pg2中，第一屏蔽像素可为第一像素px1，且在包括第二屏蔽像素的第二像素组pg2中，第二屏蔽像素可为设置在与第四像素px4对应的位置处的单位像素。
118.图27至图31可为包括光屏蔽膜ms和经修改的第二微透镜ml2的图像传感器600a、600b、600c、600d和700的顶视图。
119.参照图27至图31，图像传感器600a、600b、600c、600d和700可以包括在半导体基板内部沿第二方向(例如，x方向)分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、第一微透镜ml1、从第一微透镜ml1修改的第二微透镜ml2、以及光屏蔽膜ms。
120.参照图27至图30，包括光屏蔽膜ms的单位像素可与第二微透镜ml2对应。详细地，光屏蔽膜ms可以在第一方向上与第二微透镜ml2重叠。同时，根据一些示例实施例，第二微透镜ml2和光屏蔽膜ms的位置可以改变。
121.参照图27，第一像素px1和第二像素px2可共用第二微透镜ml2。同时，第一像素px1可包括光屏蔽膜ms，并且第一像素px1可根据光屏蔽膜ms的位置而被定义为第一屏蔽像素。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。
122.例如，参照图28，第三像素px3和第四像素px4可共用第二微透镜ml2。同时，第四像素px4可包括光屏蔽膜ms，并且第四像素px4可根据光屏蔽膜ms的位置而被定义为第二屏蔽像素。
123.此外，参照图29和图30，在第三方向上并排设置的两个单位像素可共用两个第二微透镜ml2。例如，第一像素px1和第二像素px2或第三像素px3和第四像素px4可共用两个第二微透镜ml2。因此，第二微透镜ml2中的每一个在第二方向上可以具有小于单位像素的长度的长度。同时，图29的图像传感器600c中所包括的第二像素组pg2的第一像素px1可包括光屏蔽膜ms，并且第一像素px1可根据光屏蔽膜ms的位置而被定义为第一屏蔽像素。图30的图像传感器600d中所包括的第二像素组pg2的第四像素px4可包括光屏蔽膜ms，且第四像素px4可根据光屏蔽膜ms的位置而被定义为第二屏蔽像素。
124.参照图31，包括光屏蔽膜ms的屏蔽像素可不与第二微透镜ml2对应。作为示例，具有一个tetra滤色器布置的单位像素可以包括两个第二像素组pg2，且第二像素组pg2中的每一个可以包括光屏蔽膜ms或第二微透镜ml2。然而，本示例实施例的光屏蔽膜ms和第二微透镜ml2的位置和布置不限于图31所示。
125.同时，光屏蔽膜ms的布置和数量可根据示例实施例而变化。包括在图像传感器600a、600b、600c、600d和700中的每一个中的第一屏蔽像素的数量可以与第二屏蔽像素的数量相同。
126.图32是示出根据一些示例实施例的包括在图像传感器中的像素阵列的示图。
127.接着，参照图32，像素阵列10c可包括类似于图16中示出的像素阵列10b的多个像素组pg1和pg2，且像素组pg1和pg2中的每一个可包括多个单位像素px。每素组pg1和pg2中的每一个中所包括的单位像素px可包含相同颜色的滤色器。然而，与图16中示出的像素阵列10b不同，像素阵列10c中所包括的多个像素组pg1和pg2中的每一个可包含3
×
3的像素px。详细地，根据一些示例实施例的图像传感器的像素阵列10c可以包括滤色器，该滤色器具有用于生成具有nona图案的图像的布置。作为示例，图像传感器的像素阵列10c可以具有6
×
6炉式(furnace)或滤色器阵列，其中，红色、绿色和蓝色每个都以3
×
3形式布置。然而，这仅是示例实施例的示例，并且重复配置的滤色器的布置可以变化。
128.根据一些示例实施例的图像传感器通过包括在像素阵列10c的单位像素px的至少一个中的第二微透镜和光屏蔽膜，提供了图像传感器在竖直方向上的改进的自动聚焦性能。例如，包括光屏蔽膜的单位像素px可以被定义为屏蔽像素spx。同时，多个像素组pg1和pg2可包括不具有屏蔽像素spx的第一像素组pg1以及具有屏蔽像素spx的第二像素组pg2。然而，这仅是示例实施例的示例，示例实施例不限于此，当图像传感器不包括屏蔽像素spx时，第二像素组pg2可被定义为包括具有经修改的第二微透镜的像素组，以补充竖直方向上的自动聚焦性能。
129.图32中所示的像素阵列10c中所包括的单位像素px可被布置成具有各种布置。因此，可以提高或最大化图像传感器的自动聚焦性能。
130.图33是根据一些示例实施例的图像传感器的顶视图。
131.参照图33，根据示例实施例的图像传感器800可以是包括具有炉式滤色器布置的滤色器的图像传感器。作为示例，图像传感器800可以包括在半导体基板内沿第二方向(例如，x方向)分离的第一光电二极管pd1和第二光电二极管pd2、设置在多个单位像素px1、px2、px3和px4之间的器件隔离膜dti、第一微透镜ml1、从第一微透镜ml1修改的第二微透镜ml2、以及光屏蔽膜ms。然而，这仅仅是示例，本示例实施例不限于此。例如，图像传感器800可以不包括光屏蔽膜ms或者可以不包括第二微透镜ml2。替代地或附加地，图33中所示出的
图像传感器800在第一像素px1和第二像素px2中共用第二微透镜ml2，且第一像素px1被示出为屏蔽像素。然而，本示例实施例不限于此。
132.图34和图35是示意性地示出了根据一些示例实施例的包括图像传感器的电子装置的图。
133.参照图34，电子装置1000可以包括相机模块组1100、应用处理器1200、pmic 1300和外部存储器1400。
134.相机模块组1100可以包括多个相机模块1100a、1100b和1100c。尽管附图示出了布置三个相机模块1100a、1100b和1100c的一些示例实施例，但是示例实施例不限于此。在一些示例实施例中，相机模块组1100可以被修改为仅包括两个相机模块。替代地或附加地，在一些示例实施例中，相机模块组1100可以被修改和实现为包括n个(其中n是4或更大的自然数)相机模块。替代地或附加地，在一些示例实施例中，包括在相机模块组1100中的多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少一个可以包括根据参照附图描述的示例实施例中的一个的图像传感器。
135.在下文中，将参照图35更详细地描述相机模块1100b的详细配置，但是下面的描述可以等同地应用于根据一些示例实施例的其它相机模块1100a和1100c。
136.参照图35，相机模块1100b可以包括棱镜1105、光路折叠元件(以下称为“opfe”)1110、致动器1130、图像感测装置1140和存储单元1150。
137.棱镜1105可以改变从包括光反射材料的反射表面1107的外部入射的光l的路径。
138.在一些示例实施例中，棱镜1105可以将沿第一方向x入射的光l的路径改变为沿垂直于第一方向x的第二方向y。替代地或附加地，棱镜1105使光反射材料的反射表面1107沿围绕中心轴1106的方向a旋转，或使中心轴1106沿方向b旋转以使反射表面1107在第一方向x上移动。入射光l的路径可以在竖直的第二方向y上改变。在这种情况下，opfe 1110也可以在垂直于第一方向x和第二方向y的第三方向z上移动。
139.在一些示例实施例中，如图示，棱镜1105在a方向上的最大旋转角在正( )a方向上小于15度，并且可以在负(-)a方向上大于15度。然而，实施例不限于此。
140.在一些示例实施例中，棱镜1105可以在正( )或负(-)b方向上在20度之间移动，或者在10度和20度之间移动，或者在15度和20度之间移动，其中移动的角度是正的。它可以在( )或负(-)b方向上以相同的角度移动，或者它可以在大约1度范围内移动到几乎相同的角度。
141.在一些示例实施例中，棱镜1105可以在与中心轴1106的延伸方向平行的第三方向(例如，z方向)上移动反光材料的反射表面1107。
142.opfe 1110可包括例如由m(其中m是自然数)个组组成的光学透镜。m个透镜可在第二方向y上移动，以改变相机模块1100b的光学变焦比。例如，当相机模块1100b的基本光学变焦放大率是z时，当移动opfe 1110中所包括的m个光学透镜时，相机模块1100b的光学变焦放大率是3z或5z，或者可以被改变到5z或更高的光学变焦放大率。
143.致动器1130可以将opfe 1110或光学透镜(下文中，称为光学透镜)移动到特定位置。例如，致动器1130可以调节光学透镜的位置，使得图像传感器1142被定位在光学透镜的焦距处以用于精确感测。
144.图像感测装置1140可包括图像传感器1142、控制逻辑1144和存储器1146。图像传
感器1142可使用通过光学透镜提供的光l来感测感测目标的图像。控制逻辑1144可以控制相机模块1100b的整体操作。例如，控制逻辑1144可以根据通过控制信号线cslb提供的控制信号来控制相机模块1100b的操作。
145.存储器1146可以存储相机模块1100b的操作所必需的信息，诸如校准数据1147。校准数据1147可以包括相机模块1100b使用从外部提供的光l产生图像数据所必需的信息。校准数据1147可以包括例如关于上述旋转度的信息、关于焦距的信息、关于光轴的信息等。当相机模块1100b以其焦距根据光学镜头的位置而改变的多状态相机的形式实现时，校准数据1147可以包括用于光学透镜的每个位置(或状态)的焦距值以及与自动聚焦有关的信息。
146.存储单元1150可以存储通过图像传感器1142感测的图像数据。存储单元1150可以设置在图像感测装置1140的外部，并且可以以与构成图像感测装置1140的传感器芯片堆叠的形式实现。在一些示例实施例中，存储单元1150可以被实现为电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，但是示例实施例不限于此。
147.一起参照图34和图35，在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可以包括致动器1130。因此，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可以根据包括在其中的致动器1130的操作而包括相同或不同的校准数据1147。
148.在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的一个相机模块(例如，1100b)可以是包括上述棱镜1105和opfe1110的折叠透镜型相机模块，而其余的相机模块(例如，1100a和1100c)可以是不包括棱镜1105和opfe 1110的竖直型相机模块，但是示例实施例不限于此。
149.在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的一个相机模块(例如，1100c)是用于使用例如红外线(ir)来提取深度信息的竖直相机，并且可以是一种类型的深度相机。在这种情况下，应用处理器1200将从深度相机提供的图像数据和从另一相机模块(例如，1100a或1100b)提供的图像数据合并以生成3d深度图像。
150.在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少两个相机模块(例如，1100a和1100b)可以具有不同的视野场(视场)。在这种情况下，例如，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少两个相机模块(例如，1100a、1100b)的光学透镜可以彼此不同，但不限于此。
151.替代地或附加地，在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的视角可以彼此不同。在这种情况下，包括在多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个中的光学透镜也可以彼此不同，但是本公开不限于此。
152.在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可以彼此物理地分离并设置。例如，一个图像传感器1142的感测区域没有被多个相机模块1100a、1100b和1100c划分和使用，而是可以在多个相应的相机模块1100a、1100b和1100c的内部设置独立的图像传感器1142。
153.返回参照图34，应用处理器1200可包括图像处理装置1210、存储器控制器1220和内部存储器1230。应用处理器1200可以与多个相机模块1100a、1100b和1100c分开实现。例如，应用处理器1200和多个相机模块1100a、1100b和1100c可以通过彼此分离而作为单独的半导体芯片来实现。
154.图像处理装置1210可包括多个子图像处理器1212a、1212b和1212c、图像生成器
1214和相机模块控制器1216。
155.图像处理装置1210可包括与多个相机模块1100a、1100b和1100c的数量对应的多个子图像处理器1212a、1212b和1212c。
156.从相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个产生的图像数据可通过彼此分离的图像信号线isla、islb和islc被提供给相应的子图像处理器1212a、1212b和1212c。例如，从相机模块1100a产生的图像数据通过图像信号线isla被提供给子图像处理器1212a，从相机模块1100b产生的图像数据通过图像信号线islb被提供给子图像处理器1212b。从相机模块1100c产生的图像数据可以通过图像信号线islc被提供给子图像处理器1212c。这样的图像数据传输可以使用例如基于移动行业处理器接口(mipi)的相机串行接口(csi)来执行，但是示例实施例不限于此。
157.同时，在一些示例实施例中，一个子图像处理器可以被布置为与多个相机模块相对应。例如，子图像处理器1212a和子图像处理器1212c不是如所示出的那样彼此分开实现的，而是通过被集成到一个子图像处理器中来实现的，并且可以通过选择元件(例如，多路复用器)等来选择从相机模块1100a和相机模块1100c提供的图像数据，然后将其提供给集成的子图像处理器。
158.提供至子图像处理器1212a、1212b和1212c中的每一个的图像数据可以被提供给图像生成器1214。图像生成器1214可根据图像生成信息或模式信号使用从子图像处理器1212a、1212b和1212c中的每一个提供的图像数据来生成输出图像。
159.具体地，图像生成器1214根据图像产生信息或模式信号合并从具有不同视角的相机模块1100a、1100b和1100c产生的图像数据中的至少一些，以生成输出图像。替代地或附加地，图像生成器1214可通过根据图像生成信息或模式信号选择从具有不同视角的相机模块1100a、1100b和1100c产生的图像数据中的任何一个来生成输出图像。
160.在一些示例实施例中，图像生成信息可以包括变焦信号或变焦因子。此外，在一些示例实施例中，模式信号可以是例如基于从用户选择的模式的信号。
161.当图像生成信息是变焦信号(变焦因子)并且每个相机模块1100a、1100b、1100c具有不同的视场(视角)时，图像生成器1214根据变焦信号的类型而不同地操作。例如，当变焦信号是第一信号时，在合并从相机模块1100a输出的图像数据和从相机模块1100c输出的图像数据之后，可以通过使用合并的图像信号和从未用于合并的相机模块1100b输出的图像数据来生成输出图像。在变焦信号是与第一信号不同的第二信号的情况下，图像生成器1214不进行这样的图像数据的合并，而对从每个相机模块1100a、1100b、1100c输出的图像数据中的任一者进行变换以生成输出图像。然而，实施例不限于此，并且可以根据需要修改和实现处理图像数据的方法。
162.在一些示例实施例中，图像生成器1214从多个子图像处理器1212a、1212b和1212c中的至少一个接收具有不同曝光时间的多个图像数据，并且接收用于多个图像数据的高动态范围(hdr)，因此，可以生成具有增加的动态范围的合并图像数据。
163.相机模块控制器1216可以向相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个提供控制信号。从相机模块控制器1216产生的控制信号可以通过彼此分离的控制信号线csla、cslb和cslc被提供给相应的相机模块1100a、1100b和1100c。
164.根据包括变焦信号或模式信号的图像生成信息，多个相机模块1100a、1100b、
1100c中的任何一个被指定为主相机(例如，1100b)，其余的相机模块(例如，1100a和1100c)可以被指定为从相机。这样的信息可以被包括在控制信号中，并且通过彼此分离的控制信号线csla、cslb和cslc被提供给相应的相机模块1100a、1100b和1100c。
165.作为主相机和从相机操作的相机模块可以根据变焦因子或操作模式信号而改变。例如，当相机模块1100a的视角比相机模块1100b的视角宽并且变焦因子示出低变焦放大率时，相机模块1100b作为主相机操作，并且相机模块1100a是从相机。相反，当变焦因子指示高变焦放大率时，相机模块1100a可以作为主相机操作，而相机模块1100b可以作为从相机操作。
166.在一些示例实施例中，从相机模块控制器1216提供给相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的控制信号可以包括同步使能信号。例如，当相机模块1100b是主相机并且相机模块1100a和1100c是从相机时，相机模块控制器1216可以将同步使能信号发送到相机模块1100b。接收这种同步使能信号的相机模块1100b基于提供的同步使能信号生成同步信号，并将生成的同步信号发送到相机模块1100a和1100c。相机模块1100b以及相机模块1100a和1100c可与同步信号同步以将图像数据发送到应用处理器1200。
167.在一些示例实施例中，从相机模块控制器1216提供给多个相机模块1100a、1100b和1100c的控制信号可以包括根据模式信号的模式信息。基于该模式信息，多个相机模块1100a、1100b和1100c可以在与感测速度相关的第一操作模式和第二操作模式下操作。
168.多个相机模块1100a、1100b和1100c在第一操作模式中以第一速率产生图像信号(例如，以第一帧速率产生图像信号)，并且以高于第一速率的第二速率对该图像信号进行编码(例如，对具有高于第一帧速率的第二帧速率的图像信号进行编码)，以及将经编码的图像信号发送到应用处理器1200。在这种情况下，第二速率可以是第一速率的30倍或更小。
169.应用处理器1200将接收的图像信号(例如，经编码的图像信号)存储在设置在其中的内部存储器1230中或应用处理器1200外部的外部存储器1400中，然后，可以读取从内部存储器1230或外部存储器1400编码的图像信号并对其进行解码，并且可以显示基于解码的图像信号生成的图像数据。例如，图像处理装置1210的多个子图像处理器1212a、1212b和1212c中的相应子处理器可以执行解码，并且还可以对解码的图像信号执行图像处理。
170.多个相机模块1100a、1100b和1100c在第二操作模式中以低于第一速率的第三速率产生图像信号(例如，具有低于第一帧速率的第三帧速率的图像信号)，并将图像信号发送到应用处理器1200。提供给应用处理器1200的图像信号可以是未编码的信号。应用处理器1200可以对所接收的图像信号执行图像处理，或者可以将图像信号存储在内部存储器1230或外部存储器1400中。
171.pmic 1300可向多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个供应电力，诸如电力电压。例如，pmic 1300在应用处理器1200的控制下通过电力信号线psla向相机模块1100a供应第一电力，通过电力信号线pslb向相机模块1100b供应第二电力，并且通过电力信号线pslc向相机模块1100c供应第三电力。
172.pmic 1300可响应于来自应用处理器1200的电力控制信号pcon产生对应于多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的电力，且还可调整电力电平。电力控制信号pcon可以包括用于多个相机模块1100a、1100b和1100c的每个操作模式的电力调节信号。例如，操作模式可以包括低电力模式，并且在这种情况下，电力控制信号pcon可以包括关于在低
电力模式下操作的相机模块的信息和设置的电力水平。提供给多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的电力信号的电平可以彼此相同或不同。而且，电力信号的电平可以动态地改变。
173.如上所述，根据一些示例实施例的图像传感器可包括由竖直相邻的单位像素共用的微透镜和与微透镜的一部分重叠的光屏蔽膜，因此，可使用沿竖直方向入射的光的相位差。因此，不仅可以补充水平方向上的自动聚焦功能，而且可以补充竖直方向上的自动聚焦功能。
174.当术语“大约”或“基本上”在本说明书中与数值结合使用时，其意图是相关的数值包括在所述数值附近的制造或操作公差(例如，
±
10％)。此外，当词语“大致”和“大体”与几何形状结合使用时，其意图是几何形状的精度不是必需的，但是形状的自由度在本公开的范围内。此外，无论数值或形状是否被修改为“大约”或“基本上”，都应理解，这些值和形状应被解释为包括在所述数值或形状附近的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
175.电子装置1000(或其它电路，例如，应用处理器1200、图像生成器1214、相机模块控制器1216、存储器控制器1220、pmic 1300、相机1100a(1100b、1100c等)或本文所讨论的其它电路)可以包括硬件，该硬件包括逻辑电路；硬件/软件组合，例如执行软件的处理器；或其组合。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理单元(cpu)、算术逻辑单元(alu)、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程门阵列(fpga)、片上系统(soc)、可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(asic)等。
176.尽管上面已经说明和描述了示例实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离由所附权利要求限定的本发明构思的范围的情况下，可以进行修改和变化。