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2021年1月4日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请no.10-2021-0000276的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本发明构思的实施例涉及图像传感器。


背景技术：

4.图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。在这样的图像传感器中，互补金属氧化物半导体(cmos)型图像传感器缩写为cmos图像传感器(cis)。cis包括多个像素区域，并且每个像素区域包括至少一个将入射光转换为电信号的光电二极管(pd)。另一方面，在一个像素区域内包括四个光电二极管的cis可以提高自动对焦性能。然而，像素区域中的器件隔离膜会导致自动对焦灵敏度的损失。


技术实现要素：

5.示例性实施例提供一种图像传感器，该图像传感器使用包括滤色器的图像传感器来减少入射到内部器件隔离膜上的光，该滤色器对于每个像素区域具有凸出表面，并且减少自动对焦灵敏度损失。
6.根据示例性实施例，图像传感器包括衬底，该衬底包括在第一方向上彼此相对的第一表面和第二表面，以及沿平行于所述第一表面的方向布置的多个像素区域；第一器件隔离膜，将所述多个像素区域中的每一个分开；四个光电二极管，设置在所述衬底内部的多个像素区域中的每一个中，并沿平行于所述第一表面的方向上以2
×
2阵列布置；第二器件隔离膜，将所述四个光电二极管彼此分开；滤色器，设置在衬底的第一表面上并且包括分别对应于四个光电二极管的四个区域，其中四个区域中的每一个具有凸出的上表面；以及第一微透镜，设置在滤色器上方并且对应于像素区域中的每一个。
7.根据示例性实施例，图像传感器包括像素阵列，该像素阵列包括沿平行于衬底的上表面的方向布置的多个像素组，其中所述多个像素组中的每一个包括多个像素区域；以及逻辑电路，从所述多个像素区域中的每一个获得像素信号。多个像素区域中的每一个包括包括沿平行于所述衬底的上表面的方向以2
×
2阵列布置的四个光电二极管、设置在所述衬底的上表面上的滤色器、以及设置在所述滤色器上方的微透镜，并且滤色器对于多个像素区域中的每一个具有相同的颜色并且包括分别对应于四个光电二极管中的每一个的四个区域，其中四个区域中的每一个具有凸出的上表面。
8.根据示例性实施例，图像传感器包括衬底；第一器件隔离膜，分离沿与所述衬底的上表面平行的方向设置的像素区域；四个光电二极管，设置在所述衬底内部的像素区域中的每个像素区域中，并沿与所述衬底的上表面平行的方向以2
×
2阵列布置；第二器件隔离膜，将所述四个光电二极管彼此分开；第一微透镜，设置在所述衬底上方并对应于所述像素
区域中的每一个，其中，所述第一微透镜首次折射入射光；以及滤色器，设置在所述衬底的上表面上且在所述第一微透镜下方，其中，所述滤色器包括分别对应于所述四个光电二极管的四个区域，并且从所述首次折射的入射光中提取具有预定波长的光分量并产生二次折射光。
附图说明
9.图1是根据示例性实施例的图像传感器的框图。
10.图2是根据示例性实施例的图像传感器的俯视图。
11.图3是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
12.图4至图7示意性地示出了根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列。
13.图8至图11是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
14.图12是根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的流程图。
15.图13a至图13h是示出了根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的截面图。
16.图14和图15示意性地示出了包括根据示例性实施例的图像传感器的电子设备。
具体实施方式
17.在下文中，将参照附图描述示例性实施例。
18.图1是根据示例性实施例的图像传感器的框图。
19.参照图1，根据示例性实施例的图像传感器1包括像素阵列10和逻辑电路20。
20.在实施例中，像素阵列10包括以多行和多列的阵列设置的多个单元像素px。每个单元像素px包括至少一个响应于光而产生电荷的光电转换元件，以及产生与由光电转换元件产生的电荷相对应的像素信号的像素电路。
21.光电转换器件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。在示例性实施例中，每个单元像素px包括两个或更多个光电转换元件，并且一个单元像素px中的两个或更多个光电转换元件响应不同颜色的光并产生电荷。
22.在示例性实施例中，每个单元像素px包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管和第四光电二极管，并且第一至第四光电二极管响应不同波段的光并分别产生电荷，但是实施例不限于此。
23.根据示例性实施例，像素电路可以包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管。当每一个单元像素px包括两个或更多个光电转换元件时，每一个单元像素px包括处理由两个或更多个光电转换元件中的每一个产生的电荷的像素电路。例如，当单元像素px中的每一个具有四个光电转换元件时，像素电路包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管中的至少一种的四个或更多个晶体管。然而，实施例不限于这种配置，并且在其他实施例中，至少一些光电转换元件也共用部分晶体管。
24.在实施例中，逻辑电路20包括控制像素阵列10的电路。例如，逻辑电路20包括行驱动器21、读出电路22、列驱动器23和控制逻辑24。
25.在实施例中，行驱动器21以行为单位驱动像素阵列10。例如，行驱动器21产生控制像素电路的传输晶体管的传输控制信号、控制复位晶体管的复位控制信号、控制选择晶体
管的选择控制信号等，并且以行为单位将信号输入到像素阵列10。
26.在实施例中，读出电路22包括相关双采样器(cds)、模数转换器(adc)等。相关双采样器通过列线与单元像素px连接。相关双采样器通过从与由行驱动器21的行线选择信号选择的行线连接的单元像素px接收像素信号来执行相关双采样。通过列线接收像素信号。模数转换器将相关双采样器检测到的像素信号转换为数字像素信号并将数字像素信号传输到列驱动器23。
27.在实施例中，列驱动器23包括放大电路和暂时存储数字像素信号等的锁存器电路或缓冲器电路，并且处理从读出电路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由控制逻辑24控制。控制逻辑24包括控制行驱动器21、读出电路22和列驱动器23的操作时序的时序控制器。
28.在实施例中，在单元像素px中，在水平方向上设置在相同位置的那些单元像素px共用相同的列线。例如，在竖直方向上布置在相同位置的那些单元像素px同时被行驱动器21选择并通过列线输出像素信号。在示例性实施例中，读出电路22同时通过列线从由行驱动器21选择的单元像素px获得像素信号。像素信号包括复位电压和像素电压。然而，实施例不是图1所示的配置，并且在其他实施例中，图像传感器可以额外包括其他部件并且可以以其他方式被驱动。
29.图2是根据示例性实施例的图像传感器的俯视图。
30.通常，在一个像素区域内包括四个光电二极管的图像传感器中，四个光电二极管共用一个微透镜，以通过获取所有像素区域的自动对焦信息来提高自动对焦性能。另一方面，各个光电二极管由内部器件隔离膜分开，并且通过微透镜入射的光在进入像素区域时发生折射。然而，由于内部器件隔离膜的结构特性，入射光可以被内部器件隔离膜会聚和吸收。因此，在一般图像传感器中，可能发生自动对焦灵敏度损失。
31.参照图2，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器100包括分离光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4的器件隔离膜dti。例如，像素区域px沿平行于第一平面(例如，x-y平面)的方向布置。例如，每个像素区域px包括沿平行于第一平面的方向以2
×
2形式布置的光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4。
32.另一方面，为了防止在一个像素区域中包括四个光电二极管的一般图像传感器中可能发生的自动对焦灵敏度损失，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器100包括滤色器130的各自具有凸出的上表面的滤色器131、132、133和134。例如，滤色器130包括分别对应于光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4的四个区域131、132、133和134。例如，四个区域131、132、133和134中的每一个都具有凸出的上表面。在下文中，四个区域131、132、133和134中的每一个被称为滤色器130。
33.根据示例性实施例的图像传感器100包括对应于每个像素区域px的第一微透镜140。例如，第一微透镜140设置在滤色器130上方。详细地，在一个像素区域px中，第一微透镜140的数量与滤色器130中具有凸出的上表面的区域的数量之比为1∶4。因此，滤色器130中的四个区域中的每一个的面积与第一微透镜140的面积不同。另一方面，第一微透镜140和滤色器130中的凸出的上表面在平面图中是圆形的。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且在其他实施例中，第一微透镜140和/或滤色器130中的凸出的上表面可以具有圆角的矩形形状。例如，在图2所示的示例性实施例中，第一微透镜140相对于光轴具有相对较大
的直径。此外，第一微透镜140在平行于像素区域px的布置方向的方向上的长度小于第一微透镜140在对角线方向上的长度。例如，在平行于像素区域px的布置方向的方向上，第一微透镜140的长度是滤色器130中圆形凸出的上表面的直径的两倍。另一方面，在与像素区域px的布置方向成对角的方向上，第一微透镜140的长度大于滤色器130中圆形凸出的上表面的直径的两倍。然而，实施例不限于此，并且在其他实施例中，第一微透镜140和滤色器130的形状可以与所示的不同。
34.图3是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
35.图3是图2中的图像传感器100沿线i-i’截取的截面图。参照图3，根据示例性实施例的图像传感器100包括衬底110、滤色器130和在第一方向(例如，z方向)上设置在滤色器130上的第一微透镜140。例如，衬底110包括在第一方向上彼此相对的第一表面111和第二表面112。在根据示例性实施例的图像传感器100中，像素区域px沿平行于衬底110的第一表面111的方向布置。此外，图像传感器100的操作所需的其他电路设置在衬底110的第二表面112的上表面上。例如，衬底110可以是半导体衬底，并且接收光的光电二极管pd1和pd2设置在衬底110的内部。然而，尽管图3中示出了两个光电二极管pd1和pd2，但是当一起参照图2时，至少四个光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4被包括在一个像素区域px中。例如，四个光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4沿平行于第一表面111的方向以2
×
2阵列布置。然而，这仅是示例并且实施例不限于这种配置。
36.在根据示例性实施例的图像传感器100中，像素区域px被第一器件隔离膜dti1分开。另一方面，像素区域px中的光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4被第二器件隔离膜dti2分开。例如，第一器件隔离膜dti1是将像素区域px彼此分开的绝缘层，而第二器件隔离膜dti2是通过控制电子在一个像素区域px中的移动来提高图像传感器100的性能的隔离膜。例如，第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2分别沿第一方向延伸并包括绝缘材料。另一方面，第二器件隔离膜dti2在光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4之间从第一器件隔离膜dti1沿第二方向(例如，x方向)和第三方向(例如，y方向)延伸，其中第二和第三方向中的每一个方向垂直于第一方向。
37.根据示例性实施例的图像传感器100包括设置在衬底110的第一表面111上的滤色器130。滤色器130分为四个区域131、132、133和134，并且四个区域131、132、133和134分别对应于四个光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4。详细地，四个区域131、132、133和134也像光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4一样以2
×
2的形式布置，并且四个区域131、132、133和134中的每一个具有一个凸出的上表面。一个像素区域px包括相同颜色的滤色器130。例如，滤色器130的颜色可以是绿色、红色和蓝色中的任何一种。然而，这仅是示例，并且滤色器130的颜色可以根据需要是不同的颜色。
38.在实施例中，图像传感器100包括设置在滤色器130上方的第一微透镜140。例如，第一微透镜140对应于像素区域px。另一方面，第一微透镜140与滤色器130中的四个区域131、132、133和134具有不同的光轴。例如，第一微透镜140的光轴在第一方向上与第二器件隔离膜dti2重叠。此外，滤色器130中的四个区域131、132、133和134的光轴在第一方向上分别与四个光电二极管pd1、pd2、pd3和pd4重叠。
39.在根据示例性实施例的图像传感器100中，第一微透镜140的曲率小于滤色器130中的四个区域131、132、133和134中的每一个的曲率。因此，第一微透镜140可以收集入射
光，使得入射光不偏离第一微透镜140的像素区域px。另一方面，滤色器130中的四个区域131、132、133和134可以减少入射到第二器件隔离膜dti2的光的吸收。然而，这仅是示例，实施例不限于这种配置，并且在其他实施例中，第一微透镜140以及滤色器130中的四个区域131、132、133和134的曲率可以根据需要而变化。
40.然而，根据示例性实施例的图像传感器100的配置和形状不限于图3中所示的那些，并且可以根据示例性实施例添加或省略其他配置，且形状可以改变。例如，在实施例中，滤色器130包括防止入射在第一微透镜140上的光进入另一像素区域px的自动对焦阻挡物120。自动对焦阻挡物120设置在第一器件隔离膜dti1的上表面上。然而，这仅是示例，且配置不限于此，并且在其他实施例中，自动对焦阻挡物120可以设置在滤色器130中的四个区域131、132、133和134的边界的一部分上。此外，在第一微透镜140和滤色器130之间还可以包括透光层。
41.在根据示例性实施例的图像传感器100中，入射在图像传感器100上的光l穿过第一微透镜140并被折射成一次折射光l
′
。例如，第一折射光l
′
向第一微透镜140的中心传播。第二器件隔离膜dti2设置在第一微透镜140的中心。第一折射光l
′
穿过滤色器130并被折射成第二折射光l
″
。例如，滤色器130从一次折射光l
′
中提取具有预定波长的分量。二次折射光l
″
进入衬底110而不是进入第二器件隔离膜dti2。因此，根据示例性实施例的图像传感器100通过减少第二器件隔离膜dti2的光吸收和通过减少自动对焦灵敏度损失来提高图像传感器100的性能。
42.在实施例中，像素电路设置在图像传感器100的第二表面112上。例如，像素电路包括多个元件160、与多个元件160连接的布线图案170、以及覆盖多个元件160和布线图案170等并设置在衬底110的第二表面112上的绝缘层180。像素电路包括浮动扩散区150。例如，像素区域px1、px2、px3和px4中的每一个包括设置在多个光电二极管pd1和pd2下方的浮动扩散区150。例如，各个浮动扩散区150通过布线图案170中的至少一个彼此电连接，并且浮动扩散区150的各个位置和面积可以根据示例性实施例而变化。在根据示例性实施例的图像传感器100中，与浮动扩散区150相邻的多个元件160是传输晶体管。例如，传输晶体管栅极具有其中至少部分区域被掩埋在衬底110中的竖直结构。然而，这仅是示例，且配置不限于此，并且在其他实施例中，传输晶体管在一个像素区域px内共用一个浮动扩散区150。
43.图4至图7示意性地示出了根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列。
44.首先，参照图4，根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列100a包括多个像素区域px1。例如，每个像素区域px1包括第一至第四光电二极管。在图4所示的示例性实施例中，像素阵列100a中的每个像素区域px1是自动对焦像素区域px1。在自动对焦像素区域px1中，第一至第四光电二极管以2
×
2的形式布置，并且第一至第四光电二极管共用一个微透镜。在根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列100a中，自动对焦像素区域px1包括滤色器，该滤色器包括具有分别对应于第一至第四光电二极管的凸上表面的区域。然而，这仅是示例，且配置不限于此，并且在其他实施例中，可以修改至少一部分像素区域px1中的第一至第四光电二极管的布置和滤色器的形状。此外，根据示例性实施例，仅一部分像素区域px1用于自动对焦功能。
45.参照图5，根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列100b包括自动对焦像素区域px1和一般像素区域px2。自动对焦像素区域px1和一般像素区域px2中的每一个设置多
个，并且自动对焦像素区域px1的数量和一般像素区域px2的数量可以变化。例如，一般像素区域px2的数量大于自动对焦像素区域px1的数量。另外，自动对焦像素区域px1的位置不限于图5所示的位置，并且在其他实施例中可以被修改。
46.接下来，参照图6，根据示例性实施例的像素阵列100c包括沿平行于衬底的上表面的方向布置的多个像素组pg1。此外，多个像素组pg1中的每一个包括像素区域px。例如，每个像素区域px包括第一至第四光电二极管。像素区域px可以是自动对焦像素区域或一般像素区域。然而，这仅是示例并且配置不限于此。根据示例性实施例，仅一部分像素区域px包括第一至第四光电二极管，并且在其他实施例中，一些像素区域px中的光电二极管的数量和布置不同。
47.根据示例性实施例的像素阵列100c包括滤色器，该滤色器被布置为产生具有四边形图案的图像。例如，滤色器包括具有如图4所示的凸出的上表面的区域。例如，图像传感器的像素阵列100c具有4
×
4四色滤色器阵列fa1，其中红色、绿色、绿色和蓝色滤色器各自以2
×
2形式布置。另一方面，多个像素组pg1中的每一个包括2
×
2像素区域px。多个像素组pg1中的2
×
2像素区域px包括相同颜色的滤色器。例如，每个像素区域px包括四个具有凸出的上表面的区域，并且四个区域中的每个区域对应于一个光电二极管。例如，如上所述重复布置的四色滤色器阵列fa1构成像素阵列100c。然而，这仅是示例，并且在其他实施例中，重复配置的滤色器的布置可以变化。
48.另一方面，参照图7，根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列100d包括多个类似于图6所示的像素阵列100c的像素组pg2。每个像素组pg2中的像素区域px包括相同颜色的滤色器。此外，滤色器包括具有如图4所示的凸出的上表面的区域。然而，与图6所示的像素阵列100c不同，像素阵列100d中的多个像素组pg2中的每一个包括3
×
3像素区域px。根据示例性实施例的图像传感器的像素阵列100d包括被布置为产生具有九种图案的图像的滤色器。例如，图像传感器的像素阵列100d具有其中红色、绿色、绿色和蓝色各自以3
×
3形式布置的6
×
6九滤色器阵列fa2。然而，这仅是示例，并且在其他实施例中，重复配置的滤色器的布置可以变化。
49.在参照图4至图7描述的示例性实施例中，每个像素区域px被第一器件隔离膜分开，并且第二器件隔离膜设置在每个像素区域px中的第一至第四光电二极管之间。例如，第一至第四光电二极管中的每一个的光接收面积由第一器件隔离膜和第二器件隔离膜确定。例如，如果第二器件隔离膜在第一至第四光电二极管之间没有精确对准，则第一至第四光电二极管中的至少一个光电二极管的光接收面积可与其他光电二极管的光接收面积不同，并且图像传感器的自动对焦性能可能变差。另一方面，如上所述，当第二器件隔离膜在第一至第四光电二极管之间精确对准时，入射光被第二器件隔离膜吸收，从而增加自动对焦灵敏度损失。
50.包括根据图4至图7所示的本发明构思的示例性实施例的像素阵列100a、100b、100c和100d的图像传感器包括产生第一折射光的微透镜、和从第一折射光中提取具有的预定波长的光分量且产生第二折射光以减少自动对焦灵敏度损失的滤色器。例如，通过精确对准像素的内部分离膜可以显著减小第一光电二极管和第二光电二极管的光接收面积的差，并且使用滤色器的二次折射可以显著减少入射到第二器件隔离膜上的光，以使光被衬底吸收。因此，可以防止图像传感器的自动对焦功能变差，并且可以显著降低自动对焦灵敏
度的损失。此外，根据示例性实施例的图像传感器还包括从像素阵列100a、100b、100c和100d中的像素区域px获得像素信号以用于操作的逻辑电路。
51.图8至图11是根据示例性实施例的图像传感器的截面图。
52.首先，参照图8，根据示例性实施例的图像传感器200不包括图3所示的图像传感器100中包括的自动对焦阻挡物120。然而，图8所示的图像传感器200的其他配置对应于图像传感器100的配置。根据示例性实施例的图像传感器200使用弯曲的滤色器230对入射光进行二次折射，使得可以减少泄漏到其他像素区域px的光。此外，由于自动对焦阻挡物120通过单独的工艺形成，因此可以减少工艺步骤。
53.参照图9，与图3所示的图像传感器100不同，根据示例性实施例的图像传感器300包括厚度不同的第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2。例如，第二器件隔离膜dti2在第二方向上的厚度小于第一器件隔离膜dti1的厚度。然而，图9所示的图像传感器300的其他配置对应于图像传感器100的配置。
54.参照图10和图11，根据示例性实施例的图像传感器400和500包括与图3所示的图像传感器100的配置相对应的配置。另一方面，图像传感器400和500还包括分别设置在第一微透镜440和540与滤色器430和530之间的第二微透镜445和545。例如，第二微透镜445和545对在穿过第一微透镜440和540的同时已被一次折射的光进行二次折射。被根据示例性实施例的图像传感器400和500二次折射的光穿过滤色器430和530，并且被三次折射以进入衬底410和510。
55.另一方面，图像传感器400及500中的第二微透镜445及545的直径不限于所示的那些，并且直径被设计为使入射光透过滤色器430及530并入射到衬底410和510上。例如，如图10所示的图像传感器400中的第二微透镜445，第二微透镜445与第一微透镜440共用光轴。另一方面，如图11所示的图像传感器500中的第二微透镜545，第二微透镜545与滤色器530中的四个区域531和532中的至少一个共用光轴。
56.参照图10，根据示例性实施例的图像传感器400中的第二微透镜445的尺寸对应于第一微透镜440。例如，第一微透镜440的数量和第二微透镜445的数量相同。此外，第二微透镜445的曲率与第一微透镜440的曲率相同。然而，这仅是示例且配置不限于此，并且根据其他实施例，第二微透镜445的曲率可以大于或小于第一微透镜440的曲率。
57.参照图11，根据示例性实施例的图像传感器500中的第二微透镜545的尺寸对应于滤色器530中的四个区域531和532中的每一个的尺寸。例如，一个像素区域px对应于四个第二微透镜545。此外，每个第二微透镜545的曲率与滤色器530中的四个区域531和532中的每一个的曲率相同。然而，这仅是示例并且配置不限于此。根据其他实施例，第二微透镜545中的每一个的曲率可以大于或小于滤色器530中的四个区域531和532中的每一个的曲率。
58.在图8至图11所示的示例性实施例中，通过示例的方式，图像传感器200、300、400和500包括弯曲的滤色器230、330、430和530，从而提高图像传感器200、300、400和500的性能或良率。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且在根据示例性实施例的图像传感器200、300、400和500中，使用弯曲的滤色器230、330、430和530显著降低了自动对焦灵敏度损失，并且其他配置可以被进行各种修改。
59.图12是根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的流程图。
60.参照图12，与一般图像传感器的制造工艺不同，根据示例性实施例的制造图3所示
的图像传感器100的方法包括蚀刻彩色透镜。为了制造图像传感器100，首先，通过用绝缘材料填充形成在衬底中的沟槽来形成内部器件隔离膜(s11)。例如，内部器件隔离膜包括将像素区域彼此分开的第一器件隔离膜、和将光电二极管彼此分开的第二器件隔离膜。例如，同时形成第一器件隔离膜和第二器件隔离膜。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且在其他实施例中，第一器件隔离膜和第二器件隔离膜在分离工艺中形成。
61.在实施例中，通过抛光工艺去除衬底的一部分，并且控制图像传感器100的操作的像素电路(s12)设置在部分被去除的衬底的一个表面上。此外，衬底的另一部分通过沿相反方向的抛光工艺进一步被去除，并且自动对焦阻挡物(s13)设置在部分被去除的衬底的其他表面上。然而，这仅是示例，并且在其他实施例中，如上所述，图像传感器不包括自动对焦阻挡物。例如，衬底的一个表面是内部器件隔离膜开始形成的地方，并且内部器件隔离膜向衬底的另一表面延伸。
62.在实施例中，提取具有预定波长的光分量的滤色器形成在衬底的其他表面上(s14)。滤色器通过沉积工艺形成，并且滤色器由自动对焦阻挡物分隔。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且在其他实施例中，当没有自动对焦阻挡物时，可以基于第一器件隔离膜延伸的方向作为边界来形成不同颜色的滤色器。此外，滤色器的颜色也根据示例性实施例而变化。
63.在实施例中，滤色器最初形成为在平行于衬底的上表面的方向上具有平坦的上表面，并且随后被蚀刻以具有折射入射光的凸出的上表面(s15)。例如，滤色器包括对应于相应光电二极管的区域，并且每个区域具有凸出的上表面。然而，这仅是示例，在其他实施例中，弯曲的滤色器的形状被修改。
64.在实施例中，微透镜被沉积在滤色器的上表面上(s16)，并且沉积的微透镜被蚀刻以折射入射光(s17)。蚀刻后的微透镜的形状不限于特定的形状，并且可以在其他实施例中进行各种改变。然而，微透镜对应于包括四个光电二极管的一个像素区域。图像传感器100可以通过操作s11至s17制造，并且下面将描述每个操作中图像传感器100的详细形式。
65.图13a至图13h是示出了根据示例性实施例的制造图3所示的图像传感器的过程的截面图。
66.图13a至图13h是示出了图12中描述的根据示例性实施例的图像传感器100的逐步制造过程的截面图。首先，图13a是操作s11中的图像传感器100的截面图，其中器件隔离膜dti的内部器件隔离膜dti1和dti2形成在衬底110上的沟槽中。例如，为了在要形成内部器件隔离膜dti的空间中形成沟槽，掩模层m堆叠在衬底110的一个表面上。例如，沟槽不形成在被掩模层m覆盖的空间中，并且绝缘材料填充形成在未被掩模层m覆盖的空间中的沟槽的内部，以形成内部器件隔离膜dti。通过抛光工艺，掩模层m与衬底110的部分和内部器件隔离膜dti一起被去除。例如，在通过抛光工艺去除部分之后剩余的衬底110的上表面是第二表面112。
67.参照图13b，在实施例中，像素电路设置在图像传感器100中执行抛光工艺之后剩余的第二表面112上。如上所述，像素电路包括多个元件160、与多个元件160连接的布线图案170、覆盖多个元件160和布线图案170的绝缘层180、浮动扩散区150等。像素电路控制图像传感器100的操作。另一方面，衬底110的部分、和衬底110的第二表面112的相对侧上的内部器件隔离膜dti的部分通过抛光工艺被去除。例如，在通过抛光工艺去除部分之后剩余的
衬底110的相对上表面是第一表面111。因此，可以制造图像传感器100的衬底110的内部结构和像素电路。
68.参照图13c，在实施例中，图像传感器100中的第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2与衬底110的第二表面112和第一表面111连接。然而，这仅是示例并且实施例不限于所示的配置。在其他实施例中，第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2的长度不同。详细地，第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2的延伸长度彼此不同。
69.在实施例中，第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2从衬底110的第二表面112向第一表面111延伸。第一器件隔离膜dti1和第二器件隔离膜dti2沿不同方向延伸。从第二表面112向第一表面111延伸的内部器件隔离膜dti包括多晶硅，而从第一表面111向第二表面112延伸的内部器件隔离膜dti包括金属。当光入射时，多晶硅比金属具有更高的吸收率。因此，当根据示例性实施例的图像传感器100包括内部器件隔离膜dti，其包括多晶硅并且从第二表面112向第一表面111延伸时，自动对焦灵敏度的提高被增强。然而，本发明构思的实施例不限于此，并且其他实施例可以合并包括内部器件隔离膜dti的图像传感器100，该内部器件隔离膜dti包括金属并且从第一表面111向第二表面112延伸。
70.参照图13d至图13h，在实施例中，示出了图12的步骤s13至s17中的图像传感器100的制造过程。例如，自动对焦阻挡物120形成在衬底110的第二表面112上，滤色器130被沉积，以及滤色器130被蚀刻以形成凸出的上表面。随后，收集入射光的第一微透镜140沉积在弯曲滤色器130的上表面上，并且第一微透镜140经过蚀刻工艺以形成凸出的上表面，从而制造如图3所示的图像传感器100。然而，这仅是示例并且实施例不限于这种配置。在其他实施例中，制造工艺可以根据图像传感器100的配置和效果而变化。
71.图14和图15示意性地示出了包括根据示例性实施例的图像传感器的电子设备。
72.参照图14，在实施例中，电子设备1000包括相机模块组1100、应用处理器1200、电源管理集成电路(pmic)1300和外部存储器1400。
73.在实施例中，相机模块组1100包括多个相机模块1100a、1100b和1100c。尽管附图示出了包括三个相机模块1100a、1100b和1100c的实施例，但实施例不限于此。在一些实施例中，相机模块组1100仅包括两个相机模块，而在其他实施例中，相机模块组1100包括n个相机模块，其中n为4或更大的自然数。此外，在实施例中，相机模块组1100中的多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少一个相机模块包括以上参照图1至13h描述的根据示例性实施例的图像传感器。
74.在下文中，将参照图15描述相机模块1100b的详细配置，但是根据示例性实施例，以下描述也等同地适用于其他相机模块1100a和1100b。
75.参照图15，在实施例中，相机模块1100b包括棱镜1105、光路折叠元件1110(下文中被称为“opfe”)、致动器1130、图像感测设备1140和存储单元1150。
76.在实施例中，棱镜1105改变外部入射光l的路径并且包括光反射材料的反射表面1107。
77.在一些实施例中，棱镜1105将沿第一方向x入射的光l的路径改变为垂直于第一方向x的第二方向y。此外，棱镜1105围绕中心轴1106沿方向a旋转光反射材料的反射表面1107，或沿方向b旋转以将入射光l的路径改变为竖直的第二方向y。此外，opfe1110还可以沿垂直于第一方向x和第二方向y的第三方向z移动。
78.在一些实施例中，如图所示，棱镜1105在a方向上的最大旋转角在正( )a方向上小于15度，并且在负(-)a方向上可以大于15度。然而，实施例不限于此。
79.在一些实施例中，棱镜1105沿正( )或负(-)b方向在20度之间、或在10度与20度之间、或在15度与20度之间旋转，其中移动的角度为正。棱镜105可以沿( )或负(-)b方向以相同的角度旋转，或者它可以在约1度的范围内旋转到几乎相同的角度。
80.在一些实施例中，棱镜1105沿平行于中心轴1106的延伸方向的第三方向(例如z方向)移动反射表面1107。
81.在一些实施例中，opfe1110包括例如包括m组的光学透镜，其中m是自然数。m个透镜可以沿第二方向y移动以改变相机模块1100b的光学变焦比。例如，如果相机模块1100b的基本光学变焦倍率是z，则然后移动opfe1110中的m个光学透镜将相机模块1100b的光学变焦倍率改变为例如3z或5z，或将光学变焦倍率改变为5z或更高。
82.在一些实施例中，致动器1130将opfe1110或光学透镜(下文中被称为光学透镜)移动到特定位置。例如，致动器1130调整光学透镜的位置，使得图像感测设备1140的图像传感器1142位于光学透镜的焦距处以进行准确感测。
83.在一些实施例中，图像感测设备1140包括图像传感器1142、控制逻辑1144和存储器1146。图像传感器1142使用通过光学透镜接收的光l来感测感测目标的图像。控制逻辑1144控制相机模块1100b的整体操作。例如，控制逻辑1144根据通过控制信号线cslb接收的控制信号来控制相机模块1100b的操作。
84.在一些实施例中，存储器1146存储用于相机模块1100b的操作的信息，例如，校准数据1147。校准数据1147包括用于相机模块1100b使用从外部接收的光l产生图像数据的信息。校准数据1147包括例如关于上述旋转度数的信息、关于焦距的信息、关于光轴的信息等。当相机模块1100b以焦距根据光学透镜的位置而变化的多态相机的形式实现时，校准数据1147包括光学透镜的每个位置或状态的焦距值、和与自动对焦相关的信息。
85.在一些实施例中，存储单元1150存储通过图像传感器1142感测的图像数据。存储单元1150设置在图像感测设备1140的外部并且与构成图像感测设备1140的传感器芯片堆叠。在一些实施例中，存储单元1150被实现为电可擦可编程只读存储器(eeprom)，但实施例不限于此。
86.一起参照图14和图15，在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个包括致动器1130。因此，根据包括在其中的致动器1130的操作，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可以包括相同或不同的校准数据1147。
87.在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c之一(例如，1100b)是包括上述棱镜1105和opfe1110的折叠透镜型相机模块，并且其余的相机模块(例如，1100a和1100c)是不包括棱镜1105和opfe1110的竖直型相机模块，但实施例不限于此。
88.在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c之一(例如，相机模块1100c)是使用例如红外(ir)光提取深度信息的竖直型相机模块，并且是一种深度类型相机。在这种情况下，应用处理器1200将从深度相机接收的图像数据和从另一相机模块(例如，相机模块1100a或1100b)接收的图像数据进行合并，以产生3d深度图像。
89.在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少两个(例如，相机模块1100a和1100b)的视场不同。在这种情况下，例如，多个相机模块1100a、1100b和1100c中
的至少两个(例如，相机模块1100a和1100b)的光学透镜彼此不同，但实施例不限于此。
90.此外，在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的视角彼此不同。在这种情况下，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个中的光学透镜彼此不同，但是本公开的实施例不限于此。
91.在一些实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个在物理上彼此分开。例如，一个图像传感器1142的感测区域不会被多个相机模块1100a、1100b和1100c划分和共用。相反，独立的图像传感器1142设置在多个相应相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的内部。
92.再次参照图14，在一些实施例中，应用处理器1200包括图像处理设备1210、存储器控制器1220和内部存储器1230。应用处理器1200被实现为与多个相机模块1100a、1100b和1100c分开。例如，应用处理器1200和多个相机模块1100a、1100b和1100c彼此分开，作为单独的半导体芯片。
93.在一些实施例中，图像处理设备1210包括多个子图像处理器1212a、1212b和1212c、图像产生器1214和相机模块控制器1216。
94.在一些实施例中，多个子图像处理器1212a、1212b和1212c对应于多个相机模块1100a、1100b和1100c的数量，并且每个子图像处理器1212a、1212b和1212c分别对应于相应相机模块1100a、1100b和1100c。
95.在一些实施例中，从相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个产生的图像数据分别通过单独的图像信号线isla、islb和islc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提供给子图像处理器1212a，而从相机模块1100b产生的图像数据通过图像信号线islb提供给子图像处理器1212a。从相机模块1100c产生的图像数据通过图像信号线islc提供给子图像处理器1212c。使用例如基于移动工业处理器接口(mipi)的相机串行接口(csi)来执行这种图像数据传输，但是实施例不限于此。
96.另一方面，在一些实施例中，一个子图像处理器被布置为对应于多个相机模块。例如，子图像处理器1212a和子图像处理器1212c不是实现为如图所示彼此分开，而是集成到一个子图像处理器中。从相机模块1100a和相机模块1100c提供的图像数据可以通过选择元件(例如，多路复用器等)被选择，然后被提供给集成的子图像处理器。
97.在一些实施例中，提供给每个子图像处理器1212a、1212b和1212c的图像数据被提供给图像产生器1214。图像产生器1214根据图像产生信息或模式信号，使用从每个子图像处理器1212a、1212b和1212c接收的图像数据来产生输出图像。
98.具体地，在一些实施例中，图像产生器1214根据图像产生信息或模式信号，将从具有不同视角的相机模块1100a、1100b和1100c接收的图像数据中的至少一些图像数据进行合并，以产生输出图片。另一方面，图像产生器1214可以通过根据图像产生信息或模式信号选择从相机模块1100a、1100b和1100c之一产生的图像数据来产生输出图像。
99.在一些实施例中，图像产生信息包括变焦信号或变焦因子。此外，在一些实施例中，模式信号是例如基于由用户选择的模式的信号。
100.在一些实施例中，当图像产生信息是变焦信号或变焦因子并且每个相机模块1100a、1100b、1100c具有不同的视场或视角时，图像产生器1214根据变焦信号的类型而不
同地操作。例如，当变焦信号为第一信号时，然后在将从两个相机模块(例如，相机模块1100a和相机模块1100c)接收到的图像数据进行合并之后，通过合并后的图像信号、和从未用于合并输出图像的相机模块(在本例中为相机模块(1100b))输出的图像数据来产生输出图像。如果变焦信号是不同于第一信号的第二信号，则图像产生器1214不执行这种图像数据合并，并且转换从相机模块1100a、1100b、1100c中的任何一个相机模块接收到的图像数据，以创建输出图像。然而，实施例不限于此，并且在其他实施例中，可以根据需要修改和实现处理图像数据的方法。
101.在一些实施例中，图像产生器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高动态范围(hdr)图像数据，并且产生具有增加的动态范围的合并图像数据。
102.在一些实施例中，相机模块控制器1216向每个相机模块1100a、1100b和1100c提供控制信号。从相机模块控制器1216产生的控制信号分别通过单独的控制信号线csla、cslb和cslc传输到相应的相机模块1100a、1100b和1100c。
103.在一些实施例中，根据包括变焦信号或模式信号的图像产生信息，多个相机模块1100a、1100b、1100c中的任何一个(例如，相机模块1100b)可以被指定为主相机，并且其余的相机模块(例如，相机模块1100a和1100c)被指定为从相机。这种信息被包括在控制信号中，并且通过各自的控制信号线csla、cslb和cslc被传输到相应的相机模块1100a、1100b和1100c。
104.在实施例中，用作主相机和从相机的相机模块的选择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显示低变焦倍率时，相机模块1100b用作主相机，而相机模块1100a用作从相机。相反，当变焦因子指示高变焦倍率时，相机模块1100a用作主相机而相机模块1100b用作从相机。
105.在一些实施例中，从相机模块控制器1216提供给每一个相机模块1100a、1100b和1100c的控制信号包括同步使能信号。例如，当相机模块1100b是主相机而相机模块1100a和1100c是从相机时，相机模块控制器1216向相机模块1100b传输同步使能信号。接收同步使能信号的相机模块1100b基于接收到的同步使能信号产生同步信号，并将产生的同步信号传输到相机模块1100a和1100c。相机模块1100b与相机模块1100a和1100c通过同步信号被同步以将图像数据传输到应用处理器1200。
106.在一些实施例中，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可以取决于感测速度在第一操作模式或第二操作模式下操作。
107.在一些实施例中，在第一操作模式下，多个相机模块1100a、1100b和1100c以第一速率例如第一帧率产生图像信号，并以高于第一速率的第二速率对图像信号进行编码，以及将编码的图像信号传输到应用处理器1200。在这种情况下，第二速度可以是第一速度的30倍或更大。
108.在一些实施例中，应用处理器1200将接收到的图像信号(例如，编码的图像信号)存储在应用处理器1200中提供的存储器1230中或外部存储1400中，然后，编码的图像信号从存储器1230或外部存储1400中被读取并被解码，以及从解码的图像信号产生的图像数据被显示。例如，多个子处理器1212a、1212b和1212c中对应的子处理器对解码后的图像信号
执行解码并执行图像处理。
109.在一些实施例中，在第二操作模式下，多个相机模块1100a、1100b和1100c以低于第一帧率的第三帧率产生图像信号，并将图像信号传输到应用处理器1200。提供给应用处理器1200的图像信号是未编码的信号。应用处理器1200可以对接收到的图像信号执行图像处理，或者可以将图像信号存储在存储器1230或存储1400中。
110.在一些实施例中，pmic 1300向多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个供应电力(例如，电源电压)。例如，pmic 1300在应用处理器1200的控制下，通过电源信号线psla向相机模块1100a供应第一电力，通过电源信号线pslb向相机模块1100b供应第二电力，以及通过电源信号线pslc向相机模块1100c供应第三电力。
111.在一些实施例中，pmic 1300响应于从应用处理器1200接收到的电力控制信号pcon为多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个产生电力，并且还调整电力电平。电力控制信号pcon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整信号。例如，操作模式包括低电力模式，并且在这种情况下，电力控制信号pcon包括关于在低电力模式下操作的相机模块和设置电力电平的信息。提供给多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个相机模块的电力信号的电平可以彼此相同或不同。此外，电源信号的电平可以动态地被改变。
112.如上所述，根据示例性实施例的图像传感器包括滤色器，该滤色器对于各个像素区域具有凸出的上表面。另一方面，被折射并通过微透镜入射的光穿过滤色器并被再次折射以进入衬底。因此，减少了根据内部器件隔离膜的结构的自动对焦灵敏度的损失。
113.尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但是本领域技术人员应清楚，在不脱离由所附权利要求限定的本发明构思的实施例的范围的情况下，可以进行修改和改变。