图像感测装置的制作方法

1.本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及包括彼此相邻的滤色器的图像感测装置。


背景技术：

2.图像感测装置是通过使用对光起反应的光敏半导体材料将光转换成电信号来捕获光学图像的装置。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的发展，在诸如智能电话、数码相机、游戏机、iot(物联网)、机器人、安全相机和医疗微型相机之类的各种装置中，对高性能图像感测装置的需求日益增加。
3.图像感测装置大致可以分为ccd(charge coupled device：电荷耦合器件)图像感测装置和cmos(complementary metal oxide semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像感测装置。与cmos图像感测装置相比，ccd图像感测装置提供更好的图像质量，但是它们趋向于消耗更多的功率并且体型更大。cmos图像感测装置与ccd图像感测装置相比尺寸更小并且功耗更低。此外，可以使用cmos制造技术，以将光敏元件和其它信号处理电路集成到单个芯片中，使得能够以低成本生产小型化的图像感测装置。由于这些原因，正在为包括移动装置在内的许多应用开发cmos图像感测装置。


技术实现要素：

4.所公开技术的多个实施方式涉及包括高稳定性空气栅格结构的图像感测装置。该专利文档中提出的空气栅格结构即使在包括空气栅格结构的图像传感器中气压增加时也具有高稳定性。
5.根据所公开技术的实施方式，一种图像感测装置可以包括：像素阵列，其包括多个像素，每个像素被配置为生成与入射光的强度相对应的像素信号；以及多个栅格结构，每个栅格结构被设置为与多个像素当中的相邻像素之间的边界交叠并且被配置为包括空气层以使相邻像素光学隔离。每个栅格结构包括形成十字形状的区域。
6.根据所公开技术的另一实施方式，一种图像感测装置可以包括像素，其被配置为生成与入射光的强度相对应的像素信号并包括第一顶点至第四顶点；以及多个栅格结构，每个栅格结构设置在第一顶点至第四顶点中的任何一个处并且包括填充有空气的空气层。每个栅格结构具有十字形状。
7.应理解，所公开技术的前述概括描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步解释。
附图说明
8.参照结合附图考虑的以下详细描述，所公开技术的以上和其它特征和有益方面将变得显而易见。
9.图1是例示了基于所公开技术的一些实现的图像感测装置的示例的框图。
10.图2是例示了基于所公开技术的一些实现的图1所示的像素阵列的示例的示意图。
11.图3是例示了基于所公开技术的一些实现的图1所示的像素阵列的另一示例的示意图。
12.图4a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第一切割线或图3所示的第三切割线截取的像素阵列的示例的截面图。
13.图4b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第一切割线或图3所示的第三切割线截取的像素阵列的另一示例的截面图。
14.图5a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第二切割线截取的像素阵列的示例的截面图。
15.图5b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第二切割线截取的像素阵列的另一示例的截面图。
16.图6a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图3所示的第四切割线截取的像素阵列的示例的截面图。
17.图6b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图3所示的第四切割线截取的像素阵列的另一示例的截面图。
18.图7是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的示例的示意图。
19.图8是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的另一示例的示意图。
20.图9是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第二栅格结构的示例的示意图。
21.图10是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳(bayer)图案结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的示例的示意图。
22.图11是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳图案结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的另一示例的示意图。
23.图12是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳图案结构布置的像素阵列中的第二栅格结构的示例的示意图。
24.图13是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的示例的示意图。
25.图14a是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的另一示例的示意图。
26.图14b是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的又一示例的示意图。
27.图15是例示了基于所公开技术的一些实现的栅格结构的形状响应于像素阵列中所包括的每个像素的位置而改变的概念图。
具体实施方式
28.本专利文档提供了包括彼此相邻的滤色器的图像感测装置的实现和示例，其可以用于配置中以解决一个或更多个技术或工程问题并且减轻在一些其它图像感测装置中遇
到的一个或更多个限制或缺点。所公开技术的一些实现涉及如下图像感测装置：其包括高稳定性空气栅格结构，使得例如当包括空气栅格结构的图像传感器中的气压增加时，空气栅格结构对气压变化表现出高稳定性。所公开的技术提供了如下图像感测装置的各种实现，其能够分布施加至空气栅格的易损点的压力，使得包括空气栅格的图像感测装置能够有效地防止在空气栅格的易损点处空气栅格的塌陷(或爆裂)。所公开的技术提供了如下图像感测装置的各种实现：其能够使空气栅格形成为十字形状，使得在包括空气栅格的图像感测装置的制造工艺中能够保持空气栅格的形态稳定性。
29.现在将详细说明所公开技术的实施方式，在附图中示出了所公开技术的实施方式的示例。尽可能地，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。尽管本公开易于进行各种修改和替代形式，但是在附图中通过示例示出了其特定实施方式。然而，本公开不应被解释为限于在此阐述的实施方式。
30.在下文中，将参照附图描述各种实施方式。然而，应当理解，所公开的技术不限于特定实施方式，而是包括实施方式的各种修改、等同物和/或替代物。所公开的技术的实施方式可以提供通过所公开的技术能够直接或间接地认识到的各种效果。
31.图1是例示了根据所公开技术的实施方式的图像感测装置100的框图。
32.参照图1，图像感测装置100可以包括像素阵列110、行驱动器120、相关双采样器(cds)130、模数转换器(adc)140、输出缓冲器150、列驱动器160和定时控制器170。仅作为示例来讨论图1中例示的图像感测装置100的组件，并且该专利文档涵盖许多其它改变、替换、变化、变更和修改。
33.像素阵列110可以包括以行和列布置的多个单位成像像素。在一个示例中，多个单位成像像素可以布置为包括行和列的二维像素阵列。在另一示例中，多个单位成像像素可以布置为三维像素阵列。多个单位像素可以以单位像素或像素组为基础将光信号转换为电信号，其中像素组中的单位像素共享至少一些内部电路。像素阵列110可以从行驱动器120接收驱动信号，该驱动信号包括行选择信号、像素复位信号和传输信号。一旦接收到驱动信号，像素阵列110中的相应成像像素可以被激活，以执行与行选择信号、像素复位信号和传输信号相对应的操作。
34.行驱动器120可以基于由诸如定时控制器170之类的控制器电路提供的命令和控制信号，来激活像素阵列110以对相应行中的成像像素执行某些操作。在一些实现中，行驱动器120可以选择布置在像素阵列110的一行或更多行中的一个或更多个成像像素。行驱动器120可以生成行选择信号，以选择多个行当中的一行或更多行。行驱动器120可以依次使能用于复位与至少一个被选行相对应的成像像素的像素复位信号、以及用于与至少一个被选行相对应的像素的传输信号。因此，作为由被选行的每个成像像素所生成的模拟信号的参考信号和图像信号可以被依次传送给cds 130。参考信号可以是在成像像素的感测节点(例如，浮置扩散节点)被复位时提供给cds 130的电信号，并且图像信号可以是在成像像素所生成的光电荷累积在感测节点中时提供给cds 130的电信号。
35.cmos图像传感器可以使用相关双采样(cds)，以通过对像素信号进行两次采样而去除这两个样本之间的差，来去除被称为固定模式噪声的像素的不希望偏移值。在一个示例中，相关双采样(cds)可以通过比较在由入射光产生的光电荷累积在感测节点中之前和之后而获得的像素输出电压，来去除像素的不期望偏移值，使得能够测量仅基于入射光的
像素输出电压。在所公开技术的一些实施方式中，cds 130可以依次采样并保持从像素阵列110提供给多条列线中的每一条的参考信号和图像信号的电压电平。也就是说，cds 130可以采样并保持与像素阵列110的每列相对应的参考信号和图像信号的电压电平。
36.在一些实现中，cds 130可以基于来自定时控制器170的控制信号，将每列的参考信号和图像信号作为相关双采样信号传送给adc 140。
37.adc 140用于将模拟cds信号转换为数字信号。在一些实现中，adc 140可以实施为斜坡比较型adc。斜坡比较型adc可以包括用于将模拟像素信号与诸如斜坡上升或下降的斜坡信号之类的参考信号进行比较的比较器电路以及进行计数直到斜坡信号的电压与模拟像素信号匹配的定时器。在所公开技术的一些实施方式中，adc140可以将cds 130针对每列所生成的相关双采样信号转换为数字信号，并输出该数字信号。adc 140可以基于每列的相关双采样信号和从定时控制器170提供的斜坡信号，来执行计数操作和计算操作。这样，adc 140可以消除或减少在生成数字图像数据时由成像像素引起的诸如复位噪声之类的噪声。
38.adc 140可以包括多个列计数器。像素阵列110的每列联接至列计数器，并且通过使用列计数器将从每列接收到的相关双采样信号转换为数字信号，可以生成图像数据。在所公开技术的另一实施方式中，adc 140可以包括全局计数器，以使用从全局计数器提供的全局码将与列相对应的相关双采样信号转换为数字信号。
39.输出缓冲器150可以临时保持从adc 140提供的基于列的图像数据以输出图像数据。在一个示例中，从adc 140提供给输出缓冲器150的图像数据可以基于定时控制器170的控制信号临时存储在输出缓冲器150中。输出缓冲器150可以提供接口，以补偿图像感测装置100与其它装置之间的数据速率差异或传输速率差异。
40.列驱动器160在接收到来自定时控制器170的控制信号时可以选择输出缓冲器150的列，并且控制输出缓冲器150依次输出在输出缓冲器150的被选列中临时存储的图像数据。在一些实现中，在从定时控制器170接收到地址信号时，列驱动器160可以基于地址信号生成列选择信号并选择输出缓冲器150的列，使得从输出缓冲器150的被选列输出图像数据作为输出信号。
41.定时控制器170可以控制行驱动器120、adc 140、输出缓冲器150和列驱动器160的操作。
42.定时控制器170可以为行驱动器120、列驱动器160和输出缓冲器150提供图像感测装置100的各个组件的操作所需的时钟信号、用于定时控制的控制信号、以及用于选择行或列的地址信号。在所公开技术的实施方式中，定时控制器170可以包括逻辑控制电路、锁相环(pll)电路、定时控制电路、通信接口电路等。
43.图2是例示了基于所公开技术的一些实现的图1所示的像素阵列的示例的示意图。
44.参照图2，像素阵列200是图1所示的像素阵列110的示例，并且可以包括以(3
×
3)矩阵阵列布置的9个单位像素px1至px9。单位像素px1至px9可以称为像素px1至px9。尽管在图2中仅示出了9个单位像素px1至px9，但是应注意，图2所示的像素阵列200可以根据需要包括布置成包含m行(其中，m是正整数)和n列(其中，n是正整数)的矩阵阵列的预定数量的单位像素。尽管作为示例，像素阵列200中所包括的每个像素被形成为正方形形状，但其它实现也是可行的。
45.像素阵列200可以包括沿着相邻像素px1至px9之间的边界设置的用于光学隔离的
第一栅格结构210。第一栅格结构210可以被配置为包括填充有空气以形成空气层的围墙(enclosure)作为用于隔离相邻像素的空气栅格。在一些实现中，第一栅格结构210可以具有包括空气层和金属层(例如，钨)的双层结构。
46.在一些实现中，第一栅格结构210可以用于限定相邻像素的垂直边界或水平边界。在一些实现中，第一栅格结构210可以用于将相邻像素彼此区分开。
47.第一栅格结构210可以包括：第一水平延伸区域(ha1)，该第一水平延伸区域(ha1)与像素阵列200的相邻像素之间的边界交叠并在水平方向上(例如，在行方向或第一方向上)延伸；以及第一垂直延伸区域(va1)，该第一垂直延伸区域(va1)与像素阵列200的相邻像素之间的边界交叠并在垂直方向上(例如，在列方向或第二方向上)延伸。另外，第一水平延伸区域(ha1)和第一垂直延伸区域(va1)可以在第一中心区域(ca1)中彼此交叠。因此，第一栅格结构210可以形成为其中第一水平延伸区域(ha1)和第一垂直延伸区域(va1)相对于第一栅格结构210的第一中心区域(ca1)彼此交叉的十字形状。第一中心区域(ca1)可以设置为与以(2
×
2)矩阵阵列布置的四个像素(例如，px1、px2、px4和px5)的中心点(p1)交叠。
48.像素(例如，px5)可以包括第一顶点p1至第四顶点p4。在一些实现中，基于任意一个像素(或矩阵)的中心点，位于该中心点的左上侧的顶点在下文中将被称为第一顶点p1，位于该中心点的右上侧的顶点在下文中将被称为第二顶点p2，位于该中心点的左下侧的顶点在下文中将被称为第三顶点p3，并且位于该中心点的右下侧的顶点在下文中将被称为第四顶点p4。另外，被布置为在第一对角线方向(例如，水平线旋转正角度的方向)上彼此面对的第一顶点和第四顶点可以被定义为第一顶点对。被布置为在第二对角线方向(例如，水平线旋转负角度的方向)上彼此面对的第二顶点和第三顶点可以被定义为第二顶点对。
49.像素px1至px9中的每一个可以被两个第一栅格结构210围绕。在围绕像素px1至px9的第一栅格结构210中，每个第一栅格结构210的第一中心区域(ca1)可以设置在沿相应像素的对角线方向彼此面对的两个顶点处。例如，围绕像素px5的每个第一栅格结构210的第一中心区域(ca1)可以设置在像素px5的第一顶点p1和第四顶点p4处。
50.像素(例如，px5)的一条边(例如，左边)可以具有总长度(lt)。第一栅格结构210的第一垂直延伸区域(va1)可以沿像素px5的左边延伸。第一垂直延伸区域(va1)可以从第一顶点p1延伸至第一延伸长度(le1)。第一延伸长度(le1)可以与从第一顶点p1到第一垂直延伸区域(va1)的端部的长度相同。在图2中，虽然为了便于描述，假设第一栅格结构210在第一顶点p1的上方向、下方向、左方向和右方向上延伸至相同的第一延伸长度(le1)，但其它实现也是可行的。
51.第一延伸长度(le1)可以小于总长度(lt)。第一垂直延伸区域(va1)可以与第三顶点p3间隔开第一间隔长度(ls1)。在一些实现中，第一延伸长度(le1)可以小于总长度(lt)的一半。
52.第一延伸长度(le1)可以通过实验确定为尽可能长。每个第一栅格结构210可以防止相邻像素之间发生光学串扰。因此，通过将第一延伸长度(le1)确定为尽可能长，能够使在相邻像素之间的边界处未设置第一栅格结构210的区域的尺寸最小化。然而，第一延伸长度(le1)可以通过实验确定，使得相邻的第一栅格结构210(例如，设置在第三顶点p3的上侧、下侧、左侧和右侧的第一栅格结构)能够彼此间隔开而彼此不接触。
53.虽然图2例示了第一栅格结构210具有呈矩形形状的上端、下端、左端和右端，但是
其它实现也是可行的。例如，第一栅格结构210可以具有圆形的圆弧状的上端、下端、左端和右端。这种圆弧结构能够保证比矩形结构耐高温，因为圆弧结构能够很容易地将高温引起的应力分布到第一栅格结构210中所包括的空气层中。
54.虽然已经针对围绕像素px5的第一栅格结构提供了以上描述，但是基本相同的描述也可以应用于围绕其它像素的第一栅格结构。
55.围绕在像素(例如，px5)的垂直方向或水平方向上与像素px5相邻的像素(例如，px2和px4)的第一栅格结构210可以设置在相应像素(例如，px2和px4)的第二顶点p2和第三顶点p3处。另外，围绕在像素(例如，px5)的对角线方向上与像素px5彼此相邻的像素(例如，px1和px9)的第一栅格结构210可以设置在相应像素(例如，px1和px9)的第一顶点p1和第四顶点p4处。结果，第一栅格结构210可以被设置为使在相邻像素之间的边界处未设置第一栅格结构210的区域的尺寸最小化。
56.第一栅格结构210的中心区域所在的顶点可以在任何一个像素的行方向或列方向上交替改变。例如，顶点p1和p4可以改变为其它顶点p2和p3，反之亦然。
57.图3是例示了基于所公开技术的一些实现的图1所示的像素阵列的另一示例的示意图。
58.如图3所示的像素阵列300是图1所示的像素阵列110的另一示例，并且可以包括以(3
×
3)矩阵阵列布置的9个单位像素px1至px9。像素阵列300与图2所示的像素阵列200在结构上具有基本相同的特性，因此为简洁起见，在此将省略其冗余描述。在下文中，将描述像素阵列300与图2所示的像素阵列200的不同特性。
59.像素阵列300可以包括沿相邻像素px1至px9之间的边界设置的用于光学隔离的第二栅格结构310。第二栅格结构310可以包括用空气填充的或包含空气的空气层。在一些实现中，第二栅格结构310可以具有包括空气层和金属层(例如，钨)的双层结构。
60.在一些实现中，第二栅格结构310可以包括：第二水平延伸区域(ha2)，该第二水平延伸区域(ha2)形成为在像素阵列300的水平方向(例如，行方向)上延伸；以及第二垂直延伸区域(va2)，该第二垂直延伸区域(va2)形成为在像素阵列300的垂直方向(例如，在列方向)上延伸。另外，第二水平延伸区域(ha2)和第二垂直延伸区域(va2)可以在第二中心区域(ca2)中彼此交叠。在一些实现中，第二栅格结构310可以形成为其中第二水平延伸区域(ha2)和第二垂直延伸区域(va2)相对于第二栅格结构310的第二中心区域(ca2)彼此交叉的十字形状。第二中心区域(ca2)可以设置为与以(2
×
2)矩阵阵列布置的四个像素(例如，px1、px2、px4和px5)的中心点(p1)交叠。
61.像素px1至px9中的每个可以被四个第二栅格结构310围绕。在围绕像素px1至px9的第二栅格结构310中，每个第二栅格结构310的第二中心区域(ca2)可以设置在相应像素的四个顶点处。例如，围绕像素px5的每个第二栅格结构310的第二中心区域(ca2)可以设置在像素px5的第一顶点p1至第四顶点p4处。
62.像素(例如，px5)的一条边(例如，左边)可以具有总长度(lt)。设置在第一顶点p1处的第二栅格结构310的第二垂直延伸区域(va2)可以沿着像素px5的左边延伸，并且可以从第一顶点p1延伸至第二延伸长度(le2)。另外，设置于第三顶点p3的第二栅格结构310的第二垂直延伸区域(va2)可以沿像素px5的左边延伸，并且可以从第三顶点p3延伸至第二延伸长度(le2)。在图3中，虽然假设第二栅格结构310在第一顶点p1或第三顶点p3的上方向、
下方向、左方向和右方向上延伸至相同的第二延伸长度(le2)，但其它实现也是可行的。
63.第二延伸长度(le2)可以小于总长度(lt)。相邻的第二栅格结构310可以彼此间隔开第二间隔长度(ls2)。在一些实现中，第二延伸长度(le2)可以小于总长度(lt)的一半。
64.第二延伸长度(le2)可以通过实验确定为具有尽可能高的值。每个第二栅格结构310可以防止相邻像素之间发生光学串扰，从而能够使在相邻像素之间的边界处未设置第二栅格结构310的区域的尺寸最小化。然而，第二延伸长度(le2)可以通过实验确定为使得相邻的第二栅格结构310(例如，分别设置在顶点p1和p3处的第二栅格结构)能够彼此间隔开而彼此不接触。
65.虽然已经针对围绕像素px5的第二栅格结构提供了以上描述，但是基本相同的描述也可以容易地应用于另一第二栅格结构。
66.图3所示的第二栅格结构310可以相对于像素px5的中心点在对角线方向、水平方向和垂直方向上具有对称性。由于这种对称性，能够减少由像素之间的接收(rx)光的量的不平衡而引起的光响应不均匀(prnu)噪声。
67.每个第一栅格结构210和每个第二栅格结构310在形状上可以与希腊(greek)十字形状相同或相似。
68.图2所示的第一栅格结构210、图3所示的第二栅格结构310、稍后将参照图14a描述的第三栅格结构220、以及稍后将参照图14b描述的第四栅格结构225可以仅统称为栅格结构。
69.图4a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第一切割线a-a
′
或图3所示的第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的示例的截面图400a。
70.参照图4a，例示了沿着图2所示的第一切割线a-a
′
或者图3所示的第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的截面400a。更详细地，沿第一切割线a-a
′
或第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的截面400a可以例示位于像素px5左侧的像素px4的一些部分以及位于像素px5右侧的像素px6的一些部分。虽然将以一个像素px5的截面为中心来描述图4a所示的截面图，但其它实现也是可行的，并且像素阵列110中包括的其它像素在结构上可以与图4a的截面图基本相同。
71.截面400a是沿第一切割线a-a
′
或第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的截面图，使得在图4a中示出第一栅格结构210或第二栅格结构310。作为示例，下文将参照图4a描述第一栅格结构210。应注意，第一栅格结构210的描述也可以应用于第二栅格结构310。
72.截面400a可以包括基板270和光入射层410。
73.基板270可以包括彼此面对的顶表面和底表面。尽管为了便于描述，基板270的顶表面可以被定义为前侧并且基板270的底表面可以被定义为后侧，但是其它实现也是可行的。例如，基板270可以是p型或n型体基板，可以是通过在p型体基板上生长p型或n型外延层形成的基板，或者可以是通过在n型体基板上生长p型或n型外延层形成的基板。基板270可以包括具有p型或n型导电杂质的p型或n型掺杂区280。
74.在图4a中，基板270可以包括由p型或n型掺杂区280围绕的光电转换区275。光电转换区275可以设置在基板270中与像素px5相对应的区域中。光电转换区275可以通过n型离子的离子注入形成为n型掺杂区。在一些实现中，可以通过层叠多个掺杂区来形成诸如光电二极管之类的光电转换区275。在这种情况下，可以通过注入n

离子形成下掺杂区，并且可
以通过注入n-离子形成上掺杂区。光电转换区275可以布置成占据尽可能大的区域以增加指示光接收(rx)效率的填充因子。在一些实现中，设置在相邻像素的光电转换区之间的器件隔离层(未示出)可以形成为在垂直方向上被深度蚀刻，使得器件隔离层可以将彼此相邻定位的相邻像素电隔离或光学隔离。
75.光入射层410可以接收来自像素阵列110外部的入射光，并且可以将接收到的入射光传输到基板270。光入射层410可以包括一个或更多个金属层230、第一覆盖层250、第二覆盖层260、滤光器420、外涂层430和/或微透镜440，其中覆盖层250和260被构造为在相邻像素之间的边界处突出到金属层230上方以与金属层230一起形成围墙，该围墙被填充空气以形成一个或更多个空气层240。
76.金属层230可以设置在基板270上方。金属层230可以由具有高吸光率的金属材料(例如，钨)形成或包括具有高吸光率的金属材料(例如，钨)，或者也可以通过层叠不同种类的材料来形成。
77.空气层240可以设置在金属层230上方，并且空气层240的形状可以由第一覆盖层250限定。空气层240可以填充有或包括具有相对低折射率(例如，折射率为1)的空气。
78.第一覆盖层250可以形成为将空气层240和金属层230整个围绕。因此，第一覆盖层250可以形成为接触空气层240的顶表面以及空气层240和金属层230中的每一个的侧表面。空气层240和金属层230可以通过第一覆盖层250与外部物理隔离。例如，第一覆盖层250可以是诸如氧化硅膜(sio2)之类的超低温氧化物(ulto)膜。
79.第二覆盖层260可以形成为围绕整个第一覆盖层250。第二覆盖层260的一侧表面可以与第一覆盖层250接触，并且第二覆盖层260的另一侧表面可以与第一栅格结构210的外部接触。因此，第一覆盖层250可以通过第二覆盖层260与外部物理隔离。例如，第二覆盖层260可以由包括以下中至少一种的绝缘层形成：氮氧化硅膜(si
x
oynz，其中，“x”、“y”和“z”中的每一个为自然数)、氧化硅膜(si
x
oy，其中，“x”和“y”中的每一个为自然数)和氮化硅膜(si
x
ny，其中，“x”和“y”中的每一个为自然数)。
80.第二覆盖层260在厚度上可以比第一覆盖层250大。第二覆盖层260的厚度比第一覆盖层250的厚度大的原因在于：第一覆盖层250以第一覆盖层250的内部材料在等离子体工艺期间能够有效地排放到外部的方式形成为尽可能薄，而第二覆盖层250形成为预定厚度，通过该预定厚度能够稳定地保持包括空气层240的第一栅格结构210的形状。
81.在一些其它实现中，用于保持第一栅格结构210的形状的支撑层不仅可以形成在与第一栅格结构210中所包括的第一覆盖层250的下部分相对应的区域处，而且可以形成在与空气层240的上部分相对应的区域处。在一些实现中，支撑层可以是不具有吸光特性的绝缘层。
82.在一些实现中，第一覆盖层250和第二覆盖层260可以由相同的材料形成或包括相同的材料，使得第一覆盖层250和第二覆盖层260也可以具有相同的折射率。
83.在一些实现中，第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个的折射率可以高于空气层240的折射率，并且可以低于滤光器420的折射率。
84.形成空气层240的方法可以包括在金属层240上方形成具有与空气层240的形状相对应的图案的牺牲层(未示出)，在牺牲层、金属层230和基板270整个上方形成第一覆盖层250，并通过等离子体工艺去除牺牲层，从而形成空气层240。在这种情况下，牺牲层可以包
括含碳旋涂碳(soc)膜。另外，可以使用包括氧、氮和氢中的至少一种的气体(例如，o2、n2、h2、co、co2或ch4)来执行等离子体工艺。在这种情况下，以下将使用o2等离子体工艺作为示例来描述上述工艺。如果对所得结构执行o2等离子体工艺，则氧自由基(o*)可以通过第一覆盖层250流入牺牲层，并且牺牲层中包括的氧自由基(o*)可以与牺牲层的碳结合，从而形成co或co2。形成的co或co2可以通过第一覆盖层250排放到外部。结果，可以去除牺牲层，并且可以在去除了牺牲层的位置处形成空气层240。
85.金属层230和空气层240的层叠结构、以及围绕金属层230和空气层240的层叠结构的第一覆盖层250和第二覆盖层260可以对应于第一栅格结构210。
86.第一栅格结构210可以防止施加到滤光器的入射光被转移到另一滤色器，使得能够最小化光学串扰。
87.更详细地，由于填充有空气或包括空气的空气层240的折射率(例如，1)低于滤光器420的折射率(例如，1.6～1.7)和第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个的折射率(例如，1.4)，因此空气层240可以引起光的反射，使得入射光能够被反射到像素(例如，px5)中。
88.即使不发生由空气层240根据各种入射角而引起的这种反射，并且入射光的一部分根据这种入射角被折射并被引入到空气层240中，也可以发生由金属层230引起的光吸收，从而防止光学串扰。
89.如图4a可以看出，虽然滤光器420的顶表面具有与第一栅格结构210相同的高度，但其它实现也是可行的，并且应该注意，滤光器420的顶表面在高度上可以高于或低于第一栅格结构210。
90.构成设置在滤光器420一侧的第一栅格结构210的第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个可以形成为在滤光器420和基板270之间延伸，并且可以设置在滤光器420下方。另外，设置在滤光器420下方的第一覆盖层250和第二覆盖层260可以分别联接至构成设置在滤光器420的另一侧的第一栅格结构210的第一覆盖层250和第二覆盖层260。因此，构成与滤光器420接触的第一栅格结构210的第一覆盖层250和第二覆盖层260可以分别与设置在滤光器420下方的第一覆盖层250和第二覆盖层260集成。
91.因此，与其中第一覆盖层250和第二覆盖层260不设置在滤光器420下方的其它情况相比，被配置为保持第一栅格结构210的形状的第一覆盖层250和第二覆盖层260可以形成为在更宽的区域中与另一个结构(例如，基板270)接触，从而增加第一栅格结构210的形状的稳定性。由于由设置在位于第一栅格结构210左侧的滤光器420下方的第一覆盖层250和第二覆盖层260所生成的第一张力与由设置在位于第一栅格结构210右侧的另一滤光器下方的第一覆盖层250和第二覆盖层260生成的第二张力之间的平衡，可以防止宽度窄的第一栅格结构210向左或向右倾斜。
92.另外，设置在滤光器420下方的第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个可以用作抗反射层，该抗反射层补偿滤光器420和基板270之间的折射率差，使得已经穿过滤光器420的光能够有效地入射到基板270中。因此，虽然在滤光器420和基板270之间没有设置单独的抗反射层，但是第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个可以用作抗反射层，使得可以减小像素的垂直厚度。
93.滤光器420可以形成在基板区270上方。滤光器420可以选择性地透过具有特定波
长的光信号(例如，红光、绿光、蓝光、品红光、黄光、青光等)。在一些实现中，当单位像素px5对应于深度像素时，可以省略滤光器420或者可以用红外(ir)滤光器代替滤光器420。
94.外涂层430可以设置在滤光器420和第一栅格结构210上方，并且可以防止从外部接收的入射光的漫反射，从而抑制眩光特性。另外，外涂层430可以补偿滤光器420和第一栅格结构210之间的台阶差，从而外涂层430可以使微透镜440具有恒定高度。
95.微透镜440可以形成在外涂层430上方，并且可以增加入射光的聚光能力，从而提高光电转换区275的光接收(rx)效率。虽然图4a例示了一个微透镜440对应于一个像素px5，但其它实现也是可行的，并且应注意，在使用诸如相位检测自动对焦(pdaf)像素之类的特定像素的情况下，仅一个微透镜也可以根据需要而对应于多个像素。
96.图4b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第一切割线a-a
′
或图3所示的第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的另一示例的截面图。
97.参照图4b，例示了沿着图2所示的第一切割线a-a
′
或图3所示的第三切割线c-c
′
截取的像素阵列的截面400b。除了与图4a中所示的截面400a的一些特性不同的一些特性之外，图4b中所示的截面400b的其余部分在结构上可以与图4a所示的截面400a基本相同，并且为了简洁，在此将省略对其的这种冗余描述。
98.截面400b中所包括的光入射层410
′
可以不包括金属层230。即，图4b所示的第一栅格结构210或第二栅格结构310可以不具有如图4a所示的其中金属层230和空气层240层叠的双重结构，而是可以具有仅包括除了金属层230之外的空气层240的单结构。
99.图5a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第二切割线b-b
′
截取的像素阵列的示例的截面图500a。
100.参照图5a，例示了沿着图2所示的第二切割线b-b
′
截取的像素阵列的截面500a。更详细地，沿第二切割线b-b
′
截取的像素阵列的截面500a可以例示位于像素px5的上侧的像素px2的一些部分和位于像素px5的下侧的像素px8的一些部分。虽然将以一个像素px5的截面为中心来描述图5a所示的截面图，但其它实现也是可行的，并且像素阵列110中包括的其它像素在结构上可以与图5a的截面图基本相同。
101.截面500a可以包括基板270和光入射层410。图5a所示的截面500a中包括的构成元件的结构、材料和功能与图4a中的构成元件的结构、材料和功能相同，并且为了简洁，这里将省略对其的这种冗余描述。
102.设置在像素px5中的第一栅格结构210和设置在像素px8中的第一栅格结构210可以彼此间隔开预定距离，使得彼此相邻的第一栅格结构210中包括的空气层240可以彼此物理隔离。位于设置在像素px5中的第一栅格结构210和设置在像素px8中的另一第一栅格结构210之间的区域可以被定义为间隙区450。金属层230可以设置在间隙区450下方。间隙区450可以是指在图2平面中与用于将彼此相邻的第一栅格结构210互连的虚拟延伸直线内侧相对应的区域。
103.图5b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图2所示的第二切割线b-b
′
截取的像素阵列的另一示例的截面图。
104.参照图5b，例示了沿着图2所示的第二切割线b-b
′
截取的像素阵列的截面500b。除了与图5a中所示的截面500a的一些特性不同的一些特性之外，图5b中所示的截面500b的其余部分在结构上可以与图5a所示的截面500a基本相同，并且为了简洁，在此将省略对其的
这种冗余描述。
105.截面500b中所包括的光入射层410
′
可以不包括金属层230。即，图5b所示的第一栅格结构210或第二栅格结构310可以不具有如图5a所示的其中金属层230和空气层240层叠的双重结构，而是可以具有仅包括除了金属层230之外的空气层240的单结构。
106.在一些其它实现中，即使当第一栅格结构210具有仅包括除金属层230之外的空气层240的单结构时，金属层230也可以设置在间隙区450下方。
107.图6a是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图3所示的第四切割线d-d
′
截取的像素阵列的示例的截面图。
108.参照图6a，例示了沿着图3所示的第四切割线d-d
′
截取的像素阵列的截面600a。更详细地，沿第四切割线d-d
′
截取的像素阵列的截面600a可以例示位于像素px5的上侧的像素px2的一些部分以及位于像素px5的下侧的像素px8的一些部分。虽然将以一个像素px5的截面为中心来描述图6a所示的截面图，但其它实现也是可行的，并且像素阵列110中包括的其它像素在结构上可以与图6a的截面图基本相同。
109.截面600a可以包括基板270和光入射层410。图6a所示的截面600a中包括的构成元件的结构、材料和功能与图4a中的构成元件的结构、材料和功能相同，并且为了简洁，本文将省略对其的这种冗余描述。
110.设置在像素px5中的第二栅格结构310可以彼此间隔开预定距离，使得彼此相邻的第二栅格结构310中包括的空气层240可以彼此物理隔离。位于相邻的第二栅格结构310之间的区域可以被定义为间隙区450。金属层230可以设置在间隙区450下方。间隙区450可以指在图3平面中与用于将彼此相邻的第二栅格结构310互连的虚拟延伸直线内侧相对应的区域。
111.图6b是例示了基于所公开技术的一些实现的沿着图3所示的第四切割线d-d
′
截取的像素阵列的另一示例的截面图。
112.参照图6b，例示了沿着图3所示的第四切割线d-d
′
截取的像素阵列的截面600b。除了与图6a中所示的截面600a的一些特性不同的一些特性之外，图6b中所示的截面600b的其余部分在结构上可以与图6a所示的截面600a基本相同，并且为了简洁，在此将省略对其的这种冗余描述。
113.截面600b中包含的光入射层410
′
可以不包括金属层230。即，图6b所示的第一栅格结构210或第二栅格结构310可以不具有如图6a所示的其中金属层230和空气层240层叠的双重结构，而是可以具有仅包括除了金属层230之外的空气层240的单结构。
114.在一些其它实现中，即使当第二栅格结构310具有仅包括除了金属层230之外的空气层240的单结构时，金属层230也可以设置在间隙区450下方。
115.图5a至图6b所示的结构不同，为了便于描述和更好理解所公开的技术，假设栅格结构形成为网状结构，在该网状结构中整个像素阵列110的空气层240集成到一个区域中而不形成间隙区450。
116.在这种情况下，由于第一覆盖层250和第二覆盖层260中的每一个形成为薄膜，因此由于制造工艺和使用环境(例如，高温条件)的限制，在第一覆盖层250和第二覆盖层260的特定部分中可能存在易损点。这种易损点能够由于在特定部分中产生的压力而导致第一覆盖层250和第二覆盖层260的塌陷(或爆裂)。施加到易损点的压力可以与空气层240的内
部空气的温度和体积成比例地增加。在使用其中整个像素阵列110的空气层240通过单个区域互连的网状结构的情况下，与整个像素阵列110的空气层240的体积相对应的压力可以被施加到易损点，这导致像素阵列在易损点塌陷(或爆裂)。
117.然而，本专利文档中提出的栅格结构(即，空气栅格结构)可以允许第一栅格结构210的空气层240和第二栅格结构310的空气层240通过介于它们之间的间隙区450彼此物理隔离。结果，能够减小施加至易损点的压力量。因此，代替将与整个像素阵列110的空气层240的体积相对应的压力施加到易损点，可以将与每个空气层240的体积相对应的压力施加到易损点。这样，能够分散施加到易损点的压力，并由此能够有效地防止空气栅格结构在易损点处的坍塌(或爆裂)。
118.在基于所公开技术的一些实现的栅格结构中，第一栅格结构210和第二栅格结构310中的每一个形成为十字形状，使得能够防止第一栅格结构210和第二栅格结构310在制造过程中塌陷(或倾斜)。具体地，可以依次形成第一栅格结构210和第二栅格结构310以及滤光器420。如果在形成滤光器420的工艺中出现滤光器420安装在错误位置的对准问题，则能够在形成滤光器420的工艺中执行能够使用将喷洒在滤光器420上的液体去除安装在错误位置的滤光器420的返工工艺。在返工工艺中，能够向第一栅格结构210和第二栅格结构310施加强的压力。如果假设第一栅格结构210和第二栅格结构310中的每一个形成为仅包括水平延伸区域ha1或ha2的线性结构，或者仅包括垂直延伸区域va1或va2的线性结构，则因为出现了从与水平延伸区域ha1和ha2或垂直延伸区域va1和va2的延伸方向不同的另一方向产生的压力，所以水平延伸区域ha1和ha2或垂直延伸区域va1和va2可能在返工工艺中液体喷洒的方向上塌陷(或倾斜)。
119.然而，第一栅格结构210和第二栅格结构310中的每一个形成为十字形状，在返工工艺中向水平延伸区域ha1和ha2施加的压力可以通过支撑水平延伸区域ha1和ha2的垂直延伸区域va1和va2来分布，以及在返工工艺中向垂直延伸区域va1和va2施加的压力可以通过支撑垂直延伸区域va1和va2的水平延伸区域ha1和ha2来分布，能够防止水平延伸区域ha1和va2或垂直延伸区域va1和va2的塌陷。
120.图7是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的示例的示意图。
121.如图7所示的像素阵列700对应于图1所示的像素阵列110的一部分的示例。在图7的示例中，像素阵列700包括第一红色像素r1至第四红色像素r4、第一蓝色像素b1至第四蓝色像素b4、以及第一绿色像素至第四绿色像素gb1至bg4和gr1至gr4。第一绿色像素gb1至第四绿色像素gb4在像素阵列的行方向上与蓝色像素相邻，并且第一绿色像素gr1至第四绿色像素gr4在像素阵列的行方向上与红色像素相邻。每个绿色像素可以包括被配置为使与绿光相对应的波长带通过的绿滤光器。每个红色像素可以包括被配置为使与红光相对应的波长带通过的红滤光器。每个蓝色像素可以包括被配置为使与蓝光相对应的波长带通过的蓝滤光器。
122.像素阵列700中所包括的多个像素可以布置为四像素结构。四像素结构可以是指如下结构：具有相同颜色(例如，红、蓝或绿)的四个像素以(2
×
2)矩阵阵列布置，并且其中四个红色像素以(2
×
2)矩阵阵列布置的一个红色矩阵、其中四个蓝色像素以(2
×
2)矩阵阵列布置的一个蓝色矩阵、以及每个包括以(2
×
2)矩阵阵列布置的四个绿色像素的两个绿色
矩阵以拜耳图案布置。红色矩阵、蓝色矩阵和绿色矩阵中的每一个可以被称为颜色矩阵。
123.虽然图7例示了第一栅格结构210布置在红色矩阵的中心，但是其它实现也是可行的。当第一栅格结构210设置在蓝色矩阵或绿色矩阵的中心时，与红色矩阵基本相同的描述也可以应用于蓝色矩阵和绿色矩阵。
124.红色矩阵的中心可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。在这种情况下，红色矩阵的中心可以指第一红色像素r1的第四顶点、第二红色像素r2的第三顶点、第三红色像素r3的第二顶点或第四红色像素r4的第一顶点。
125.红色矩阵的第一顶点至第四顶点中的每一个可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。在这种情况下，红色矩阵的第一顶点至第四顶点可以分别指第一红色像素r1的第一顶点、第二红色像素r2的第二顶点、第三红色像素r3的第三顶点和第四红色像素r4的第四顶点。
126.图8是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的另一示例的示意图。
127.如图8所示的像素阵列800对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图8的示例中，像素阵列800中包括的多个像素也可以按照与图7所示的像素阵列700相同的方式布置为四像素结构。
128.虽然图8例示了第一栅格结构210围绕红色矩阵布置，但是其它实现也是可行的。当第一栅格结构210围绕蓝色矩阵或绿色矩阵布置时，与红色矩阵基本相同的描述也可以应用于蓝色矩阵和绿色矩阵。
129.红色矩阵的每一条边(围绕红色像素r1至r4的边)的中点(midpoint)可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。例如，如图8所示的红色矩阵包括红色像素r1、r2、r3、r4，并且红色矩阵的边对应于两个红色像素的边之和。这里，红色矩阵的每条边的中点可以指第一红色像素r1的第二顶点(或第二红色像素r2的第一顶点)、第二红色像素r2的第四顶点(或第四红色像素r4的第二顶点、第三红色像素r3的第一顶点(或第一红色像素r1的第三顶点)、或第四红色像素r4的第三顶点(或第三红色像素r3的第四顶点)。
130.图9是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以四像素结构布置的像素阵列中的第二栅格结构的示例的示意图。
131.如图9所示的像素阵列900对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图9的示例中，像素阵列900中所包括的多个像素也可以按照与图7所示的像素阵列700相同的方式布置为四像素结构。
132.虽然图9例示了第二栅格结构310布置在红色矩阵的中心和周缘，但是其它实现也是可行的。当第一栅格结构210布置在蓝色矩阵或绿色矩阵的中心和周缘时，与红色矩阵基本相同的描述也可以应用于蓝色矩阵和绿色矩阵。
133.红色矩阵的中心、红色矩阵的每个顶点以及红色矩阵的每条边的中点可以与第二栅格结构310的中心区域交叠。
134.图10是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳图案结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的示例的示意图。
135.如图10所示的像素阵列1000对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。像素阵列1000可以包括第一红色像素r1至第四红色像素r4、第一蓝色像素b1至第四蓝色像
素b4、以及第一绿色像素至第四绿色像素gb1至bg4和gr1至gr4。
136.像素阵列1000中包括的像素可以以拜耳图案结构布置。在拜耳图案结构中，一个红色像素、一个蓝色像素和两个绿色像素布置为构成拜耳图案的拜耳图案矩阵。在这种情况下，拜耳图案矩阵可以包括在对角线方向上彼此面对的一个红色像素和一个蓝色像素、以及在对角线方向上彼此面对的两个绿色像素。
137.虽然图10例示了第一栅格结构210布置在位于像素阵列中心的拜耳图案矩阵(包括第一红色像素r1、第二绿色像素gr2、第三绿色像素gb3和第四蓝色像素b4)的中心，但是其它实现也是可行的。当第一栅格结构210布置在另一拜耳图案矩阵的中心时，与图10基本相同的描述也可以应用于另一拜耳图案矩阵。
138.拜耳图案矩阵的中心可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。这里，拜耳图案矩阵的中心可以指第一红色像素r1的第四顶点、第二绿色像素gr2的第三顶点、第三绿色像素gb3的第二顶点或第四蓝色像素b4的第一顶点。
139.拜耳图案矩阵的第一顶点至第四顶点中的每一个可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。在这种情况下，拜耳图案矩阵的第一顶点至第四顶点可以分别指第一红色像素r1的第一顶点、第二绿色像素gr2的第二顶点、第三绿色像素gb3的第三顶点和第四蓝色像素b4的第四顶点。
140.图11是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳图案结构布置的像素阵列中的第一栅格结构的另一示例的示意图。
141.如图11所示的像素阵列1100对应于图1所示的像素阵列110的一些部分的另一示例。在图11的示例中，像素阵列1100中包括的多个像素也可以按照与图10所示的像素阵列1000相同的方式布置成拜耳图案结构。
142.虽然图11例示了第一栅格结构210围绕其中心位于像素阵列的中心的拜耳图案矩阵布置，但是其它实现也是可行的。当第一栅格结构210围绕另一拜耳图案矩阵布置时，与图11基本相同的描述也可以应用于另一拜耳图案矩阵。
143.拜耳图案矩阵的每条边的中点可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。在这种情况下，拜耳图案矩阵的每条边的中点可以指第一红色像素r1的第二顶点(或第二绿色像素gr2的第一顶点)、第二绿色像素gr2的第四顶点(或第四蓝色像素b4的第二顶点)、第三绿色像素gb3的第一顶点(或第一红色像素r1的第三顶点)、或第四蓝色像素b4的第三顶点(或第三绿色像素gb3的第四顶点)。
144.图12是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在以拜耳图案结构布置的像素阵列中的第二栅格结构的示例的示意图。
145.图12所示的像素阵列1200对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图12的示例中，像素阵列1200中包括的多个像素也可以按照与图10所示的像素阵列1000相同的方式布置成拜耳图案结构。
146.虽然图12例示了第二栅格结构310布置在其中心位于像素阵列的中心的拜耳图案矩阵的中心和周缘，但是其它实现也是可行的。与图12基本相同的描述也可以根据需要应用于其它拜耳图案矩阵。
147.拜耳图案矩阵的中心、拜耳图案矩阵的每个顶点、以及拜耳图案矩阵的每条边的中点可以与第二栅格结构310的中心区域交叠。
148.根据图7至图12所示的栅格结构的布置方法，设置在相邻像素之间的每个栅格结构包括空气层，使得能够提高防止串扰的性能，并且能够保证栅格结构的结构稳定性。
149.图13是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的示例的示意图。
150.如图13所示的像素阵列1300对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图13的示例中，像素阵列1300可以包括以(2
×
2)矩阵阵列布置的第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4、以及布置成围绕第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4的外围像素pr1至pr12。第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4可以被称为第一pdaf矩阵。
151.第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4中的每一个可以生成用于检测相位差的像素信号。图像处理器(未示出)可以使用基于第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4的像素信号生成的图像数据，来检测特定对象的第一图像和第二图像之间的相位差，并且可以响应于检测到的相位差而调整像素阵列110和被配置为将入射光会聚到像素阵列110上的透镜模块(未示出)之间的距离，使得图像处理器能够使特定对象的焦点处于对焦状态。在这种情况下，第一图像可以是由第一pdaf像素af1和第三pdaf像素af3生成的图像数据的总和，而第二图像可以是由第二pdaf像素af2和第四pdaf像素af4生成的图像数据的总和。另选地，第一图像可以是由第一pdaf像素af1和第二pdaf像素af2生成的图像数据的总和，而第二图像可以是由第三pdaf像素af3和第四pdaf像素af4生成的图像数据的总和。因此，图像处理器可以检测从在水平方向上彼此相邻的像素所获得的图像数据的相位差，并且可以检测从在垂直方向上彼此相邻的像素获得的图像数据的相位差。另选地，图像处理器可以通过将检测到的两个相位差组合来检测更准确的相位差。
152.为了在第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4之间生成相位差，第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4可以与一个微透镜1310交叠。
153.第一pdaf像素af1的第一顶点、第二pdaf像素af2的第二顶点、第三pdaf像素af3的第三顶点和第四pdaf像素af4的第四顶点中的每一个可以与第一栅格结构210的中心区域交叠。因此，第一栅格结构210不设置在第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4当中的相邻pdaf像素之间，并且第一栅格结构210可以沿第一pdaf矩阵的周缘设置以围绕第一pdaf矩阵。
154.第一栅格结构210沿第一pdaf矩阵的周缘设置，并且不设置在第一pdaf矩阵的中心区域中。由于第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4仅共享一个微透镜1310，因此与每个像素设置一个微透镜的另一种情况相比，光接收(rx)效率可以降低。通过沿着第一pdaf矩阵的周缘布置第一栅格结构210，可以使光接收效率的可能降低最小化。
155.设置在外围像素pr1至pr12中的第一栅格结构210可以依据设置在外围像素pr1至pr12中的微透镜而改变。
156.如果以与第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4中的方式相同的方式，在外围像素pr1至pr12中每四个像素仅设置一个微透镜，则第一栅格结构可以按照与图13所示的第一栅格结构210相同的方式设置在外围像素pr1至pr12中。例如，位于第二外围像素pr2上侧的像素的第一顶点可以与第一栅格结构的中心区域交叠。
157.如果以与第一pdaf像素af1至第四pdaf像素af4不同的方式，在外围像素pr1至pr12中每个像素仅设置一个微透镜，则第一栅格结构可以以与图2所示的第一栅格结构210
相同的方式设置在外围像素pr1至pr12中。例如，第二外围像素pr2的第二顶点可以与第一栅格结构的中心区域交叠。
158.图14a是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的另一示例的示意图。
159.如图14a所示的像素阵列1400a对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图14a的示例中，像素阵列1400a可以包括以(1
×
2)矩阵阵列布置的第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6、以及布置成围绕第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6的外围像素pr13至pr22。第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6可以被称为第二pdaf矩阵。
160.第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6中的每一个可以生成用于检测相位差的像素信号。图像处理器(未示出)可以使用基于第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6的像素信号生成的图像数据，来检测特定对象的第三图像和第四图像之间的相位差，并且可以响应于检测到的相位差而调整像素阵列110和被配置为将入射光会聚到像素阵列110上的透镜模块之间的距离，使得图像处理器能够使特定对象的焦点处于对焦状态。在这种情况下，第三图像可以是由第五pdaf像素af5生成的图像数据，而第四图像可以是由第六pdaf像素af6生成的图像数据。即，图像处理器可以检测从在水平方向上彼此相邻的像素所获得的图像数据的相位差。
161.为了在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6之间生成相位差，第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6可以与一个微透镜1410交叠。
162.不仅第五pdaf像素af5的第一顶点和第三顶点，而且第六pdaf像素af6的第二顶点和第四顶点可以与第三栅格结构220的中心区域交叠。可以按照减小第一栅格结构210的第一垂直延伸区域va1的一条边的尺寸以与第二栅格结构310的第二垂直延伸区域va2的一条边对应的方式来配置第三栅格结构220中的每一个。因此，当第三栅格结构220从与第三栅格结构220交叠的顶点中的任何一个顶点(例如，第五pdaf像素af5的第一顶点)沿一个方向(例如，向下方向)延伸时所形成的延伸长度可以小于pdaf像素(例如，af5)的一条边的长度的一半。例如，第三栅格结构220在形状上可以与拉丁(latin)十字形状相同或相似。
163.另外，设置在第五pdaf像素af5的第一顶点的第三栅格结构220可以与设置在第五pdaf像素af5的第三顶点的第三栅格结构220垂直对称。设置在第六pdaf像素af6的第二顶点的第三栅格结构可以与设置在第六pdaf像素af6的第四顶点的第三栅格结构220垂直对称。
164.第三栅格结构220不设置在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6之间，并且第三栅格结构220可以沿第二pdaf矩阵的周缘设置以围绕第二pdaf矩阵。
165.在一些实现中，如果以与第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6不同的方式，在外围像素pr13至pr22中针对每个像素仅设置一个微透镜，则可以按照与图2所示的第一栅格结构210相同的方式在外围像素pr13至pr22中设置第一栅格结构。例如，第十四外围像素pr14的第二顶点可以与第一栅格结构的中心区域交叠。另选地，可以按照与图3所示的第二栅格结构310相同的方式在外围像素pr13至pr22中设置第二栅格结构，并且第二栅格结构可以变形(例如，延伸或省略垂直延伸区域或水平延伸区域的一些部分)以最小化相邻像素之间的串扰。
166.在一些其它实现中，根据设置在外围像素pr13至pr22中的微透镜的形状或者外围
像素pr13至pr22的类型(例如，pdaf像素、颜色像素等)，可以在外围像素pr13至pr22中设置第一栅格结构210、第二栅格结构310和第三栅格结构220当中的适当栅格结构。
167.图14b是例示了基于所公开技术的一些实现的布置在包括相位检测自动对焦(pdaf)像素的像素阵列中的栅格结构的又一示例的示意图。
168.如图14b所示的像素阵列1400b对应于图1所示的像素阵列110的一部分的另一示例。在图14b的示例中，像素阵列1400b可以包括以(1
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2)矩阵阵列布置的第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6、以及布置成围绕第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6的外围像素pr13至pr22。除了像素阵列1400a的布局结构之外，像素阵列1400b的其余部分与像素阵列1400a的其余部分基本相同，因此为了简洁，在此将省略对其的这种冗余描述。
169.第二pdaf矩阵的上边的中点(例如，第五pdaf像素af5的第二顶点或第六pdaf像素af6的第一顶点)可以与第四栅格结构225的中心区域交叠。第四栅格结构225可以以相对于第一栅格结构210的中心从第一栅格结构210省略第一垂直延伸区域va1的一条边的方式来配置。即，第四栅格结构225可以包括形成为与第二pdaf矩阵的上边的中点交叠的中心区域，并且可以不向第二pdaf矩阵的中心延伸。例如，第四栅格结构225在形状上与可以圣安东尼(st anthony)十字相同或相似。
170.另外，第一栅格结构210的中心区域不仅可以设置在第五pdaf像素af5的第三顶点处，而且可以设置在第六pdaf像素af6的第四顶点处。
171.虽然图14b例示了第四栅格结构225设置在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6上方，但是其它实现也是可行的。例如，根据另一实施方式，第四栅格结构225也可以设置在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6下方。在这种情况下，设置在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6上方的第四栅格结构225与设置在第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6下方的第四栅格结构225可以彼此垂直对称。第一栅格结构210的中心区域不仅可以设置在第五pdaf像素af5的第一顶点处，而且可以设置在第六pdaf像素af6的第二顶点处。
172.在一些实现中，如果以与第五pdaf像素af5和第六pdaf像素af6不同的方式，在外围像素pr13至pr22中针对每个像素仅设置一个微透镜，则可以按照与图2所示的第一栅格结构210相同的方式在外围像素pr13至pr22中设置第一栅格结构。例如，第十四外围像素pr14的第一顶点、第十五外围像素pr15的第二顶点和第20外围像素pr20的第四顶点中的每一个可以与第一栅格结构的中心区域交叠。另选地，可以按照与图3所示的第二栅格结构310相同的方式在外围像素pr13至pr22中设置第二栅格结构，并且第二栅格结构能够变形(例如，延伸或省略垂直延伸区域或水平延伸区域的一些部分)以最小化相邻像素之间的串扰。
173.在一些其它实现中，根据设置在外围像素pr13至pr22中的微透镜的形状或者外围像素pr13至pr22的类型(例如，pdaf像素、颜色像素等)，可以在外围像素pr13至pr22中设置第一栅格结构至第四栅格结构210、310、220和225当中的适当栅格结构。
174.图15是例示了基于所公开技术的一些实现的栅格结构的形状响应于像素阵列中包括的每个像素的位置而改变的概念图。
175.参照图15，像素阵列110可以根据其内包括的像素的相对位置被划分为多个区域。
176.像素阵列110可以包括中心区ct、第一水平边缘区hl、第二水平边缘区hr、第一垂直边缘区vu、第二垂直边缘区vd、以及第一对角边缘区至第四对角边缘区dlu、drd、dld和
dru。像素阵列110中所包括的每个区可以包括预定数量的像素。
177.中心区ct可以位于像素阵列110的中心。
178.第一水平边缘区hl和第二水平边缘区hr可以相对于穿过中心区ct的水平线而位于像素阵列110的在中心区ct的水平方向上的边缘处。在一些实现中，像素阵列110的每个边缘在概念上可以包括位于距像素阵列110的最外像素预定距离内的多个像素。
179.第一垂直边缘区vu和第二垂直边缘区vd可以相对于穿过中心区ct的垂直线而设置于像素阵列110的在中心区ct的垂直方向上的边缘处。
180.第一对角边缘区dlu可以相对于穿过中心区ct的第一对角线方向(即，水平线旋转正角度的方向)而设置于像素阵列110的在中心区ct的左上方向上的边缘处。
181.第二对角边缘区drd可以相对于穿过中心区ct的第一对角线方向而设置于像素阵列110的在中心区ct的右下方向上的边缘处。
182.第三对角边缘区dld可以相对于穿过中心区ct的第二对角线方向(即，水平线旋转负角度的方向)而设置于像素阵列110的在中心区ct的左下方向上的边缘处。
183.第四对角边缘区dru可以相对于穿过中心区ct的第二对角线方向而设置于像素阵列110的在中心区ct的右上方向上的边缘处。
184.图1所示的图像感测装置100还可以包括透镜模块。透镜模块可以设置在像素阵列110和要捕获的目标对象之间。透镜模块可以收集从目标对象反射的光，并且可以允许收集到的光聚焦到像素阵列110的像素(px)上。透镜模块可以包括被布置成聚焦在光学轴上的一个或更多个透镜。在这种情况下，光学轴可以穿过像素阵列110的中心区ct。
185.已经穿过透镜模块的主光线可以在从光学轴到以光学轴为中心的圆(例如，穿过像素阵列110的四个顶点的圆)的方向上发射。用于第一水平边缘区hl的主光线可以从中心区ct沿左方向发射，用于第二水平边缘区hr的主光线可以从中心区ct沿右方向发射，用于第一垂直边缘区vu的主光线可以从中心区ct向上发射，并且用于第二垂直边缘区vd的主光线可以从中心区ct向下发射。另一方面，用于第一对角边缘区dlu的主光线可以从中心区ct沿左上方向发射，用于第二对角边缘区drd的主光线可以从中心区ct沿右下方向发射，用于第三对角边缘区dld的主光线可以从中心区ct沿左下方向发射，并且用于第四对角边缘区dru的主光线可以从中心区ct沿右上方向发射。
186.在一些实现中，设置在相应像素中的栅格结构可以依据像素阵列110中所包括的相应像素的相对位置而改变。
187.对于对角边缘区dlu、dru、dld和drd中所包括的像素，主光线可以沿第一对角线方向或第二对角线方向入射到像素上，在水平方向或垂直方向上与像素(例如，px_dru)相邻的一个像素的串扰可以大于在第一对角线方向或第二对角线方向上与像素(例如，px_dru)相邻的另一方向的串扰。在这种情况下，相邻像素的串扰分量可以是指入射到相邻像素的光入射层上然后传输到相应像素的光入射层的泄漏光。因此，第二栅格结构310设置在像素(例如，px_dru)中，使得第二栅格结构310能够更有效地阻挡在第一对角线方向或第二对角线方向上彼此相邻的像素的串扰分量。
188.对于水平边缘区或垂直边缘区vu、hr、hl和vd中所包括的像素，主光线可以沿水平方向或垂直方向入射在像素上，在水平方向或垂直方向上与像素(例如，px_hr)相邻的一个像素的串扰可以大于在第一对角线方向或第二对角线方向上与像素(例如px_hr)相邻的另
一像素的串扰。因此，第一栅格结构210设置在像素(例如，px_hr)中，使得第一栅格结构210能够更有效地阻挡在水平方向或垂直方向上彼此相邻的像素的串扰分量。
189.虽然为了便于描述，图15例示了通过将像素阵列110划分为8个边缘区域来改变栅格结构的形状，但是其它实现也是可以的，并且应注意，像素阵列110可以划分为更多的区域，使得能够逐渐地改变栅格结构的位置和形状(例如，垂直延伸区域或水平延伸区域的长度)。
190.从以上描述可以看出，基于所公开技术的一些实现的图像感测装置能够分布向空气栅格的易损点所施加的压力，使得包括空气栅格的图像感测装置能够有效地防止在空气栅格的易损点处空气栅格的塌陷(或爆裂)。
191.此外，由于空气栅格形成为十字形状，因此在包括空气栅格的图像感测装置的制造工艺中能够保持空气栅格的形态稳定性。
192.尽管已经描述了大量示例性实施方式，但应理解，基于本专利文档中描述和/或例示的内容可以设计所公开的实施方式的修改和改进以及其它实施方式。
193.相关申请的交叉引用
194.本专利文档要求于2021年5月17日提交的韩国专利申请no.10-2021-0063468的优先权和权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文中，作为本专利文档的公开内容的一部分。