具有用以檢測紅外光的金屬網格的彩色圖像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明大體來說涉及成像。更具體來說，本發明的實例涉及基于互補金屬氧化物半導體的圖像傳感器。
【背景技術】
[0002]圖像傳感器已變得普遍存在。其廣泛用于數碼相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫學、汽車及其它應用中。用以制造圖像傳感器且特定來說互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器(CIS)的技術已不斷快速地發展。舉例來說，對較高分辨率及較低電力消耗的需求已促進了這些圖像傳感器的進一步小型化及集成。
[0003]其中大小及圖像質量特別重要的兩個應用領域為安全應用及汽車應用。對于這些應用，圖像傳感器芯片通常必須在可見光譜中提供高質量圖像且在光譜的紅外及近紅外部分中具有改進的敏感度。舉例來說，紅外或近紅外圖像傳感器可用于在低光及有霧條件中提供改進的敏感度且幫助在較冷的環境中檢測較暖的物體。
【發明內容】
[0004]本發明的一個實施例揭示一種圖像傳感器，其包括:像素陣列，其包含多個像素，布置于半導體層中；彩色濾光器陣列，其包含多個濾光器群組，安置于所述像素陣列上方，其中每一濾光器光學耦合到所述多個像素中的對應一者，其中所述多個濾光器群組中的每一者包含分別具有第一色彩、第二色彩、所述第二色彩及第三色彩的第一濾光器、第二濾光器、第三濾光器及第四濾光器；及金屬層，其安置于所述像素陣列上方，其中所述金屬層經圖案化以包含具有擁有一大小及間距的網格開口的金屬網格以阻擋具有第四色彩的入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第三濾光器而到達所述對應像素，且其中所述金屬層經圖案化以包含不具有所述金屬網格的開口以允許所述入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第一濾光器、所述第二濾光器及所述第四濾光器而到達所述對應像素。
[0005]本發明的另一實施例揭示一種成像系統，其包括:像素陣列，其包含多個像素，布置于半導體層中；彩色濾光器陣列，其包含多個濾光器群組，安置于所述像素陣列上方，其中每一濾光器光學耦合到所述多個像素中的對應一者，其中所述多個濾光器群組中的每一者包含分別具有第一色彩、第二色彩、所述第二色彩及第三色彩的第一濾光器、第二濾光器、第三濾光器及第四濾光器；金屬層，其安置于所述像素陣列上方，其中所述金屬層經圖案化以包含具有擁有一大小及間距的網格開口的金屬網格以阻擋具有第四色彩的入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第三濾光器而到達所述對應像素，且其中所述金屬層經圖案化以包含不具有所述金屬網格的開口以允許所述入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第一濾光器、所述第二濾光器及所述第四濾光器而到達所述對應像素；控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；及讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述多個像素讀出圖像數據。
【附圖說明】
[0006]參考以下各圖描述本發明的非限制性及非詳盡實施例，其中在所有各視圖中相似參考編號指代相似部件，除非另有規定。
[0007]圖1是圖解說明根據本發明的教示包含于成像系統中的圖像傳感器的一個實例的圖式。
[0008]圖2A是圖解說明根據本發明的教示包含于成像系統中的圖像傳感器的像素陣列的一部分的一個實例的圖式。
[0009]圖2B是根據本發明的教示包含于成像系統中的圖像傳感器的像素陣列的一部分的一個實例的橫截面圖。
[0010]圖3是根據本發明的教示包含于成像系統中的圖像傳感器的像素陣列中的像素群組內的四個4T像素的像素電路的一個實例的電路示意圖。
[0011]在圖式的所有數個視圖中，對應參考字符指示對應組件。所屬領域的技術人員將了解，圖中的元件是為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪制。舉例來說，為了有助于改進對本發明的各種實施例的理解，圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對于其它元件放大。此外，通常未描繪在商業上可行的實施例中有用或必需的常見而眾所周知的元件以便促進對本發明的這各種實施例的較不受阻擋的觀察。
【具體實施方式】
[0012]本文中描述包含具有以大光電二極管為特征的實例性像素設計的CMOS圖像傳感器的設備的實例，所述大光電二極管可具有增加的敏感度及減少的圖像滯后。在以下描述中，陳述眾多特定細節以提供對所述實施例的透徹理解。然而，相關領域的技術人員將認識至IJ，可在無所述特定細節中的一或多者的情況下或借助其它方法、組件、材料等實踐本文中所描述的技術。在其它實例中，為避免使某些方面模糊，未詳細展示或描述眾所周知的結構、材料或操作。
[0013]在本說明書通篇中對“一個實施例”、“一實施例”、“一個實例”或“一實例”的提及意指結合所述實施例或實例所描述的特定特征、結構或特性包含于本發明的至少一個實施例或實例中。因此，在本說明書通篇的各個位置中例如“在一個實施例中”或“在一個實例中”等短語的出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，在一或多個實施例或實例中可以任何適合方式組合所述特定特征、結構或特性。
[0014]如將論述，揭示一種包含可感測可見光以及紅外光的圖像傳感器的成像系統。在一個實例中，所述成像系統的圖像傳感器包含具有多個像素的像素陣列，所述像素陣列布置于半導體層中。包含多個濾光器群組的彩色濾光器陣列安置于所述像素陣列上方。所述彩色濾光器陣列中的每一濾光器光學耦合到所述像素陣列中的所述多個像素中的對應一者。在一個實例中，所述多個濾光器群組中的每一者包含第一濾光器、第二濾光器、第三濾光器及第四濾光器。在一個實例中，所述第一濾光器具有第一色彩，所述第二濾光器及所述第三濾光器具有第二色彩，且所述第四濾光器具有第三色彩。金屬層也安置于所述像素陣列上方。根據本發明的教示，所述金屬層經圖案化以包含具有擁有一大小及間距的網格開口的金屬網格以阻擋具有第四色彩的入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第三濾光器而到達所述對應像素。根據本發明的教示，所述金屬層經圖案化以包含不具有所述金屬網格的開口以允許所述入射光穿過所述多個濾光器群組中的每一者的所述第一濾光器、所述第二濾光器及所述第四濾光器而到達所述對應像素。
[0015]為了圖解說明，圖1圖解說明包含于互補金屬氧化物半導體(CMOS)成像系統100中的圖像傳感器的實例，成像系統100包含彩色像素陣列105、讀出電路110、功能邏輯115及控制電路120。在所描繪的實例中，實例性圖像傳感器包含為具有X數目個像素列及Y數目個像素行的二維(2D)像素(例如,像素P1、P2...、Pn)陣列的彩色像素陣列105。在一個實例中，每一像素為CMOS成像像素。在所述實例中，彩色像素陣列105可實施為背側照明式圖像像素陣列。如所圖解說明，每一像素被布置到一行(例如，行Rl到Ry)及一列(例如，列Cl到Cx)中以獲取人、地點或物體的圖像數據，接著可使用所述圖像數據再現所述人、地點或物體的2D圖像。在每一像素已獲取其圖像數據或圖像電荷之后，所述圖像數據由讀出電路110讀出且傳送到功能邏輯115。讀出電路110可包含放大電路、模/數(ADC)轉換電路或其它。功能邏輯115可簡單地存儲所述圖像數據或甚至通過應用圖像后效果(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其它)來操縱所述圖