[发明专利]用于增加角灵敏度的多像素检测器及相关方法

说明书

图像传感器包括多像素检测器。多像素检测器包括在基板中形成的并具有第一光电二极管区域的第一像素，与第一像素相邻地在基板中形成的并具有第二光电二极管区域的第二像素，以及在第一像素和第二像素两者上方的微透镜。微透镜包括(a)在垂直于基板的上表面并包括第一和第二光电二极管区域两者的第一剖面平面中的具有N₁个局部极大值的第一高度轮廓，和(b)在垂直于第一剖面平面和上表面并仅包括第一和第二光电二极管区域中的一个的第二剖面表面中的具有N₂N₁个局部极大值的第二高度轮廓。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，并特别地涉及用于增加角灵敏度的多像素检测器及相关方法。

背景技术

许多数字照相机具有自动聚焦能力。自动聚焦可以是完全自动的，以便照相机识别场景中的物体并对物体聚焦。在一些情况中，照相机可以确定哪些物体比其他物体更重要并随后对更重要的物体聚焦。可替代地，自动聚焦可以使用指定对场景的哪个部分或哪些部分感兴趣的用户输入。基于以上，自动聚焦功能识别由用户指定的场景的一个或一些部分中的物体，并使照相机对这样的物体聚焦。

为实现市场适应，自动聚焦功能必须是可靠且快速的，以便每次用户捕获图像时，照相机快速地对场景的期望的一个部分或一些部分聚焦。优选地，自动聚焦功能足够快速使得用户注意不到按压触发按钮和图像捕获之间的任何延时。对于无法手动调焦的照相机(例如紧凑的数字照相机或照相机手机)，自动聚焦特别地重要。

为此，照相机制造商正在研发具有片上相位检测的图像传感器，即通过在图像传感器的像素阵列中包括相位检测自动聚焦(PDAF)像素具有集成相位检测能力的图像传感器。

发明内容

在一个方面，图像传感器包括多像素检测器。多像素检测器包括在基板中形成并具有第一光电二极管区域的第一像素，与第一像素相邻地在基板中形成并具有第二光电二极管区域的第二像素，以及在第一像素和第二像素之上的微透镜。微透镜包括(a)在垂直于基板的上表面垂直并包括第一和第二光电二极管区域两者的第一剖面平面中的具有N₁个局部极大值的第一高度轮廓，以及(b)在垂直于第一剖面平面和上表面并仅包括第一和第二光电二极管区域中的一个的第二剖面平面中的具有N₂N₁个局部极大值的第二高度轮廓。

在第二方面，公开用于增加多像素检测器对入射其上的光的角灵敏度的方法。多像素检测器具有基板，基板包括在第一方向上与第二光电二极管区域相邻的第一光电二极管区域。方法包括对光赋予相移以便光具有：在与基板相交的、平行于基板的上表面并包括第一方向的剖面平面中的椭圆形强度分布，椭圆形强度分布具有(i)第一方向上的第一宽度和(ii)垂直于第一方向并在剖面平面中的第二方向上的超过第一宽度的第二宽度。

在第三方面，用于形成微透镜的方法包括在基板的上基板表面形成可回流材料的块，可回流材料的块具有与上基板表面相对的上表面，在上表面中具有朝上基板表面延伸的缺口。方法还包括热回流材料的块以产生微透镜。

附图说明

图1示出示例性使用场景中的具有PDAF像素的一个示例性图像传感器。

图2是图1的像素阵列的多像素检测器的剖视图。

图3是图2的多像素检测器的示意性角灵敏度图。

图4是实施例中包括用于增加角灵敏度的微透镜的多像素检测器的平面图。

图5、图6和图7是图4的PDAF像素检测器的剖视图。

图8是相比于图2的PDAF像素检测器的图4的PDAF像素检测器的实施例的改进角灵敏度的图形描绘。

图9A是具有入射到其微透镜上的照明的图2的PDAF像素检测器的顶视图。图9B和图9C示出微透镜对入射的照明的效果。