[发明专利]相位检测自动对焦像素元件及其形成方法，图像传感器及其形成方法

说明书

本申请涉及半导体技术领域，具体地涉及一种相位检测自动对焦像素元件及其形成方法，以及图像传感器及其形成方法。所述相位检测自动对焦像素元件(PDAF)包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括至少两个像素区域；增透层，所述增透层位于所述半导体衬底上；至少两个掩埋透镜，所述至少两个掩埋透镜位于所述增透层上，位置对应于所述至少两个像素区域。所述掩埋透镜可以聚集射入到PDAF像素元件中的光线，增加所述PDAF像素元件的进光量，增大所述PDAF元件中像素区域之间的光强差别，增大所述PDAF像素元件对光线的响应角度，提高对焦灵敏度。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体地涉及一种相位检测自动对焦像素元件及其形成方法，以及包含所述相位检测自动对焦像素元件的图像传感器及其形成方法。

背景技术

图像传感器是一种将光学图像转换成电信号的器件。随着计算机和通信产业的发展，对高性能图像传感器的需求不断增长，这些高性能图像传感器广泛用于诸如数字照相机、摄像录像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、安防摄像机、医用微型照相机之类的各种领域。

图像传感器阵列中可以包括用于成像的像素单元和用于实现镜头自动对焦的像素单元。一种实现自动对焦的方法叫做相位检测自动对焦(Phase detective autofocusing，PDAF)。图1为一种现有技术中的PDAF像素单元的结构示意图。所述PDAF像素包括形成有至少两个感光元件120的半导体衬底110，所述半导体衬底110包括至少两个像素区域111，所述至少两个感光元件120分别对应于所述至少两个像素区域111；深沟槽隔离结构130，位于所述两个像素区域111之间，用于减小相邻像素区域之间的光线串扰；增透层140，所述增透层140位于所述半导体衬底110上；滤色层150，所述滤色层150位于所述增透层140上，横跨所述至少两个像素区域111；微透镜160，位于所述滤色层150上，横跨所述至少两个像素区域111。

所述PDAF像素在图像传感器阵列中对称分布，当所述图像传感器获取到物体的图像时，通过检测对称的PDAF像素中的两个像素区域111的光强差别，再通过算法处理可以得到物体的位置信息，从而指导镜头的前后移动实现自动对焦。

然而现有图像传感器中的PDAF像素对光线的响应角度较小，所述检测到的光强差别较小，对焦灵敏度不高，因此有必要开发一种新的能够实现自动对焦的图像传感器。

发明内容

本申请提供一种相位检测自动对焦像素元件及其形成方法，以及包含所述相位检测自动对焦像素元件的图像传感器及其形成方法，以提高所述相位检测自动对焦像素元件的对焦灵敏度。

本申请的一个方面提供一种相位检测自动对焦像素元件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括至少两个像素区域；增透层，所述增透层位于所述半导体衬底上；至少两个掩埋透镜，所述至少两个掩埋透镜位于所述增透层上，位置对应于所述至少两个像素区域；滤色层，所述滤色层位于所述增透层上，并且覆盖所述至少两个掩埋透镜；微透镜，位于所述滤色层上，横跨所述至少两个像素区域。

在本申请的一些实施例中，所述至少两个掩埋透镜的材料为熔点在300摄氏度以上的透明介质材料。

在本申请的一些实施例中，所述至少两个掩埋透镜的材料为氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化锆、氮化硅中的任意一种。

在本申请的一些实施例中，所述至少两个掩埋透镜的厚度为100纳米至900纳米。

在本申请的一些实施例中，所述增透层材料为熔点在300摄氏度以上的可以提高光线透过率的透明介质材料。

在本申请的一些实施例中，所述增透层材料为氧化铝、氧化铪、氧化锆、氮化硅中的任意一种或者多种。

在本申请的一些实施例中，所述增透层为一层以上所述透明介质材料形成的堆栈结构。