[发明专利]图像感测装置

说明书

本申请公开了图像感测装置，该图像感测装置可以包括：第一传感器层，其被构造为包括多个第一光电转换元件以接收光线并且生成与光线相对应的光电荷；第二传感器层，其设置在第一传感器层下方，第二传感器层被构造为包括与第一光电转换元件垂直交叠的多个第二光电转换元件以接收光线并生成与已经穿过第一传感器层的光线相对应的光电荷；以及接合层，其设置在第一传感器层和第二传感器层之间。接合层包括透镜层，其被构造为使已经穿过第一传感器层的光线朝向第二传感器层折射，使得光线的入射角大于光线的折射角。

技术领域

各种实施方式总体上涉及包括以层叠类型实现的光电转换元件的图像感测装置。

背景技术

图像感测装置是用于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、安全相机和医用微型相机之类的各种领域中，对高性能图像感测装置的需求正在增大。

图像感测装置可以大致分为CCD(电荷耦合器件)图像感测装置和CMOS(互补金属氧化物半导体)图像感测装置。CCD图像感测装置提供更好的图像质量，但是与CMOS图像感测装置相比，它们倾向于消耗更多电力并且更大。CMOS图像感测装置比CCD图像感测装置尺寸更小并且消耗更少电力。此外，利用CMOS制造技术制造CMOS传感器，因此光敏元件和其它信号处理电路可以集成到单个芯片中，使得能够以更低成本生产小型化的图像感测装置。由于这些原因，正在针对包括移动装置在内的许多应用开发CMOS图像感测装置。

发明内容

所公开的技术的实施方式涉及具有优化的层叠结构的图像感测装置。

在所公开的技术的一些实施方式中，图像感测装置具有层叠在彼此顶上的两个或更多个图像传感器层以及布置在两个或更多个图像传感器层之间的一个或更多个接合层。一个或更多个接合层可以包括被构造为校正或调节从一个图像传感器层至另一图像传感器层的光路的一个或更多个透镜。

在实施方式中，一种图像感测装置可以包括：第一传感器层，其被构造为包括多个第一光电转换元件以接收光线并且生成与光线相对应的光电荷；第二传感器层，其设置在第一传感器层下方，第二传感器层被构造为包括与第一光电转换元件垂直交叠的多个第二光电转换元件以接收光线并生成与已经穿过第一传感器层的光线相对应的光电荷；以及接合层，其设置在第一传感器层和第二传感器层之间。接合层包括透镜层，其被构造为使已经穿过第一传感器层的光线朝向第二传感器层折射，使得光线的入射角大于光线的折射角。

在实施方式中，图像感测装置可以包括：多个第一光电转换元件，其被构造为对入射光进行响应，每个第一光电转换元件被构造为将入射光转换成第一电信号；多个第二光电转换元件，其与多个第一光电转换元件垂直交叠地设置在多个第一光电转换元件下方，每个第二光电转换元件被构造为将穿过第一传感器层的入射光转换成第二电信号；以及透镜层，其设置在多个第一光电转换元件下方并且设置在多个第二光电转换元件上方。透镜层包括：第一狭缝，其具有第一宽度；第二狭缝，其具有比第一宽度窄的第二宽度；以及介电层，其被构造为围绕第一狭缝和第二狭缝，并且第一狭缝设置在入射在透镜层上的主光线到达的位置处。

基于实施方式，数字透镜可以被插入在垂直层叠的光电转换元件之间并且校准光学路径，由此防止光学串扰。

另外，可以提供通过本文档直接或间接理解的各种效果。

附图说明

图1是示意性地例示基于所公开的技术的实施方式的图像感测装置的示例构造的图。

图2是例示图1所示的第一传感器层、第二传感器层和逻辑层的层叠结构的示例的图。

图3是图2所示的层叠结构的截面图。

图4是例示通过透镜模块朝向第一传感器层传播的光线的示例的图。

图5是例示与图4的中央区域相对应的层叠结构的示例的图。